为了提高液力变矩器的外特性,利用UG建立某型液力变矩器叶栅系统全流道模型。借助滑动网格技术,采用Fluent软件对液力变矩器内流场进行三维瞬态数值模拟,并与原结构的试验结果对比,验证了该方法的合理性。在此基础上,根据性能要求对原有变矩器作改型设计,改进了涡轮进口角和出口角等关键参数。结果表明,改型后的液力变矩器具有更加合理的内流场分布和更高的效率,改型设计效果良好。

为兼顾液力变矩器闭锁过程冲击度和滑摩功的要求,建立了闭锁过程整车动力学模型,并推导了闭锁过程冲击度、滑摩时间和滑摩功等公式。接着以某重型车辆为例,通过仿真得到了发动机转速按等斜率下降时的闭锁过程冲击度曲线。结果表明,冲击度远小于标准限值。通过计算分析得出发动机转速按等斜率下降闭锁过程中闭锁离合器压力系数的合理取值范围在1. 05～1. 2之间,滑摩时间控制在1s左右。根据仿真结果,提出了基于发动机转速目标轨迹的闭锁过程控制策略,并通过实车试验验证了其可行性。本研究为兼顾冲击度和滑摩功要求的离合器接合控制提供了一种有效的策略。

为设计叶形更为合理、性能更优的轿车扁平化液力变矩器,提出了基于椭圆的扁平循环圆设计方法。提出了全新的扁平率定义,使扁平率的变化能够反应循环圆整体形状的变化。在分析环量分配规律对变矩器性能影响的基础上,改进了传统的等环量分配叶片法,针对不同叶轮采用不同的二次函数环量分配规律进行叶片设计,得到了叶形更为合理的扁平变矩器叶片。将本文方法与传统方法进行了对比分析,结果表明,用本文方法设计的扁平变矩器性能更佳。

针对现有变矩器性能分析方法的不足,在液力变矩器三维流场数值模拟的基础上,采用响应面法对叶片进行优化.首先根据变矩器流场模拟结果,并考虑机械损失的影响,计算变矩器效率、变矩比等输出特性;然后以最高效率为优化目标、起动变矩比为约束条件、二阶多项式为响应面函数,采用正交试验法设计试验样本,建立叶片优化模型并进行优化计算.计算结果表明,优化后变矩器的最高效率提高了3个百分点,起动变矩比提高了4.5%,证明该液力变矩器叶片优化方法可行.

为了解决装载机发动机与液力变矩器匹配性能评定指标较多,多项评价指标权重难以确定的问题,该文提出了基于性能评价网状图的发动机与液力变矩器匹配优化方法。装载机发动机与液力变矩器匹配性能评定指标有额定工况接近度、起动能度、经济区宽容度、功率输出系数、燃油消耗率系数等5项,分别定义和计算5项匹配性能指标,根据计算值的大小构建发动机与液力变矩器匹配性能网状评价图,以网状评价图面积最小为优化目标,构建目标函数,优化液力变矩器有效直径。原液力变矩器有效直径等于0.360 m;优化后的装载机液力变矩器有效直径等于0.350 m。优化后发动机与液力变矩器匹配性能提高了5.7%。基于性能网状图的优化方法提高了发动机与液力变矩器匹配性能。

研究了三维设计环境下液力变矩器叶栅系统改型设计方法,提出以叶片角变化规律为基础对原型叶片进行改型设计.首先,通过初始化图形交换规范(IGES)与三维软件交换叶栅系统的三维信息;然后,利用De Boor算法的开花计算叶片上各点处的叶片角,将反映叶片角沿叶片内外环设计基线变化的曲线拟合成非均匀有理B样条(NURBS),通过调整NURBS曲线的控制点以及各控制点权重值,实现叶片角变化规律的调整;确定了新的叶片角变化规律后,叶片的空间形状即可确定,从而可以生成新的叶栅系统模型;最后,对新生成的叶栅系统进行性能预测,得到满意的结果后即可进入后续详细设计阶段.利用该方法构建了液力变矩器改型平台,使用该平台分别以提高变矩性能和提高效率为目标对某款液力变矩器进行改型研究,结果表明所提出的方法行之有效,有助于提高改型设计的效率.

分析发动机与液力变矩器的匹配方法,针对这些方法存在的不足,提出基于液压系统功率分流试验的发动机与液力变矩器的匹配方法。选取原生土、松散土、大石方、小石方和半湿土作为作业对象,试验测试装载机工作泵、转向泵和变速泵出口压力,计算装载机分别对5种作业对象作业时,在一个工作循环中工作泵、变速泵、转向泵平均压力值和消耗的转矩,得到发动机与液力变矩器共同工作输入特性,并计算液力变矩器与发动机匹配有效直径。基于液压系统功率分流试验的装载机发动机与液力变矩器的匹配方法与原匹配方案相比,在高效区平均输出功率增大、燃油经济性提高,能更好地满足实际工作要求。

针对提高液力变矩器计算工况最高效率的要求,依据一元流束理论以及能量守恒定 律,提出了以计算工况液力变矩比最大为目标函数的优化设计模型,采用遗传算法对各工作轮的叶 栅进出口角度进行优化,并将该方法应用于YB380型液力变矩器叶栅进出口角度的优化.结果表明, 通过优化使计算工况最高效率由0.866提高到0.9,从而证明所提出优化设计模型的准确性.

车辆自动变速器采用锁止型液力变矩器后,可以在某些工况下消除泵轮与涡轮之间的滑差,提高燃料经济性和传动效率。对车辆自动变速器锁止离合器的典型结构与工作原理、锁止点的选取、以及如何依据车速和发动机节气门开度等诸多参数共同控制液力变矩器锁止离合器的锁止进行了分析。分析了典型自动变速器锁止离合器的实际控制方法和档位的变化趋势。

为了解决液力变矩器在整机复杂工况下的性能评价问题,提出了一种基于整机载荷特征的液力变矩器评价方法,即建立整机的数字化模型,以传动链效率提升作为目标来评价不同载荷工况下液力变矩器的性能.对比液力变矩器的模型解析结果和台架试验数据,验证了变矩器系统子模型的准确性.选取2种性能相近的变矩器作为评价对象,通过整机系统计算得到它们在典型工况下的输出情况和评价指标,仿真结果表明液力变矩器和整机合理匹配可以有效提高整机效率,对液力变矩器改型和设计有实际意义.