液力变矩器叶片强度的分析研究
液力变矩器叶片强度的分析研究
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。
液力变矩器的叶片设计与研究_田国富
Algorithm for Text Segmentation and Its Application Based on Mean Shift
YANG Fuyuan ， ZHOU Xiaodong
（School of Mechanical Engineering, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China）
0
引
言
如图 1 所示， 直线 NMW、 N′M′W′分别为中间流线 M 和 M′处的法线， N 点和 W 点分别为外环和内环上的两个 点， N 点的坐标为 （ZN， RN ） RW ） 。根据 （ZW， ， W 点的坐标为 液力变矩器循环圆的设计原则，设计时应保证循环圆各 处的过流面积相等。液力变矩器过流断面积 Fm=K · FD， 变 矩器的有效总面积 FD=πD2/4。所以 Fm=K · πD2/4，式中 K K=0.166~0.27， 对于圆形循环圆， K 的最佳值 为经验系数， 取 0.23。 M 点处椭圆的法线方程为 RM-RN = RN-RW = a · sinθ 。 ZM-ZN ZN-ZW b · cosθ
变矩器的性能。叶片设计采用的方法有三种： 基形设计、 统计设计及基于流场理论设计。前两种都是根据现有的液力变 矩器进行改进设计， 而基于流场理论的设计对于叶片理论方面的发展具有重要意义 。 文中基于 ＭＡＴＬＡＢ 几何方式推导 循环圆及流线方程， 并据此对叶片进行设计研究。 液力变矩器； 关键词： 叶片设计； 循环圆
制造业信息化
MANUFACTURING INFORMATIZATION
仿真 ／ 建模 ／ CAD／ CAM／ CAE／ CAPP
液力变矩器的叶片设计与研究
液力变矩器叶片设计
外环之交点上的半径;
k——元线的序号,k=0,1,2····
以泵轮元线9为例,计算叶片偏移量x1
针对元线1,列出公式
x9= r9
对于元线0，有
= = 0.4370
= 116.38°
= = 0.4936
= 118.36°
对于外环，y = 0，j10= e ，取e=2.4 = 12.45 mm
9.46
98.56
4.19
3
14.38
49.16
9.46
6.34
97.62
5.78
4
6.19
48.62
11.83
3.79
97.22
7.78
5
0.00
47.13
13.91
0.00
97.02
10.86
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19.37
3.79
97.22
15.86
7
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49.83
28.41
6.34
97.62
106°2′
107°17′
115°56′
6
0.2878
106°15′
108°56′
115°78′
7
0.2996
107°47′
109°78′
116°23′
8
0.3127
108°50′
110°18′
116°46′
9
0.3468
108°53′
111°58′
117°49′
出口10
0.3547
110°
112°08′
液力变矩器导轮叶片表面流体压力场测试技术研究
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YOXD650型液力耦合器叶片的强度分析
