汽车用液力变矩器设计及性能仿真(机械CAD图纸)
液力-第4章 液力变矩器
图4-9 变 矩器的动 态特性
a）
23
b）
c）
图4-9 变矩器 的动态特性
d）
24
e）
图4-9
变矩器的动态特性
25
D 、 液力变矩器的动态特性是指泵轮和涡轮轴上的动态力矩M B D nT 及转速比i与时间t的关系曲线。 M T 泵轮和涡轮的转速 nB 、 D D MB MB nT nT t 和 i i (t ) 。根据 nB nB t 、 即 M TD M TD t 、 t 、 D D 上述特性曲线，可算出液力变矩器的动态原始特性： B B (t ) 和
图4-3 面叶栅图
液
力变矩器平
6
（1）当 nT 0 或较低转速时，涡轮出口液流冲击导轮正面， 因此导轮对液流的作用力矩与泵轮力矩同向，由力矩平衡方程 M T M 式， 。B
（ 2 ）当 nT增加到一定数值时，涡轮出口速度的方向就与导 轮进口的叶片骨线重合，液流顺着导轮叶片流出，导轮进出口 速度相等方向相同时，液流对导轮没有作用，导轮力矩 ， 此时 。 MD 0 M T M B （3）若nT继续增大，从速度三角形得出，涡轮出口液流将冲 击导轮背面，导轮力矩（导轮对液流的力矩）与泵轮力矩方向相 反。
MB MT MD 0
或
（4-1）
（4-2）
M T M B M D
M T前面的负号表示与泵轮力矩MB的方向相反。
4
图4-2 液力变 矩器工作原理
5
为了说明液力变矩器为什么能变矩和不同工况下外力矩的 变化关系，将各叶轮叶片沿中间流线切开，并展成如图4-3所示 的平面叶栅。泵轮转速一定，而涡轮以三种不同的转速旋转， 分析液流方向变化引起叶轮作用力矩的变化情况。
第三章 液力变矩器
按涡轮的型式分类
1. 向心涡轮变矩器 循环圆如图3-21（a）所示 . 正透穿 2. 轴流涡轮变矩器 循环圆如图3-21（b）所示 .接近非透穿 3.离心涡轮变矩器 循环圆如图3-21（c）所示。具有负透穿的 无因次特性.
按循环圆中各叶轮的衔接序分类
1.泵轮—涡轮—导轮—泵轮型 记作“B—T—D—B”，绝大多数变矩器为此型。 2.泵轮—导轮—涡轮—泵轮型 记作“B—D—T—B”,由于位于涡轮前面的导轮叶 片，改变了进入涡轮的液流方向，使损失增大， 效率低 。此外由于涡轮位于泵轮之前，涡轮的转 速使其出口速度矩的改变，直接影响泵轮入口， 使泵轮力矩有很大的改变，所以透穿性特别强， 只适用于特殊的场合。 工程机械绝大多数使用泵轮—涡轮—导轮—泵轮 型变矩器
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正透穿型变矩器与汽油机特性配合很合理 。因为： 1）因为起动工况i=i0时，共同工作使原动机在力矩 最大点工作，同时，在该点的变矩系数也是最大 值，那么涡轮力矩也可达到最大，因为
2） i0工况也是机器工作机的由静止起动的工况， 负载的惯性阻力矩最大，需要涡轮有最大的驱动 力矩. 3) 变矩器的最高效率工况与原动机最低油耗工况 为同一工况，这样，使整个机器在最经济工况下 运行。
液力变矩器的特性曲线
什么是液力变矩器的特性曲线 ？ 液力变矩器的特性曲线有： 1.输出特性曲线（外特性曲线） 2.原始（类型）特性曲线 3.输入特性曲线 4.通用特性曲线 5.液力变矩器系列型谱
变矩器特性理论分析 :
输出特性曲线——外特性曲线
输出特性是指液力变矩器各参数与涡轮转速之间的关系； 它们是由试验和计算得出来的。
自动挡液力变矩器幻灯片
叶片泵分为： 定量泵—油泵的排量不变。为保证发动机低速时的正常泵油，以满足自动变速器的工作需要，要求油泵的排量应足够大。但发动机高速时，因泵油量增多，此时的泵油还必须排泄掉，从而造成发动机动力损失。 变量泵—油泵的排量可变。以减少高速运转时的发动机动力损失。其结构特点是：定子不固定，而是绕一个销轴作一定的摆动，以改变定子和转子之间的偏心距，从而改变油泵的排量。
液力传动装置——液力变矩器的工作原理
总结： 液力变矩器的输出转矩可以根据涡轮的转速变化。具体为： 涡轮速度低——涡轮转矩大于泵轮转矩； 涡轮速度等于一设定值——涡轮转矩等于泵轮转矩； 涡轮速度继续升高——由于导轮的单项离合器存在，使得MW=MB ，液力变矩器进入偶合工况。 涡轮速度等于泵轮速度——不传递转矩。 液力变矩器能够改变扭矩的原因是在泵轮和涡轮之间加入了导轮。
液力变矩器的扭矩变化规律
液力传动装置——锁止离合器的结构
1.为什么要有锁止离合器
液力变矩器在偶合区以接近1：1的比例将来自发动机的输入转矩传递至变矩器。但在涡轮和泵轮之间存在着至少4％—5％的转速差。所以变矩器并不是将发动机的动力100％地传给了变速器输入轴，而是有能量损失。 为了防止上述油耗的产生，并降低油耗，当车速大于60KM/H时，锁止离合器会通过机械机构将泵轮与涡轮相连。
液力传动装置——液力变矩器
（二）单向离合器 有滚柱式单向离合器 和 楔块式单向离合器 两种。
液力传动装置——液力变矩器结构
（三）导轮 导轮位于涡轮和泵轮之间。通过单向离合器安装在固定的导轮轴上。涡轮中心的液体流向导轮，被改变方向后流向泵轮。 当液体推动导轮以和泵轮相同方向旋转时，单向离合器允许导轮自由旋转，反之则被锁住不能转动。当导轮静止时，变矩器具有增扭作用；当导轮开始转动时，导轮不再具有增扭作用。 从涡轮回流至泵轮的液体方向取决于泵轮和涡轮之间的转速差，决定变矩器是否能增扭。
(四)液力变矩器涡轮叶片三维立体设计
液力变矩器涡轮叶片三维立体设计1 Solidworks画涡轮叶片根据上章画的轴面图和正投影图可以确定涡轮叶片内环外环各点的三维坐标，有了各点的三维坐标就可也作出叶片的轮廓然后将轮廓拉伸一定距离，再放样便可得到叶片。
为了方便各点取为找分点是所确定的点。
1.1 统计各点的坐标。
