一种空气放大式自动变速器油冷却装置研究【字数：11321】
本文简要介绍了自动变速器油的特点及性质，提出了自动变速器油会在工作中因发热而降低性能，从而阐述了对其散热的必要性。介绍了市面上自动变速器主要的两种散热方式——水冷散热和风冷散热，并说明了空气放大器的优势和用途，由此来用空气放大器对自动变速器进行散热的设计计算。配合空气放大器制定了一套以循环管和散热翅片为主的冷却系统的方案，通过分析自动变速器的发热量和空气放大器的风量来确定油管的散热面积和翅片的分布，并完成各部分的装配。通过Ansys fluent模块对散热模型进行网格划分并模拟结果，得出该冷却系统的散热效果良好，能满足自动变速器的散热要求。最后，总结了这套冷却系统的优势与不足，展望了其在未来的汽车领域发展的前途，希望可以为高速发展的汽车行业提供一定的参考意义。
目录
1.绪论 1
1.1概述 1
1.2课题研究的背景及意义 1
1.3课题研究的主要内容 2
2.自动变速器冷却方式的概述 3
2.1风冷式变速器油冷系统 3
2.2水冷式变速器油冷系统 3
2.3空气放大器的概述 4
2.4本章小结 6
3.基于空气放大式自动变速器油冷却装置设计 8
3.1整体方案设计 8
3.2冷却装置的传热计算 9
3.3整体的设计装配 13
3.4本章小结 13
4.基于空气放大式自动变速器油冷却装置的数值仿真模拟 14
4.1 CFD的简介 14
4.2 FLUENT软件简介 14
4.3数值模拟的步骤 14
4.4模型处理 15
4.5网格划分 16
4.6边界条件及求解设置 18
4.7结果及分析 19
4.8本章小结 21
5.总结与展望 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪论
1.1概述
21世纪是科技迅速发展的时代，汽车工业的发展在这个时代飞速前进。人类充分发挥自己的聪明才智，坚持绿色环保的理念，设计出更智能化、更有效的产品。自动变速器也在这个背景下诞 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
生并走进了越来越多的人的生活。从液压自动变速器到当今流行的机械式无级变速器，自动变速器越来越得到车主特别是女性朋友们的认可[1]。
目前来说，自动变速器使用一种独特的的油液——自动变速器油（ATF），但它在早期的自动变速器中没有被发动机机油取代。正因为工作条件和技术要求的差异很大，很快就消除了使用机油作为自动变速器油液的方法。而如今使用的ATF既有变矩器的齿轮油，也有行星齿轮结构的润滑油和换档装置的液压油。
ATF作为一种特殊的高级润滑油，它不仅具有润滑和冷却功能，还传输扭矩和液压力，来实现控制自动变速器离合器和制动器的工作性能。因此，ATF有时被人们称为液压传动油。
在自动变速器开始启动时，ATF由变矩器中的泵轮转动，吸收泵轮传递的机械能，作为液体动能，当ATF流经涡轮时，将液体动能转化为机械能。通过涡轮输出，实现能量的转换和传输。输送效率与输送油的粘度和抗泡沫性能有关，对输送油的粘度和其它性能有一定的要求。在液压传动系统中，工作温度可达60～120°C，油流量可达25米/秒，与金属和空气不断接触，具有良好的抗氧化性。另外，液压传动系统中的摩擦部件也用ATF润滑，因此要求ATF具有良好的润滑性。自动变速器中的执行器（制动器和离合器）等使用湿摩擦部件，因此要求ATF具有良好的摩擦特性。
总之，汽车上使用的ATF是一种具有多种功效工作液，其功效主要有以下三点：
（1）作为动力传输介质。在液力变矩器中，ATF作为流体动力能量的传输介质，作为伺服机构的传输介质和液压控制系统中压力回路的静压能量，并作为离合器中滑动摩擦能量的传输介质。
（2）作为热能传递介质。由于摩擦片的表面温度接触到瞬时温度高达600°C，自动变速器的ATF还充当热传递介质，以控制摩擦副不易烧结，延长其使用寿命。
（3）作为润滑介质。ATF作为摩擦副的润滑介质[2]。
1.2课题研究的背景及意义
通常机械传动采用齿轮传动。由于传输效率的原因，存在功率损耗，损失的部分功率最终转化为热能。如果这部分热量不能及时消散，变速箱温度会升高，变速箱效率会进一步降低，如此反复形成一个恶性循环，即温度升高，ATF粘度降低，变速箱元件承受较大的压力，不能形成有效的润滑油膜，从而增加了摩擦损失，产生更多的热量，温度将继续升高，直到两个啮合传动元件的接触点（线）粘合在一起，造成粘合损坏，导致传动元件的工作故障。热量的急剧增加也会致使液压油发生化学反应，产生一些不易溶化的杂质，造成润滑剂的过早失效。
齿轮在啮合过程中会发生相对滑动，齿轮遭受磨损。这种正常磨损是稳定和缓慢的，但假如ATF温度高，或ATF严重变质，齿面就会磨损加速，寿命大大缩短，甚至在极端情况下会发生破裂。在高温下，变速器的摩擦副润滑不良，会增加变速器的振动，发出令人厌烦的声响，甚至形成烧结现象；变速器内部的O形圈、油封等也会因过高的热量，造成老化磨损，导致变速器漏油和效率低下[3]。
然而，相较于大多数自动变速器，产生的热量必然会比传统手动变速器的热量高，变速器通常需要冷却。因此，自动变速器通常需要专用的冷却系统。ATF的正常工作油温度为60~80°C，如果变速器工作温度过高，会导致ATF过早变质。特别是当变速器工作温度超过110°C时，ATF中的抗氧化添加剂不起作用，ATF被氧化的速度急剧增加。因此，必须及时有效地冷却ATF，确保变速器在稳定工作条件下的油温在80°C范围内稳定，保证自动变速器的平稳运行，延长自动变速器的使用寿命。
