（图纸+论文）汽车用液力变矩器设计及性能仿真（全套完整）

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轮三种不同类型的流体机械。泵轮涡轮和导轮组成了相对密闭的工作腔，它们的进口出口环境相互影响。液力变矩器内流场分析的难点在于它是流道封闭的透平机械，涡轮导轮和泵轮按各自的转速转动导轮固定不动，只有在耦合工况下自由旋转，每级叶轮的流道都相当复杂，流道的内环外环以及叶片的表面都是复杂的曲面，而且变矩器内部的流动是非定常的不可压缩的三维粘性流动。．常用的软件介绍软件是计算流体动力学软件的简称，主要用于进行流场分析计算以及预测。借助于软件，可以分析并且显示发生在流场中的现象，还能预测性能，并通过改变各种参数，达到最佳设计效果。通过的数值模拟，能使我们更加深刻地理解问题产生的机理，还可以部分代替实验，这对于降低成本，缩短研发周期，提高开发效率具有重要的意义。随着计算机技术的发展以及数值计算方法的日趋成熟，出现了许多的商用软件。商用软件使许多原本不擅长的其它专业研究人员也能够进行流体数值计算，从而使研究人员从编制繁杂重复性的程序中解放出来，以更多的精力投入到考虑所计算的流动问题的物理本质问题的提法边界初值条件和计算结果的合理解释等重要方面，这样最佳地发挥了商用软件开发人员和其它专业研究人员各自的智力优势，为解决实际工程问题开辟了新的道路。目前比较好的软件主要有，除了是美国公司的软件外，其它三个都是英国公司的产品。是由美国公司于年推出的软件，在美国的市场占有率为。只要是跟流体，热传递以及化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在汽车设计武汉理工大学硕士学位论文航空航天化学处理发电系统生物医药等方面都有着广泛的应用。软件主要由前处理求解器以及后处理三大模块组成。采用自行研发的前处理软件来建立几何形状及生成网格，然后由进行求解。具有超强的组合建模能力，可以生成并处理结构化网格或者非结构化网格，主要包括的二维网格有三角形和四边形网格，三维网格有四面体六面体楔形和金字塔形网格。借助功能灵活，完全集成的和易于操作的用户界面，船可以大大缩短用户在应用过程中建立几何模型和量取平均值。.三维光学测量仪编程!测量程序!初始化为机器坐标系!调出刚建立的号坐标系,外圆直径!将外圆直径赋值给变量,测点数!将外圆测点数赋值给变量,!将测量深度赋值给变量,!将探测辅助距离赋值给变量!将当前所用的测针半径赋值给变量!移到柱外的安全位置!计算接触时测针球心圆的半径!计算探测辅助圆的半径!计算辅助点的坐标并赋值给!计算辅助点的坐标并赋值给!在柱外探测个点!计算测点的坐标并赋值给!计算测点的坐标并赋值给!计算辅助点的坐标并赋值给!计算辅助点的坐标并赋值给!机器作绝对运动到探测辅助点!机器作绝对探测!回到柱外的安全位置。!程序结束.数据处理和反求以泵轮为例，简述反求的过程在云点数据处理时，需要把每个面单独处理。利用放大旋转剪切等命令把每个面上的点云处理光顺，拟合成曲面，并用空间样条画出点云的边界线，以供曲面对齐用。读入建立的外环和内环，根据入出口的尺寸和曲面相对于圆环面的贴合度，利用的移动旋转等命令，确定内环和外环的曲面定位，继而获得循环圆的形状，如图。画出三坐标测量的入出口位置线段。读入叶片凹面凸面和他们相邻的内卫环面，然后定位凸面，最后根据叶片入出口的厚度进行微调。求出内外环面和叶片凹凸面的交线如果没有交线可将凹凸面进行曲面延拓，作为叶片的流线数据将叶片的每条流线等分承托干段如段，根据流线的光顺性和入出口的位置厚度，并结合以往同类型叶片的造型经验，对各段进行微调，特别是入出口处的流线段。以过点的方式将等分的个点拟合成样条曲线，结合界面曲线进行叶片的曲面造型。将叶片的各个曲面结合成个叶片实体。并重新查看入口的位置，如果偏离则返回第五步重新微调，如果偏离的严重则返回第四步重新调整叶片流道面的定位。