齒輪箱潤滑的案例
齒輪箱的潤滑方式
齒輪箱的潤滑方式
與所有的旋轉機械設備一樣，齒輪箱也需要依靠潤滑來降低摩擦，同時提供足夠的冷卻來保證齒輪箱最優的使用壽命。
齒輪箱制造商針對不同的齒輪箱設計，提供了相應的潤滑類型建議以及在這種潤滑條件下的典型的潤滑間隔，但我們必須清楚的是，這里給出的是根據理論齒輪箱設計以及齒輪箱應用條件下計算出來的推薦蠶食，實際的齒輪箱潤滑要求還取決于齒輪箱所處的環境條件、維護是否正確以及使用過程中是否一直在設計的載荷下使用，而沒有超載的情況。
因此，在實際的使用過程中我們往往發現，齒輪箱的潤滑間隔以及油的使用情況要遠比制造商建議的短的多。后續我們會跟大家詳細的介紹實際情況下影響潤滑的不同因素。
這里，我們先說說幾種潤滑齒輪箱的方法，一般情況下齒輪箱都是用的油潤滑，常見的是飛濺潤滑和強制循環油潤滑，但是在某些特殊的應用下也有脂潤滑的應用。
脂潤滑
首先，脂潤滑適用于低速運行的情況，但它提供的冷卻比油少，因此不建議用于連續負載或重載應用，即使在低速時也是如此。
展開 合適的齒輪箱潤滑
因此，判斷給定工況下的齒輪箱的運行參數，以及這種工況下需要的潤滑條件就變得非常重要。
飛濺潤滑仿真已成為變速箱精細化設計的必要環節
汽車傳動系統齒輪箱內潤滑油的運動主要依靠高速轉動的齒輪對潤滑油的作用產生的飛濺效果，從而將潤滑油循環分布到軸承和齒輪上達到潤滑作用。如果齒輪箱的設計存在不足，則會出現某些軸承和齒輪潤滑不足，會造成齒輪箱產品過早失效。有些情況下，齒輪箱設計的不合理會造成某軸承兩側潤滑油流量差別較大，引起同軸軸承兩側壽命不一致。為了達到潤滑目標，往往需要在齒輪箱內布置擋板以改變潤滑油的流向，但是設計的改進需要參考實驗或數值分析的結果。傳統的齒輪箱設計采用透明殼體實驗驗證齒輪箱飛濺潤滑效果和潤滑油的空間分布等，但是透明殼體實驗造價高周期長，而且難以測量潤滑油在殼體內部某空間區域的流量等。使用shonDy軟件可以彌補傳統設計流程中缺失的一環，即齒輪箱潤滑數值仿真。采用數值仿真可以大大減少透明殼體實驗段的重復制造，甚至可以完全替代透明殼體實驗。使用shonDy模擬齒輪箱潤滑，不僅可以獲得潤滑油在殼體內的空間分布，還可以輸出攪油力矩和功率損失。由于攪油力矩隨齒輪箱轉速遞增，攪油功率損失的分析對于高速齒輪箱不容忽視。
變速箱飛濺潤滑數值仿真
變速箱透明殼體實驗
（本圖由合作科研單位重慶理工大學提供）
評價齒輪箱內擋板對潤滑油分布的影響
（本圖由合作設計單位上海眾聯能創提供）
齒輪箱設計流程改進
齒輪箱的設計采用了仿真與實驗相結合的手段，仿真可以快速迭代改進產品設計，實驗用于最終驗證產品的性能。仿真在齒輪箱的結構設計和NVH設計方面已經成為了必不可少的一環，但是在潤滑設計方面仿真曾經是缺失的一環，這主要受限于傳統仿真技術手段。無網格粒子法的出現，成為了潤滑仿真的突破性技術手段，讓快速飛濺潤滑仿真成為了現實。潤滑的數值仿真填補了傳統設計流程中缺失的一環，縮短了研發周期，降低了實驗成本。
展開 齒輪箱全方位仿真：RecurDyn 與 Particleworks 的聯合應用
齒輪箱的潤滑及散熱分析
在對齒輪箱進行仿真分析時，油液的潤滑作用和散熱作用都具有極為重要的意義，所以在部分仿真分析的過程中，需要將潤滑油的作用考慮其中。
齒輪在運轉過程中，齒面之間若直接接觸并相對運動，會產生巨大的摩擦力。而油液能夠在齒面間形成一層連續的潤滑膜，將相互接觸的金屬表面隔開，有效降低摩擦系數。持續的摩擦會導致齒輪齒面的磨損，使齒輪的精度下降，進而影響齒輪箱的傳動效率和使用壽命。通過油液的潤滑作用，能夠顯著減輕這種磨損，延長齒輪的使用壽命。當齒輪齒面缺乏潤滑時，粗糙的接觸表面在相對運動過程中會產生不規則的振動，這種振動不僅會加速齒輪的磨損，還會引發較大的噪聲。而油液的潤滑作用可以使齒面間的接觸更加平穩順滑，有效吸收和緩沖部分振動能量，從而降低齒輪箱運行過程中的振動幅度，由振動引發的噪聲也會顯著減小。
齒輪箱在運行過程中，由于齒輪的嚙合傳動、軸承的運轉等都會產生大量的熱量。如果這些熱量不能及時散發出去，齒輪箱內部的溫度會持續升高。過高的溫度會導致齒輪和軸承等部件的材料性能發生變化，如金屬材料的熱膨脹系數增大，可能會引起齒輪的嚙合精度下降、軸承的配合間隙變小等問題，進而影響齒輪箱的正常運轉。具有油冷功能的齒輪箱，在散熱方面會有更好的表現。
