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龙图腾网恭喜吉林大学申请的专利一种齿轮啮合传动热流耦合的高精度计算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：CN119337538B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28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：202411888474.4，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权一种齿轮啮合传动热流耦合的高精度计算方法是由柴博森;潘军;唐钰骁;刘春宝;范文赫设计研发完成，并于2024-12-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种齿轮啮合传动热流耦合的高精度计算方法在说明书摘要公布了：本发明适用于齿轮传动系统技术领域，提供了一种齿轮啮合传动热流耦合的高精度计算方法，该方法首先基于热网络法搭建齿轮传动系统的功率损失及热量传递分配模型，用于预测在不同工况条件下齿轮传动系统各部分的温升情况和系统功率损失。然后使用流体仿真软件对齿轮啮合传动系统进行高精度热流耦合数值模拟，其步骤主要包括抽取流体计算域、划分流体计算域网格、设置数值模拟参数以及通过UDF文件进行耦合，实现高精度的齿轮系统热流耦合数值模拟。本方法通过UDF技术，将热网络模型得出的产热值以边界条件的形式施加给齿轮啮合处，通过这样的方式模拟齿轮在实际工作过程中的产热情况，实现了更高精度的预测。

本发明授权一种齿轮啮合传动热流耦合的高精度计算方法在权利要求书中公布了：1.一种齿轮啮合传动热流耦合的高精度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、搭建齿轮系统产热散热模型：基于AMEsim软件，采用热网络法搭建齿轮系统产热散热模型，该模型包括功率损失计算模块和热量分配模块；所述功率损失计算模块用于计算齿轮系统各部分的功率损失；所述热量分配模块按照空间位置关系，根据各部分零件的接触情况以及与外界的热量交换情况，将系统由于功率损失产生的热量按照比例关系分配给各部件；完成功率损失计算模块和热量分配模块两个模块搭建后，将两者连接，进行热量传递，将功率损失模块计算得出的功率损失传递给热量分配模块，实现热量传递，再根据热阻和导热系数对整个系统进行热量分配；步骤2、高精度热流耦合数值模拟：完成搭建齿轮产热散热模型后，基于ANSYSFluent流体仿真软件平台，采用UDF编程和热流耦合数值模拟方法，分析齿轮啮合传动过程中箱体内部流场和温度场；在进行热流耦合数值模拟的过程中，运用UDF技术，将搭建的齿轮产热散热模型计算的产热量作为热边界条件设置给齿轮啮合处，从而对齿轮在实际运行中的齿轮表面产热和温升情况进行数值模拟；在所述步骤1中，搭建功率损失计算模块包括以下具体步骤：首先要明确在齿轮系统工作过程中因功率损失而产生的热源，功率损失包括齿轮搅油损失、滑动损失、滚动损失以及轴承损失，通过设置参数计算不同轴承载荷情况，以及齿轮和轴承的功率损失；功率损失计算模块按照下列公式计算齿轮系统的总功率损失，并以此作为热量分配模块的基础：1）齿轮搅油功率损失计算： （1）； （2）； （3）；其中，Ppad为搅油损失，单位：W；Cmd为齿侧搅油损失计算系数；Cma为齿面搅油损失计算系数；Cside为齿侧搅油损失，单位：W；Cteeth为齿面搅油损失，单位：W；Rt1为齿顶圆半径，单位：mm；Rp1为节圆半径，单位：mm；ω为齿轮转速，单位：rmin；b为齿宽，单位：mm；ρ为润滑油密度，单位gmm3；齿侧雷诺数和弗劳德数的计算： （4）； （5）；其中，g为重力加速度，单位ms2；齿面雷诺数和弗劳德数的计算： （6）； （7）；其中，ht为齿高，单位：mm；当Re≥2250时： （8）；当Re＜2250并且Re−0.6×Fro−0.25＜8.7×10−3时： （9）；当Re＜2250并且Re−0.6×Fro−0.25＞8.7×10−3时： （10）；当ReA0.23×FroA0.32≥12时： （11）；当ReA0.23×FroA0.32＜12时： （12）；上式中，h为齿轮浸油深度，单位：mm；Vp为齿轮浸油体积，单位：mm3；V0为油液体积，单位：mm3；ht0为齿顶高系数；2）齿轮滑动损失： （13）；其中，Fn为法向力，单位：N；fg为滑动系数；vg为滑动速度，单位：ms；La为啮合时间，单位：s；3）齿轮滚动损失： （14）；其中，Fr为滚动力，单位：N；vr为滚动速度，单位：rmin；4）轴承功率损失： （15）； （16）； （17）；其中，P0为与粘性有关的摩擦功率损失，单位：W；Pf为与载荷有关的摩擦功率损失，单位：W；P为轴承摩擦转矩的计算负荷，单位：N；dm为轴承节圆直径，单位：mm；f0为与轴承类型和润滑方式有关的系数；f1为与轴承类型和负荷有关的系数；ω为轴承内圈旋转角速度，单位：rads；n为轴承内圈转速，单位：rmin；v为润滑油运动粘度，单位：mm²s；vn为润滑油运动粘度和轴承内圈转速的乘积；在AEMsim仿真软件中，选择齿轮传动部件，设置相应几何参数以及齿轮啮合参数，再将这些模块连接，设置连接参数，输入功率损失计算公式；设置齿轮系统输入轴转速，在输出端设置制动扭矩，真实模拟齿轮减速器运行工况；然后基于AMEsim搭建功率损失计算模块来计算齿轮系统运行工况下的功率损失及总发热量；在所述步骤1中，搭建热量分配模块包括以下具体步骤：将功率损失计算模块得到的总功率损失视为齿轮系统的总产热量，在搭建热量分配模块时，对总产热进行分配，得到每个部分的热量情况，根据各部分分配的损失功率计算各部分的温度；在搭建热量分配模块时需要将轴、轴承、齿轮以及齿轮箱划分为不同的质量块，进行模型搭建；在搭建热量分配模块时，需要计算各部分的热阻和导热系数，根据热阻和导热系数确定热量的具体分配情况，在不同部分应该分配多少热量；通过下列公式计算各部分的热阻和导热系数：1）轴质量块之间的导热系数和热阻值： （18）； （19）；其中，h1为轴质量块之间的导热系数，单位：WK；S1为轴横截面积，单位：mm2；t2和t1分别为相邻质量块温度和初始温度，单位：K；R1为轴质量块之间热阻值，单位：KW；l1为轴质量块特征长度，单位：mm；λ1为轴导热率，单位：Wmm·K；2）轴与轴上零部件质量块的导热系数和热阻值： （20）； （21）；其中，h2轴与轴上零部件质量块的导热系数，单位：WK；t2和t1分别为相邻质量块温度和初始温度，单位：K；R2为轴与轴上零部件质量块之间热阻值，单位：KW；l2为轴与轴上零部件质量块接触特征长度，单位：mm；λ2为轴上零部件导热率，单位：Wmm·K；dint为内径，单位mm；dout为外径，单位mm；完成各质量块之间的热阻及导热系数计算后，需要按照齿轮在传动过程中的位置关系正确布置每个质量块的位置，每个质量块之间根据其热量传导的关系，根据热量传递方式的不同选择不同的连接方式。

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