单导轮式液力变矩器的结构设计

单导轮式液力变矩器的结构设计摘要近百年来液力变矩器飞速发展，现实的应用和新技术的开发成为当今的发展主流。本论文通过对液力变矩器的发展、原理、结构的阐述研究，本着朝着大功率、低功耗、节能型、高可靠性、长寿命，集成化、复合化方向设计方向，设计了一种单导轮式液力变矩器。首先进行了材料的选取，而后进行了设计计算和强度校核，最后生成了其三维造型视图，并通过三维装配图叙述其装配拆卸关系。以便读者对典型的液力变矩器的结构有一定的了解，方便引导初学者的研究。关键词：液力变矩器，原理，结构，三维图IIAbstractThe past century the rapid development of hydraulic torque converter, the reality of the application and development of new technologies become mainstream development. In this paper, torque converter through the development of principles, the structure of the study, in moving high-power, low power consumption, energy-saving, high reliability, long life, integrated, composite design-oriented direction, design Introduction of a single-wheel torque converter.First, select a material and then carry out the design and strength check calculation, and finally to generate a view of its three-dimensional modeling, and assembly drawings of three-dimensional description of the relationship between the demolition of their assembly. To readers of a typical torque converter have a certain understanding of the structure to facilitate the study guide for beginners.Key words：torque-converter，elements，structure，graphic model目录IV第一章前言11.1 选题背景11.2 研究意义11.3 国内外液力变矩器的研究现状11.4 液力变矩器的优缺点21.4.1 优点21.4.2 缺点21.5 液力变矩器的作用2第二章液力变矩器的结构原理及设计42.1 液力变矩器的简介42.2 液力变矩器的结构42.2.1 液力变矩器的分类52.2.2 涡轮52.2.3 泵轮62.2.4 导轮62.3 液力变矩器的工作原理72.4 变矩器的形状设计102.5 工作轮叶片的确定112.6 壳体的设计112.7 油路设计122.4.1 油路设计122.4.2 油温过高的原因和控制132.8 材料的选择14第三章液力变矩器的强度校核计算163.1 输出轴的设计计算163.1.1 选择材料163.1.2 轴的设计计算163.2 输出轴的强度校核173.2.1 轴的扭转切应力173.2.2 轴的扭转刚度校核18第四章液力变矩器的三维零件图及整体拆卸204.1 零件图及拆卸图20第五章结论与展望315.1 结论315.2 展望315.3 技术经济分析32参考文献34致谢36声明37第一章前言1.1 选题背景从 20 世纪到 21 世纪，液力变矩器已经经历了近百年的发展。