行星变速机构润滑系统旋转油道通流特性研究

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1、行星变速机构润滑系统旋转油道通流特性研究熊钊2015年6月中图分类号：U463.2UDC分类号：629.01行星变速机构润滑系统旋转油道通流特性研究作者姓名熊钊学院名称机械与车辆学院指导教师苑士华教授答辩委员会主席胡纪滨教授申请学位工程硕士学科专业车辆工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月StudyonThrough-flowCharacteristicsinsideaRotaryOilGalleryofLubricationSysteminPlanetaryTransmissionCandidateName:ZhaoXiongSchoolorDepartment:Sc

2、hoolofMechanicalEngineeringFacultyMentor:Prof.ShihuaYuanChair,ThesisCommittee:Prof.JibinHuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:VehicleEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰

3、写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要润滑系统是行星变速机构的重要组成，其工作性能对整个行星变速机构的动力性及可靠性至关重要。随着行星变速机构向高转速、大功率密度方向发展，各零部件对润滑油的需求更加严格。润滑系统主要由旋转油道组成，旋转油道高速旋转时，油道内的润滑油液受到剪切力和离心力的共同作用，其使得在给定润滑压力下，流入油道内的润滑流量出现变化。为了实现行星变速机构内各零部件的精确供油，有必要了解行

4、星变速机构润滑系统旋转油道内润滑油的流动情况、理论机理及各影响参数对旋转油道通流特性的影响作用。本文针对行星变速机构润滑系统精确供油的要求，对旋转油道内部润滑油的流动特性及参数影响规律展开了研究，对旋转油道通流量进行了理论研究。论文首先建立了行星变速机构润滑系统旋转油道配流机构内部及其附近完全开放空间的流场三维模型，引入滑移网格描述旋转流域，获得了配流机构内部润滑油流动的基本特征。润滑油在配流孔中将形成前缘区和后缘区；前缘区润滑油流速低，后缘区润滑油流速大；在配流孔前段润滑油主要聚集于后缘区，在配流孔后段润滑油主要聚集于前缘区；配流孔湍流核心区内湍流动能大、湍流涡流耗散率高。设计搭建了

5、专门的旋转油道配流机构通流特性试验装置台。验证了数值模型计算的正确性。接着将数值模型进行推广，建立了考虑进出口的旋转油道流场数值模型。在行星变速机构润滑系统旋转油道数值流动模型的基础上，对旋转油道内流体流动状态进行了系统分析，建立了润滑系统旋转油道配流机构通流特性理论模型，深入分析其流量减小的根本原因，结合行星变速机构润滑系统旋转油道配流端和出油端，建立了同时考虑进出口的旋转油道通流特性数学模型。基于MATLAB/GUI软件，运用分析得到的数学模型，设计开发了“高转速旋转油道润滑流量匹配预测”软件。在旋转油道配流机构三维流场模型的基础上，论文详细分析了转速、供油压力、油液粘度等工况因素

6、对配流机构通流特性的影响，研究了配流孔孔径、配流孔数目、配流孔角度、配流孔外径和主油道内径等结构因素对配流机构通流特性的影响。转速增大，润滑油流动速度减小，孔内前缘区面积扩大，后缘区面积缩小，平均湍流动能减小，湍流涡流耗散率减弱，出口流量减小。供油压力增大，流孔内上下面压力差增大，出口流量增大。润滑油温度升高引起润滑油粘度减小，孔壁表面的平均剪应力减I北京理工大学硕士学位论文小，出口流量增大。配流机构通流特性对配流孔孔径有非常高的灵敏度，灵敏度大于140%，调节配流孔孔径值能快速地使配流机构出口流量达到期望值；通流特性对配流孔外径、配流孔数目以及配流孔角度（单个油孔面积一定）有较高的灵

7、敏度，灵敏度大于40%，可以通过改变配流孔外径、数目和角度值对出口流量进行微调；通流特性对主油道内径的灵敏度非常弱，灵敏度约等于10%，设计时可忽略主油道内径的影响。对旋转油道配流机构润滑油流动特性影响参数的研究，为行星变速机构润滑系统的精确供油提供了参考依据。关键词：旋转油道；通流特性；行星变速机构；润滑系统；数值研究II北京理工大学硕士学位论文AbstractThelubricationsystemisanimportantcomponen