荷。结构分析 中为重力加速度 、 角速度和角加速度等。 ５ ） 体积载荷（ Ｂ ｏ ｄ ｙ ｌ ０ ａ ｄ ｓ ） ——为体载荷或场载荷 ，
结 构分 析 中为温度 。
６ ） 耦合场 载荷 （ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ — Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ） ——指从一
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ９ — ０ ３
载荷可 以施加 到几何实体模 型或者有 限元模 型 上， 其优缺点如表 ｌ 所示。 对 于上 述两种 加 载方式 ， 考虑 到 叶片模 型简单 ， 本 文采用的是将载荷施加在液力耦合器叶片的有限元模
作者 简介 ： 李坤哲（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 河北保定人 ， 助理工程师 ， 专科 ， 从事煤矿机电相关的工作。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ０ ８ ７ ６ ９ ２ １ ４ ＠ ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
Ｙ Ｏ Ｘ Ｄ ６ ５ ０ 型液力耦合器叶片的强度分析
李坤哲 ， 崔卫 秀
（ 阳泉煤业集 团和顺新大地煤业有限公司 机电动力部 ， 山西 阳泉 ０ ３ ２ ７ ０ ０ ）
摘
要： 利 用三维建模 软件 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ建 立Ｙ Ｏ Ｘ Ｄ ６ ５ ０ 型液 力耦合 器的叶片三维 实体模型 ， 并在 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ中对叶 片强度进
行 了分析计算 ， 通过 分析可得 出应 力的最 大值和 叶片应力集中的部位 ， 时验证其 强度的可靠性 ， 得 出可以适 当增
加叶片数量与叶轮 壳体 内壁相接 处的圆角过渡 来减 小应力集 中， 为以后耦合器的设计提供 了参考。
关键词 ： 液 力耦 合 器 ； Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ ； 叶 片 强度
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７ ． ３ ３ １
现代设计方法在液力变矩器叶片设计中的
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]。
基于环量分配法的某型号液力变矩器叶片设计
２ 循环 圆确 定
首先选定一些任 意的元线 ， 并计算 出初步轮廓 。 半径 ｒ ｓ 和角 ０ 可 从 图 １中量 出 ，而 ｒ ｓ 和ｒ ｃ 则 可 相应 循 环 圆实 际是工作 液体 在各工 作轮 内循环 流 地按 下列 式 （ ２ ） 及（ ３ ） 计算 ： 动， 是流道 的轴面形状 ， 工作液体循环流动是一个封 （ ｒ 一— Ｆ ｃ ｏ — ｓ ０） （ ２ ） 闭 的轨 迹 ， 循环 圆是 由外 环 、 内环 、 工 作 轮 的人 口边
（ ５ ） 、 （ ６ ） 计算 出 ｒ ：
一
叶形坐标 。 利用 内外环半径和偏移量 ， 依据公式（ １ Ｏ ） 叶片元线上 的偏移量 ， 相邻两点间的弧长公式（ １ １ ） ， 可以方便并精准的确定叶片形状 。
Ｘ ， ｋ＝ｒ ｋ ｓ ｉ ｎ （ ｙ＋
上
，
∞ ±
、 ／ （ ∞ ） ＋ 一 ４ （ Ｇ ２ ｃ ｏ ｒ ｍ － ｒ ｍ ， ￣ ， ｌ ｆ ｍ ） Ｔ ｓ