在应用方面，国外很早就将液力变矩器应用在轿车、公共汽车、豪华型大客车、重型汽车、某些牵引车及工程机械和军用车辆等。以美国为例，自 70 年代起,每年液力变矩器在轿车上的装备率都在 90%以上，产量在 800 万台以上，在市区的公共汽车上，液力变矩器的装备率近于 100%，在重型汽车方面，载货量 30-80t的重型矿用自卸车几乎全部采用了液力传动。在我国，上世纪 50 年代就将液力变矩器应用到红旗牌高级轿车上，70 年代又将液力变矩器应用于重型矿用汽车上。而在技术方面，随着计算机的广泛应用，液力变矩器也有了新的革命。有了计算机的帮助，液力变矩器在其设计制造上得到飞速的发展，CAD和CFD已经全面应用于液力变矩器的研究中1。综上所述，液力变矩器在我国有广阔的发展，但入世以后，我国液力变矩器的制造业正面临着前所未有的挑战，无论是液力变矩器的设计方法，还是其制造方法仍有许多工作值得去做。要积极推广变矩器的使用，开发新型液力变矩器，并不断地改善其性能，使其朝着大功率、低功耗、节能型、高可靠性、长寿命，集成化、复合化方向发展。1.2 研究意义随着我国经济的快速增长和国内市场的开放，国际液力变矩器企业进入我国， 然而我国与国际企业在液力变矩器技术上仍然存在一定的差距，把我国的液力变矩器行业发展朝着大功率、低功耗、节能型、高可靠性、长寿命，集成化、复合化方向发展破在眉急。并且由于液力变矩器在工程机械和军用车辆上的应用，液力变矩器的研究工作对我国工业水平的提高，对国防事业的发展也都存在深远的意义。1.3 国内外液力变矩器的研究现状液力变矩器在国内外应用广泛，在轿车、公共汽车、豪华型大客车、重型汽车、某些牵引车及工程机械和军用车辆等方面都有涉及。在国外，特别是美欧等发达国家，在这个技术方面技术比较先进，主要是发展朝着大功率、低功耗、节能型、高35可靠性、长寿命，集成化、复合化方向发展，而我国虽然还没有达到国际顶尖技术， 但也向大功率、低功耗、节能型、高可靠性、长寿命，集成化、复合化方向发展着。1.4 液力变矩器的优缺点1.4.1 优点能吸收冲击和振动，过载保护性好，甚至在输出轴卡住时动力机仍能运转而不受损伤，带载荷起动容易，能实现自动变速和无级调速等。因此它能提高整个传动装置的动力性能。特别是对于汽车，改善了发动机的输出特性，使车辆具有良好的自动适应性能3；具有防振隔振作用，从而提高了机械的使用寿命；提高车辆的通过性能；提高车辆的舒适性能；简化车辆操纵；提高机械的使用可靠性；简化维修工作所以广泛地应用于工程机械上。随着近代对工程机械的性能要求不断提高以及工艺技术的进步，使得变矩器取得了较大的发展。并且它可以让汽车完全停住而无需停止发动机。除了这一重要作用外，液力变矩器实际上还可以让汽车在从停车状态加速时获得更大的扭矩。新式液力变矩器可以将发动机扭矩提高2-3倍。只有在发动机转速比变速器快得多的时候才可以实现这种效果。随着车速的提高，变速器的转速将逐渐接近发动机，甚至几乎与发动机的转速持平。但在理想情况下，变速器的速度应与发动机完全相同，因为此速度上的差异是由浪费的能量带来的。这就可以在一定程度上解释为什么与使用手动变速器的汽车相比，配备自动变速器的汽车每升燃油行驶的公里数要少一些。为抵消此效应，有些汽车在液力变矩器上安装了锁定式离合器。 当液力变矩器的两个部分加速时，此离合器便将它们锁在一起，从而消除了打滑现象，提高了效率。1.4.2 缺点但是液力变矩器也存在气蚀、散热等问题，而且还需要有一定供油压力的辅助供油系统和冷却系统。1.5 液力变矩器的作用自动无级变矩、变速。液力变矩器的涡轮扭矩，能随着汽车行驶中负荷扭矩的增大而自动增大，同时，涡轮转速自动降低；而当负荷扭矩减小时，涡轮扭矩随之自动减小，同时，涡轮转速自动升高。自动离合。液力变矩器可借助于传递或不传递发动机发出的扭矩至行星齿轮变速器，起自动离合器的作用，从而在使用自动变速器的汽车上，取消了传统的螺旋弹簧式或膜片弹簧式离合器，大大减轻了驾驶员的负担。