液力变矩器的叶片设计与研究_田国富
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液力变矩器叶片设计学院:机械学院专业:机自(车辆)学号: 201907728姓名:翟昆仑液力变矩器是AT自动变速箱的核心部件之一,液力变矩器的工作轮主要包括:泵轮、涡轮和导轮。
其设计的关键是各工作轮的叶片设计。
本次设计采用的是环量分配法。
环量设计法的理论基础是束流理论,认为其在选定的设计速比下,循环圆平面中间流线上每增加相同的弧长,液流沿叶片中间流线应增加相同的动量矩,以保证流道内的流动状况良好。
设计过程为:根据前期循环圆的确定,在泵轮转矩方程T B=Q(r B2r B1)中r B2r B1项是确定泵轮动量矩变化的一个因数,经计算测量得出泵轮进口角=120°,进口半径外环为95mm,内环为123.5mm,出口角B2=110°,半径外B1环196mm,内环167mm,这样转速比为0.5,在1800r/min时输出转矩为140N·m[11]。
则根据公式:计算出循环轴面流速为9.632 m/s对泵轮带入这些数值:r B1= r B1( B1+ V B1B1),所得数值为:0.906 。
类似的,在出口处:r B2= r B2( B2+ V B2B2),所得数值为:4.0732。
则r改变量r B2r B1,即得:4.0732-0.906=3.1672。
4.1 泵轮叶片设计4.1 泵轮叶片设计图将此改变量分为十份,按其中九分各占10.5%,一份占5%划分,元线9与元线10之间的增量为5%,以减少液体在叶片出口处的能量增量及其涡流损失。
其次,在设计流线上,每一点的相应叶片角可根据公式计算=计算出每一截面元线在设计流线上的角度后,就应求内环和外环上的相应角度。
为了确定元线与内环之交点处的叶片角,采用按反势流分布计算公式,类似地,外环上可以利用下列公式计算:,所以在叶片入口处:,,计算后整理成表:表4-1 变矩器泵轮角度计算参数设计流线上的外环上的内环上的0.35680.36080.36450.36780.37110.37780.38310.38910.39090.39760.4056半径和偏量,可以方便并精准的确定叶片形状。
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液力变矩器涡轮叶片二维平面设计1 选择液力变矩器循环圆型式1.1 选择循环圆液力变矩器的循环圆按照外环形状可分为圆形、蛋形、半蛋形和长方形循环圆四种。
按照一维束流理论,循环圆形状对液力变矩器的性能没有影响。
液力变矩器性能仅与工作轮出、入口半径、叶片角、流道截面积等参数有关。
而圆形循环圆多用于其车型单级液力变矩器,其工作轮可采用冲压焊接制造或铸造,泵轮和涡轮完全对称布置,因此本设计采用圆形循环圆。
1.2 确定工作轮在循环圆中排列位置由于在循环圆中的排列位置的不同,变矩器有以下几种形式的工作轮。
(1)径流式这种工作轮从轴面图看,液流沿着叶片半径方向流动。
(2)轴流式这种工作轮从轴面图看,液流在叶片流道内轴向流动。
(3)混流式这种工作轮从轴面图看。
液流在工作轮流道内既有轴向流动又有径向流动,它的叶片均为空间扭曲叶片。
圆形循环圆变矩器多数情况下,采用混流式工作轮。
其布置图如下:T:涡轮B:泵轮D:导轮图3.12 确定循环圆尺寸2.1 确定变矩器有效直径直径比m 直径比m=D0/D,D0为循环圆内径,D为有效直径此变矩器为0.355m。
一般m=0.38即m=D0/0.355=0.38 (3.1)即D0=0.1349所以循环圆外环半径为:R1=(D-D0)/4 (3.2)=(0.355-0.1183)/4=0.0552.2 确定循环圆形状尺寸已知外环后,开始确定内环、设计流线。
确定内环、设计流线的原则是使液流速度沿流道均匀变化。
为此假定在同一过流断面上各点的轴面速度Vm相等,各相邻流线所形成的过流面积相等。
根据最佳过流面积为循环圆面积的23%的原则,对于有效直径为355mm的变矩器,其最佳过流面积为0.02276m2。
1)循环圆初步设计首先设定一些元线如下图,为方便计算,从上面正垂直的元线开始,递增角度为15°,根据在任意元线上的过流面积F为:F=(Rs2-Rc2)∏/cosθ(3.3)式中θ为元线相对垂直线的夹角,所有元线均垂直设计流线Rs 为任一元线与外环交点上的半径Rc 为同一元线与内环交点上的半径R2 为同一元线与设计流线交点上的半径其次,选定一些任意的元线,并算出内环和设计流线的初步轮廓。
现代设计方法在液力变矩器叶片设计中的应用研究许睿(鼎盛天工工程机械股份有限公司,天津 300384)摘要:本文从实际生产需要出发,提出了一种液力变矩器叶片的现代设计方法。
该方法有机结合了修正能头损失的束流理论、叶片的三维成型法以及流场数值模拟技术,大大提高了叶片的设计精度和设计效率。