Particle基于MPS算法(Moving Particle Simulation Method）。使用RecurDyn完成動力學部分建模，Particleworks完成流體部分建模。通過專業的聯合仿真接口完成實時數據交互。
1. 齒輪箱的潤滑分析：
通過 RecurDyn 和 Particleworks 聯合仿真，可以同時兼顧齒輪箱的機械結構特性和潤滑流體特性，能夠準確反映出齒輪箱內機械運動與潤滑效果之間的相互影響關系。
展開 
1月26日 | Particle works齒輪箱潤滑仿真培訓
【適用行業】
適用于乘用車、商用車、風電等齒輪箱攪油飛濺潤滑問題的快速仿真模擬，可用于快速評估不同設計與工況下齒輪、軸承的潤滑程度，指導并跟進設計迭代。
【適用人群】
與以上行業相關的系統仿真工程師、技術研發人員等都可以參加。
軟件介紹
Particleworks 是一款模擬流體運動的領先軟件。其先進的粒子算法求解器，可以輕松地對各類工業流體問題進行建模與分析——汽車行業中油箱的晃動及冷卻、制藥業和塑料行業物料的混合與攪拌等等。憑借直觀的界面、極快的求解器和強大的可視化工具，Particleworks將提供用戶所需的運動分析工具，來幫助工程師在設計過程中優化產品。
【軟件特色】
無網格求解：Particleworks 可以直接導入CAD幾何進行計算，相比傳統的CFD軟件，可以避免繁雜、耗時的網格生成過程；
飛濺、自由液面流動：Particleworks 通過將流體分解成一系列的離散單元或者粒子來分析其運動，這些粒子可以自由運動。這種方法可以允許用戶模擬流體的大變形、聚合、分裂等，以及快速變化流動；
高性能并行計算能力：支持當下最新的GPU硬件進行GPU并行計算。
【課程優勢】
本培訓從使用Particleworks對齒輪箱所遇到的基本仿真問題進行介紹，并結合基本案例進行仿真演示。
主要內容包含：軟件基本使用，Particleworks的管內兩相流，管外兩相流等基本案例介紹，輕量化變速箱模型以仿真計算方式介紹。
展開 ansys2021齒輪潤滑Fluent求解 ￥50
本案例詳細講述了齒輪箱油潤滑的建模仿真方法。
TwinMesh外齒輪模塊應用拓展——齒輪箱潤滑
Step5：求解及后處理
至此我們便完成了齒輪箱甩油的仿真過程，可以看到TwinMesh所生成的外嚙合齒輪網格不僅僅可以用于齒輪泵的計算，還可以應用到其他類似齒輪嚙合運動形式的仿真中，最后我們來看一下最終CFX計算的結果。
視頻結果：
https://v.qq.com/x/page/s0604muytg2.html
TwinMesh外齒輪模塊應用拓展——齒輪箱潤滑
Step5：求解及后處理
至此我們便完成了齒輪箱甩油的仿真過程，可以看到TwinMesh所生成的外嚙合齒輪網格不僅僅可以用于齒輪泵的計算，還可以應用到其他類似齒輪嚙合運動形式的仿真中，最后我們來看一下最終CFX計算的結果。
視頻結果：
https://v.qq.com/x/page/s0604muytg2.html（由于視頻上傳一直失敗，各位可自行點擊鏈接觀看）
Xflow齒輪箱潤滑仿真
只展示幾張截圖，如果需要源文件或者想要交流學習的請私下聯系我。
齒輪箱飛濺潤滑仿真
實時觀察潤滑油的飛濺狀態和分布，為潤滑涉及做改善
【CFD專欄】新能源齒輪箱中的攪油潤滑分析
隨著技術的不斷進步，市場對于乘用車/商用車等的潤滑系統性要求越來越高。以往在產品的潤滑性能的開發、提升等工作中，主要依賴于臺架實驗。雖然臺架實驗能直觀的獲取潤滑性能的“好”與“壞”，但成本高、周期長，不利于產品的快速迭代與性能提升。
因此，需要一款飛濺潤滑分析軟件，能夠在設計初期對潤滑系統的潤滑效果進行快速且準確的仿真分析，確認各個零部件潤滑油量滿足設計要求，避免試驗驗證階段出現由于潤滑不足導致的零件燒蝕、齒輪失效、軸承壓痕等問題，以滿足項目開發階段的產品設計和優化分析工作。
本期使用Altair nanoFluidX從分析設置、流場分析、軸承端部油量分布與齒輪箱熱分析、攪油損失扭矩值幾方面來分析新能源齒輪箱中的攪油潤滑分析。
展開 
齒輪箱及齒輪箱應用（上）
齒輪是齒輪箱的關鍵零部件，兩個齒輪在嚙合時，嚙合點不僅承載，而且有相對運動，因此具有一定的復雜性。但是齒輪的運動是出現在成對的齒輪中的，單獨一個齒輪自身是不會出現相對運動的。