减振隔振。由于液力变矩器是通过液力作用进行偶合传动的装置，主、从动件之间无直接的机械传动关系，所以能通过自动变速器油的阻尼作用，减小发动机的扭振，并隔离这种扭转振动向底盘传动系统的传递，从而提高汽车发动机和底盘传动系统的使用寿命。使发动机转动平稳。由于工作时内部充满自动变速器油液的液力变矩器具有较大的转动质量，完全可以起到传统的飞轮使发动机转动平稳的作用，所以在装用自动变速器的汽车上，取消了发动机飞轮。为实现扭矩的传递，仅在发动机曲轴与液力变矩器之间，安装一柔性联接板或驱动端盖。过载保护。当汽车行驶工况突然变化，出现过负荷时，使用液力变矩器，可以对发动机起保护作用。发动机制动。在汽车下长坡行驶时，可以通过液力变矩器的偶合传动，利用发动机的泵气损失来进行制动。第二章液力变矩器的结构原理及设计2.1 液力变矩器的简介变矩器是以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的型式之一。液力通过导轮对液流的作用，使液力变矩器的输出扭矩与输入扭矩不相等，在输出轴转速不变时，输出扭矩大于输入扭矩。是目前汽车、军用车自动变速器的主导产品，是国外中、高档轿车、大客车、矿用车等车辆的标准装备。也是我国汽车技术现代化重点开发方向之一，有着巨大的市场潜力。液力变矩器是一种涉及技术较全的产品。泵轮、涡轮、叶片和壳体等是精密冲压件。叶片与壳体之间、总成装配壳体之间运用了精密激光焊接等多方面技术。液力变矩器可与柴油机、汽油机、三相异步电动机匹配，广泛应用在轿车、工程机械和载重汽车上。液力变矩器作为自动变速器三大组成之一(液力变矩器、行星齿轮传动机构、控制系统),其有着既能传递扭矩,同时也能在一定范围内改变传动比,即改变转矩的大小,起到一定的降速增扭的作用。2.2 液力变矩器的结构液力变矩器由可转动的泵轮和涡轮以及固定不动的导轮这三个基本元件组成。其结构如图 2-1 所示。汽车、工程机械和一些军用车辆所用液力变矩器的工作轮 大多是用铝合金精密铸造而成的。与液力耦合器不同的是，在液力变矩器的泵轮和 涡轮之间安装有导轮，并与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙。导轮通过导轮固定套管固定在变矩器的壳体上。图 2-1 液力变矩器机构示意图2.2.1 液力变矩器的分类按照工作互相配合所能组成工作状态的数目，将液力变矩器分为单相、二相、三相三种，其型式如图 2-2 所示。a-单相-导轮固定不动；b-二相-导轮装在单向离合器上，可单相旋转； c-三相-两个导轮分别装在各自的单向离合器上，可分别单相旋转。 图 2-2 液力变矩器分类图本人设计的是单级单相单导轮式液力变矩器。故，有且只有一个导轮、泵轮和涡轮，导轮是固定不动的。这种变矩器结构最简单，工作极可靠，性能很稳定，制造容易，维修方便，效率高，最高效率 0.8。但这种变矩器的高效区较窄，使它的工作范围受到限制。2.2.2 涡轮涡轮装在泵轮对面，二者的距离只有 34mm，在增矩工况时悬空布置，被泵轮的液流驱动，并以它特有的速度转动。在锁止工况时它被自动变速器油挤到离合器盘上，随变矩器壳同步旋转。它是液力变矩器的输出元件。涡轮的花键毂负责驱动变速器的输入轴（涡轮轴）。它将液体的动能转变为机械能。2.2.3 泵轮泵轮的叶片装在靠近变速器一侧的变矩器壳上，和变矩器壳是一体的。变矩器壳是和曲轴或曲轴上的挠性板用螺栓连接的，所以泵轮叶片随曲轴同步运转。发动机工作时，它引导液体冲击涡轮叶片，产生液体流动功能，是液力变矩器的主动元件。2.2.4 导轮导轮的直径大约是泵轮或涡轮直径的一半。并位于两者之间。导轮是变矩器中的反作用力元件，用来改变液体流动的方向。导轮叶片的外缘一般形成三段式油液导流环内缘。分段导流环可以引导油液平稳的自由流动，避免出现紊流。导轮支承在与花键和导轮轴连接的单向离合器上。单向离合器使导轮只能与泵轮同向转动。