关键词:现代设计方法;叶片设计;数值模拟中图分类号:文章标识码:文章编号:Research on the Applications of Modern Design Method in the blades design ofTorque ConverterXU Rui(DINGSHENG TIANGONG CONSTRUCTION MACHINERY CO., LTD., Tianjin 300384, China) Abstract: According to the practical requirements of production, a kind of modern design method for blade system of torque converter is raised in this paper. It combines the beam current theory which amends head loss, three-dimension formation method and the technology of numerical stimulation of flow field, which can improve the accuracy and efficiency of blade design greatly.Key Word: Modern Design; Blade design; Numerical simulation1 引言在CAD、CFD技术高速发展的今天,现代设计方法正逐步代替传统设计方法成为液力变矩器设计的主要方法[1]。
液力变矩器叶片强度的分析研究作者:陶焜,王颖来源:《科技创新与生产力》 2014年第11期陶焜1,2,王颖1,2(1.太原重工矫直机研究所,山西太原030024;2.太原华煤工程设计有限公司,山西太原030024)摘要:为了研究液力变矩器叶片的强度,笔者抽取了某型液力变矩器全流道模型和叶片模型,利用ANSYS13.0软件对全流道模型进行仿真计算,把仿真得到的叶片压力加载到叶片模型上,通过流固耦合技术分析叶片上的应力分布和变形量,很好地解释了叶片失效的原因,为叶片的改型设计提供参考。
关键词:液力变矩器;内流场仿真;压力分布;流固耦合中图分类号:TH137文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1674-9146.2014.11.078收稿日期:2014-07-18;修回日期:2014-10-18作者简介:陶焜(1983-),男,江西九江人,助理工程师,主要从事矫正机研究,E-mail:410409689@。
近年来,许多现代化的设计方法、计算手段及制造设备都被应用到了液力变矩器的研究领域。
工作轮是液力变矩器中传递和变换能量的主要零件,其质量直接影响变矩器的工作性能和可靠性。
叶片是工作轮的重要组成部分,由于液力变矩器的结构形式及应用场合不同,对其进行具体分析对叶片的设计很有必要。
1液力变矩器叶片流固分析ANSYSWorkbench是ANSYS开发的协同仿真平台。
ANSYS仿真协同环境的目标是,通过对产品研发流程中仿真环境的开发与实施,搭建一个具有自主知识产权、集成多学科异构CAE技术的仿真系统。
以产品数据管理PDM为核心,组建一个基于网络的产品研制虚拟仿真团队,基于产品数字虚拟样机,实现产品研制的并行仿真和异地仿真。
所有与仿真工作相关的人、技术、数据在这个统一环境中协同工作,各类数据之间的交流、通信和共享皆可在这个环境中完成。
文中利用ANSYS13.0中的Workbench平台进行变矩器叶片的流固耦合计算,以求正确计算叶片变形和等效应力,找到叶片在工作时的薄弱处,指导叶片的改型设计,避免由于叶片的变形导致变矩器工作效率下降,甚至发生故障。
摘要液力变矩器作为液力传动装置的一种,广泛的应用在在汽车、工程机械、化工机械中,起着传动和变矩的重要作用。
它是以液体为工作介质,利用液体动能来传递能量的流体传动。
随着液力传动技术的飞速发展,现代液力变矩器以平稳性好,变矩效果明显等优点被越来越广泛的应用并且不断在改进。
所以,提高液力变矩器自主研发能力对我们来说是十分重要的。
本论文主要研究的是CL165液力变矩器的结构设计,而叶片设计又是液力变矩器设计当中的中重要部分,通过使用环量分配法设计叶片旨在使其能够达到所需额定条件,从而实现增加扭矩,动力输出等要求,达到提高传动效率,降低损耗。
关键词:液力变矩器叶片设计环量分配法ABSTRACTHydraulic torque converter as a kind of hydraulic transmission are widely used in the automobile, engineering machinery, chemical machinery, and play an important role in transmission and multiplication of torque. It is based on the liquid as the working medium,use kinetic energy of the liquid to deliver the power。