1)确定x方向y方向的坐标在外环内环的正投影图以射线Ⅲ为y轴（向上为正），以过圆心的一条垂直于y轴的直线作为x轴（向右为正），然后便可以在CAD中读取各点的x、y坐标,现将读取的坐标统计如下:2) 确定z方向的坐标在轴面投影图上确定z坐标，以过圆心的一条垂直于顶点与圆心的连线的直线为z 轴（左为正方向），然后读出内线外线上各分点的z坐标，现将读取的坐标统计如下：表4.1 长叶片外环外线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -21.46 173.49 13.942 -35.26 165.73 26.653 -43.15 155.58 37.24 -46.05 144.63 49.195 -45.23 133.85 50.436 -41.94 123.84 53.237 -36.86 114.93 548 -30.28 107.21 53.879 -22.75 100.38 52．6210 -15.67 94.03 50.2911 -8.78 88.22 47.1812 -2.53 82.83 43.513 4.04 77.82 39.4314 10.76 72.92 35.0915 12.90 71.58 30.55表4.2 长叶片外环内线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -13.24 174.32 13.94点X Y Z2 -24.58 167.65 26.653 -31.43 158.35 37.24 -34.63 147.78 49.195 -34.39 137.03 50.436 -31.94 126.79 53.237 -27.91 117.41 548 -22.53 109.07 53.879 -16.64 101.58 52.6210 -10.94 94.69 50.2911 -5.41 88.49 47.1812 0.09 82.87 43.513 6.26 77.67 39.4314 12.362 72.49 35.0915 12.89 71.38 30.55表4.3长叶片内环外线三维坐标点X Y Z0 18.86 150.26 01 4.55 148.23 11.372 -1.4 140.86 19.843 -1.19 131.2 24.114 3.77 121.36 24.25 12.12 112.26 20.96 23.24 103.95 15.287 29.78 99.39 11.13表4.4 长叶片内环内线三维坐标点X Y Z0 18.86 150.26 01 9.89 147.98 11.372 4.02 140.81 19.843 3.82 131.15 24.114 8.13 121.15 24.25 15.21 111.89 20.96 24.32 103.72 15.287 30.43 99.39 11.13表4.5 短叶片外环外线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -24.689 173.068 13.94点X Y Z2 -35.748 165.626 26.653 -41.885 155.922 37.24 -43.595 145.384 45.195 -41.995 134.894 50.436 -38.188 125.049 53.237 -34.132 120.0934 53.68表4.6 短叶片外环内线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -8.241 174.625 13.942 -22.829 167.895 26.653 -32.015 158.244 37.24 -36.511 147.323 45.195 -37.443 136.228 50.436 -35.692 125.784 53.237 -34.097 120.185 53.68表4.7短叶片内环外线三维坐标点X Y Z0 18.796 150.255 01 9.208 150.041 6.242 4.555 148.234 11.393 0.751 144.597 16.564 -0.699 140.866 19.845 -0.766 136.129 22.596 -0.359 131.208 24.117 2.588 127.573 24.6表4.8 短叶片内环内线三维坐标点X Y Z0 18.796 150.255 01 14.373 149.629 6.242 9.656 147.989 11.393 5.412 144.497 16.564 3.713 140.817 19.845 2.419 136.110 22.596 2.328 131.187 24.117 2.588 127.573 24.61.2 叶片作立体图在Solidworks中作两个3D草图，将内环外环各点坐标分别输入两个草图中，然后在各草图中将分别将内环外环各点用样条曲线连起，便有了外环内环的轮廓，然后分别在内环外环的起点、末点调整样条曲线的控制点，调出一个圆弧来，再将各轮廓向外拉伸1mm, 最后将拉伸好的体放样成叶片，如下图所示：图 4.1 长(上)、短(下)叶片从图中可看出，按此坐标作出的叶片轴面方向弯曲度太小，所以要进行修改，在内环正投影图上将内环轮廓以中心逆时针旋转6.13°，再量取坐标如下：表4.9长叶片内环外线新三维坐标点X Y Z0 18.86 153.15 01 4.55 149.99 11.372 -1.4 142.47 19.843 -1.19 132.7 24.114 3.77 122.8 24.25 12.12 114.21 20.96 23.24 107.73 15.287 29.78 104.94 11.13表4.10 长叶片内环内线新三维坐标点X Y Z0 18.86 153.15 01 9.89 149.99 11.372 4.02 142.47 19.843 3.82 132.7 24.114 8.13 122.8 24.25 15.21 114.21 20.96 24.32 107.73 15.287 30.43 104.94 11.13表4.11 