基于三维流动理论及计算流体动力学(CFD)对轿车扁平化液力变矩器设计及内部流场的流动状况进行研究,其研究成果对循环圆的设计和叶片设计提供了新思路和方法,通过扁平化液力变矩器流场的研究和分析,为变矩器的进一步优化提供了理论依据,其流场的CFD计算方法也为不同扁平率的液力变矩器计算提供了借鉴和方法.

为研究扁平率对液力变矩器性能的影响,提出了基于椭圆的循环圆设计方法,定义椭圆短轴与长轴比值为扁平率,设计出4种不同扁平率液力变矩器。利用CFD软件对不同扁平率液力变矩器内部瞬态流场和特性进行计算。深入分析了不同扁平率液力变矩器的内流场及性能。液力变矩器内部流动结构随扁平率变化而改变,如低速比工况涡轮叶片工作面高压区随扁平率下降而扩大,数值上却降低。流动结构的改变引起性能的变化,计算表明液力变矩器最高效率随扁平率减小而降低。适当减小扁平率可以提高起动变矩比,继续减小后将下降。适当减小扁平率也可以使低速比工况泵轮容量系数降低,泵轮将吸收更大功率。总体上,液力变矩器性能随扁平率减小而降低。

由于工作介质流动状况复杂 ,难以形成准确、可靠的轿车液力变矩器设计方法。本文建立了液力变矩器内流场的计算模型 ,得到了正确、可信的轿车液力变矩器内流场计算结果。在分析后 ,本文认为泵轮流道入口处的径向扩张影响了液力变矩器的性能。依此 。

文章根据液力变矩器的一元束流设计理论,切实结合目前实际应用的设计方法和经验,在UG软件的二次开发平台上利用已公布的曲线函数实现了一个非圆弧循环圆的实用设计计算流程模块。

提出兼顾动力性、经济性的轿车液力变矩器叶片角优化方法。建立以加权的最高效率、起动变矩比和泵轮转矩系数为目标函数的优化模型,对各叶片角进行优化。优化结果,在传动比i=0.8时,变矩比、效率和泵轮转矩系数分别比传统设计提高了4.3%,4.4%和28.5%。优化后的变矩器叶片角及其原始特性与国外同尺寸成熟产品比较接近。

介绍了液力变矩器性能计算机测控试验台的组成结构及工作原理 ,在搭建的液力变矩器试验台上 ,对无级自动变速车辆液力变矩器进行了性能台架试验研究 ,建立了液力变矩器数学模型 ,为进一步研究和开发设计基于液力变矩器装置自动变速汽车传动系统奠定了基础。

将液力变矩器与机械式自动变速器合理匹配可组成一种新型自动变速系统,其性能接近自动变速器,但成本降低。为该系统设计了具有双离合器(闭锁离合器,换档离合器)的液力变矩器。阐述了该液力变矩器的结构、工作原理及特点。试验结果表明,所设计液力变矩器可支持新型自动变速系统成为现实。

通过对两种液力变矩器进行性能试验,将性能参数、试验指标进行对比分析,验证了新研制的增容型液力变矩器,在不增加工作腔直径,仅改变泵轮、导轮叶片角度的情况下,整体性能较基本型液力变矩器有大幅提高,满足了设计要求。

根据变矩器泵轮输入与涡轮输出之间的关系及泵轮的吸收扭矩的计算原理,运用差值的方法绘制出发动机的外特性曲线及变矩器泵轮吸收扭矩曲线族,求解出曲线之间的交点,最后计算出液力变矩器涡轮输出扭矩及转速,为后续整机行驶动力特性计算提供了关键数据基础。

为解决整机工况特征与液力变矩器选型的动力学匹配问题,提出面向液力变矩器定制化选型的积分加权评价法.即在明确整机工况载荷特征的前提下,设定相应的变矩器速比区间-效率权重,通过对其效率特性曲线进行分段积分,加权得到积分加权评价值,并将其作为变矩器经济性能的评价标准.文中分别以两个现有变矩器模型为选型对象,验证了提出的积分加权评价法对液力变矩器定制化选型的有效性.该评价法可在简易地建立整机与配件匹配动力学映射关系的基础上,实现具有工程化意义的液力变矩器定制化选型.