Ｆ＝
Ｃ ＯＳ Ｕ
（ 一 ）
ｕ ＿
（ １ ）
上， 具体要求及指标为 ： 式中， （ １ ） 额定力矩 ： １ ５ ０ Ｎ・ ｍ，转速 ： ２ ２ ０ ０ 转／ 分钟 ， ０为元 线 相对 垂线 的夹 角 ， 所有 元线 均 垂 直 于设 功率 ： ６ ０ ｋ Ｗ。 计 流线 ； （ ２ ） 泵 轮 出 口角 ＝１ ２ ８ 。，导 轮 出 口角 ／ ３ ＝ 为任意 元线 与外 环 交 点上 的半径 ；
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ４， ２ ０ １ ３
基于ANSYS的车辆液力缓速器叶片强度分析及模态分析
随着 车辆 日益 向高 速重 载 的方 向发 展 ， 力 液 缓速 器作 为一种 安全 可靠 的高速辅 助制 动装置 而 被广 泛 的普 及应 用＿ ］液 力缓 速器结 构如 图 １所 １ ， 。 示． 当液力 缓速器 高速 制动 时 ， 转子 （ 轮） 片随 泵 叶
传动 主轴 高速旋 转并 带动工 作腔 内的工 作油 液对
过 学 迅 （ ９ ６ ） 男 ， 学博 士 ， 授 ， 士 生导 师 ， 要 研 究领 域 为汽 车 动 力 学 、 车传 动 系 统 仿 真 与控 制 １５ ： 工 教 博 主 汽 北 京 理 工 大 学车 辆 传 动 国家 重 点 实验 室 基 金 项 目资助 （ 准 号 ：０ ６ ３０ ０ ０ ０ ） 批 ２ ０ Ｃ ４５ ５ ６ ５
摘 要 ： 于 ＵＧ ＮＸ 造 型 软 件 平 台建 立 Ｙ 一０ 基 － ２ Ｊ４ ０型 号液 力 缓 速 器 三维 几 何 模 型 ， 对 液 力 缓 速 器进 并 行 叶 片 的 提取 简化 ， 用 Ａ Ｙ － 的 数 据接 口将 叶片 导 人 ＡＮ ＹＳ生 成 Ｆ Ａ模 型 ， 用 计算 流 利 ＮＳ Ｓ ＵＧ Ｓ Ｅ 利
转 子 叶 片 压 力 面 受 到 的 最 大 液 压 为 １． ７６ ＭＰ ， 小液 压 为 一 ５ １ ａ 而定 子 叶 片压 力 ａ最 ． ２ＭＰ ， 面受 到 的 最 大 液 压 为 １． ａ 最 小 液 压 为 １ ２ ＭＰ ， ４ ９ ａ 故 只需对 转子 叶片进 行 有 限元分 析 ． ５ＭＰ ，
器选材 制造 的前提 ； 同时 ， 液在工 作腔 流道 中 油
的 流 动 是 粘 性 、 可 压 缩 的 三 维 不 稳 定 的 复 杂 流 不
图 １ 液 力缓 速器 结 构 简 图
液力变矩传动系统动力学特性分析与优化研究
液力变矩传动系统动力学特性分析与优化研究引言液力变矩器是一种常见的动力传动装置，广泛应用于汽车、船舶等领域。
本文将对液力变矩传动系统的动力学特性进行分析与优化研究。
第一部分：液力变矩器的基本原理液力变矩器是利用动能转化原理，通过液体的转动运动将动力传递到不同的部件。
它由泵、涡轮和导向叶片等组成。
泵和涡轮通过液体的转动来传递动力，而导向叶片则负责控制流体的流向和功率输出。
这种设计使得液力变矩器在启动、换挡等工况下能够提供较大的弯矩，并能在变速比范围内实现无级变速。
第二部分：液力变矩器的动力学特性分析为了更好地理解液力变矩器的工作原理，我们首先需要对其动力学特性进行分析。
液力变矩器的主要动力学特性包括传动效率、传递功率和变速比范围等。
1. 传动效率液力变矩器的传动效率是指输入轴功率与输出轴功率之间的比值。
在实际应用中，液力变矩器的传动效率通常较低，特别是在高负荷工况下。
这是由于液力变矩器内部存在液体的粘滞阻力，导致能量损失较大。
2. 传递功率液力变矩器的传递功率取决于液体的流量和压力。
当液体流量增大或压力增加时，传递功率也随之增加。
传递功率的大小对于液力变矩器的工作效果和实际应用非常重要。