短叶片外环内线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -8.241 173.068 13.942 -22.829 165.626 26.653 -32.015 155.922 37.24 -36.511 147.323 45.195 -37.443 136.228 50.436 -35.692 125.784 53.237 -34.097 120.185 53.68表4.12短叶片内环内线三维坐标点X Y Z0 18.796 150.255 01 14.373 150.041 6.242 9.656 148.234 11.393 5.412 144.597 16.564 3.713 140.866 19.845 2.419 136.129 22.596 2.328 131.208 24.117 2.588 127.573 24.6同样按上面步骤作出叶片如下：图4.2 新长叶片图4.3 新短叶片这样叶片有一定弯曲度，所以采用此叶片。
轿车两轴机械式变速器结构设计(机械CAD图纸)
摘要变速器是汽车的核心组成部分，用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。
变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。
变速器的设计水平对汽车的动力性、燃料经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。
随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。
本设计以一汽大众捷达GTX变速器为基础，在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算；并对变速器的传动方案和结构形式进行设计；同时对操纵机构和同步器的结构进行设计；从而提高汽车的整体性能。
关键词：捷达；变速器；齿轮；设计；结构精品文档ABSTRACTTransmission is the core components of automobile.Its task is transforming and regulateing the performance of engine. It can be used to change the engine driving wheel on the spread of torque and speed. Transmission is the important part of drivetrain components to complete the tasks. as well as one of the main factor to decide the whole performance of vehicle. The standards of Transmission designing can directly impact the vehicle dynamics, fuel economy, the reliability and portability of shifting , the smoothness and efficiency of Transmiting. Along with the development of the automobile industry,the trend of car transmission designing is to increase its transmission power and decrese its weight,and hope have smaller size and excellent performance. The design based on the FAW-Volkswagen Automotive Company Ltd’JETTA Transmission, In conditions that knowing the engine output torque,speed of engine and maximum speed of vehicles, maximum degree, focus on the designing of transmission gear structural parameters, axis geometry design computation; as well as the transmission and drive program structure design; Meanwhile on the structure of components to manipulation and synchronous design; thereby enhancing the overall performance of cars.Key words: JETTA ；Transmission；Gear ；Design；Structure精品文档目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第1章绪论 (1)1.1概述 (1)1.1.1汽车变速器的设计要求 (1)1.1.2国内外汽车变速器的发展现状 (2)1.2设计的内容及方法 (3)1.3设计的目的及意义 (4)第2章变速器传动机构与操纵机构的选择与设计 (5)2.1变速器传动机构布置方案 (5)2.1.1变速器传动方案分析与选择 (5)精品文档2.1.2 倒档布置方案 (6)2.1.3零部件结构方案分析 (7)2.2变速器操纵机构布置方案 (9)2.2.1概述 (9)2.2.2典型的操纵机构及其锁定装置 (10)2.3本章小结 (12)第3章变速器的设计与计算 (13)3.1变速器主要参数的选择 (13)3.1.1档数 (13)3.1.2传动比范围 (13)3.1.3变速器各档传动比的确定 (14)3.1.4中心距的选择···········································精品文档173.1.5变速器的外形尺寸 (17)3.1.6齿轮参数的选择 (17)3.1.7各档齿轮齿数的分配及传动比的计算 (19)3.1.8变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整 (23)3.2变速器齿轮强度校核 (25)3.2.1齿轮材料的选择原则 (25)3.2.2变速器齿轮弯曲强度校核 (25)3.3轴的结构和尺寸设计 (30)3.4轴的强度验算 (32)3.4.1轴的刚度计算 (32)3.4.2轴的强度计算 (35)3.5轴承选择与寿命计算······································精品文档393.5.1输入轴轴承的选择与寿命计算 (39)3.5.2输出轴轴承的选择与寿命计算 (42)3.6本章小结 (44)第4章变速器同步器及结构元件设计 (45)4.1同步器设计 (45)4.1.1同步器的功用及分类 (45)4.1.2惯性式同步器 (45)4.1.3锁环式同步器主要尺寸的确定 (47)4.1.4主要参数的确定 (48)4.2变速器壳体 (50)4.3本章小结 (50)结论 (51)参考文献精品文档 (52)致谢 (53)精品文档第1章绪论1.1概述随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。
液力传动变速箱的设计与仿真(机械CAD图纸)
图书分类号：密级：摘要本课题是设计一个液力传动变速箱，液力传动变速箱是汽车中的驱动设备，广泛的应用于叉车、牵引车、挖掘车等工业车辆中。
随着人们对液力传动的性能及其优越性认识的逐渐深入，液力传动装置的应用也越来越广泛。
根据本次设计的的要求，本论文是一个驱动60吨的液力传动变速箱设计过程。
液力传动变速箱主要由变速箱、液力变矩器、油泵总成与主调压阀和溢流阀组件、操纵阀组件、离合器和液压控制等部分组成。
由液力变矩器提供转矩和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱。
液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。
所采用的换档方式要求操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。
本课题通过液力传动变速箱主要参数的设计，用三维设计软件UG来实现液力传动变速箱的零部件造型和整机造型。
在液力传动变速箱设计过程中，在投入生产之前利用计算机进行装配仿真，及时纠正设计中的不足。
关键词液力传动变速箱；液力变矩器；离合器；操纵阀AbstractThis topic is to a design a hydraulic Transmission Gearbox, hydraulic transmission gearbox is in a vehicle equipments, widely used in forklift trucks, tractors, mining trucks and other industrial vehicles. As people drive on the hydraulic performance and advantages of the gradually deepening understanding, application of the hydraulic transmission is also more extensive. According to the requirements of this design, this thesis is a drive of 60 tons of hydraulic power transmission design process. Mainly by the transmission hydraulic transmission gearbox, torque converter, oil pump assembly with the main pressure regulating valve and pressure relief valve components, control valve components, clutch and hydraulic control components. Provided by the hydraulic torque converter and a forward second gear, second gear back a total of four stalls in the power shift transmission. So that the hydraulic torque converter transmission with hydraulic transmission output gear automatic adaptation to changes in external load with corresponding changes in its output torque and speed, but also requires the ability to absorb and remove from the engine and the outer load on the transmission of shock and vibration. The approach requires control gear used in simple, easy, smooth start, more to reduce the labor intensity of operators.The