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微型汽车变速箱热平衡分析研究

作　者: 周浩
导　师: 周廷美
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 汽车变速箱热平衡热功率热网络
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要

汽车变速器是汽车传动系统中的重要部件,变速器的正常运行对整车行驶的动力性能及燃油经济性都有着重要的影响。因此对变速箱的研究至关重要。汽车变速器结构紧凑、传递扭矩较大,工况变化复杂,如果变速箱内部温度过高会严重影响润滑油的性能及零部件的使用状态,进而影响变速箱的使用寿命及传动效率。因此对变速箱热平衡的研究具有重要意义。本文主要以某微型商用车手动变速箱为研究对象,综合摩擦学、传热学对变速箱传热系统进行了研究,并基于热网络法对其在一定工况下的热平衡状态进行了分析计算,最后通过试验验证计算结果的正确性。主要研究成果如下：(1)研究了变速箱内热源的产热机理,并对相关热源计算公式进行了推导,分析了不同因素对变速箱热功率损失的影响；分析了变速箱内部热流传热形式以及变速箱内热阻的存在形式,探讨了不同元件之间的热阻数学模型；(2)分析了变速箱内热量传递路线,并建立变速箱热网络模型,分析了变速箱在某一工况下的热平衡状态,计算了在该工况下变速箱稳定状态时的各节点温度,同时还对档位、转速以及环境温度对变速箱热平衡状态的影响进行了分析；(3)利用Matlab/Simulink模拟在真实工况下变速箱的热平衡状态,预估了变速箱热平衡状态进入稳态时的时间,然后搭建变速箱温度测试系统对变速箱主要部件进行了温度测试,验证了基于热网络法和Matlab仿真对变速箱热平衡分析的合理性和有效性；(4)提出一些改善变速箱温度场分布及散热条件的措施。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 研究目的及意义  9
  1.3 国内外研究现状  9-12
    1.3.1 变速箱热功率损失国内外研究现状  9-11
    1.3.2 变速箱传热分析国内外研究现状  11-12
  1.4 本文研究的主要内容  12-14
第二章汽车变速器热功率分析与计算  14-28
  2.1 汽车变速箱发热功率分类  15
  2.2 齿轮副热功率分析与计算  15-20
    2.2.1 齿轮副热功率计算模型  16-19
    2.2.2 齿轮啮合副热功率分析  19-20
  2.3 滚动轴承热功率分析与计算  20-23
    2.3.1 滚动轴承热功率计算模型  21-22
    2.3.2 滚动轴承热功率分析  22-23
  2.4 风阻与搅油热功率分析与计算  23-27
    2.4.1 风阻热功率模型  23-24
    2.4.2 搅油热功率模型  24-25
    2.4.3 风阻热功率分析  25-26
    2.4.4 搅油热功率分析  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章变速箱热阻模型的分析与计算  28-35
  3.1 变速箱中的热阻分类  28-29
  3.2 变速箱中传导热阻计算  29-31
    3.2.1 齿轮与轴之间的热阻计算  29-30
    3.2.2 轴承与轴、箱体之间的热阻计算  30
    3.2.3 齿轮啮合点与齿轮之间的热阻计算  30-31
  3.3 变速箱中对流热阻计算  31-34
    3.3.1 齿轮与润滑油对流换热热阻  31-32
    3.3.2 轴承与润滑油对流换热热阻  32
    3.3.3 变速箱箱体与润滑油对流换热热阻  32-34
    3.3.4 变速箱箱体与外界空气对流换热热阻  34
  3.4 本章小结  34-35
第四章基于热网络法的变速箱温度场分析与计算  35-51
  4.1 热网络法概论  35-38
    4.1.1 集总参数法  35-36
    4.1.2 热网络法基本原理  36-37
    4.1.3 热网络法基本步骤  37-38
  4.2 变速箱热网络分析  38-43
    4.2.1 变速箱热量传递分析  38-39
    4.2.2 变速箱热网络模型建立  39-41
    4.2.3 变速箱热网络数学模型建立  41-43
  4.3 变速箱温度场计算  43-48
    4.3.1 变速箱以及内部各元件主要参数  43-44
    4.3.2 变速箱内各元件温度迭代计算  44-46
    4.3.3 各元件温度结果分析  46-48
  4.4 变速箱温度场影响因素分析  48-50
    4.4.1 不同档位对变速箱温度场影响  48-49
    4.4.2 环境温度对变速箱温度场影响  49
    4.4.3 不同输入转速对变速箱温度场影响  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第五章变速箱热平衡动态仿真与试验验证  51-60
  5.1 变速箱热平衡动态仿真  51-55
    5.1.1 变速箱热平衡系统的Simlink仿真模型建立  51-54
    5.1.2 变速箱热平衡系统模型仿真  54-55
  5.2 试验原理及试验装置简介  55-56
  5.3 变速箱温度采集试验  56-58
  5.4 改善变速箱温度场分布及散热措施  58-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章总结及展望  60-61
  6.1 总结  60
  6.2 展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-64
附录  64
  A 作者研究生期间发表的论文  64
  B 作者研究生期间参与的科研项目  64

微型汽车变速箱热平衡分析研究

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