畢業(yè)論文設計

1、 目 錄1緒論11.1液力傳動簡介11.2液力變矩器的概述11.3液力變矩器的國內外研究現(xiàn)狀21.4本課題研究的目的和意義22液力變矩器相關知識32.1液力變矩器的結構以及作用32.2液力變矩器的工作原理42.3液力變矩器的特性53傳動部分的計算93.1輔助輸出齒輪的計算93.2輔助輸出軸的計算124.液力變矩器的葉片設計154.1循環(huán)圓的設計154.1.1變矩器有效直徑的確定154.1.2液力變矩器效率的確定164.1.3循環(huán)圓形形狀尺寸的確定174.2葉片設計174.2.1泵輪葉片的設計174.2.2渦輪葉片設計214.2.3導輪葉片設計235.總結25液力變矩器摘 要：社會的進步，經(jīng)濟和

2、科技發(fā)展，汽車業(yè)振興這都為液力變矩器提供了廣泛的市場。液力變矩器作為傳動元件廣泛應用于裝載機，推土機，叉車等工程機械中。液力元件液力變矩器以其良好的自適應性能、簡化操作、不中斷地充分利用發(fā)動機的效率、可靠度高和使用壽命長等特點用于提高機械和車輛的使用壽命，提高車輛和機械的通用性和良好的低速平穩(wěn)性。液力變矩器正被國內外許多公司廣泛用作液力傳動元件。液力變矩器的設計主要包含一個圓形的圓形變矩器的設計、葉片的設計計算、結構設計以及部分關鍵零部件的設計，因為葉片參數(shù)對液壓變矩器的性能有直接影響，所以關鍵設計是液壓變矩器葉片設計。關鍵詞：液力變矩器 工作原理 葉片設計1緒論1.1液力傳動簡介液力傳動是以

3、液體為工作介質，在二個或者二個以上葉輪組成的工作腔內，由液體動量矩的變化來傳遞力矩的傳動。液體和輸入軸和輸出軸上的加載,殼牌的葉輪相互作用，產生的角動量的變化，從而達到能源的目標。液壓傳動和傳輸?shù)哪芰恳后w壓力能的液壓傳動原理、結構和性能有很大的差異。液壓傳動的優(yōu)點是:可以吸收沖擊和振動，自動適應性好，過載保護性好，提高動力傳動部件的使用壽命，引擎仍然可以工作，即使他們輸出軸卡住，不損壞，容易從負載，可以實現(xiàn)自動變速器和無級調速，因此它可以提高整個傳動裝置的動態(tài)性能其缺點主要的電力傳輸系統(tǒng)傳輸效率低，擁有復雜的結構，成本高于其他的機械系統(tǒng)。液壓傳動可以看作是一種離心泵和水輪機的組合,但是只有在他

4、們的核心，即泵輪、渦輪，有時還有導輪，并將他們盡量靠近，而組合一個整體。葉輪工作液循環(huán)流動,實現(xiàn)傳動功率的目的。泵輪、渦輪和載體的結合不同,可以獲得不同的液壓元件的性能?；灸Ｊ绞且毫ψ兙仄?液力變矩器)和液力耦合器(液壓耦合)。一般來說，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，決定了其廣泛應用于各部門。因為它有傳動所沒有的特點，因此越來越多的廣泛應用于工程機械、起重運輸、鐵路運輸、電力、林業(yè)、農業(yè)機械、輕工、完成、和其他機械設備。液壓傳動的缺點是可以克服或減少其影響。1.2液力變矩器的概述液力變矩器是基于液體工質的一種嚴格的變矩器,是液壓傳動的類型之一。它有一個封閉的腔,腔液體循環(huán),泵輪、渦輪和導輪分別連接

5、到輸入軸和輸出軸和外殼。引擎(內燃機、電動機等)帶動輸入軸旋轉時,液體的離心泵,通過渦輪機葉輪進步,滾子泵,周而復始地循環(huán)。泵輪輸入軸的機械能轉移到液體。輸出軸轉速渦輪旋轉液體,和能量。液體和液力變矩器葉片相互作用產生動量矩的改變傳遞扭矩。液力變矩器不同于液力耦合器的的一個主要特征是,它有一個固定的輪。液力變矩器導輪對液體轉移效應輸出扭矩可高于或低于輸入轉矩,因此稱為液力變矩器。輸出轉矩和轉矩輸入扭矩的比例為零時轉矩系數(shù)通常是約2 6。隨著輸出速度的上升其轉矩系數(shù)下降。液力變矩器的輸入輸出軸，通過液體接觸,工作組件之間沒有剛性連接。液力變矩器的優(yōu)點可以實現(xiàn)消除震動和沖擊，以及過載保護和啟動醒的

6、性能。1.3液力變矩器的國內外研究現(xiàn)狀國外普遍使用液壓傳動在汽車、公共汽車、豪華巴士 ,等車輛。如美國,自70年代開始,每年對汽車使用液力變矩器設備率超過90%,產量在800萬多個單位,城市公交車,液力變矩器設備率接近100%,重型卡車,30 - 80噸載貨能力的重型礦山設備幾乎全部采用液壓傳動。到目前為止,在超過735千瓦的電力,超過100噸載貨能力的重型卡車,液壓傳動應用。如阿里森(ALLISON)CLBT9680系列液壓機械傳動應用于882.6千瓦的力量,承載能力108噸的礦山設備,在特定的越野車,在大多數(shù)的坦克和軍用車輛配備了液壓傳動。近年來在歐洲和日本,配備了液壓驅動車輛大幅增加。外

