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ㆍ研究产品: HEV/EV传动系统

ㆍ分析目标：优化润滑油路提高HEV/EV的润滑效能和冷却性能

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众所周知，变速箱内的油液有两个非常重要的作用：1).润滑高速旋转件以减少磨损；2).作为冷却液对发 热零件进行降温。但是，如果润滑油的量过多，则会加大旋转部件的阻力，降低燃油效率。通过RecurDyn- ParticleWorks联合仿真，可优化变速器内的油路，仿真结果能够清晰地可视化箱体内部的油液分布，可量化分析确定高适配的油量，从而达成润滑性能和冷却效能的有效平衡。

仿真过程

① 创建动力学模型，包括整个变速箱的转动及其它运动

② 变速箱动力学模型与油液的联合仿真

③ 针对变速箱进行实际定量检测油液行为（Benchmark test）

④ 实际测试与分析结果的对比，及详细的模型参数调整

⑤ 基于详细参数调校的仿真模型，通过改变设计参数，可视化分析并比较设计参数对油液行为的影响；分析各种变化行驶 条件(车辆加速、减速和转向)相应的结果

关键仿真技术

ㆍ 构建变速箱(各零件间的运动/动力传递)动力学模型(RecurDyn Professional)

ㆍ 反映油液特性的高精度流体模型(ParticleWorks)

ㆍ高转速零件物理量与油液物理量的双向数据交换(Co-simulation)

ㆍ高速粒子的GPU求解(ParticleWorks GPU Solver)

ㆍ 油与相邻零件间压力和速度的高精度计算

图片来源:由现代汽车公司提供（摘自Chulmin Ahn在VDI Dritev 2018上的“Churning oil path optimization process development”演讲）

工具包

ㆍRecurDyn/Professional

ㆍRecurDyn/Gear

ㆍRecurDyn/Bearing

ㆍParticleworks Interface

工程问题

• 不充分润滑导致变速箱的性能下降

• 在现有产品基础上需要改进润滑性能

• 被箱体遮挡的传动系统内部润滑性能不易查看、评价

• 通过物理样机测试各设计参数和运行条件对润滑性能的影响需要过高的时间和成本

解决方案

通过RecurDyn和ParticleWorks联合仿真，分析设计参数和运行条件(负载扭矩和油位) 的定量影响，对变速箱的内部性能进行全面的可视化检验，从而节约时间和成本。

结论

• 通过对变速箱内部油路的高精确可视化仿真和量化评定，在变速箱设计初始阶段对 油路配置进行了优化

• 仿真结果中，油对每个旋转部件产生的阻力，与测试结果一致

• 基于仿真结果，确定了变速箱的高适配油量

其他应用场景

◀ 润滑油温差引起的载荷扭矩变化仿真分析

ㆍ关闭发动机输入扭矩后，受润滑油温度影响，粘性与载荷扭矩的关系

ㆍ不同温度（粘性）的润滑状态下的速度衰减差异仿真

◀ 考虑润滑油粘性的减速齿轮系仿真

ㆍ润滑油喷射可视化目前还无法实现

ㆍ根据润滑油粘度对齿轮输出的影响，优化设计

◀ 差动齿轮箱内润滑油喷雾流动仿真

ㆍ在差动齿轮传动系中添加粘性流体（润滑油）后的扭矩载荷分析