涡轮的油液流经导轮时改变了方向，使液流返回泵轮时，液流的流向和导轮旋转方向一致，可以使泵轮转动更有效。导轮的叶片设计效果极佳，它几乎可以完全使油液的流向倒过来。 单向离合器（位于导轮内部）将导轮连接到变速器中的一个固定轴上。 由于这种布置方式， 导轮的旋转方向将不同于油液，它只能以相反方向旋转，迫使油液在撞击导轮叶片时改变方向。在汽车开始行驶时有一个微妙的问题。 当速度为 64 公里/小时时，泵和涡轮几乎以相同的速度旋转（泵的转速始终略快一些）。 此时，从涡轮返回的油液在进入泵时的移动方向已经与泵相同，因此便不需要导轮了。尽管涡轮会改变油液的流向并将其甩到后面，油液最终的流向仍然与涡轮的旋转方向相同，因为涡流在一个方向上的转速要比油液在另一个方向上的喷出速度快。 如果您站在车速为 96 公里/小时的皮卡的后车斗中，然后以 64 公里/小时的速度从后车斗扔出一个球，则球仍会以 32 公里/小时的速度向前移动。 这类似于涡轮中发生的情况： 油在一个方向被甩出，但其速度不如另一个方向的开始速度快。在这样的速度下，油液实际会撞到导轮叶片的侧尾部，从而导致导轮在其单向离合器上空转，因此不会妨碍油液通过。离合器的选用：超越离合器（又称自由轮机构或单向离合器）有多种形式，但其功能和工作原理都是相同的，它的功能如下。（1） 单向传动：将动力从主动件单方向传给从动件，并可根据主动件和从动件转速的不同自动的接合或分离。（2） 单向锁定：能将某一元件单向锁定，并可根据两元件受力的不同自动的锁定或分离1-滚子 2-销 3-弹簧 4-内圈 5-限位块 6-铆钉 7-档圈 8-第一导轮 9-外圈图 2-3 超越离合器2.3 液力变矩器的工作原理液力变矩器内的泵是一种离心泵。当它旋转时，油液将被甩到外面，就像洗衣机将水和衣物甩到洗涤缸外围一样。由于油液被甩到外面，因此中心区域会形成真空，进而吸入更多的油液。如图 2-4 所示。之后，油液进入涡轮的叶片，而涡轮又与变速器相连。 这样， 涡轮使变速器旋转，而变速器驱动您的汽车。在图 2-5 中，您可以看到涡轮叶片是弯曲的。这意味着，从外部进入涡轮的油液在从涡轮中心出来之前必须改变方向。正是这种方向的改变导致了涡轮旋转。图 2-4 泵轮原理图若要改变一个移动物体的方向，必须在该物体上施加一个作用力。不管这个物体是一辆汽车还是一滴油。 另一方面，对于导致物体改变方向的力，无论施力方为何物，它都必然会受到此力的反作用力。 因此，在涡轮使油液改变方向的同时， 油液也导致涡轮旋转。油液从涡轮中央流出，移动方向不同于它进入时的方向。 如果您观察图 2-5 中的箭头，可以看到从涡轮流出油液的移动方向与泵（以及发动机）的旋转方向相反。 如果允许油液撞击泵，则会降低发动机的转速，从而造成动力的浪费。 液力变矩器中设有导轮的原因就在于此。图 2-5 涡轮原理图如图 2-6 所示，位于液力变矩器的正中间， 其作用是迫使从涡轮返回的液流再次到达油泵之前改变方向。 这样可极大地提高液力变矩器的效率。图 2-6 导轮原理图2.4 变矩器的形状设计常见的循环圆形状有圆形、蛋形、半蛋形，长方形，一般近似于圆形的循环圆多用于汽车的液力传动中。这种变矩器的工作轮常采用铸造结构。而工程机械上使用的液力变矩器的工作轮则多用铸造成形或铣削加工。近似圆形的循环圆的变矩器还有轴流式变矩器，这种变矩器多用于起重运输机械。蛋形循环圆的液力变矩器一般用于工程机械，如装载机、推土机、铲运机、平地机等。我们在这里设计的是圆形的液力变矩器。如图2-7所示。图2-7 圆形液力变矩器2.5 工作轮叶片的确定叶片倾斜角度。一般液力耦合器均采用倾斜角度为0的径向直叶片。这样的叶栅极便于制造，由可使耦合器在正反转时具有相同的特性。但直叶片使其工作效率大幅度降低。例如前倾斜叶片会加大泵轮力矩系数，后倾斜叶片会降低泵轮力矩系数。因此，这里的泵轮、涡轮和导轮的叶片均采用具有倾斜角度的叶片。如图2-8 所示。