电力驱动单元（EDU）在现代电动汽车中处于核心地位，它们将电机构和传动系统结合到一个紧凑的单体系统中。 这些单元对于实现电动汽车的效率、性能和可靠性至关重要。
设计EDU的一个关键挑战是确保有效的润滑。 适当的润滑可以减少摩擦、降低组件磨损并帮助散热，所有这些都是保持系统长寿命和高效性的关键。 此外，由于 EDU 以高速和变化的负载运行，优化润滑对于实现峰值性能并满足严格的耐久性要求至关重要。
该模拟案例探讨了 EDU 内的润滑行为，重点关注油如何分布以及如何与关键部件相互作用。
对整体方法感兴趣而非特定部件？我们的博客文章 Simulating Splash Lubrication in an EDU 全面介绍了仿真在整个驱动单元中所揭示的内容。
第三部分的目标：检查传输中的关键区域
第二部分(/case-studies/edu_part2/)重点介绍了电动机，而第三部分则将重点转移到 变速箱 上。 这部分与我们网站上的齿轮箱箱体 (使用 shonDy 进行齿轮箱润滑 和 使用 shonDy 进行低温齿轮箱润滑) 有相似之处。 因此，这里的目标也是类似的：确保轴承的有效润滑，并实现整个传动系统中润滑剂的最佳分布。 适当的润滑可减少摩擦和磨损，有助于提高 EDU 的整体效率和使用寿命。
案例说明
下图显示了变速箱的一般设置。 为避免重复，本节只介绍变速箱设置。 有关电动机配置的详细信息，请参阅 第二部分。
各轴和轴承的转速如下：
| 组件 | 转速 | 组件 | 转速 |
|---|---|---|---|
| 输入轴 | 2000 转/分钟 | 输入轴承 | 666 转/分钟 |
| 中间轴 | 666.5 转/分钟 | 中间轴承 | 215 转/分钟 |
| 输出轴 | 147.3 转/分钟 | 输出轴承 | 50 转/分钟 |
模拟开始时油底壳中大约有 1.6 升油。 模拟采用了 0.064 毫米的颗粒粒径，颗粒总数约为 500 万。 图中的红色框表示位于变速箱油底壳中的出口。 该出口与 第二部分 的转子入口相连。 出口以 12 升/分钟的速度抽取油，然后重新分配到转子入口。
监控通过位于轴承周围的采样窗口进行。 下图突出显示了位于变速箱一侧的采样点。
- 如上图所示，标有数字 1 的样本代表位于变速箱 前部 的样本。
- 标有数字 2 的采样点位于变速箱 后部（此图中不可见）。
仿真结果
在下图中，同一轴上两个采样点（1和2）的数据被显示在同一图表中。 通过比较，我们可以清楚地看到每根轴前后的润滑情况。
输入轴
关键观察结果：
- 轴承 2（后部）比 轴承 1（前部）获得的润滑剂要多得多。
- 轴承2 在大约3秒的仿真时间后达到稳态，润滑剂体积稳定在约11毫升。
- 轴承 1 在5秒的仿真时间内未达到稳态：
- 在仿真的前半段，轴承1几乎未获得任何润滑剂。
- 在仿真的后半段，情况略有改善，但轴承1仍然只接收到极少量润滑剂。
- 仿真结束时，采样点内的润滑剂总量不足1毫升。
下图直观地显示了润滑剂的分布情况。
- ** 轴承 2** 已完全润滑，轴承滚珠之间可见液体。
- 相比之下，轴承 1 只有几滴润滑油，表明覆盖面不足。
中间轴
关键观察结果：
- 与输入轴类似，轴承 2 得到的润滑油明显多于轴承 1。
- 轴承1在整个仿真过程中没有得到任何润滑剂，凸显了关键的润滑缺口。
- 仿真结束时，轴承2采样点内的润滑剂体积约为4毫升，少于输入轴的轴承1中观察到的体积。
- 轴承2 在仿真接近结束时似乎趋于稳态，但需要延长仿真时间才能确认这一点。
下图显示了中间轴轴承中的润滑剂分布情况：
- ** 轴承 2** 得到充分润滑，轴承的每个滚珠之间都能看到液体。
- 而 ** 轴承 1** 则显示轴承内没有可见的润滑剂。
输出轴
两个轴承均达到了稳态，轴承1在3.5秒后稳定，轴承2在2秒后稳定。
轴承1稳定在6毫升，而轴承2稳定在2毫升。 这使得输出轴与其他轴不同，因为它是唯一一个前端轴承比后端轴承接收更多润滑剂的轴。 此外，输出轴是唯一一个附近壳体配备了导轨的轴，导轨将润滑剂从齿轮引导至轴承。
左图显示了壳体的一部分以及输出轴，其中导轨清晰可见。 输出齿轮将润滑剂带到壳体顶部，然后将其抛到导轨上，导轨将润滑剂横向分配到轴承上。
第二张图展示了这一过程，其中壳体被隐藏，仅显示齿轮和轴承。 轴承2比轴承1接收更少润滑剂的原因也显而易见：
- 对于 ** 轴承 1**，流体直接导向轴承。
- 对于 ** 轴承 2**，流体在到达轴承之前首先在差速器外壳上流动。
尽管如此，两个轴承的滚珠之间都充满了润滑剂，确保了适当的润滑。
总结
本仿真研究了电力驱动单元（EDU）变速箱中的润滑剂分布情况，揭示了输入轴、中间轴和输出轴之间的润滑不均衡问题。
- 输入轴：轴承 2 在 11 毫升时达到稳定状态，而轴承 1 始终润滑不足（<1 毫升）。 这种不平衡凸显了一个潜在的设计问题，需要进一步优化。
- 中间轴：类似的问题出现在中间轴，轴承2 接收到4毫升润滑剂，而轴承1 完全未润滑，表明存在润滑缺口。
- 输出轴：与其他轴不同，轴承1（6毫升）比轴承2（2毫升）接收到更多润滑剂，这是由于导轨将油液从齿轮引导至轴承。
这些结果强调了进一步优化的必要性，以确保润滑平衡，从而提高EDU的效率和耐久性。 可能的优化措施包括增加导轨或采用主动润滑系统。