subject of the main parameters of transmission through the hydraulic transmission design, which uses the three-dimensional design software to achieve hydraulic transmission gearbox UG parts modeling and machine modeling. In the hydraulic drive transmission design process into production before the assembly by computer simulation, and promptly correct design deficiencies. Keywords Hydraulic Transmission Gearbox Torque Converter Clucth Control Valve目录1 绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3研究的目的和意义 (1)1.4本课题的主要研究内容 (2)2 总体方案的设计 (3)2.1主要技术参数和工作原理........................................................................... 错误！未定义书签。
第2章液力变矩器PPT课件
泵轮与涡轮间的相对转速差减小，油液对涡轮叶片的冲击力及冲击转矩减小，
这将使输出元件产生滑动，直到有足够的循环油液对涡轮产生足够的冲击力
为止。
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•
因此，输出转速高时，输出转速赶上输入转速是一个连续不断的趋势，
但总不会达到输入转速。除非在工作状况反过来（例如在下较长的陡坡）时，
可能会齿轮变速机构变成主动件，飞轮变成从动件，出现涡轮的转速等于或
•
液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量和进行控制的一种液体
传动，又称为静力式液体传动；液力传动则是利用液体的动能来传递能量的
一种液体传动，又称为动力式液体传动。
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•
两种传动方式在汽车自动变速系统中皆被采用。如液力变矩器中的动
力传递即为液力传递，而控制离合器接合与脱开及控制阀的液压回路，其动
传力盘在受到右侧油压的作用下向左侧移动，即与壳体相连，实现锁止。锁
止时，动力通过变矩器壳体（泵轮）→摩擦传动→传力盘→花键→涡轮，实
质上是机械传动。
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图2-6 锁止离合器的接合与分离
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•
简单地说，锁止离合器是通过“排出”（降低油压）或“充入”（升高油压）传力盘左侧的油液，
比较耦合器与变矩器，结构上的差别是变矩器有导轮；工作原理上的区别是变矩器在耦合工况前有
增加转矩的作用，而且转速差越大，增矩作用越大，有利于起步等工况。
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• （2）单向离合器的工作原理
•
单向离合器又称为单向啮合器、超越离合器或自由轮离合器，与其他
离合器的区别是，单向离合器无需控制机构，它是依靠单向锁止原理来固定
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《液力变矩器》课件
工作范围
总结词
工作范围描述了液力变矩器在不同转速和扭 矩下的工作状态。
详细描述
工作范围是指液力变矩器能够适应的转速和 扭矩范围。了解工作范围对于选择合适的液 力变矩器以及正确使用和维护变矩器至关重 要。在实际应用中，需要根据具体的工作条 件和需求来确定适合的工作范围。
油液特性
总结词
油液特性对液力变矩器的性能和寿命具有重要影响。
特点
变速器需要具备高精度、高稳定性和耐久性等特点，以确保车辆的 行驶安全和舒适性。
油液及冷却系统
01
作用
油液及冷却系统的主要作用是为液力变矩器提供润滑和冷却，确保其正
常运转。
02 03
工作原理
油液在循环流动过程中，通过与变矩器内部的零件接触，带走热量并润 滑零件表面。同时，冷却系统通过循环冷却水将热量传递给散热器，以 保持液力变矩器的正常工作温度。
《液力变矩器》PPT课件
• 液力变矩器概述 • 液力变矩器的结构与组成 • 液力变矩器的工作流程 • 液力变矩器的性能参数 • 液力变矩器的维护与保养 • 液力变矩器的未来发展与展望
01
液力变矩器概述
定义与工作原理
定义
液力变矩器是一种能量转换装置，它可以将发动机的机械能转换为液体的动能 和势能，再传递给变速器。
液力变矩器运转异常
01
检查液力变矩器的输入和输出轴是否正常，检查油液的清洁度
和油位是否正常。
油温过高
02
检查液力变矩器的散热系统是否正常，检查油液的循环是否顺
畅。
油压异常
03
检查液压系统的压力传感器是否正常，检查油泵和溢流阀的工
作状态。
06
液力变矩器的未来发展与展望
新型牵引-制动型液力变矩器液压系统动态性能仿真研究
新型牵引-制动型液力变矩器液压系统动态性能仿真研究摘要：基于对某新型牵引-制动型液力变矩减速器的结构和特性分析，建立了其电控液压系统的AMESim仿真模型。
通过仿真，研究了其在闭锁过程和制动过程压力动态变化性能。
仿真研究表明，特殊设计的液压系统实现了良好的缓冲闭锁过程。
关键词：液力变矩器性能仿真1 引言牵引—制动型液力变矩器在牵引工况具有变矩的功能，在制动工况表现减速制动的性能[1]。
液力变矩器的性能优越，对外负载有良好的自适应性。