With the rapid development of hydraulic transmission technology, modern torque converter with the good stability and the advantages of variable torque obvious effect is more widely used and constantly improving. Therefore,independent research and development to improve the ability to torque converter is very important to us.This thesis is studies on the CL165 torque converter Structure design,and the blade design is the torque converter in which an important part of the design . Through the use of blade circulation distribution method designed to enable it to achieve the required rating conditions, in order to achieve increased torque, power output and other requirements, to improve transmission efficiency, reduce losses.Keywords: Hydraulic torque converter ; the blade design; the circulation distribution method目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1) (1) (1) (1) (2) (4)第2章工作原理及设计方法 (6) (6)设计方法 (8) (8)经验设计法 (8)理论设计法 (8)第3章传动方案论证 (10) (10) (10) (10) (11)第4章液力变矩器的叶片设计 (12) (12) (12) (14) (14) (18) (22) (25)第5章总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论液力传动是以液体为工作介质,利用液体动能来传递能量的流体传动。
液力变矩器叶片设计学院:机械学院专业:机自(车辆)学号:201107728姓名:翟昆仑液力变矩器是AT自动变速箱的核心部件之一,液力变矩器的工作轮主要包括:泵轮、涡轮和导轮。
其设计的关键是各工作轮的叶片设计。
本次设计采用的是环量分配法。
环量设计法的理论基础是束流理论,认为其在选定的设计速比下,循环圆平面中间流线上每增加相同的弧长,液流沿叶片中间流线应增加相同的动量矩,以保证流道内的流动状况良好。
设计过程为:根据前期循环圆的确定,在泵轮转矩方程T B=Q(r B2r B1)中r B2r B1项是确定泵轮动量矩变化的一个因数,经计算测量得出泵轮进口角B1=120°,进口半径外环为95mm,内环为123.5mm,出口角B2=110°,半径外环196mm,内环167mm,这样转速比为0.5,在1800r/min时输出转矩为140N·m[11].则根据公式:计算出循环轴面流速为9。
632m/s对泵轮带入这些数值:r B1=r B1(B1+V B1B1),所得数值为:0.906。
类似的,在出口处:r B2=r B2(B2+V B2B2),所得数值为:4.0732。
则r改变量r B2r B1,即得:4。
0732—0。
906=3。
1672。
4.1泵轮叶片设计4。
1泵轮叶片设计图将此改变量分为十份,按其中九分各占10。
5%,一份占5%划分,元线9与元线10之间的增量为5%,以减少液体在叶片出口处的能量增量及其涡流损失。
其次,在设计流线上,每一点的相应叶片角可根据公式计算=计算出每一截面元线在设计流线上的角度后,就应求内环和外环上的相应角度。
为了确定元线与内环之交点处的叶片角,采用按反势流分布计算公式,类似地,外环上可以利用下列公式计算:,所以在叶片入口处:,,计算后整理成表:表4-1变矩器泵轮角度计算参数元线序号设计流线上的外环上的内环上的0 0。
3568 110°104°32′109°25′1 0.3608 110°15′105°13′108°46′2 0.3645 110°22′106°26′108°55′3 0.3678 110°27′107°56′107°23′4 0。