图2-8 具有倾斜角度的叶片2.6 壳体的设计壳体是构成变矩器的骨架，壳体内外安装着变矩器所有主要零件和附件。为了保证变矩器齿轮、轴等主要零件工作可靠、耐久，它们互相之间必须严格保持精确的相对位置，因此在壳体设计中必须对重要表面的尺寸、几何形状、相互位置等提出很严格的公差要求。壳体在变矩器工作时承受很复杂的负荷，而且在力的传递过程中，会使壳体不同部位承受附加的弯曲和扭曲。变矩器接到发动机传递的扭矩时， 壳体要受到扭转，因此壳体要有足够的扭转刚度。为了保证输入、输出轴的轴承工作可靠，轴承座应有足够的刚度。为了保证变矩器密封可靠，离合器壳体和主壳体接合平面密封部位也应有足够的刚度，否则在预紧螺栓时平面密封部位就会变形漏油，影响变速器工作。壳体结构复杂，它的尺寸较大，是变矩器中最重的零件，因此它的质量轻重在很大程度上影响着变矩器的质量。在设计壳体时，要减轻壳体的质量，除受到材料强度的限制，还受到铸造工艺允许最小壁厚的限制。因此，在工作过程不十分强化的中小型变速器中，壳体结构一般都能满足强度的要求。但如果结构设计不够合理，则不能满足刚度要求，壳体的刚度问题远比强度问题重要。所以，在尽可能轻的条件下尽可能提高壳体的刚度是设计壳体的指导原则。所以本着经济、适用、易拆装的原则，我选择整体式的壳体，材料选择铸铁， 而放弃对分式铸铝的壳体。2.7 油路设计2.4.1 油路设计液体首先从油箱出来，通过图 2-9 中的油路流到油槽，因为油槽与图 2-11 中的油通道对齐配合，所以可以通过油通道经过油孔进入轴内，从而进入叶轮中。1- 油槽 2-邮箱 3-油路图 2-9 油路示意图1-油孔图 2-10 油路固定轴1-油孔 2-油通道 图 2-11 油路固定轴2.4.2 油温过高的原因和控制（1）变速器的油位过高或过低一般情况下, 变矩器和变速器采用同一油箱供油,同一封闭循环油路, 共同组成变速操纵系统和补尝冷却系统。当变速器油位过低时, 工作油液的循环速度变快, 油液散热时间变短, 油液热量得不到充分散发, 从而导致变矩器内的油液温度上升。相反, 如果变速器油位过高, 输出轴齿轮高速搅拌油液, 可在短时间内引起油温迅速升高。再者, 还会因为变速泵窜油, 使变矩器油得不到冷却, 油温也会升高。使用过程中, 应该经常检查变速器的油位是否处于油尺的两标记之间。若油位太低, 则应补充所选牌号的油液;若油位过高, 则应排出部分油液, 使油位恢复到允许范围内。此外, 还应经常检查容易泄漏的传动轴油封处;如果油封有损坏时, 需及时更换; 如因泄漏而缺少油液时, 应该补充所选牌号的油液使其达到合适的油位18。(2) 冷却系统的冷却效果不良冷却系统工作不正常的原因有:a. 发动机散热系统工作不良。变矩器的工作油液是利用发动机散热器的冷却水进行冷却的。若发动机排风量不足、散热器内水位低或散热片上受灰尘阻塞等, 将会导致冷却水温度升高, 从而使变矩器油液经冷却器后得不到充分冷却便流回变速器壳底, 继续参加传动运行, 温度继续升高, 从而导致变矩器内油温过高。为此应该经常检查散热系统是否工作良好, 并及时清理散热片上的污物, 及时补充冷却水。b. 冷却器和油管堵塞。变矩器排出的热油, 主要通过冷却器进行冷却。如果冷却器和油管堵塞, 回油压力过高, 通往冷却器的油量或水量就不够, 变矩器油得不到冷却, 会使油温升高。使用过程中应该定期检查冷却器的工作状况是否良好(可用手触摸冷却器); 如果温度低, 说明油管和冷却器堵塞或太脏, 应将泄油管卸下, 检查是否有沉淀物堵塞; 若确是堵塞, 应该立即清除, 然后再装上接头和密封卸油管。（3） 操作方法不当合理地使用机械是避免变矩器温度过高是提高工作效率、提高使用寿命的重要因素。a. 机械作业时, 应使变矩器在高效区内工作, 尽量避免低效区长期工作。b. 不能失速时间过长。 c不能让变矩器连续大负荷地长时间工作。（4） 液力传动油选用不当液力变矩器一般都与动力换挡变速器的工作油路相通, 而动力换挡变速器的工作油路采用液压传动; 因此液力变矩器用油, 既要满足液力传动, 也要满足液压传动的工作要求。