3. 变速比范围液力变矩器的变速比范围是指变速器可实现的最大速比与最小速比之间的比值。
较宽的变速比范围可以提供更好的车辆性能和操控性能。
在实际应用中，优化液力变矩器的变速比范围是提高整体性能的重要方面之一。
第三部分：液力变矩器的动力学特性优化研究为了进一步提高液力变矩器的性能，研究人员进行了大量的优化研究工作。
下面将介绍一些常见的优化方法。
1. 翼轮优化翼轮优化是改善液力变矩器性能的重要手段之一。
通过优化翼轮的叶片形状和布置方式，可以改善流动特性，提高流量和压力特性。
2. 液体优化优化液体的性质是另一个改善液力变矩器性能的关键方面。
调整液体的黏度、温度和润滑性能等参数，可以降低能量损失和传动效率。
3. 控制系统优化控制系统优化是提高液力变矩器动力学特性的重要途径。
液力变矩器叶片参数的正交试验优化设计
ＬＵＯ ｏ ｇ，Ｌ ｎ — ａ ｇ， Ｌ ｎ － ｕ ｎ，Ｗ ＡＮＧ ｎ —ｅ ｇ，Ｓ Ｈ ｎ ＩＹｉ ｇ ｑｉｎ ＩＸｉ ｇ ｑ ａ Ｔｅ ｇ ｔ ｎ ＵＮ ｎ －ｏ ｇ Ｘｉ ｇ ｌｎ
（ ｔｔ Ｋｅ ａ ｏａｏｙｏ ｃ ａ ｉａ Ｔ ａ ｓ ｓｉｎ，Ｃ ｏ ｇ ｉｇＵ ｉｅｓｔ，Ｃ ｏ ｇ ｉｇ４ ０ ３ Ｓａｅ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｒｎｍｉ ｏ ｓ ｈ ｎ ｑｎ ｎｖ ｒｉ ｙ ｈ ｎ ｑｎ ０ ０ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｔ ｒ ｎ ｏ ｔｏ ｆｆｕ ｄ； ｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ ｏ ｑ ｅ ｃ ｎ ｅｔ ｒ ｏ ｕｔｔｏ ａ ｕ ｄ ｙ ａ ｃ ； ｕ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｉ ｌ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｔｒ ｕ ｏ ｖ ｒｅ ；ｃ ｍｐ ａ ｉｎ ｌｆ ｉ ｄ ｎ ｍｉ ｓ ｌ
Ａ ｂ ｔａｃ ：Ｔｏ ｉ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅｐｅｆ ｒ ａ ｃ ｆｔｒ ｕ ｏ ｖ ｒｅ ｓｒ ｔ ｍ ｒ ｖ ｈ ｒｏｍ ｎ ｅｏ ｏ ｑ ｅ ｃ ｎ ｅｔｒ，ｓ ｍｅ ｂ ａ ｅ ｐ ｒｍ ｅｅ ｓｗｅ ｅ ｓ ｌ ｃｅ ｓｖ ｒａ ｏ ｌｄ ａ ａ ｔ ｒ ｒ ｅｅ ｔ ｄ ａ ａ ｉ—
液力变矩器液力性能及试验研究
2.0
(1)
定 扭 矩 法 ：台架输入端用扭矩控
制 ，测试过程中保持恒定（如l 〇〇Nm) ，台架
输 出 端 用 转 速 （或速比）控 制 ，测量过程中逐
步 改 变 输 出 转 速 （或速比）并稳定在指定的测
量点下记录所有相关参数。
(2)
定转 速 法 ：台架输入端用转速控
制 ，测试过程中保持恒定（如2000rpm) ，台
试验时台架输出端不转（制动），台架输 制 ，测试过程中保持恒定（如2000rpm) ，台
入 端 用 转 ^ 制 ，测量过程中逐步改变输出转速 架输入端用转速（或速比）控制，测量过程中
向再次冲击泵轮，起增扭作用。如果速比在耦 合点后，变成冲击导轮叶片背面，导轮旋转， 油不换向，这时起不到增扭作用。
摩擦片传扭是指当锁止离合器摩擦片在 油压的作用下与壳体接合时，发动机动力通过 挠 性 盘 （飞轮盘）传递给壳体，经锁止离合器 后直接传递给变速箱。
另夕卜还有一种为混合传扭，即锁止离合器 在滑磨的同时液力也在传扭。这种方式好处是 传递效率变高，动力平顺性好。但对摩擦片的 相求变得更髙。
