[发明专利]一种液力变矩器优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及液力变矩器领域，尤其涉及一种液力变矩器的优化设计方法。

背景技术

液力变矩器是自动变速系统的主要部件，参见图1，所示为液力变矩器的结构示意图，其主要构件是三个工作轮：泵轮B、涡轮T、导轮D，各工作轮中均有沿圆周均匀分布的空间曲面形状的叶片。发动机通过输入轴1及泵轮输入盘3，带动泵轮旋转，位于泵轮内的工作液体受到泵轮叶片的作用向外缘流动，即泵轮把发动机传来的机械能转变为工作液体的动能。由泵轮流出的液体，经过一小段无叶片区的流道后，直接进入涡轮，并冲击涡轮叶片，使涡轮及其相连的输出轴2旋转。工作液体通过涡轮后，速度减小，能量减小，液体的能量通过涡轮转变为输出轴2上的机械能。由涡轮流出的工作液体经一小段无叶片区的流道进入导轮，但导轮仅使液流改变方向，而无能量的输入与输出，也不发生液体能量和机械能之间的能量转换。基于泵轮、涡轮和导轮中叶轮的工作特性，合理的工作叶轮结构是获得液力变矩器最优性能参数的保证。

现有的液力变矩器设计中，对叶轮设计过程的系统性不强，存在可能导致设计出的液力变矩器性能不佳，设计耗时周期长和设计花费大的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种液力变矩器优化设计方法，用于对液力变矩器设计的各个环节进行优化，使得能够设计出性能较好的液力变矩器，减小设计周期和降低设计成本。

本发明实施例提供的一种液力变距器优化设计方法，包括以下步骤：

采用自定位三维扫描仪建立叶轮的三维实体模型，确定叶轮的结构参数；

采用正交试验设计方法选定多组铸造成型工艺参数；

根据选定多组的所述铸造成型工艺参数进行模拟铸造，获取对应的多个模拟铸造结果；

对所述多个模拟铸造结果的叶轮内液体速度分布情况进行分析，以所述叶轮内液体速度分布均匀为判定依据，确定一个最优的铸造成型工艺参数；

选取所述叶轮的结构参数和最优的铸造成型工艺参数对所述叶轮进行铸造，获取第一轮试制叶轮；

采用叶片端线法检测所述第一轮试制叶轮是否与确定的叶轮结构参数一致，若一致，对包含第一轮试制叶轮的液力变矩器进行性能试验，获取第一轮试制性能试验结果，同时获取所述第一轮试制叶轮的数值模拟结果，完成第一轮试制。

优选地，所述叶轮的结构参数包括内环尺寸、外环尺寸、叶片的进口角度和叶片的出口角度。

优选地，所述的铸造成型工艺参数包括充型温度、充型压力和充型时间。

优选地，所述性能试验结果包括传动效率、变矩系数和公称力矩。

优选地，所述第二轮试制叶轮的数值模拟结果包括叶轮内的压力、速度和温度分布云图。

优选地，进一步包括以下步骤：

改变所述叶轮结构参数中的任一变量，重新确定新的结构参数；

采用正交试验设计方法选定多组铸造成型工艺参数；

根据选定多组的所述铸造成型工艺参数进行模拟铸造，获取对应的多个模拟铸造结果；

对所述多个模拟铸造结果的叶轮内液体速度分布情况进行分析，以所述叶轮内液体速度分布均匀为判定依据，确定一个最优的铸造成型工艺参数；

选取所述最优的铸造成型工艺参数对所述叶轮进行铸造，获取第二轮试制叶轮；

采用叶片端线法检测所述第二轮试制叶轮是否与确定新的叶轮结构参数一致，若一致，对包含所述第二轮试制叶轮的液力变矩器进行性能试验，获取第二轮试制性能试验结果，同时获取所述第二轮试制叶轮的数值模拟结果，完成第二轮试制。

优选地，所述第二轮试制叶轮的数值模拟结果包括叶轮内的压力、速度和温度分布云图。

优选地，进一步包括以下步骤：

将所述第一轮试制性能试验结果以及第一轮试制叶轮内的压力、速度和温度分布云图同所述第二轮试制性能试验结果以及第二轮试制叶轮内的压力、速度和温度分布云图进行比较，根据两次的性能试验结果变化规律明确叶轮内压力、速度和温度的变化规律和叶轮结构参数的变化规律，进而获得能达到性能要求的叶轮结构参数的优化方向，从而获得较优的叶轮结构参数。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

(1)采用自定位三维扫描仪，减小了从叶轮原型产品到三维实体模型和从三维实体模型到叶轮产品的转换过程中的信息失真；

(2)采用依据模拟铸造结果而确定的工艺参数进行生产，且采用叶片端线法进行叶轮尺寸的验收，保证了叶轮部件的结构和变矩器性能的对应性。