变矩器流场分析及叶片结构优化

发布时间：2017-04-11 21:13

  本文关键词：变矩器流场分析及叶片结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以液体为工作介质的液力变矩器是变速箱与发动机之间的柔性连接装置,它可以传递扭矩,实现变矩、变速或起离合的作用,是汽车传动系统的重要元件。目前国内液力变矩器整体研制水平与国外还有一定差距,如何结合三维建模软件特征造型技术和参数化技术,开发出快速高效的液力变矩器设计模块,是国内液力变矩器行业关注的问题。本文主要从液力变矩器的建模、仿真、优化三个方面开展工作。利用UG NX的二次开发功能,通过建立液力变矩器数学模型,用GRIP语言、API函数、C语言编写程序,开发了液力变矩器设计模块。以某型液力变矩器结构为原型,采用ANSYS FLUENT软件对其流场进行了分析,获得液力变矩器的特性曲线和各工况下的速度压力分布。针对该型液力变矩器的泵轮叶片厚度、涡轮叶片厚度、导轮叶片厚度、涡轮叶片进口偏转角、涡轮叶片出口偏转角五个几何参数,采用正交试验,优选得到了泵轮叶片厚度2毫米、涡轮叶片厚度4毫米、导轮叶片厚度3毫米、涡轮叶片进口偏转角42°、涡轮叶片出口偏转角107°的优化参数,变矩器的效率由84.3%提升到了85.4%。同时,以液力变矩器最高效率为目标,以启动变矩比和泵轮容量系数作为约束条件,采用响应面优化方法,对叶片参数进行优化,得到了泵轮叶片厚度1毫米、涡轮叶片厚度1毫米、导轮叶片厚度4毫米、涡轮叶片进口偏转角49°、涡轮叶片出口偏转角107°的优化参数,变矩器的效率达到了86.3%。结果表明响应面法得到的变矩器效率高于正交试验得到的变矩器效率,响应面法得到的叶片的优化结果为下一步该型液力变矩器性能提升提供了依据。该论文的研究方法可以为液力变矩器的开发提供一定参考。
【关键词】：液力变矩器 二次开发 数值分析 正交试验 响应面法
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.332
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 液力变矩器概述7-8
• 1.1.1 液力变矩器的作用7
• 1.1.2 液力变矩器工作原理和结构7-8
• 1.2 液力变矩器的国内外研究与应用8-11
• 1.2.1 国内研究8-10
• 1.2.2 国内应用10
• 1.2.3 国外研究10-11
• 1.2.4 国外应用11
• 1.3 课题背景及研究的意义11-12
• 1.4 本文主要研究内容12-13
• 第2章 液力变矩器数学模型13-22
• 2.1 概述13
• 2.2 坐标系13-14
• 2.3 液力变矩器循环圆14-18
• 2.3.1 设计流线方程14-15
• 2.3.2 外环流线方程15-16
• 2.3.3 内环流线方程16-17
• 2.3.4 循环圆相关参数17-18
• 2.4 液力变矩器YOZ平面上叶片偏移量18-21
• 2.4.1 循环圆的划分18-19
• 2.4.2 设计流线上各点叶片角的计算19-20
• 2.4.3 内外环流线上各点叶片角的计算20
• 2.4.4 叶片偏移量20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 液力变矩器设计模块22-34
• 3.1 开发软件概述22-24
• 3.1.1 NX Open概述22-23
• 3.1.2 Visual Studio概述23-24
• 3.2 二次开发流程24-26
• 3.3 主要开发程序26-31
• 3.3.1 GRIP程序26-28
• 3.3.2 API程序28-31
• 3.4 三维模型的建立31-33
• 3.4.1 模型参数31
• 3.4.2 三维模型的建立31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 液力变矩器内流场分析34-50
• 4.1 计算流体力学概述34-35
• 4.2 计算中的基本假设35-36
• 4.3 全流道网格模型的建立36-37
• 4.4 计算模型和算法的选择37-41
• 4.4.1 内流场分析的基本控制方程37-38
• 4.4.2 湍流模型的选择38-40
• 4.4.3 压力—速度耦合算法的选择40
• 4.4.4 离散格式的选择40-41
• 4.5 求解器和边界条件设置41-42
• 4.5.1 边界条件的设定41
• 4.5.2 初始值的设定41
• 4.5.3 收敛准则41-42
• 4.6 流场数值计算结果的分析42-47
• 4.6.1 泵轮流场分析42-43
• 4.6.2 涡轮流场分析43-45
• 4.6.3 导轮流场分析45-47
• 4.6.4 通过分析发现的问题及解决方案47
• 4.7 液力变矩器性能分析47-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第5章 基于响应面法的叶片结构优化50-63
• 5.1 试验设计方法50-54
• 5.1.1 正交试验法51
• 5.1.2 响应面法51-53
• 5.1.3 初步选取响应面模型53-54
• 5.1.4 响应面模型的误差分析54
• 5.2 基于响应面法的叶片优化设计54-57
• 5.2.1 优化数学模型的建立54-55
• 5.2.2 样本点的获取55-56
• 5.2.3 响应面模型的确定56-57
• 5.3 优化结果与分析57-61
• 5.3.1 正交试验优化结果57
• 5.3.2 响应面法优化结果57-59
• 5.3.3 对比分析优化结果59-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第6章 总结及展望63-65
• 6.1 研究工作总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 附录A 在学期间发表的学术论文及研究成果70-71

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