但是这种液力元件的最大缺点就是效率低下[2]。
为了提高其效率，采用了闭锁技术，它是指在液力变矩器的泵轮与涡轮之间，安装一个可控制的离合器，当车辆的行驶工况达到设定目标时，控制离合器将泵轮与涡轮锁成一体，液力变矩器随之变为刚性机械传动；当不满足闭锁工况时，控制闭锁离合器分离，液力变矩器处于液力传动的状态，实现液力工况和机械工况的转换。
就牵引－制动型液力变矩器而言，还有另外一个制动离合器，在给出减速制动信号时，控制制动离合器的结合，将制动轮和箱体或者固定件连接在一起，实现它的减速制动功能。
液力变矩器在闭锁过程中，由于所传递扭矩的突变，势必要造成较大的冲击，因而要研究它的缓冲闭锁，其核心是设计液力变矩器闭锁控制规律，以使车辆获得良好的动力经济性[3]。
实际上在液力变矩器闭锁离合器结构参数一定的条件下，摩擦扭矩取决于摩擦系数和压紧油压。
摩擦系数随相对滑转速度而变化，且对于不同摩擦材料差异较大。
在闭锁过程中可以有效进行控制的参数就是闭锁油压，但油压增长过快扭矩变化就越快，冲击越大；油压增长过慢又会造成动力下降较大。
因此油压增长规律需要合理地控制，既需要保证良好的动力性能又要使闭锁冲击较小。
目前，液力变矩器闭锁的方式几乎都是采用一个电子控制系统来控制闭锁离合器电磁阀的通断，以此来控制闭锁油压。
基于这样的分析，液压操纵和辅助系统方案必须满足如下的条件[1]：(1) 液体的流量必须能够带走牵引―制动型液力变矩器在牵引工况和制动工况所产生的热量。
(五)液力变矩器Fluent仿真计算分析
液力变矩器Fluent仿真计算分析Fluent是计算流体力学常用的软件，由于Fluent采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。
灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
下面是用Fluent的具体步骤。
1 Gambit部分1.1 Gambit中画网格要在Fluent中分析必须先在Gambit中画分网格，其步骤如下：1）将Solidworks中画好的单流道图另存为STEP文件。
2）在Gambit中导入上步存好的STEP文件。
3) 在面中定义好周期面并选好点。
4）在体中开始画网格，网格长度取为2，共画了43662个网格，画好的网格如下图：图5.1 单流道画网格图1.2 定义边界条件画好网格后，还要将各面定义成与实际工作条件相符的情况。
定义各面的条件，如下表：表 5.1 定义面面命名为定义为11 blade11-z wall12 f12-wai wall13-17 per13-17-out periodic面命名为定义为14 f14-out pressure-outlet15 f15-nei wall16 blade16-b wall18-20 per18-20-in periodic19 f19-in velocity-inlet定义好后将上述图形导出为Mesh文件。
2 Fluent部分Fluent中边界条件定义要求：1）进口：取速度进口，不同工况下的进口速度根据泵轮出口速度给定。
因为泵轮转速（W=200rpm=209rad/s），在计算分析中认为不变。
而根据设计要求，涡轮要分析三p种不同工况下的状态，即i=0、i=0.4、i=0.8三种工况。
其中i为泵轮的角速度与涡轮的加速度之比。
下面我们先说i=0的情况。
电子课件-《汽车自动变速器》-B12-4097 模块二 液力耦合器与液力变矩器
模块二 液力耦合器与液力变矩器
一、液力变矩器的组成和结构
由泵轮、涡轮、导轮、单向离合器、锁止离合器等部件 组成。
液力变矩器的结构
模块二 液力耦合器与液力变矩器
1.泵轮 泵轮内部径向装有许多弯曲的叶片，叶片内缘装有让变 速器油平滑流过的导环。 2.涡轮 涡轮转轮与变速器输入轴相连。 3.导轮 导轮又称定轮，位于泵轮与涡轮转轮之间，安装在导轮 轴上。导轮叶片截住离开涡轮转轮的变速器油液，改变其方 向，使其冲击泵轮叶片背部，给泵轮一个额外的“助推力”。
3.车辆低速行驶 变矩器开始只作为一台液力耦合器工作，车速几乎与发 动机转速成正比例直线上升。 4.车辆以中、高速行驶 这时，变矩器仅仅起到一台液力耦合器的作用。
模块二 液力耦合器与液力变矩器
五、锁止离合器
锁止离合器装在涡轮转轮轮毂上，位于涡轮转轮前端。 减振弹簧在离合器接合时，吸收扭力，防止产生振动。在变 矩器壳体或变矩器锁止活塞上粘有一种防滑材料，用以防止 离合器接合时打滑。
模块二 液力耦合器与液力变矩器
液力耦合器的动力传输过程
模块二 液力耦合器与液力变矩器
课题二 液力变矩器
1.掌握液力变矩器的结构及工作原理。 2.掌握带锁止离合器的液力变矩器的结构及工作原理。
模块二 液力耦合器与液力变矩器
液力变矩器是在液力耦合器的基础上开发出来的，作用 是传递来自发动机的扭矩，将扭矩成倍增大后传给变速器。 它安装在变速器齿轮传动系的输入端，壳体用螺栓固定在发 动机的飞轮上。
பைடு நூலகம்
模块二 液力耦合器与液力变矩器
1.离合器分离 当车辆低速行驶时，由继动阀控制的油液流动方向如图 所示。
锁止离合器脱开时的液流示意图
模块二 液力耦合器与液力变矩器
液力变矩器CFD仿真教程
1.液力变矩器CFD仿真操作教程本章对液力变矩器数值仿真流程和步骤进行详细说明。
PumpLinx算例文件目录下会生成几个重要文件，其中“.sgrd”文件为网格文件，记录网格信息；“.spro”文件为工程文件，记录模型及边界条件设置信息；如需打开一个完整的算例，工程文件和网格文件缺一不可。
“.stl” 文件为PumpLinx支持的几何模型导入格式。
1.1 液力变矩器几何模型导入►液力变矩器由泵叶轮、导叶、涡轮这三个部分组成，在CAD软件中将叶轮、导叶、涡轮分别以stl格式导出。
►注意:在导出几何模型之前，需要将叶轮、导叶、涡轮分成三个部分，以便在进行数值仿真时可以顺利生成动/静流体域之间的交互面。
