(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210708645.5 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 湖南大学 地址 410000 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路1号 (72)发明人 周长江　蒋兴和　苏杰　乔自珍　 (74)专利代理 机构 湖南岑信知识产权代理事务 所(普通合伙) 43275 专利代理师 刘洋 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法 (57)摘要 本发明提供一种高速齿轮喷油润滑齿面散 热优化方法， 计算了齿轮副上基于动态载荷的瞬 时热流密度， 在热流耦合过程中， 为传动齿面施 加间歇性和空间性的热源， 模拟齿轮运行时的热 量分布； 基于热流耦合分析得到传动齿面的平均 温度和温度差； 基于二次回归正交方法设计喷油 参数的选取方案， 以喷油参数作为自变量， 以传 动齿面的平均温度和温度差作为因变量， 建立二 次回归方程， 建立各喷油参数交互作用对传动齿 面的平均温度及温度差的响应曲线， 分析喷油参 数对齿面平均温度及温度差的影 响规律； 以传动 齿面的平均温度最小， 温度差最大为优化目标， 确定喷油参数组合的最优实验 方案。 本发明可以 提高了喷油参数选取效率， 使得喷油参数的选取 不再依赖 于经验值。 权利要求书2页 说明书11页 附图7页 CN 115048794 A 2022.09.13 CN 115048794 A 1.一种高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1： 建立齿轮箱模型， 齿轮箱模型中包括一对啮合的齿轮副， 计算齿轮副中传动齿面的 瞬时热流密度； S2： 将齿轮副的传动齿面沿齿高方向划分为多个传动区域， 逐个计算多个传动区域的 瞬时热流密度， 将所述齿轮箱模 型导入ANSYS平台， 在多个传动区域同时施加与该传动区域 瞬时热流密度相匹配的热量以模拟齿轮副的摩擦生热量， 热量的施加以间歇性的方式进 行， 间歇时间t1表示为： t表示齿轮副中主动轮的啮合周期， z1表示主动轮的齿数； S3： 进行齿轮箱模型内温度场和流场的耦合分析， 得到传动齿面的温度分布， 提取传动 齿面的平均温度和温度差； S4： 分别建立喷油参数与传动齿面平均温度和温度差的回归方程， 调整喷油参数， 设置 多组实验， 对实验数据进行回归拟合， 求 解回归方程系数； S5： 建立各喷油参数交互作用对传动齿面平均温度及温度差的响应曲线， 分析喷油参 数对传动齿面平均温度及温度差的影响规律， 以传动齿面平均温度最小， 温度差最大为优 化目标， 确定喷油参数组合的最优实验方案 。 2.根据权利要求1所述的高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法， 其特征在于， 齿轮副中 主、 从动轮传动齿面的瞬时热流密度分别表示 为： 式中， qI表示主动轮传动齿面的瞬时热流密度； qII表示从动轮传动齿面的瞬时热流密 度； γ表示摩擦能转为热能的能量转化系数； μ表示齿轮副传动齿面的摩擦系数； λ1、 λ2表示 主、 从动轮的导热系 数； ρ1、 ρ2表示主、 从动轮材料的密度， c1、 c2表示主、 从动轮材料的比热 容； V1、 V2表示啮合点在主、 从动轮上的切向速度； V表示主、 从动齿轮相对滑动速度； lsrd表 示动态载荷分配系数； 表示齿轮副中传动齿面接触区平均应力。 3.根据权利要求2所述的高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法， 其特征在于， 动态载荷 分配系数lsrd的计算公式为： 式中， lsrs表示利用准静态载荷分配模型得到的载荷分配系数； T和rb1分别表示扭矩和 主动轮基圆半径； p12表示主、 从动轮之间的相对变形量， k表示齿轮啮合刚度； 齿轮副中传动齿面接触区平均应力 的计算公式为： 式中， F表示齿轮副传递的啮合力， L表示齿宽； aH表示传动齿面接触区半宽， 计算公式 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115048794 A 2式中， ρe表示主、 从动齿轮啮合点综合曲率 半径， Ee表示等效弹性模 量， ρe、 Ee的计算公式 分别为： 式中ρp、 ρg分别表示接触点主、 从动轮的曲率半径， E1、 E2分别表示主、 从动轮的弹性模 量， v1、 v2分别为主、 从动轮的泊松比。 4.根据权利要求1所述的高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法， 其特征在于， 齿轮箱内 流场的建立过程 为： 齿轮箱内部空间包括箱体区域、 主动轮区域和从动轮区域， 采用非结构化四面体网格 分别在主动轮区域与箱体区域及从动轮区域与 箱体区域之 间建立交互面， 通过交互面实现 主动轮区域与 箱体区域及从动轮区域与 箱体区域信息的传递； 采用计算流体动力学方法进 行齿轮箱内润滑油及空气两相流仿真， 建立齿轮箱内流场模型。 5.根据权利要求1所述的高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法， 其特征在于， 所述喷油 参数包括喷油角度X1、 喷油距离X2和喷油速度X3； 喷油角度X1、 喷油角度X2、 喷油速度X3与传 动齿面平均温度Y1及传动齿面温度差 Y2的二次回归方程表示 为： Y1＝a+b1X1+b2X2++b3X3+b12X1X2+b13X1X3+b23X2X3+b11X12+b22X22+b33X32 式中， a、 b1、 b2、 b3、 b12、 b13、 b23、 b11、 b22、 b33为传动齿面平均温度的回归方程系数， a ′、 b1′、 b2′、 b3′、 b12′、 b13′、 b23′、 b11′、 b22′、 b33′为传动齿面温度差的回归方程系数。 6.根据权利要求1所述的高速齿轮喷油润滑齿面散热优化方法， 其特征在于， “以传动 齿面平均温度最小， 温度差最大为优化目标， 确定喷油参数组合的最优实验方案 ”具体为： 建立齿面散热性能综合评价模型： Y＝AY1+ΒY2， 式中， A、 B分别为传动齿面平均温度及 温度差的权 重系数； 根据极值必要条件 Xi表示X1、 X2、 X3， 确定最优喷油参数组合。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115048794 A 3