1.3课题研究的主要内容
（1）介绍自动变速器的不同冷却方式；
（2）结合冷却方式说明利用空气放大器进行冷却的原因；
（3）介绍空气放大器的原理、应用及规格参数；
（4）确实设计方案，结合二维图进行说明；
目录
1.绪论 1
1.1概述 1
1.2课题研究的背景及意义 1
1.3课题研究的主要内容 2
2.自动变速器冷却方式的概述 3
2.1风冷式变速器油冷系统 3
2.2水冷式变速器油冷系统 3
2.3空气放大器的概述 4
2.4本章小结 6
3.基于空气放大式自动变速器油冷却装置设计 8
3.1整体方案设计 8
3.2冷却装置的传热计算 9
3.3整体的设计装配 13
3.4本章小结 13
4.基于空气放大式自动变速器油冷却装置的数值仿真模拟 14
4.1 CFD的简介 14
4.2 FLUENT软件简介 14
4.3数值模拟的步骤 14
4.4模型处理 15
4.5网格划分 16
4.6边界条件及求解设置 18
4.7结果及分析 19
4.8本章小结 21
5.总结与展望 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪论
1.1概述
21世纪是科技迅速发展的时代，汽车工业的发展在这个时代飞速前进。人类充分发挥自己的聪明才智，坚持绿色环保的理念，设计出更智能化、更有效的产品。自动变速器也在这个背景下诞 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
生并走进了越来越多的人的生活。从液压自动变速器到当今流行的机械式无级变速器，自动变速器越来越得到车主特别是女性朋友们的认可[1]。
目前来说，自动变速器使用一种独特的的油液——自动变速器油（ATF），但它在早期的自动变速器中没有被发动机机油取代。正因为工作条件和技术要求的差异很大，很快就消除了使用机油作为自动变速器油液的方法。而如今使用的ATF既有变矩器的齿轮油，也有行星齿轮结构的润滑油和换档装置的液压油。
ATF作为一种特殊的高级润滑油，它不仅具有润滑和冷却功能，还传输扭矩和液压力，来实现控制自动变速器离合器和制动器的工作性能。因此，ATF有时被人们称为液压传动油。
在自动变速器开始启动时，ATF由变矩器中的泵轮转动，吸收泵轮传递的机械能，作为液体动能，当ATF流经涡轮时，将液体动能转化为机械能。通过涡轮输出，实现能量的转换和传输。输送效率与输送油的粘度和抗泡沫性能有关，对输送油的粘度和其它性能有一定的要求。在液压传动系统中，工作温度可达60～120°C，油流量可达25米/秒，与金属和空气不断接触，具有良好的抗氧化性。另外，液压传动系统中的摩擦部件也用ATF润滑，因此要求ATF具有良好的润滑性。自动变速器中的执行器（制动器和离合器）等使用湿摩擦部件，因此要求ATF具有良好的摩擦特性。
总之，汽车上使用的ATF是一种具有多种功效工作液，其功效主要有以下三点：
（1）作为动力传输介质。在液力变矩器中，ATF作为流体动力能量的传输介质，作为伺服机构的传输介质和液压控制系统中压力回路的静压能量，并作为离合器中滑动摩擦能量的传输介质。
（2）作为热能传递介质。由于摩擦片的表面温度接触到瞬时温度高达600°C，自动变速器的ATF还充当热传递介质，以控制摩擦副不易烧结，延长其使用寿命。
（3）作为润滑介质。ATF作为摩擦副的润滑介质[2]。
1.2课题研究的背景及意义
通常机械传动采用齿轮传动。由于传输效率的原因，存在功率损耗，损失的部分功率最终转化为热能。如果这部分热量不能及时消散，变速箱温度会升高，变速箱效率会进一步降低，如此反复形成一个恶性循环，即温度升高，ATF粘度降低，变速箱元件承受较大的压力，不能形成有效的润滑油膜，从而增加了摩擦损失，产生更多的热量，温度将继续升高，直到两个啮合传动元件的接触点（线）粘合在一起，造成粘合损坏，导致传动元件的工作故障。热量的急剧增加也会致使液压油发生化学反应，产生一些不易溶化的杂质，造成润滑剂的过早失效。
齿轮在啮合过程中会发生相对滑动，齿轮遭受磨损。这种正常磨损是稳定和缓慢的，但假如ATF温度高，或ATF严重变质，齿面就会磨损加速，寿命大大缩短，甚至在极端情况下会发生破裂。在高温下，变速器的摩擦副润滑不良，会增加变速器的振动，发出令人厌烦的声响，甚至形成烧结现象；变速器内部的O形圈、油封等也会因过高的热量，造成老化磨损，导致变速器漏油和效率低下[3]。
然而，相较于大多数自动变速器，产生的热量必然会比传统手动变速器的热量高，变速器通常需要冷却。因此，自动变速器通常需要专用的冷却系统。ATF的正常工作油温度为60~80°C，如果变速器工作温度过高，会导致ATF过早变质。特别是当变速器工作温度超过110°C时，ATF中的抗氧化添加剂不起作用，ATF被氧化的速度急剧增加。因此，必须及时有效地冷却ATF，确保变速器在稳定工作条件下的油温在80°C范围内稳定，保证自动变速器的平稳运行，延长自动变速器的使用寿命。
1.3课题研究的主要内容
（1）介绍自动变速器的不同冷却方式；
（2）结合冷却方式说明利用空气放大器进行冷却的原因；
（3）介绍空气放大器的原理、应用及规格参数；
（4）确实设计方案，结合二维图进行说明；
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