搅油润滑是齿轮系统一种重要的润滑方式,由于润滑油的黏弹性会使浸入其中的齿轮在高速运转时获得额外的阻力,且齿轮系统由于自激振动等因素,时刻存在一些不确定的扰动。因此,综合考虑啮合间隙、时变啮合刚度、传动误差、随机扰动以及搅油阻力等非线性因素,通过拉格朗日法建立了6自由度的直齿轮非线性动力学模型,运用龙格-库塔方法求解得到系统的分岔图、相图、Poincarè图、时间历程图和动态载荷系数(Dynamic load factor,DLF),综合分析对比了随机扰动下搅油阻力对齿轮系统动态特性的影响。结果表明,随机扰动会使系统的混沌特性发生变化,相图的表现尤为明显,轨迹形状不变,但周期性受到明显影响,周期运动转向准周期运动;在以随机扰动为正常工作状态的条件下,搅油阻力会使得系统提前进入混沌状态。

以降低某汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力为目的,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及标准k-ε湍流模型建立了汽车后桥三维数值模型,分析了后桥准双曲面齿轮搅油功率损失机理;提出了将准双曲面齿轮由螺栓连接改为去除螺栓结构并在其两侧面增加挡板以减少搅油阻力的方法。通过Fluent仿真,对改进前后汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力进行了分析,与经验公式进行对比并进行了试验验证。结果表明,仿真分析及试验结果有较好的一致性;经验公式与仿真结果吻合度较高但小于试验值;适当的结构改进及挡油板的加入可显著降低后桥搅油阻力;随着转速升高,阻力减少数值越大,最高减阻可达35.9%。