液力变矩器叶片设计
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根据前期循环圆的确定，在泵轮转矩方程TB= Q（ rB2 rB1）中 rB2 rB1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：
0.00
0.00
0.00
0.00
注 内外环轮廓相对位置应保证叶片垂直于外环。
4.
进口角： =42°出口角： =142°。涡轮叶片计算与泵轮叶片计算顺序相似。
涡轮叶片设计图
根据前期循环圆的确定，在泵轮转矩方程TB= Q（ rB2 rB1）中 rB2 rB1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半径外环为95mm，内环123.5mm，出口半径外环为196mm，内环167mm，这样转速比为0.5，在2200r/min时输出转矩为71N·m[13]。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： rB1= rB1（ B1+ VB1 B1），所得数值为:0.906。
类似的，在出口处： rB2= rB2（ B2+ VB2 B2），所得数值为：4.0732。
则 r改变量 rB2 rB1，即得：4.0732-0.906=3.1672。
4.1
108°
107°32′
5
0.3778
111°06′
108°47′
107°41′
6
0.3831
111°18′
109°26′
107°56′
7
0.3891
111°21′
110°32′
108°11′
8
0.3909
111°35′
111°21′
108°25′
9
0.3976
111°43′
111°78′
109°56′
118°37′
表4-4涡轮叶片最终尺寸
元线
序号
外环
内环
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
0
25.34
75.00
12.35
11.64
91.28
15.26
1
30.21
86.56
5.33
15.18
94.16
19.16
2
33.39
95.26
20.89
18.48
97.36
10
0.4056
112°
113°24′
110°52′
现在，需将计算出的角度转换为可以计绘制的三维叶形坐标。利用内外环半径和偏量，可以方便并精准的确定叶片形状。为了确定任一叶片元线上的偏移量xk，可利用下列公式：
xk= rk
式中j——相邻两点间的弧长；
jk= e
e——相邻两电源线之间的距离;
y——元线起点所在轴面与径向参考平面夹角;
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
6
6.19
48.18
19.37
3.79
97.22
15.86
7
14.26
49.83
28.41
6.34
97.62
100°
101°28′
98°44′
表4-6导轮叶片最终尺寸
元线
序号
外环
内环
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
0
32.96
60.32
0.00
13.77
100.06
0.00
1
29.16
55.16
4.28
1.21
99.26
3.45
2
22.65
51.16
7.16
计算出循环轴面流速为9.632 m/s
对泵轮带入这些数值：
rB1= rB1（ B1+ VB1 B1）
所得数值为:0.802。
类似的，在出口处：
rB2= rB2（ B2+ VB2 B2）
所得数值为：3.1865。
则 r改变量 rB2 rB1，即得：
r=3.1865-0.802=2.3845
表4-3变矩器涡轮角度计算参数
r = r
导轮叶片设计图
表4-5变矩器导轮角度计算参数
元线序号
设计流线上的
外环上的
内环上的
进口0
0.4659
95°
92°12′
97°95′
1
0.4706
95°17′
93°32′
96°56′
2
0.4765
95°32′
94°21′
96°13′
3
0.4787
95°62′
95°30′
95°53′
4
0.4832
106°2′
107°17′
115°56′
6
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106°15′
108°56′
115°78′
7
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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′
18.46
128.28
36.17
8
21.46
147.07
28.93
12.40
130.00
33.05
9
11.28
170.32
15.36
5.38
143.35
26.06
10
0.00
186.00
0.00
0.00
145.00
17.16
4.