作用力，产生绕涡轮轴的转矩，此即液力变矩器的输出转矩。因此时涡轮静止不动，液流则沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向如图中箭头所示，该液流也对导轮产生作用力矩。然后液流再从固定不动的导轮叶片沿箭头的方向流回到泵轮中。当液流流过叶片时，对叶片作用有冲击力矩，根据作用力与反作用力定律，液流此时也会受到叶片的反作用力矩，其大小与作用力矩相等，方向相反。作用力矩或反作用力矩的方向及大小与液流进出工作轮的方向有关。设泵轮涡轮和导轮对液流的作用力矩分别为和，方向如图中箭头所示。根据液流受力平衡条件，三者在数值上满足关系式，即涡轮转矩等于泵轮转矩与导轮转矩之和。显然，此时涡轮转矩大于泵轮转矩，即液力变矩器起到了增大转矩的作用。也可以这样来理解其增矩作用，当液流冲击涡轮时，对涡轮有作用力矩，此为泵轮给液流的力矩当液流从涡轮冲击导轮时，对导轮也有作用力矩，因导轮被固定在变速器壳体上，从而导轮给液流的反作用力矩通过液流再次作用到涡轮上，使得涡轮的转矩等于泵轮转矩与导轮转矩之和。当液力变矩器输出的转矩，经传动系传到驱动轮上所产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车即起步并开始加速，与之相连的涡轮转速也从零起逐渐增加。我们定义液流沿叶片方向流动的速度为相对速度，在叶轮的作用下所具有的沿圆周方向运动的速度为牵连速度“，二者的矢量和为绝对速度。涡轮转速”，不为零时，液流在涡轮出口处不仅具有相对速度，而且具有牵连速度，故冲向导轮叶片的液流的绝对速度为两者的合成速度，如图所示。因设泵轮转速不变，即液流循环流量基本不变，故涡轮出口处的相对速度不变，变化的只是涡轮转速，即牵连速度发生变化。由图可见，冲向导轮叶片的液流的绝对速度将随着牵连速度的增加而逐渐向左倾斜，使导轮上所受的转矩值逐渐减小。当涡轮转速增大到定值时，由涡轮流出的液流正好沿导轮出口方向冲向导轮，由于液流经导轮时方向不改变，故导轮转矩为零，即涡轮转矩与泵轮转矩相等，。若涡轮转速继续增大，液流绝对速度方向继续向左倾，如图中的，所示方向液流冲击导轮叶片的反面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反，则涡轮转矩为前二者转矩之差，即变矩器输出转矩反而比输入转矩小。当涡轮转速增大到与泵轮转速相等时，工作液在循环圆内的循环流动停止，不能传递动力。．研究目的和意义以及主要研究内容研究目的和意义液力变矩器是流道封闭的多叶轮透平机械，每个叶轮的流道都相当复杂，流道的内环外环以及叶片的表面都是复杂的曲面，由于流道的曲率变化非常大，叶片的形状也是三维的，这就造成了液流沿着流线方向圆周方向以及从内环到外环的方向都是变化的。汽车,用液力变矩器,设计,性能,机能,仿真,毕业设计,全套,图纸湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题目汽车用液力变矩器设计及性能仿真学院兴湘学院专业机械设计制造及其自动化学号姓名指导教师完成日期年月日摘要本文的研究是以汽车用液力变矩器为研究对象，基于三维流场理论，借助于等软件，对液力变矩器的内流场进行了仿真计算。本课题研究的目的和意义就在于，通过软件的模拟仿真，对液力变矩器的流道的压力和速度进行有效分析计算。本文主要有以下内容首先介绍了课题研究的背景，液力变矩器在国内外的应用情况和流场理论的发展现状，指出了液力变矩器设计计算的发展方向是三维流场理论然后对液力变矩器的组成以及工作原理进行了阐述，并指出了主要研究内容。阐述了计算流体力学的基本理论。