如下图所示：►运行PumpLinx软件，新建一个工程文件，界面如下：1.2 切分液力变矩器边界面1.2.1 对液力变矩器泵叶轮流体域进行分区►选择界面左边的Mesh窗口命令（一共4个窗口选项，分别是Mesh、Model、Simulation 和Result，分别代表各个步骤）。
►选择“ Import/Export Geometry or Grid”命令，点击“ Import Surface From STL TriangulationFile” ，选择事先从CAD文件中导出的泵叶轮的stl文件，如图所示：►点击“ Split/Combine Geometry or Grid”命令，点击“Split by Angle”选项，几何体被分为Impeller_wall_01至Impeller_wall_20数个部分，由于设置了“Maximum Num. of Splits”值为20，因此最多允许划分的几何面为20。
►重命名“Impeller_wall_02”为“Impeller_mgi_reactor”重命名“Impeller_wall_03”为“Impeller_mgi_turbine►点击“ Split/Combine Geometry or Grid”命令，选择“combine”命令合并“Impeller_wall_01”，“Impeller_wall_04”至“Impeller_wall_20”，并命名为“Impeller_wall”。
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摘要本文的研究是以汽车用液力变矩器为研究对象，基于三维流场理论，借助于UG、GAMBIT、FLUENT等软件，对液力变矩器的内流场进行了仿真计算。
本课题研究的目的和意义就在于，通过CFD软件的模拟仿真，对液力变矩器的流道的压力和速度进行有效分析计算。
本文主要有以下内容：(1)首先介绍了课题研究的背景，液力变矩器在国内外的应用情况和流场理论的发展现状，指出了液力变矩器设计计算的发展方向是三维流场理论；然后对液力变矩器的组成以及工作原理进行了阐述，并指出了主要研究内容。
(2)阐述了计算流体力学的基本理论。
首先列出了控制方程包括连续性方程和动量守恒方程，由于本课题研究的是不可压缩流体，热交换量可以忽略不计，敌不考虑能量守恒方程，然后介绍了将控制方程离散化的方法；接着详细介绍了有限体积法的基本原理，常用的离散格式：分析了网格的生成技术，分别对结构网格、非结构网格以及混合网格作了阐述；最后介绍了常用的湍流模型，湍流流动的近壁处理方法和流场数值计算的算法。
介绍了反求发测绘液力变矩器。
(3)介绍了常用的一些CFD软件，并选择FLUENT对本课题进行研究；为了能够顺利地得到收敛解，提出了研究液力变矩器流场的一些假设，并对流场进行了一定的简化；然后通过CAD 软件UG建立叶轮流道的几何模型，并使用GAMBIT生成计算网格，为了提高计算精度，使用六面体网格；选择分离求解器隐式格式进行求解，使用绝对速度方程，湍流模型选择标准k一￡模型，同时使用标准壁面函数；离散格式采用二阶迎风格式(这样可以提高解算精度)，压力一速度耦合选用SIMPLE算法，入口边界条件使用压力入口，出口边界条件使用压力出口，其余壁面使用非滑移壁面边界条件；在叶轮之间的交互面上使用混合平面模型。
(4)对计算结果进行了分析，并与实验结果进行了比较，二者基本吻合证明了三维流场分析的正确性。
最后对研究过程中存在的问题进行了分析。
(5)对全文进行了总结。
关键词：液力变矩器、内流场、FLUENTABASTRACTThe research is a part of national fund project of key laboratory of the vehicle transmission. The internal flow field of the car model torque converter was numerically simulated by UCH GAMBIT and FLUENT, based on 3-D flow field theory. To do the research in order to solve the problem that hydraulic transmission efficiency and the precision of designs were low and change a situation of long R&D period and low success rate, and further improve the performance of the torque converter and designing and manufacturing level.The following is the main contents:(1)Firstly, the background of subject research and the application of the torque converter in the world and the current situation of the development of the field flow theory was introduced, and 3-D field flow theory will be used in design calculation on torque converter in the future; Then composition and operation principle of the converter were explained and the main contents of research was introduced.