液力顿器赚力性言为以下几种： 4 . 2 . 1 驱动性能 验证液力变矩器在正常牵引工况下的性能
0 .0 0.1 0 .2 0.3 0 .4 0 .5 0 .6 0.7 0 .8 0 .9 1.0 驱动性能结果
(速比0 <
(KF)
fTR)
760
AUTO PARTS I汽车零部件
液力变矩器液力性能及试验研究
李海彬 法雷奥汽车自动传动系统（南 京 ）有 限 公 司 江 苏 省 南 京 市 211153
摘 要 ：液 力 变 矩 器 的 液 力 性 能 对 于 自 动 变 速 器 的 匹 配 特 别 重 要 ， 最 终 会 影 响 整 个 传 动 系 统 甚 至 整 车 的 性 能 。 所 以 如 何 去 测 量 以 及 评 价 液 力 变 矩 器 的 液 力 性 能 是 液 力 变 矩 器 或 变 速 箱 开 发 的 一 个 重 要 环 节 。本 文 简 单 描 述 了 液 力 变 矩 器 的 液 力 性 能 的 特 性 以 及 如 何 进 行 台 架 试 验 的 ，对 从 事 相 关 工 作 的 人 员 具 有 一 定 的 指 导 意 义 。
液力变矩器研究现状及发展趋势
液力变矩器研究现状及发展趋势一．液力变矩器简介液力变矩器以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的形式之一。
液力变矩器，它有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相连。
动力机（内燃机、电动机等）带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。
泵轮将输入轴的机械能传递给液体。
高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。
液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。
液力变矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的导轮。
导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩，因而称为变矩器。
输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数，输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6。
变矩系数随输出转速的上升而下降。
液力变矩器的输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间没有刚性联接。
液力变矩器的特点是：能消除冲击和振动，过载保护性能和起动性能好;输出轴的转速可大于或小于输入轴的转速，两轴的转速差随传递扭矩的大小而不同;有良好的自动变速性能，载荷增大时输出转速自动下降，反之自动上升;保证动力机有稳定的工作区，载荷的瞬态变化基本不会反映到动力机上。
液力变矩器在额定工况附近效率较高，最高效率为85%～92%。
叶轮是液力变矩器的核心。
它的型式和布置位置以及叶片的形状，对变矩器的性能有决定作用。
有的液力变矩器有两个以上的涡轮、导轮或泵轮，借以获得不同的性能。
最常见的是正转（输出轴和输入轴转向一致）、单级（只有一个涡轮）液力变矩器。
兼有变矩器和耦合器性能特点的称为综合式液力变矩器，例如导轮可以固定、也可以随泵轮一起转动的液力变矩器。
为使液力变矩器正常工作，避免产生气蚀和保证散热，需要有一定供油压力的辅助供油系统和冷却系统二．液力变矩器的研究进展液力变矩器的设计主要是指变矩器的循环圆设计、叶片设计、特性计算、整体结构设计以及一些关键零部件的设计，由于叶片参数直接影响到变矩器的性能，因而是液力变矩器的设计的关键是叶片设计。