如果所使用的油液质量较差, 其粘度随温度的升高变动大, 则容易产生泄漏, 从而降低传动效率和润滑能力。2.8 材料的选择液力变矩器的叶轮为铸件，材质按叶轮圆周速度n 值确定，可根据表2-1进行选取。圆周速度u（m/s） 74表2-1 叶轮材质74-9696-150150材质ZL104、ZL107ZL115、ZL11645 锻钢或合金钢合金锻钢叶轮角速度为 w；输入转速为 n；圆周速度为 v。现在我们要进行叶轮材质的选取，又已知输入转速，因此可根据以下公式求得圆周速度。w = 2p n = 2 3.14 2200 = 230.27(r / s) 6060u = wr = 230.27 0.125 = 28.78(m / s)因此，液力变矩器叶轮选用铸铝 ZL104。第三章液力变矩器的强度校核计算3.1 输出轴的设计计算基本数据：额定输入转速=2200 r min额定输入功率=45KW3.1.1 选择材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是 45 钢。故轴材料选用 45 钢。3.1.2 轴的设计计算T = 9.55106 Pn公式(3-1)式中：T-轴所受的扭矩，单位为 N mm ；P-轴传递的功率，单位为 KW；n-轴的转速，单位为r轴的直径计算公式为min ；9.55106 P30.2tT nd 公式(3-2)式中：d-计算截面处轴的直径，单位为 mm；tT -扭转切应力，单位为 MPa； tT -许用扭转切应力，单位为 MPa；表3-1 轴常见几种材料的tT 及 A0 值轴的材料Q235-A、20Q275、3545（1Cr18Ni9T1）40Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13tT MPa15-2520-3525-4535-55A0149-126135-112126-103112-97根据轴的材料是 45 钢，所以tT 选取 25-45，取中间值 40MPa。将公式 3-1 带入上面的公式中，得9.55106 P30.2tT n3 22000.2 409.55106 45 d = 29.01mm考虑到轴的一端要开花键，故轴径增大 25%，得 d=36.26mm，圆整后取 37mm， 因此设计轴的最小直径是 37mm。因为实际设计直径为 40mm，故符合设计。3.2 输出轴的强度校核3.2.1 轴的扭转切应力公式为：t = T WT公式(3-3)式中：t -扭转切应力，单位为 MPa；T-轴所受的扭矩，单位为 N mm ；WT -抗扭截面系数，单位为mm3 。TW = p d 4 + (D - d )(D + d )2 zb 32D公式(3-4)式中：D-花键大径； d-花键小径； b-键宽；z-花键的齿数。所以，TW = p d 4 + (D - d )(D + d )2 zb 32D= 3.14 354 + (40 - 35)(40 + 35)2 516 16 40= 10878.07mm3所以，t = T WT= 195340.91 = 17.96Mp 10878.07由表可查得，45 钢的s P =25-35Mp。因此 t = 17.96 s P = 25 - 35Mp所以轴的扭转强度符合要求。3.2.2 轴的扭转刚度校核已知轴扭矩刚度的公式为：j = 5.73104T GI P公式(3-5)式中：j -轴的扭转角，单位为() m ；T-轴所受的扭矩，单位为 N mm ；G-轴材料的剪切弹性模量，单位为MPa。45钢G = 8.1104 MPa 。IP -轴截面的极惯性矩，单位为mm4 。IP =p d 432= 3.14 35432= 147248.83mm4所以，j = 5.73104T GIP= 5.73104 195340.91 1.8104 147248.83= 0.42( m)对于精密传动轴j = 0.25 - 0.5 m所以j j。