高品質(zhì)變速器效率的理論分析

為改善變速器效率，設(shè)計(jì)人員多通過提高變速器的功率質(zhì)量比，并對(duì)變速器接觸齒輪的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)低摩擦的高品質(zhì)變速器來實(shí)現(xiàn)。對(duì)變速器效率的預(yù)測(cè)，等同于對(duì)變速器功率損耗的預(yù)測(cè)。而對(duì)變速器功率損耗的預(yù)測(cè)可按照功率損耗產(chǎn)生的機(jī)理（如摩擦損耗、泵油損耗）進(jìn)行劃分，進(jìn)而將功率損耗疊加得到總功率損耗。本研究則通過理論分析的方法對(duì)變速器各種功率損耗進(jìn)行分析，確定變速器的總功率損耗。

首先，分析了變速器的摩擦損耗。摩擦損耗主要包括變速器齒輪嚙合中產(chǎn)生的徑向摩擦損耗、切向摩擦損耗和變形摩擦損耗。徑向摩擦損耗和切向摩擦損耗采用庫倫摩擦理論建立摩擦模型，變形摩擦損耗則采用彈性動(dòng)力學(xué)理論建立其摩擦模型。由于潤滑油的作用，使得預(yù)測(cè)摩擦損耗時(shí)還需要對(duì)潤滑油的油膜分布、壓力、溫度、速度等影響潤滑狀態(tài)的參數(shù)進(jìn)行分析。采用熱彈性流體動(dòng)力潤滑（TEHL）模型對(duì)接觸齒輪間的瞬時(shí)潤滑狀態(tài)進(jìn)行分析，主要是確定齒輪接觸面的摩擦因數(shù)。之后，分析了變速器的泵油損耗。由于變速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的液壓油泵提供液壓油來實(shí)現(xiàn)的，因而產(chǎn)生泵油損耗。不同油泵的泵油損耗相差較大，但均與主油路壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。同時(shí)，泵油損耗還受液壓油粘度指數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等參數(shù)影響。為了便于計(jì)算，將泵油損耗的計(jì)算公式簡化為：p＝（T·n）/9550。其中，p為泵油損耗；T為油泵主油路壓力；n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

通過上述理論分析，將摩擦損耗和泵油損耗進(jìn)行疊加便可得到變速器總功率損耗。依據(jù)計(jì)算結(jié)果可幫助工程人員對(duì)變速器相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改，便于高品質(zhì)變速器的開發(fā)。

Ehsan Fatourehchi et al.SAE

2016-01-1852.

編譯：陳丁躍