首先列出了控制方程包括连续性方程和动量守恒方程，由于本课题研究的是不可压缩流体，热交换量可以忽略不计，敌不考虑能量守恒方程，然后介绍了将控制方程离散化的方法接着详细介绍了有限体积法的基本原理，常用的离散格式分析了网格的生成技术，分别对结构网格非结构网格以及混合网格作了阐述最后介绍了常用的湍流模型，湍流流动的近壁处理方法和流场数值计算的算法。介绍了反求发测绘液力变矩器。介绍了常用的些软件，并选择对本课题进行研究为了能够顺利地得到收敛解，提出了研究液力变矩器流场的些假设，并对流场进行了定的简化然后通过软件建立叶轮流道的几何模型，并使用生成计算网格，为了提高计算精度，使用六面体网格选择分离求解器隐式格式进行求解，使用绝对速度方程，湍流模型选择标准￡模型，同时使用标准壁面函数离散格式采用二阶迎风格式这样可以提高解算精度，压力速度耦合选用算法，入口边界条件使用压力入口，出口边界条件使用压力出口，其余壁面使用非滑移壁面边界条件在叶轮之间的交互面上使用混合平面模型。对计算结果进行了分析，并与实验结果进行了比较，二者基本吻合证明了三维流场分析的正确性。最后对研究过程中存在的问题进行了分析。对全文进行了总结。关键词液力变矩器内流场录第第章绪论．研究背景液力变矩器在国内外的应用流场理论的发展现状．液力变矩器的组成及工作原理液力变矩器的组成液力变矩器的工作原理．研究目的和意义以及主要研究内容研究目的和意义主要研究内容第章液力变矩器的测绘和反求.测绘过程.三维光学测量仪编程.数据处理和反求第章液力变矩器内流场数值分析．常用的软件介绍.建立流场计算的几何模型分析中的假设和简化几何模型．生成计算网格简介划分网格．设置求解器求解器的选择控制方程的线性化参考压力的选择．选择湍流模型.定义流体的物理性质.设置边界条件和初始条件入口边界条件出口边界条件壁面边界条件初始条件．收敛准则．本章小结第章液力变矩器内流场计算结果分析．泵轮流场分析泵轮入口流场泵轮出口面流场．涡轮流场分析涡轮入口流场涡轮出口流场.导轮流场分析导轮入口流场导轮出口流场．本章小结第章全文总结参考文献致谢第章绪论．研究背景液力变矩器在国内外的应用液力变矩器是车辆传动系统中的关键部件之，其主要作用是由发动机向传动系统平稳地传递动力。装有液力变矩器的动力传动系统可以保证车辆平稳地起步变速。目前液力变矩器被广泛地应用于铁道车辆工程机械航空航天能源动力以及化工机械等行业，而汽车行业更是液力变矩器的最大用户。国外己普遍将液力传动运用于轿车公共汽车豪华型大客车重型汽车牵引车及军用车辆等。以美国为例，自世纪年代以来，每年在轿车上液力变矩器的装配率达到以上，而在城区公汽上的装配率几乎达到了。在重型汽车方面，载货量吨的重型矿用自卸车几乎全部采用了液力变矩器，而在功率超过，载货量超过吨的重型汽车上，液力变矩器也得到了广泛地应用。如功率为．装载量为吨的矿用自卸车就装配了阿里森的系列液力机械变速器。还有些非公路车辆，坦克以及军用车辆上也装备了液力变矩器。除美国外，其它国家的汽车工业中，比如日本的丰田日产公司，德国的奔驰伦克公司以及意大利的菲亚特公司等都生产了装配有液力变矩器的汽车。我国早在上世纪年代就将液力变矩器应用到红旗牌高级轿车上，开创了我国独立设计制造液力变矩器的历史。年，我国机车行业自行研制的卫星号也称东方红内燃机车装配了三个液力变矩器个启动液力变矩器，两个运转液力变矩器。液力传动在国内工程机械上的应用始于年代，当时由天津工程机械研究所和厦门工程机械厂共同研制的装载机上就装配有液力变矩器。年代开始将液力变矩器应用于重型矿用汽车上。年代由天津工程机械研究所研制开发了“单级向心涡轮液力变矩器叶栅系统”和“双涡轮液力变矩器系列”。两大系列目前已成为我国国内工程机械企业的液力变矩器的主要产品。其产品的主要性能指标已达到国外同类产品的先进水平。年代北京理工大学为军用车辆研制开发了系列液力变矩器，突破大功率高能容高转速液力变矩器的设计与制造关键技术，达到国际先进水平，满足了军用车辆的使用要求。些合资企业生产的轿车和重型载重车等也应用了进口的液力变矩器。目前，液力变矩器在我国的轿车市场