液力变矩器的性能研究
液力变矩器的性能研究液力变矩器是一种常见的传动装置，广泛用于汽车、船舶和工程机械等领域。
它通过液体的流动来实现功率的传递和调节，具有许多独特的性能优势。
首先，液力变矩器具有自动变速的功能。
在汽车领域，我们都知道自动变速器能够根据车速和加载情况自动选择最佳挡位，提供舒适的驾驶体验。
这得益于液力变矩器的性能。
当车辆起步时，液力变矩器通过增压器使液体流向液力变矩器的涡轮叶片，产生旋转动力，传递给输出轴，从而实现车辆的启动。
当车辆需要更高的速度时，液力变矩器会自动控制液体流向涡轮叶片的数量，使涡轮叶片的转速提高，从而提供更大的输出扭矩。
这种自动调节的功能使得车辆在不同条件下都能保持恰当的齿比，提供较强的动力输出。
其次，液力变矩器具有良好的启停性能。
对于汽车等需要频繁启停的交通工具来说，启动时的顿挫感一直是一个令人困扰的问题。
液力变矩器通过流体的流动来传递动力，消除了传统机械传动的刚性连接，从而减少了启动时的冲击感。
液力变矩器中的液体充当了缓冲介质的角色，使得启停过程更加平稳，提高了驾驶的舒适性。
此外，液力变矩器还具有较高的承载能力。
在工程机械领域，液力变矩器承载着大扭矩和大功率的传递任务。
由于液力变矩器中液体的流动特性，它能够有效地分散和吸收输入端和输出端的冲击负荷，提供稳定的转矩输出。
这种承载能力使得液力变矩器在工程机械的起步、加速和重载等工况下保持较好的运行性能。
然而，液力变矩器也存在一些缺点。
首先，液力变矩器会产生一定的能量损失。
液体流动过程中存在着黏滞阻力和摩擦等能量损耗，在功率传递过程中会导致一定的效率损失。
其次，液力变矩器的调节性能受到液体黏度和温度的影响。
当液体黏度较高或温度较低时，液力变矩器的调节性能可能受到限制，无法达到理想的性能。
为了进一步提高液力变矩器的性能，现代技术不断进行研发。
例如，引入锁止离合器可以消除液力变矩器在高速行驶时的能量损失，提高效率。
同时，结合电子控制技术，可以实现更精准的调节，优化传动系统的性能。
大功率液力变矩器叶轮强度有限元分析
２０ １１年 ２月
兵
工
学
报
Ｖ０ ． ２ １ ３ Ｎｏ． ２
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭ ＥＮＴＡＲＩ Ｉ
Ｆ ｂ． ｅ
２ Ｏ１１
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大 功 率液 力 变 矩 器 叶 轮 强 度 有 限 元 分 析
闫清 东 ，刘树 成 ，姚 寿 文 ，李晋
（ 京 理 工 大 学 机 械 与 车 辆 学 院 ，北 京 １ ０ ８ ） 北 ０ ０ １
摘 要 ：为 解 决 履 带 车 辆 大 功 率 液 力 变 矩 器 在 高 转 速 工 况 下 的 叶 轮 强 度 问 题 ， 于 单 向 流 固耦 基 合 （ Ｓ ） 论 ， 立 了液 力 变 矩 器 叶 轮 强度 分 析 模 型 。 采 用 全 局 守 恒 插 值 算 法 ， 现 了流 场 网格 节 ＦＩ 理 建 实
Ａ ｎ ｔ ｅ ｅ ｎａ ｙ ｉ ｆＢ ｌ ｄｅ Ｗ ｈ ｅ ｔ ｅ ｔ ｆ Ｆｉ ｉｅ Ｅｌ ｍ ｎｔＡ ｌｓｓｏ ａ ｅ ｌＳ ｒ ｎｇ ｈ ｏ
ａ Ｈｉ ｈ－ ｏ ｇ ｐ ｗｅ ｅ ｒ ｕｅ Ｃｏ ｖ ｒ ｅ ’ ｒ ｄ Ｔｏ ｑ ｎ ｅ ｔｒＳ
ＹＡＮ Ｑ ｎ — ｏ ｇ Ｉ ｈ —ｈ ｎ ｉｇ ｄ ｎ ，Ｌ Ｕ Ｓ ｕ ｃ ｅ ｇ，ＹＡＯ Ｓ ｏ — ｎ，Ｌ ｉ ｈ ｕ ｗｅ ＩＪｎ