綜上所述，齒輪箱中既承載又運轉的零部件包括齒輪和軸承。因此這兩類零部件是齒輪箱設計、應用、維護和故障診斷中最關鍵的部分。也是故障高發的零部件。在這兩者中，軸承又是在自身內部實現的運轉。因此就單個零部件而言，可以說是更加復雜的。
在齒輪箱的設計階段，軸承的設計選型是難點之一；在齒輪箱發生故障的時候，軸承是故障多發的元件之一。可以說，軸承對于齒輪箱而言是一個重要的關鍵零部件，并且其選擇、裝配、使用與維護也具有相當的難度。
從工程技術人員的知識儲備來看，齒輪箱的核心技術是齒輪的設計、生產和制造。因此，齒輪箱工程師對軸承技術的掌握相對有限。軸承對于齒輪箱廠家和用戶而言是一個應用零件，工程師和最終用戶都很少參與軸承的設計，基本上都是在在作為標準件的眾多軸承型號中進行選用。
展開 齒輪箱及齒輪箱軸承應用（下）
齒輪箱及齒輪箱軸承應用（下）
在大部分的齒輪箱設計過程中，齒輪箱的工程師會參與軸承需求的討論，但是他們只是給軸承廠家提出任務，并非會對軸承知識或者軸承應用有更深入的了解。這些任務最終還是需要軸承應用工程師在軸承的選型和應用設計過程中來翻譯和滿足。
特殊定制發生的頻率相比于普通的軸承選型而言低很多。日常工作中大量的軸承應用工作最重要的技能應該是根據要求，選擇合適的軸承，并對不合適的需求進行轉化，懸著正確的軸承，并進行正確的使用。
上述這些就是我們所說的“齒輪箱軸承應用技術”。
齒輪箱軸承應用技術，是針對應用在齒輪箱環境下的軸承的技術。研究目標是軸承，研究環境是齒輪箱。同時齒輪箱軸承應用技術又是一門“應用技術”，而非軸承本身的設計和制造技術。
從一個角度講，我們討論的是如何將標準軸承更好的應用在齒輪箱中。
展開 基于particleworks軟件的氣液兩相流分析功能介紹
齒輪箱是機械傳動中廣泛應用的重要部件，依靠箱體內部復雜的齒輪配合，可實現傳動比和運動方向的改變。齒輪箱潤滑性能的好壞，直接影響到自身的綜合性能和使用壽命；飛濺潤滑通過齒輪旋轉甩油完成對特定位置的潤滑，是最常用的潤滑方式之一。
ParticleWorks是基于MPS（Moving Particle Semi-implicit）移動粒子半隱式法的CFD分析軟件，可以很好地模擬齒輪箱內的飛濺潤滑過程。用戶不必對幾何結構進行繁瑣的網格劃分，直接設置齒輪幾何為旋轉邊界，并用一群粒子替代齒輪箱內部的流體。通過顯式方法計算粒子粘度、位置、速度等信息，隱式方法求解壓力方程并完成結果的顯式修正，完成預設時間步迭代計算，最終獲得流體的運動信息。
2022年8月23日-26日，安世亞太大咖慧推出特色仿真軟件專題線上培訓，專題講座包含：Flownex、Rocky、Particleworks、VDI2230軟件新功能介紹，不容錯過。
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FVM簡介
隨著現代齒輪傳動轉速越來越高，齒輪旋轉會帶動周圍的空氣劇烈運動，形成氣體壓力場，對箱體中油液的飛濺、噴射產生影響，并且風阻產生的功率損失將成為齒輪系統總功率損失的重要來源，所以在高速齒輪潤滑設計中，風力影響需引起足夠的關注。
Particleworks軟件，除了利用粒子表示不可壓縮流體之外，還可以使用FVM（Finite Volume Method）進行氣體模擬，完成液體——氣體之間的耦合分析。
展開 ANSYS Workbench模擬齒輪箱變速器齒輪嚙合 ￥19.89
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/2f499e2a984aebe7760bc7c6d688cd60.png"></p><p>（7）計算結果</p><p>最大變形云圖如下圖所示，可以看到主動輪最大變形為21.648mm，位于主動輪的齒輪面處，從動輪的最大變形為21.648mm，位于從動輪的齒輪面處，而設置回轉的齒輪內環處的變形幾乎為0，最大變形從齒輪面向內齒輪逐漸遞減。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/9796ba176812e6a110f1d79d1ecb5fe5.png"></p><p>最大應力云圖如下圖所示，可以看到主動輪最大應力為277.22Mpa，位于齒輪面的嚙合處，而未嚙合處齒輪應力為0。
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