对于导轮，在变矩器工况范围内，导轮不转，不必计算圆周速度μ，参考变矩器导轮的进口角： =38°，出口角 =132°，将此值代入方程：
20.79
8
22.16
51.23
34.28
9.46
98.56
27.16
9
29.46
55.16
45.79
11.21
99.26
33.78
10
32.64
60.48
55.37
13.77
100.06
38.56
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：
rk——元线与设计流线之交点上的半径，或视具体境况，表示元线与内环或
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
21.00
1
71.05
98.53
31.21
25.36
106.30
18.69
2
73.56
110.65
30.56
30.56
111.32
16.32
3
74.34
122.31
26.89
32.78
117.24
15.21
4
73.78
133.74
22.35
33.13
123.11
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5
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142.72
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32.35
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6
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152.19
15.91
29.19
134.34
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7
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163.62
13.93
26.56
139.30
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8
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171.59
10.36
18.36
143.21
5.93
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15.31
175.03
5.59
8.51
146.56
2.67
10
0.00
179.56
95°70′
96°25′
95°31′
5
0.4898
96°32′
96°67′
95°37′
6
0.4996
96°75′
97°36′
95°63′
7
0.5102
97°37′
98°45′
95°98′
8
0.5214
98°30′
98°78′
96°51′
9
0.5221
98°53′
100°18′
97°69′
出口10
0.5436
液
力
变
矩
器
叶
片
设
计
学 院：机械学院
专 业：机自（车辆）
学 号：*********
*********
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：
则j10=12.45 = 8.78mm
计算后，以直接连接内外环之相应点，即可作出叶片形状[12]。计算结果和最终尺寸填在下表：
表4-2泵轮叶片的最终尺寸
元线
序号
外环
内环
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
0
68.81
86.00
32.00
21.61
103.36
元线序号
设计流线上的
外环上的
内环上的
进口0
0.3649
114°
113°
118°
1
0.3726
115°
113°28′
117°26′
2
0.3735
115°8′
114°46′
116°78′
3
0.3776
115°25′
115°26′
115°26′
4
0.2818
115°50′
106°15′
115°28′
5
0.2857
23.48
3
38.82
104Baidu Nhomakorabea39
31.15
21.38
100.16
26.78
4
33.25
116.86
36.16
23.28
117.28
33.17
5
28.38
124.31
43.56
24.59
122.34
38.47
6
25.25
137.65
43.19
22.37
126.46
38.89
7
23.39
145.29
34.28
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
0.3711
110°40′
0.00
0.00
0.00
0.00
注 内外环轮廓相对位置应保证叶片垂直于外环。
4.
进口角： =42°出口角： =142°。涡轮叶片计算与泵轮叶片计算顺序相似。
涡轮叶片设计图
根据前期循环圆的确定，在泵轮转矩方程TB= Q（ rB2 rB1）中 rB2 rB1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半径外环为95mm，内环123.5mm，出口半径外环为196mm，内环167mm，这样转速比为0.5，在2200r/min时输出转矩为71N·m[13]。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： rB1= rB1（ B1+ VB1 B1），所得数值为:0.906。
类似的，在出口处： rB2= rB2（ B2+ VB2 B2），所得数值为：4.0732。
则 r改变量 rB2 rB1，即得：4.0732-0.906=3.1672。
4.1
108°
107°32′
5
0.3778
111°06′
108°47′
107°41′
6
0.3831
111°18′
109°26′
107°56′
7
0.3891
111°21′
110°32′
108°11′
8
0.3909
111°35′
111°21′
108°25′
9
0.3976
111°43′
111°78′
109°56′
118°37′
表4-4涡轮叶片最终尺寸
元线
序号
外环
内环
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
0
25.34
75.00
12.35
11.64
91.28
15.26
1
30.21
86.56
5.33