ｕ ｄ ｒ ｔ ｅ ｔ ｏ ｄ ，ａ ｄ ｉ ｔｅ ｓｄ ｓｒｂ ｔｏ ｎ ｅｏ ｍ ａｉ ｎ ｓａｅ ａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ． Ｔｗｏ ｈ ｚ ｒ ｏ ｒ ｉ ｇ ｎ ｅ ｈ ｗｏｌ ａ ｓ ｎ ｔ ｓｒ ｓ ｉｔｉ ｕ ｉｎ ａ ｄ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｔｔ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ ｓ ａ ａ ｄ ｕｓｗｏ ｋ ｎ
液力变矩器的特性分析及其应用研究-论文
设计与计算 液力变矩器的特性分析及其应用研究浙江金华职业技术学院 杜巧连 [摘要]本文通过对液力变矩器的特性分析,阐明了在车辆传动系中采用液力变矩器的优越性。
同时对液力变矩器的应用进行了研究。
叙词: 液力变矩器 特性 分析 应用研究1 引言自从汽车在传动系中使用了液力变矩器之后,克服了采用手动换档机械变速器存在的操纵复杂、车辆行驶平稳性差、机件寿命短及不能充分利用发动机功率等缺点,具有了起步平稳、操作简化、机件使用寿命长、能实现无级变速等优越性,满足了人们对乘坐舒适性、行车安全性的要求。
因此,液力变矩器在各种车辆上得到了广泛的应用。
在美国,液力变矩器在轿车上的应用率已达90%,在市内公共汽车上的应用率则几乎达100%。
而我国国产公共汽车还普遍采用手动换档机械变速器。
本文拟通过对液力变矩器的特性分析,阐明在车辆传动系中使用液力变矩器的优越性。
2 液力变矩器的工作原理液力变矩器由泵轮、涡轮、导轮构成,3个工作轮装在一个密封的壳体内,泵轮与液力变矩器壳体固定在一起,并与发动机的飞轮同步转动。
涡轮与输出轴相连,输出转矩。
导轮浮动于泵轮和涡轮之间,并保持一定的轴向间隙。
液力变矩器安装在发动机的飞轮曲轴上,其作用与采用手动变速的汽车离合器相似。
液力变矩器利用液力传动的原理,将发动机的机械能转变为液体的动能,再把这种动能转变为机械能。
液力变矩器工作时密闭的壳体内充满有一定压强的油液,当发动机带动泵轮旋转时,泵轮叶片使液压油运动,高速运动的油液顺着泵轮叶片作用于涡轮叶片上,从而推动涡轮转动。
高速旋转的泵轮由于离心力的作用,泵轮叶片内端的液体压强小于导轮叶片的液体压强,于是流过涡轮叶片的油液又作用于导轮叶片上,油液经过导轮叶片后又进入了泵轮叶片,这样油液在泵轮叶片、涡轮叶片、导轮叶片间形成环流。
当油液从泵轮流向涡轮的时候,油液把泵轮的力矩传递给涡轮,在油液从涡轮流向导轮的过程中,导轮给予液体一定的反作用力矩,这个反作用力矩也同时作用在涡轮上。
基于ANSYS的车辆液力缓速器叶片强度分析及模态分析
4 所示. 最大变形量为 0. 365 501 mm , 发生在叶
片中心偏向外环处 ,最大等效应力为 378 M Pa ,出
现在靠近流道外环的叶片根部. 为便于详细观察
转子叶片表面沿旋转半径方向的变形量及等效应
力的变化 ,在叶片工作面外端选取一轨迹线如图
图 3 有限元模型的结构变形
图 4 有限元模型的等效应力分布
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武汉理工大学学报 (交通科学与工程版)
2010 年 第 34 卷
态分析各阶振型的固有频率 ,从而在工作状态下 能够避免共振的发生.
2) 对有限元模型施加载荷时 ,近似模拟叶片 上的液压载荷为沿旋转半径方向的线性分布 ,而 真实情况下 ,考虑到油液的粘性 、油液与壁面的边 界层的处理 、工作腔内空气气流的影响以及油液 在叶片非压力面形成的背压等因素的影响[6] ,液 体总压在叶片压力面上的分布是无规律可循的 , 所以有限元模型的仿真载荷与真实情况还存在一 定的误差 ,需要更加精确的载荷定位.
