吉林大学刘春宝获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器及优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119982872B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510468346.2,技术领域涉及:F16H57/037;该发明授权新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器及优化方法是由刘春宝;孙天宇;杨孔华;钱旭;唐钰骁;王浩宇设计研发完成,并于2025-04-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器及优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器及优化方法,属于机械设计技术领域。包括:差速器主体、包络在差速器主体外侧的护罩以及护罩内表面上的涡流发生器,基于Fluent有限体积法的动态网格重构计算方法寻求护罩及涡流发生器的最优配置方案。通过提取差速器计算的流场数据赋予到局部计算模型,通过量化涡流发生器的特征参数,借助局部计算模型对涡流发生器特征参数与流量转矩之间的数学关系,基于BP神经网络拟合试验数据以及粒子群算法的多目标优化,实现最大化流量与最小阻力矩的结构配置。本发明能实现封闭差速器外部油液逆离心梯度径向输送到差速器内部,并且能够高效完成护罩配置的寻优设计,实现差速器的润滑强化。
本发明授权新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器及优化方法在权利要求书中公布了:1.一种新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器优化方法,其特征在于,应用于新能源重型车用仿生定向强化润滑差速器,差速器包括: 差速器主体、包络在差速器主体外侧的护罩以及护罩内表面上的涡流发生器; 其中,所述差速器主体的外壳上开有通孔,所述通孔用于连通差速器内外油池; 所述护罩以210°的角度环绕包络在所述差速器外侧,并与差速器之间存在间隙,护罩端部沿差速器径向向内突出设置有弧形挡油板; 所述涡流发生器为凸起结构,等间距分布于护罩内侧,用于在润滑油流过时产生涡流效应,增强润滑效果; 所述凸起结构表面上还设有微流道结构,所述微流道结构呈等间距排列的棱形槽的形式,沿流动方向分布在涡流发生器上; 差速器主体外壳上的通孔个数为4个,呈圆周等距分布; 所述涡流发生器个数为7个,等间距分布于护罩内侧; 所述涡流发生器包括三角形凸起、圆弧形凸起、梯形凸起; 所述护罩与差速器主体之间的间隙为5mm; 方法包括: 建立多种护罩配置的差速器模型,包括无护罩、不带涡流发生器的护罩、包含涡流发生器的护罩以及包含带微流道结构的涡流发生器的护罩; 基于Fluent有限体积法的动态网格重构计算方法,建立差速器的简化模型,并借助动网格重构实现差速器的旋转运动; 在差速器外壳的每个通孔上建对应的监测面,对监测面赋予与差速器同样的旋转运动,保持仿真过程中监测面与通孔的相对位置始终保持不变,通过监测面的实时流量,反映每种差速器模型外壳通孔上的实时流量变化,并同时监测整个差速器外壳旋转过程中的搅油阻力矩; 构建多种涡流发生器结构,包括三角形涡流发生器、圆弧形涡流发生器、梯形涡流发生器以及对应带微流道结构的涡流发生器; 通过CFD计算每个通孔实时流量变化,根据每个通孔实时流量变化计算每种结构模型下差速器内外油池的平均油液交换量,选择油液交换量最大的方案作为最优的护罩与涡流发生器设计方案; 提取最优护罩与涡流发生器方案中的流场数据,所述流场数据包括压力分布和速度矢量; 基于差速器外壳与护罩之间的间隙流体域,构建护罩与差速器外壳间隙的局部计算模型; 将原流场数据中提取的流场数据赋予到所述局部计算模型上; 基于所述局部计算模型对涡流发生器结构的特征尺寸进行试验优化设计,将涡流发生器的特征结构作为设计变量,包含涡流发生器的高度、顶端长度、底角大小,各特征结构在设计范围内均取4个值,共设计64种涡流发生器结构; 分别将涡流发生器设置在外壳通孔正下方、前方、后方,形成3种计算模型; 基于所述64种涡流发生器结构以及所述3种计算模型,共设置192个计算模型,采用基于压力的CFD数值仿真方法,选择速度入口、两个压力出口以及旋转壁面为监测面,监测外壳通孔上的流量与外壳壁面的剪切应力; 提取同一涡流发生器结构在三种设置位置下外壳通孔最后稳定的流量,取其均值作为该涡流发生器结构对于定向强化润滑的量化指标; 取同一涡流发生器结构下差速器外壳壁面最后稳定的剪切应力,取其均值作为该涡流发生器结构对于搅油阻力影响的量化指标; 使用BP神经网络拟合64种涡流发生器结构的特征结构与对应流量、阻力矩的量化指标,获得流量、阻力矩与涡流发生器结构特征尺寸之间的数学代理模型; 基于粒子群算法对涡流发生器特征结构参数进行多目标优化,获得最大化流量与最小阻力矩的最优涡流发生器结构配置方案。
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