对某新能源变速箱在台架高速试验时因润滑不足而出现输入轴滚针轴承烧毁的问题进行分析。基于Particleworks软件平台，建立输入轴滚针轴承润滑仿真模型，查看不同转速下的润滑效果。以改善滚针轴承润滑为目标，分析加长导油嘴在不同转速下对滚针轴承润滑效果的影响。仿真结果表明，加长导油嘴可改善滚针轴承润滑效果，且通过台架试验验证有效。
前言
变速箱润滑系统设计是变速箱开发中至关重要的部分，直接影响变速箱内部齿轮、轴承等零部件的使用寿命。一直以来，变速箱润滑系统设计主要依靠研究人员的经验，通过設计壳体特征，确定润滑形式及油液高度来达到润滑设计要求。如果润滑设计存在缺陷，则会引起齿轮、轴承等重要零部件的失效，且只能在样机试验阶段才会发现。目前，变速箱润滑系统设计验证主要依赖透明壳体台架试验。该试验可以清楚看到壳体上轴承的润滑情况，然而对于内部齿轮和滚针轴承润滑情况的观察却较为局限。由于样机试制及验证时间长，难以快速锁定设计及改进措施，润滑系统设计已成为制约变速箱开发周期的重要因素。
目前，关于润滑方面的研究主要集中在数值分析计算方面。文献[1]提出了采用齿面移动法对齿轮进行处理的方法。文献[2]提出了多相流（VOF）模型，以解决齿轮飞溅润滑存在的较为复
前言
变速箱润滑系统设计是变速箱开发中至关重要的部分，直接影响变速箱内部齿轮、轴承等零部件的使用寿命。一直以来，变速箱润滑系统设计主要依靠研究人员的经验，通过設计壳体特征，确定润滑形式及油液高度来达到润滑设计要求。如果润滑设计存在缺陷，则会引起齿轮、轴承等重要零部件的失效，且只能在样机试验阶段才会发现。目前，变速箱润滑系统设计验证主要依赖透明壳体台架试验。该试验可以清楚看到壳体上轴承的润滑情况，然而对于内部齿轮和滚针轴承润滑情况的观察却较为局限。由于样机试制及验证时间长，难以快速锁定设计及改进措施，润滑系统设计已成为制约变速箱开发周期的重要因素。
目前，关于润滑方面的研究主要集中在数值分析计算方面。文献[1]提出了采用齿面移动法对齿轮进行处理的方法。文献[2]提出了多相流（VOF）模型，以解决齿轮飞溅润滑存在的较为复
杂的油气两相流现象。针对润滑系统的设计，文献[3]介绍了一般的减速器润滑系统组成及相关部件的选择、计算，并给出了润滑系统设计时的注意事项。本文基于移动粒子半隐式流体分析（MPS）方法的Particleworks仿真分析软件平台，建立了某新能源变速箱输入轴滚针轴承润滑仿真模型。该新能源变速箱的开发为基金项目，属于国家重点研发计划：2018YFB0105801新型高性价比机电耦合变速箱开发项目。本文论述了在查看不同转速下滚针轴承的润滑效果后，结合某变速箱输入轴滚针轴承失效问题，指出润滑不足是滚针轴承失效的根本原因，并提出改进方案，满足了滚针轴承的润滑要求，为润滑系统设计与改进提供了有力支持。
1 滚针轴承失效分析
相比传统汽车变速箱，新能源汽车的变速箱要求转速范围更广，低速扭矩更大，对润滑系统的设计要求也更高。因此，现有经验已无法满足更高的工况设计要求，容易出现设计问题。如图1所示，某新能源车采用的变速箱在台架试验时，在高速工况下出现故障，拆解后发现输入轴滚针轴承失效。图中可见该滚针轴承保持架（工程塑料材质）损坏，失效形式表现为典型的因过温过载导致部件烧毁。在该滚针轴承处，轴内设计有油孔，通过轴内导油嘴喷油进行了强制润滑，但实际的内部润滑情况不得而知，也无法利用透明壳体润滑试验直接
1 滚针轴承失效分析
相比传统汽车变速箱，新能源汽车的变速箱要求转速范围更广，低速扭矩更大，对润滑系统的设计要求也更高。因此，现有经验已无法满足更高的工况设计要求，容易出现设计问题。如图1所示，某新能源车采用的变速箱在台架试验时，在高速工况下出现故障，拆解后发现输入轴滚针轴承失效。图中可见该滚针轴承保持架（工程塑料材质）损坏，失效形式表现为典型的因过温过载导致部件烧毁。在该滚针轴承处，轴内设计有油孔，通过轴内导油嘴喷油进行了强制润滑，但实际的内部润滑情况不得而知，也无法利用透明壳体润滑试验直接
观测。此时，研究人员通过润滑仿真软件来模拟输入轴滚针轴承润滑情况，分析失效原因是最有效的方法。
2 基于MPS的局部润滑系统模型搭建
2.1 MPS方法及Particleworks软件平台介绍
汽车轴承 MPS方法属于流体分析中的无网格法。该方法是将流体计算区域视为由一粒子构成，其中每个粒子都包含与之相对应的不同流动信息，并以拉格朗日方程为基础，求解各粒子间的相互作用关系方程和离散基本流动方程。研究人员根据各粒子上一时刻的流动信息对下一时刻进行预测和修正，从而获得整个流场的动态流动信息。Particleworks是基于MPS方法开发的1款商业软件平台。在该平台下搭建的变速箱润滑模型可以高效准确地模拟出变速箱内部油液润滑的走向，并生成相应动画。
2.2 基于Particleworks的润滑模型搭建
如图2所示，为了分析输入轴滚针轴承失效原因，研究人员基于Particleworks软件平台，导入输入轴及滚针轴承三维模型，建立了局部输入轴滚针轴承润滑模型。其中，模型设置说明如下：（1）输入轴内部为中空油道设计，每个滚针轴承贴合面有4个油孔，输入轴赋予轴向转动自由度。（2）齿轮共有5个，从左至右分别标记为①②③④⑤号。（3）将①②④⑤号齿轮空套在轴上，可通过结合套与输入轴结合，4个齿轮赋予轴向转动自由度，③号齿轮与输入轴为一体式设计。（4）该轴共有4个滚针轴承，分别布置在空套齿轮①②④⑤内侧，从左至右分别标记为A、B、C、D。滚针轴承与齿轮和输入轴都为间隙配合，滚针轴承赋予轴向转动自由度。（5）输入轴滚针轴承为强制润滑设计，从右侧导油嘴通过油泵注油，每个
轴承润滑量要求均为0.1 L/min。（6）考虑到润滑不均，设计输入流量为0.5 L/min，润滑油累积在输入轴中空部位，通过4个油孔流入滚针轴承，为轴承提供润滑。
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