4 结 论
图 7 轨迹线节点上的等效应力
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Ｉ ● １ 用技术薯
５ ． ４ ｘ １ ０ ｍ ｍ，且固体结构与流场直接作用 的区域变 形量更小 ） ，不会对流场造成 明显 的扰动 ，因此笔 者按单向 Ｆ Ｓ Ｉ 理论来对液力变矩器叶轮系统的耦合
强度 分 析是合 理 的 。
确的方法研究 叶片的强度显得尤为重要 。
利 用 流 固耦 合 技术 ，可 以对 整体 铸 造式 变矩 器 工 作轮 叶 片精 确施 加压 力 载荷 ，计算 各 种工 况下 叶 片的变 形 ；也 可 以精确 计算 焊 接 式变 矩 器 叶片 的焊
参考文献 ：
种工况下极限等效 应力值均小于 ８ ０ Ｍ Ｐ ａ ，可见在
正常工作温度范围 ，在交变流体载荷作用下 。原有
叶轮系统的设计能够满足要求 ，且均有较大裕度。 ２ 叶 片改 型设计 变矩器在工作时叶轮叶片受力情况和工况较复 杂 ，在高温 、交变载荷或重复应力作用下 ，叶片容
Ｔａ ｏ Ｋｕｎ ， － ． Ｗ ａ ｎｇ Ｙｉ ｎ ｇ ，
（ １ ． Ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｈｅ ａ ｖ ｙ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ，Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ２ ４ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ０ ０ ０ ． （ 责任编辑 高 腾 ）
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液力变矩器正常工作温度为 ９ ０ ～ １ ０ ０ ℃。极限 工作温度 １ ３ ５ ｏ Ｃ ，在通常的砂铸 Ｔ ６（ 固溶处理加完
全 人 工时 效 ）状 态 下 ，在 短 时 高温 （ １ ３ ５℃）下 材 料Ｚ Ｌ １ ０ １ Ａ对 应 的 ｏ ｒ 大于 １ ６ ０ ＭＰ ａ旧 ，给 定材 料 在 循环 交变 载荷 下 的疲 劳强 度 ［ 】为 ８ ０ ＭＰ ａ ，上述 ２
ｕｌ ｆ ｌ ｐ ｏ ｔ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｔ ｈ ｅ ｎ ｌ ｏ ａ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｈｅ ｔ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈｅ Ｆ Ｓ Ｉ ｔ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ａ ｎ ｄ ｗｅ ｌ ｌ ｅ ｘ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｓ ｏ ｆ ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｖ ｎｅ ａ ｓ ．Ｆ ｉ ｎ ｄ ｗｅ ａ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｓ ，ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏｒ ｆ ｒ ｅ ｒｏ ｔ ｉ ｆ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｓ ．
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计 ，增加 叶片的安 全 系数 ，避免 叶片剧 烈变 形 。
３ 结论
综 上所 述 ．笔 者通 过介 绍 液力 变矩 器 叶 片 的成
型技术和流固耦 ， 详细分析 了启动工况 和高速工况 时变矩器 涡轮和导轮 叶片的等效应力分布 、变形
量 。启 动工 况 时 涡 轮 变形 主要 受 压 力 载荷 的影 响 ， 变形 量 较大 ．导 轮 变形 量也 较 大 。高速 工 况 时 ，涡 轮 主要受 离心 载荷 的影 响 ，变形量 较小 。
塞 ，增加液体 内部分子摩擦 和能量损耗 ，产生脱 流 ，进而造成很多的能量损失 ，降低液力变矩器的
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２０ ０ ４．
效率 ，减少液力传动系统 的寿命。而在传统的叶轮 叶片强度计算中，压力载荷难以精确施加 ，不能很
好地反映叶片上的应力分布和变形。因此 ，寻找精
［ ５ ］ 罗邦 杰 ． 液 力机 械 传 动 ［ Ｍ】 ． 北京： 交 通 出版 社 ， １ ９ ８ ３ ．
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