基于Pro/E和Division MoekUp构建了液力变矩器虚拟装配过程仿真流程,论述了面向Divi-sion的虚拟装配模型转化方法和基于图论割集理论的装配顺序规划方法.建立了 某综合式液力变矩器虚拟装配模型,进行了装配过程仿真和分析,结果表明所建仿真模型是合理的,提出的装配过程是可行的.

基于激光多普勒测速技术(LDV)的基本原理,建立液力变矩器内部流场三维LDV测试系统。从湍流理论出发,通过求解BBO方程,对液力变矩器流道内散射粒子的跟随性进行了计算,详细分析了液力变矩器油液中散射粒子密度和直径对跟随性的影响。研究表明,液力变矩器油液中粒子的跟随性较好,因此选取时主要考虑粒子的散光特性,适当增加粒子的直径,以获得较好的测试信号。

在冲焊型高功率密度液力变矩器的设计过程中,需要考虑在油液非定常流动下叶片所受压力载荷脉动,以及在载荷脉动激励下结构的振动响应。采用基于动网格的流体-固体耦合方法,沿叶片入口至出口方向设定监测点,分析对应位置压力载荷脉动与叶轮振动时域特性,对载荷脉动进行频率转换并对叶轮模态进行频域分析。分析表明涡轮叶片所受压力载荷脉动幅值最大处位于叶片入口与外环连接处;压力载荷脉动与叶片振动的幅值沿叶片入口到出口逐渐减弱,且随着速比升高载荷脉动幅值与叶片振动响应明显减弱;涡轮脉动峰值频率在叶轮第2阶与第3阶模态之间,随速比升高,压力载荷脉动频域幅值明显减弱。

在变宽度循环圆设计方法的基础上,为提高液力传动系统功率密度,减轻质量,对几组不同宽度比循环圆的变矩器进行了CFD(计算流体动力学)数值模拟,借以评估对其整体传动性能的影响.结果表明,随宽度比减小变矩比和效率基本不受影响,而透穿性则由正透穿逐渐变为混合透穿,在速比大于0.6时传动性能基本没有差异.可见变矩器宽度比对低速比区的透穿性有一定的影响,在节省传动系布置轴向空间的同时尤其要考虑到透穿性的变化.

为减少叶片设计参数,提高设计效率,用儒科夫斯基型线进行液力变矩器导轮叶片造型研究.对儒氏型线进行简化,并采用尾部加厚处理,使其适应液力变矩器流动要求;构建儒科夫斯基导轮叶片型线模型,用该模型对一系列液力变矩器导轮叶片进行拟合.仿真计算与实验结果对比表明处理后的儒氏型线能够精确表达已有液力变矩器导轮叶片,可以用于液力变矩器导轮叶片的设计.在集成式液力变矩器设计平台上,利用基于存档的小种群遗传算法对儒氏型线液力变矩器导轮叶片进行优化,结果显示与传统叶片造型方法相比,儒氏型线可以利用较少的参数有效地进行液力变矩器导轮优化设计,缩短了设计周期.

分析了导轮在液力变矩器工作液体循环中的导流作用,在此基础上提出一种无叶片数值仿真方法。采用该仿真方法,直接获取了各导轮空转工况下变矩器的转矩特性和循环流量特性,并通过设定监控点来观测相应的导轮空转转速。与传统方法仿真结果和现有试验数据进行了对比,结果表明无叶片法具有较高的仿真精度,并有效减少了导轮空转仿真的计算量。

液力变矩器是车辆液力机械传动系统中的关键部件,为提高液力机械传动系统效率,制定了液力变矩器闭解锁控制策略。通过建立可闭锁式液力变矩器动力学模型,分析其液力、滑摩、机械这3种不同工况,然后建立仿真模型。将所建立的可闭锁式液力变矩器模型应用于某履带式工程车辆的整车动力学模型中,以该车型进行仿真。仿真计算以2挡起步,在动力性换挡策略控制条件下,对液力变矩器实施闭解锁控制,计算了2挡到6挡的加速行驶过程。计算结果表明所建立的闭解锁控制策略正确、有效。

液力变矩器内部为复杂的三维非定常湍流流动,为分析变矩器泵轮内部三维非定常流动特性,建立液力变矩器非定常计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)仿真分析模型,并通过激光多普勒测速(Laser Doppler anemometry,LDA)技术手段对该模型进行验证分析。研究泵轮转速800 r/min,速比为0.6工况下,不同涡轮和导轮位置,对于泵轮内流场非定常流动现象的影响。结果表明该非定常CFD模型结果与LDA测试结果相吻合,且能够较为准确地反映泵轮内流场非定常流动状态,作为泵轮流场的上游,相对于涡轮对泵轮内部流动的影响,导轮对泵轮内流动状态的影响较大,并主要影响泵轮入口面附近。涡轮主要影响泵轮内流场中间面到出口面的尾流低速区,但影响幅度相对于导轮较小。

基于一维束流理论对牵引-制动型液力变矩器的动力学特性进行分析,建立了以能量平衡为基础的牵引动态特性和制动动态特性的数学模型。进行了仿真计算和结果分析,证明模型是合理可行的。

为研究卸荷孔分布形式对叶轮轴向载荷的影响规律,建立不同卸荷孔分布圆半径、卸荷孔数与卸荷孔径参数配置下的某铸造型液力变矩器轴向力计算模型,利用DOE正交试验算法与单因素试验分析,研究各参数对液力变矩器轴向力的影响规律.结果表明在牵引工况,分布圆半径越大,泵轮、涡轮的轴向载荷越小,而卸荷孔径、卸荷孔数的变化对于轴向力的影响不显著.这三个因素中卸荷孔分布圆半径对轴向力的影响最大,其次为卸荷孔数,最后是卸荷孔径.算例中的最佳方案比一般方案减荷效果提升5%～8%.因此在不影响工作性能要求及工作轮结构强度的前提下,应尽量增大卸荷孔分布圆半径,并根据变矩器使用工况需求,合理设置卸荷孔数与孔径,以改善轴承受载情况.