机械式变速器温升分析及测试研究

摘要

变速器在运行时由于摩擦等原因会产生热量。如果这些热量不能及时散出，会使变速器润滑油温度过高超过其最高使用温度，进而使润滑油失效，导致变速器内零部件因为温度过高而损坏，这对于行驶中的汽车是非常危险的，因此变速器润滑油温升研究对于汽车的安全性具有非常重要的意义。
　　目前国内关于变速器润滑油温升测试台架大多是针对重型车，对于微型车多采用实车运行测试来检测其最高工作油温。因此本文以测试微型客车变速器最高工作油温为目的，设计了基于Visual Studio2005(VS2005)共直流母线能量回馈电封闭式机械变速器温升测试台架。由于温升测试试验数据仅为油温传感器测点处的油温值，故本文还结合ANSYS Workbench15.0仿真软件对变速器进行稳态分析来得出变速器整体及其内各组件的稳态温度分布。本文的主要研究工作包括：
　　1）运用传热学基本公式和与变速器热分析相关的经验公式从理论上对变速器温升机理进行分析，对不同热源产热量进行估算，并运用MATLAB中的SIMULINK组件对热源产热进行建模仿真，得出在测试过程中各个热源的功率损失与测试时间的关系图，最后估算出理论上稳态润滑油的油温值。
　　2）与传统测试台架比较分析了共直流母线电封闭式机械变速器测试台架的优点，并详细介绍了测试台架的基本结构，电封闭测试台架的最新研究成果和台架试验方法，包括测试，通信和数据采集方法。同时还介绍了上位机和下位机在测试台架中的使用情况。
　　3）利用三维绘图工具UG8.0对整个变速器进行建模，并将模型导入到仿真软件ANSYS Workbench15.0中进行稳态热分析，仿真得出润滑油的最终稳态温度分布图并从图中获取温度值进行分析。
　　4）对理论估算，仿真和试验数据比较分析并列出了试验过程中出现的问题以及解决方法，为后续变速器试验台架开发提出意见。
　　本文利用一个计算方法估算稳态润滑油油温并建立了变速器温升仿真模型，根据试验数据与理论估算和仿真结果的比较分析，验证了理论估算所用公式和仿真分析方法的准确性,理论估算为试验结果提供了理论依据，仿真分析弥补了试验数据只有油温传感器测点温度值的局限性。
　　经综合调试后，通过对测试结果分析显示：在高转速无外界散热的情况下，变速器在5档时润滑油油温最高并稳定维持在142°C，低于其最高工作温度且时间大于0.5个小时，整个测试过程中变速器始终处于正常运行状态，测试试验结果为变速器在没有外界散热的特殊情况下的正常运行提供了保证。

目录

声明

第1章 引言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与研究方法

第2章 变速器温升理论分析

2.1变速器以及润滑油相关参数

2.2传热理论简述

2.3产热分析

2.4稳态油温理论分析

2.5本章小结

第3章 变速器温升仿真分析

3.1 ANSYS Workbench简单介绍

3.2 ANSYS Workbench建模仿真

3.3 仿真结果分析

3.4 本章小结

第4章 变速器温升测试台架系统结构

4.1变速器测试台架发展历程

4.2温升测试台架系统结构

4.3上位机编程介绍

4.4下位机简单介绍

4.5监控软件介绍

4.5 本章小结

第5章 变速器温升试验测试方法

5.1测试方法及流程

5.2通信方法

5.3数据采集和处理方法

5.4 本章小结

第6章 变速器温升测试结果分析

6.1温升测试试验数据分析

6.2理论和仿真及试验结果比较分析

6.3温升测试试验过程中出现的问题

6.4 本章小结

第7章 总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文