(2 )Basic theories of CFD was introduced. The governing equation, including mass conservation equation and momentum conservation equation, was listed. Because the basic of research was the incompressible fluid and the hot could be ignored, so the energy conservation equation was not considered; Then introduced the basic principle of the limited volume method in detail, discrete scheme, the creation technology of the grid and turbulent model and introduced the method of near wall treatment methods and the algorithm of calculating field flows.(3)carry on simplify Introduced some CFD software and research; Forgetting result smoothly, to choose FLUENT to were taken; To set up the geometric model by assumptions and FLUENT and to create the grid by GAMBIT. And in order to improve the precision of calculating, to use the grid of hexahedron; To choose separated solver and the implicit scheme model, the turbulent model was the standard k- :model and the standard wall function was used at the same time; The boundary condition of the entry was the pressure inlet and that of the exit is the pressure outlet and other wall used non- slip wall; Mixing plane model was used in mutual faces between impellers.(4 ) The results of calculation was analyzed and was compared with those of experiment, and maximum error was less than 5%, which proved that three dimensional calculation was correct. Finally some questions in research was analyzed.(5)Summary finally.Key words: the torque converter, internal flow field，FLUENT目录第第1章绪论 (1)1．1研究背景 (1)1．1．1液力变矩器在国内外的应用 (1)1．1．2流场理论的发展现状 (2)1．2液力变矩器的组成及工作原理 (5)1．2．1液力变矩器的组成 (5)1．2．2液力变矩器的工作原理 (6)1．3研究目的和意义以及主要研究内容 (8)1．3．1研究目的和意义 (8)1．3．2主要研究内容 (9)第2章液力变矩器的测绘和反求 (10)2. 1测绘过程 (10)2. 2三维光学测量仪编程 (11)2. 3数据处理和反求 (16)第3章液力变矩器内流场数值分析 (19)3．1常用的CFD软件介绍 (19)3.2建立流场计算的几何模型 (21)3．2. 1分析中的假设和简化 (21)3．2．2几何模型 (22)3．3生成计算网格 (24)3．3．1 GAMBIT简介 (24)3. 3．2划分网格 (25)3．4设置求解器 (27)3．4. 1求解器的选择 (27)3．4．2控制方程的线性化 (28)3．4．3参考压力的选择 (29)3．5选择湍流模型 (30)3.6定义流体的物理性质 (31)3.7设置边界条件和初始条件 (32)3．7．1入口边界条件 (32)3．7．2出口边界条件 (33)3．7．3壁面边界条件 (34)3．7．4初始条件 (34)3．8收敛准则 (35)3．9本章小结 (35)第4章液力变矩器内流场计算结果分析 (36)4．1泵轮流场分析 (36)4．1．1泵轮入口流场 (38)5．1．2泵轮出口面流场 (39)4．2涡轮流场分析 (40)4．2．1涡轮入口流场 (42)4．2．2涡轮出口流场 (42)4. 3导轮流场分析 (43)4．3．1导轮入口流场 (45)4．3．2导轮出口流场 (46)4．4本章小结 (46)第5章全文总结 (47)参考文献 (50)致谢 (51)附录 (52)第1章绪论1．1研究背景1．1．1液力变矩器在国内外的应用液力变矩器是车辆传动系统中的关键部件之一，其主要作用是由发动机向传动系统平稳地传递动力。
装有液力变矩器的动力传动系统可以保证车辆平稳地起步、变速。
目前液力变矩器被广泛地应用于铁道车辆、工程机械、航空航天、能源动力以及化工机械等行业，而汽车行业更是液力变矩器的最大用户。
国外己普遍将液力传动运用于轿车、公共汽车、豪华型大客车、重型汽车、牵引车及军用车辆等。
以美国为例，自20世纪70年代以来，每年在轿车上液力变矩器的装配率达到90％以上，而在城区公汽上的装配率几乎达到了100％。
在重型汽车方面，载货量30～80吨的重型矿用自卸车几乎全部采用了液力变矩器，而在功率超过735kW，载货量超过100吨的重型汽车上，液力变矩器也得到了广泛地应用。