因此。轴的扭转刚度符合要求。第四章液力变矩器的三维零件图及整体拆卸4.1 零件图及拆卸图图 4-1 爆炸图图 4-2 爆炸图图 4-1 和图 4-2 是我所设计的液力变矩器的爆炸图。图 4-3 整体组装图图 4-3 表示的是本人设计的单导轮式液力变矩器的整体装配图。下面就介绍一下此机器的拆卸过程。如图 4-4图 4-4 拆卸图首先，我们需要先将最外面的外盖拿掉，故需要把其周围的螺栓拆卸掉。这时， 我们可以清楚地看到涡轮的背面。图 4-5 外盖如图 4-6图 4-6 拆卸图接着，我们要利用工具将涡轮撬下来，因为涡轮与里面的泵轮有密封系统。此时，我们可以看见导轮和泵轮的配合。图 4-7 涡轮图 4-8 轴承如图 4-9图 4-9 拆卸图现在，我们将导轮从泵轮与轴之间取出，推荐利用外力将其拉出，例如四爪。这时，我们可以看见泵轮叶片的整体形状。图 4-10 导轮图 4-11 拆卸图下面我们来看另一面。如图 4-11这时单导轮式液力变矩器的整体装配图的另一面。如图 4-12图 4-12 拆卸图首先，我们拿下后面与输出轴配合的齿轮。图 4-13 齿轮如图 4-14图 4-14 拆卸图由于后面的配合拆除，我们回到前面把泵轮从壳体与轴之间敲出来。图 4-15 泵轮如图 4-16图 4-16 拆卸图这时，我们就可以将输出轴取出。图 4-17 输出轴如图 4-18图 4-18 拆卸图然后，拧下螺栓，将固定在壳体上的轴取下来。图 4-19 油路固定轴图 4-20 拆卸图如图 4-20我们来继续拆除另一面的剩下的两个输入轴。图 4-21 齿轮如图 4-22图 4-22 拆卸图就这样，一个液力变矩器就拆卸完成了，只剩下壳体。图 4-23 输入轴第五章结论与展望5.1 结论液力变矩器的结构设计，我参考了大量的文献资料，但由于缺乏经验，在设计过程中参考了已有的成果， 由于是初次设计 这样一部先进型设备，在此基础上进行稍许创新。在设计过程中，以能实际生产加工为基础的思想，尽管付出了很大的努力，设计一定有许多不如意之处，恳请老师指正！在设计过程中，我主要解决的问题是变矩器整体的结构设计以及装配关系，还有油路的设计，在设计过程中参考了已有的成果，并根据一些经验公式选取参数。由于是初次设计这样一部先进型设备，经验不足，设计的主要思想是以安全与合理为主，在此基础上进行稍许创新。纵观国内外液力变矩器的发展状况，无论是其本身性能，或是装配在汽车上的整车性能，都表现出相当成熟的技术先进性，市场前景看好。5.2 展望对液力变矩器的研究经历了20世纪90年代初开始的活跃期之后，进入了一个相对不活跃的阶段，这是由于在原来的数学模型和计算技术的基础上很难使得计算精度得以继续提高，由于液力变矩器叶型的复杂性，很难准确地描述控制叶型的关键参数与性能之间的定性关系。这些都制约了液力变矩器开发技术的进步。因此，可以预见液力变矩器的研究将从以下几个方向有所突破。真实的液力变矩器内部流体的运动是瞬态的，由于以前计算机性能的限制，计算瞬态的液力变矩器内流场耗费计算资源太多，因此缺少工程应用价值。随着企业对液力变矩器内流场模拟要求的提高，数值仿真瞬态时的流场分布情况，并为精确的液力变矩器优化和设计提供有力的依据，这可能成为未来的一个研究方向16。当前的液力变矩器内流场分析大多是基于NS方程组的，同时，认为在各种操作工况下是稳态流动，所以就有了周期性假设，每个叶轮只取一个流道作为CFD 计算模型，在每个流道的交互面上采用了一个混合平面对来耦合在一起，这样就解决了不同叶轮转速不同引起的多旋转参考坐标系的问题。但是，实际上每个叶轮流道内的流动状况皆不同，每个叶轮交界面处的流动状况与混合面平均后的流动状况也有较大差距，因此数值仿真计算的精度自然有一定限度。下一步的研究可能会在算法和计算模型上寻求突破，一些新兴的算法，例如LBM算法可能会被引入到液力变矩器的研究中。