变速器作为传动系统最重要的元素之一,主要依靠齿轮机构来实现减速增扭、换向等功能。然而齿轮在传动过程中,一对啮合齿面间由于存在相对速度往往会导致大量摩擦热流量的产生,若润滑和冷却不及时,则极有可能发生齿面磨损、胶合等失效现象。因此,研究变速箱内的润滑油运动和热平衡机理,对其润滑系统的初期设计或后期改进均具有至关重要的意义。本文以某工程项目为依托,采用理论与CFD仿真相结合的方法,就其内部热流场分布展开分析,主要研究内容和结论如下:(1)将弧齿锥齿轮当量为斜齿圆柱齿轮,基于齿轮啮合原理和摩擦学理论,建立其等效的滑动摩擦功率损失计算模型;并将功率损失率与查表法对比,证明了该理论模型的可靠性,为后续章节的温度场分析提供热源。(2)模拟光滑圆盘和直齿轮在单一空气相中的旋转,以对流换热系数为切入点,将仿真结果与经验公式对比,发现二者差值很小,从而确立相对准确的有限元建模方法。而后将该方法应用于一对弧齿锥齿轮的模拟,得到齿轮周围的滑油流态和齿面温度场分布,并分析其产生的原因。(3)以浸油深度、齿宽和齿轮转速为变量进行齿轮热流场的相关性规律研究。发现就流场分布而言,浸油深度下降,齿面滑油附着量显著减少;齿面搅油能力随齿宽减小而降低;齿轮转速升高时,其表面滑油分布更加均匀,但啮合区齿面滑油占比相近。就温度场分布而言,温度与浸油深度不是完全的负相关关系,存在某一最优浸油深度值;齿面温度随齿宽和转速增加而上升。(4)以某机车齿轮箱锥齿轮传动系统为研究对象,模拟其内部的润滑油运动,同时计算各运动部件的理论产热量并作为边界施加,结果显示齿轮润滑不足且锥齿轮温升过高,分析原因后从箱体局部结构和浸油深度两方面给出具体改进建议,并对改进后的模型二次分析,结果表明了改进措施的有效性,为齿轮箱系统后续优化提供了思路借鉴。