结合流场分析和拓扑轻量化设计方法对液力变矩器闭锁离合器外壳开展轻量化设计并进行实验验证。首先建立液力变矩器流场仿真模型,分析不同工况下闭锁离合器承载特性,从流场仿真中提取负载,采用有限元方法对外壳进行稳态力学分析,以校核其强度。随后使用基于密度插值的拓扑优化方法对外壳进行优化,从而获得具有指导性的设计方向。在此基础上采用实验设计方法研究各尺寸参数对外壳轻量化、强度等影响规律,并采用遗传算法对外壳的各项性能进行优化。最后,研制优化后的闭锁离合器外壳样件及液力变矩器样机并进行应力和性能测试,结果表明,闭锁离合器外壳减重10%,优化后液力变矩器能够满足使用要求。

冲焊型液力变矩器性能与叶片形状密切相关,为提高叶片成形精度,减小回弹对性能的影响,以摩擦系数、模具间隙、冲压速度为试验因素,以叶片最大减薄率和最大回弹量为优化目标,基于优化拉丁超立方试验方法,通过Dynaform对涡轮叶片冲压过程及回弹变形进行模拟获得样本数据,研究不同工艺参数对叶片成形质量的影响,并得到关于优化目标的多项式回归响应面模型。结合多目标优化算法对冲压工艺进行优化求解,获得最优解集,选取最优冲压工艺参数组合。最后对所选优化工艺参数进行仿真验证,结果显示,优化后叶片成形质量良好,减薄率和回弹均得到优化。

随着液力变矩器向着高功率密度化发展,轻量化成为提升功率密度的重要手段,叶轮作为变矩器总成内部的重要结构件,有着巨大的轻量化设计潜力。为了对叶轮进行轻量化设计,采用CFD方法建立了变矩器叶轮耦合流域全流场计算模型,分析了叶轮载荷分布情况及边界条件,进行了叶轮单向流固耦合理论分析,建立了变矩器叶轮力学特性有限元分析模型,利用多种拓扑优化分析方法,以应力分布特性为优化目标对叶轮结构进行了优化设计。通过对目标样机叶轮进行拓扑优化分析,建立了叶轮拓扑优化设计系统,研究了多工况下液力变矩器叶轮的力学性能,完成了轻量化叶轮样机设计并进行了试验验证,在不降低液力性能的情况下,叶轮减重10.89%,为高功率密度液力变矩器叶轮结构优化提供了一种有效的方法。

以某型铸造型液力变矩器为研究对象,对比其重力铸造和低压铸造两种常用铸造方式的成型质量。应用铸造工艺仿真软件ProCAST进行了充液和凝固过程的仿真及铸造缺陷的评估及对比分析。在此基础上,将预测的缺陷与实际浇铸产品射线无损探伤结果进行对比验证。结果表明,相比于重力铸造,低压铸造可以通过调整压力实现对液流充型过程的控制,使得充型平稳、顺序凝固、补缩动力增强,提高液力变矩器的力学性能。实际浇铸及探伤结果表明,铸造仿真可以较好地预测缺陷种类及分布,为铸造工艺改进提供有效指导。

为提高车用液力元件功率密度从叶栅系统设计角度出发通过对传统圆形循环圆宽度约束条件和设计流线构造方法进行分析研究提出一种轴向宽度可柔性调节的循环圆设计方法仅利用循环圆参数有效直径D、最小直径d₀和宽度极限W_lim3个参数可将其扁平比从原有0.31无级压缩至0.19据此实现了对应叶栅系统设计并编制了简便快捷的程序。与传统液力元件对比表明在有效直径和最小直径一致的情况下采用柔性设计方法当循环圆压缩至轴向最小极限位置时工作腔体积减小至40.9%有效地提高了液力元件功率密度同时简化了原有基于经验的循环圆设计方法。

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.

为解决一维束流理论难以有效地对液力变矩器叶片数进行优化的问题,建立液力变矩器三维流动设计分析平台,利用实验设计方法,研究了各叶片数对液力变矩器性能的影响,并在响应曲面基础上对叶片数进行了优化.结果表明,泵轮、涡轮叶片数对最高效率和起动转矩比有较大影响,泵轮、导轮叶片数对泵轮扭矩系数有较大影响.优化后,液力变矩器各性能指标均有提高.

为满足液力变矩器三维流动设计的需要,解决传统基于一维束流理论叶片造型方法精度差、适应性低的缺点,提出基于贝塞尔曲线及保形变换的三维叶片造型方法。叶片二维型线由骨线叠加厚度分布的形式构造,叶片骨线和厚度均由两段三次贝塞尔曲线构成。为实现直接通过关键几何参数进行叶片设计,建立叶片几何参数与贝塞尔曲线控制点之间的数学关系式。利用保形变换方法进行叶片二维型线与三维曲线间的无误差转换,将二维叶片型线投影到循环圆环面生成三维叶片曲线,然后再堆叠三维曲线以构造叶片实体。新型叶片造型方法能够实现二阶导数连续、曲率连续的叶片曲线设计,从而提高了叶片液力性能,同时改善了叶片造型精度及适应性。利用新型造型方法对原始液力变矩器叶片进行优化设计,结果表明,新方法优化后的叶片液力性能要明显优于初始...

该文针对液力传动主要产品,分析了液力传动发展的关键技术及存在的诸多挑战,并结合液力传动技术的发展,论述了液力传动技术的主要发展目标和技术途径。

高功率密度液力变矩器体积小、传递功率大，是重型车辆，特别是军用车辆液力机械传动的核心部件。基于现代计算机技术、CFD技术、CAE技术和CAD技术，建立了车用液力变矩器与发动机动态匹配方法及评价体系、集成一维柬理论与三维流场分析的特性预测和叶栅系统优化方法及模型、叶轮流固耦合强度分析方法及LDA叶轮内部流场测试方法，研制了系列高功率密度液力变矩器，能容高达7．8×10-6·min2·r-2·m-1，最高效率88．6％，循环圆有效直径420mm时可传递功率1103kW，宽径比最小0．21。