LBM算法是以流体的分子运动论描述为基础，根据微观运动过程的某些基本特征建立简化的时间和空间完全离散的动力学模型，其具有规则简单、易处理边界复杂问题、并行计算效率高等优势。结合液力变矩器的结构特点和内流场计算的特点，可以看出液力变矩器瞬态计算能够发挥LBM算法的优势。液力变矩器作为一款工业产品，缩短设计研发周期是一个不可回避的问题。一些学者在这方面已经做了一些探索工作。真正的CADCFDCAM一体化的计算、分析、设计平台的建立是研究者们不懈追求的目标。这种一体化平台将是以CFD流场分析的结果为依据，建立关键参数与整体性能之间的定性关系，并利用CAD进行快速生成新的计算模型，从而利用CFD软件进行验证，在找到满足性能要求的优化方案之后实现快速的成型，从而大大缩短设计研发的周期，提高产品竞争力。在液力变矩器的设计方面，由于节省车内空间的需要，扁平化是一个主要的趋势；另外，随着采用滑差控制的锁止离合器的广泛应用，液力变矩器低速比下的性能显得尤其重要，因此，如何在以后的设计中进一步缩小轴向和径向尺寸，但同时能提高失速变矩比和K因子将是一份很有挑战性的工作。现有的液力变矩器评价体系主要有稳态下的原始特性和动态性能。这种评价体系有明显的缺陷，因为液力变矩器的操作工况非常复杂，各种速比下的使用情况不同，如图4所示，原有的评价指标只关注某些点的值(例如失速变速比，最高效率等)； 另外，现有的评价体系中动力性指标与经济性指标剥离，使得现有的液力变矩器评价体系远不能满足整车厂家的要求。综合考虑以上各种情况，性能评价体系将是一个不错的研究方向。5.3 技术经济分析一个成功的的设计，不单是意味着工程方案能得以实现，产品设备能顺利地运行，还应该有充分的市场条件和竞争力。从19世纪带有液力变矩器的全自动传动系统问世以来，特别是随着微电子技术在车辆的应用越来越广泛，液力变速技术得到了长足的进步。并在美国和日本有着很高的市场占有率。随着技术的进步目前国内外都朝着大功率、低功耗、节能型、高可靠性、长寿命，集成化、复合化方向发展。所以大功率、低功耗、节能型、高可靠性、长寿命，集成化、复合化是目前液力变矩器的主流发展趋势。在设计时都应考虑在其中。参考文献1 田华，雷雨龙，王健.液力变矩器一体化设计J.吉林大学.2007,(5):352 霍晓强，蒋文超，刘丹.液力变矩器进、出口定压阀的动态特性实验研究J.工程兵指挥学院.2006,(2):19223 陈海虹.液力变矩器在工程机械上的应用和发展J.贵州工业大学机械工程与自动化学院,贵州.2001,30(2):84874 马丽英，曹源文,归少雄.液力变矩器的正确使用及常见故障诊断J.重庆交通大学，重庆.2007.1(3):1001025 王健等基于三维流动理论的液力变矩器设计流程研究J吉林大学报.2006,36(3):315320 6王健工程机械构造M北京：中国铁道出版社.20007蒋开正.液力变矩器的工作特性及故障诊断方法J.四川.汽车诊所.2007.1617 8吕德龙.液力变矩器J.军工民品科技信息.2005,(5):71729 陈军伟.液力变矩器的维护保养J.使用保养.2007.14714810 冷国强,田国富.液力变矩器性能测试系统的设计与实现J.天津工程机械院.2005(6):5052 11项昌乐,闫清东,戴德修.液力变矩器的应用与发展J.液压气动密封行业信息专刊.2003(2). 12谭彧,高冬梅.液力变速器性能试验计算机测控系统的研制A.中国力学学会学术大会200论文摘要集（上）.2005 .13杨乃乔.液力传动油的现状与发展A.液压（液力）用油品质及污染控制技术论文.2004. 14魏巍,张利霞,闫清东.液力变矩器流场计算可视化及其OpenGL实现A.机床与液压学术讨会论文集.2004.15穆希辉,刘秀云.车辆动力参数匹配优化研究A.第一届国际机械工程学术会议论文.2000 . 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