15.18
94.16
19.16
2
33.39
95.26
20.89
18.48
97.36
10
0.4056
112°
113°24′
110°52′
现在，需将计算出的角度转换为可以计绘制的三维叶形坐标。利用内外环半径和偏量，可以方便并精准的确定叶片形状。为了确定任一叶片元线上的偏移量xk，可利用下列公式：
xk= rk
式中j——相邻两点间的弧长；
jk= e
e——相邻两电源线之间的距离;
y——元线起点所在轴面与径向参考平面夹角;
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
6
6.19
48.18
19.37
3.79
97.22
15.86
7
14.26
49.83
28.41
6.34
97.62
100°
101°28′
98°44′
表4-6导轮叶片最终尺寸
元线
序号
外环
内环
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
0
32.96
60.32
0.00
13.77
100.06
0.00
1
29.16
55.16
4.28
1.21
99.26
3.45
2
22.65
51.16
7.16
计算出循环轴面流速为9.632 m/s
对泵轮带入这些数值：
rB1= rB1（ B1+ VB1 B1）
所得数值为:0.802。
类似的，在出口处：
rB2= rB2（ B2+ VB2 B2）
所得数值为：3.1865。
则 r改变量 rB2 rB1，即得：
r=3.1865-0.802=2.3845
表4-3变矩器涡轮角度计算参数
r = r
导轮叶片设计图
表4-5变矩器导轮角度计算参数
元线序号
设计流线上的
外环上的
内环上的
进口0
0.4659
95°
92°12′
97°95′
1
0.4706
95°17′
93°32′
96°56′
2
0.4765
95°32′
94°21′
96°13′
3
0.4787
95°62′
95°30′
95°53′
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0.4832
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′
18.46
128.28
36.17
8
21.46
147.07
28.93
12.40
130.00
33.05
9
11.28
170.32
15.36
5.38
143.35
26.06
10
0.00
186.00
0.00
0.00
145.00
17.16
4.
对于导轮，在变矩器工况范围内，导轮不转，不必计算圆周速度μ，参考变矩器导轮的进口角： =38°，出口角 =132°，将此值代入方程：
20.79
8
22.16
51.23
34.28
9.46
98.56
27.16
9
29.46
55.16
45.79
11.21
99.26
33.78
10
32.64
60.48
55.37
13.77
100.06
38.56
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：
rk——元线与设计流线之交点上的半径，或视具体境况，表示元线与内环或
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
21.00
1
71.05
98.53
31.21
25.36
106.30
18.69
2
73.56
110.65
30.56
30.56
111.32
16.32
3
74.34
122.31
26.89
32.78
117.24
15.21
4
73.78
133.74
22.35
33.13
123.11
13.68
5
62.42
142.72
18.49
32.35
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15.91
29.19
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13.93
26.56
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10.36
18.36
143.21
5.93
9
15.31
175.03
5.59
8.51
146.56
2.67
10
0.00
179.56
95°70′
96°25′
95°31′
5
0.4898
96°32′
96°67′
95°37′
6
0.4996
96°75′
97°36′
95°63′
7
0.5102
97°37′
98°45′
95°98′
8
0.5214
98°30′
98°78′
96°51′
9
0.5221
98°53′
100°18′
97°69′
出口10
0.5436
液
力
变
矩
器
叶
片
设
计
学 院：机械学院
专 业：机自（车辆）
学 号：*********
*********
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：
则j10=12.45 = 8.78mm
计算后，以直接连接内外环之相应点，即可作出叶片形状[12]。计算结果和最终尺寸填在下表：
表4-2泵轮叶片的最终尺寸
元线
序号
外环
内环
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
轴向距离／mm
半径／mm
叶片偏移量／mm
0
68.81
86.00
32.00
21.61
103.36
元线序号
设计流线上的
外环上的
内环上的
进口0
0.3649
114°
113°
118°
1
0.3726
115°
113°28′
117°26′
2
0.3735
115°8′
114°46′
116°78′
3
0.3776
115°25′
115°26′
115°26′
4
0.2818
115°50′
106°15′
115°28′
5
0.2857
23.48
3
38.82
104Baidu Nhomakorabea39
31.15
21.38
100.16
26.78
4
33.25
116.86
36.16
23.28
117.28
33.17
5
28.38
124.31
43.56
24.59
122.34
38.47
6
25.25
137.65
43.19
22.37
126.46
38.89
7
23.39
145.29
34.28
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
0.3711
110°40′