7、國大噸位裝載機、推土機等工程機械主要采用液壓傳動。變矩器在中國比在國外的研究實驗和理論研究都有很大的差異，后期開始，起點低。我們國家在50年代和液力變矩器的應用紅旗轎車，開創(chuàng)了獨立的液力變矩器設計和制造在我國的歷史。液壓傳動應用于60年代在國內工程機械,機械工廠在廈門和天津工程機械研究院開發(fā)zl435裝載機裝有液力變矩器。之后，又開發(fā)出大功率，大容量，高速度的液力變矩器，以滿足使用，達到國際先進水平的軍用車輛的要求，軍用車輛液力變矩器。與國外相比，中國的汽車液力變矩器的應用，雖然有一定的基礎。但數(shù)量少，,應用范圍窄，在公共汽車上、越野車輛如汽車、中型卡車很少甚至沒有應用。我國經(jīng)濟和西部大開發(fā)的

8、發(fā)展，水利水電建設、交通、能源和其他領域的未來發(fā)展的關鍵。因此，液力變矩器在我們數(shù)有一個廣闊的市場。1.4本課題研究的目的和意義本課題是對液力變矩器結構進行設計，通過設計，對液力變矩器的基本原理，特性，結構特點，工作特性等進行充分的了解和掌握，在具體的要求及指標下如額定功率，轉速，功率，泵論出口角，渦輪出口角，導輪出口角等，設計出最佳，最合理的結構，以求最好的滿足設計要求。液力變矩器是傳動系統(tǒng)的車輛自動變速和扭矩是關鍵部件之一，它的主要功能是自動適應負載轉矩變化的改變，并能實現(xiàn)自動傳輸范圍有限。一方面，可以實現(xiàn)工作效率的改善，提高能源的利用率以及產品的可靠性。另一方面,縮短產品開發(fā)周期在中國的

9、經(jīng)濟建設和發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。上個世紀初,美國、韓國和其他國家高度重視能源的利用效率,投入巨資在液力變矩器效率系統(tǒng)研究。能源短缺的日本，早已意識到這些問題。在1990年代早期有強烈呼吁社會節(jié)約能源，在工程機械領域的表現(xiàn)是提高其傳動效率，包括提高液力變矩器的效率在重點工作。2液力變矩器相關知識2.1液力變矩器的結構以及作用液力變矩器結構包括以下幾個部分：1輪殼、渦輪、導輪和泵輪：它們是變矩器中將機械能和液體能之間相互轉化主要組件。2彈性連接盤，渦輪軸，油泵驅動軸以及一些接件等：可以輸入動力進入泵輪及將渦輪的動力引向其他傳動件。3軸承和軸承座：便于支持和旋轉的工件。4.金屬密封環(huán)，橡膠油封及“

10、O”形密封圈：密封工作油的零件。5. 變矩器外殼及解決導輪固定支承的有關零件。利用工作流體的旋轉運動沿著葉片流道流動，形成一個復合運動,用于實現(xiàn)能量傳遞和轉換。引擎通常接近恒速驅動泵葉輪，葉輪的旋轉的機械能可以轉化為液體，液體流入高速渦輪機。在渦輪葉片渦輪旋轉運動，液體的動能可以轉化為液體，由渦輪機軸功率輸出；渦輪流動的液體通過導輪改變流動方向，然后流入泵輪。因此，液力變矩器可以被看做成是液體在一個環(huán)形空間的連續(xù)運動，由此得到變矩器循環(huán)腔的兩個重要因素。1.每秒內流過個葉輪的總流量是相等的。2.變矩器循環(huán)腔的結構設計，都要求液流的流動方向可以任意改變360度。由歐拉方程，轉矩為 （2-1）從上

11、式可知，葉輪的轉矩出口和入口間的環(huán)量差形成葉輪的轉矩。在工作平穩(wěn)進行時，所有葉輪中的環(huán)量差的所有總量近似于零的。不同處的環(huán)量近似成“反比”，其總量為零，所有葉輪轉矩總和為零，即這就清楚的表明，要想“變距”，就得有導輪結構。在一般工況下 所以 該扭矩轉換器輸出扭矩可以增加，這是因為一般渦輪扭矩比泵車輪轉矩大一點。在渦輪機的制動輸出轉矩的一般條件可提高到約2-6倍。2.2液力變矩器的工作原理與液力變矩器工作圖來說明液力變矩器的工作原理。沿著如圖2 - 1所示工作循環(huán)圓的中間線將三個圓片幻想展開，得到了泵輪、渦輪和導輪平面圖。在每個葉輪葉片形狀的角，圖中所示為出口。圖2-1 液力變矩器工作輪展開示意

12、圖為了說明這一點，發(fā)動機轉速和負荷的持續(xù)運行，那么變矩器泵輪轉速和轉矩M是常數(shù)。液流流動之間的交互和葉輪，包括速度的變化,功率和扭矩,液體的流動是三維非穩(wěn)定流動,是一個相當復雜的過程。為便于理論的研究和應用。速度V分解為兩個點：式中V是速度在軸面上的分速度，它與相對速度、流量 Q 以及葉片角的關系為：V是絕對速度的圓周分速度：設T、T、T分別對泵輪、渦輪和導輪液體力矩，根據(jù)力學定律，在穩(wěn)定條件下，作用和液體外傳扭矩應該是零，即：從上式可以看出作用在渦輪上的轉矩增加了，起到了變矩的作用。2.3液力變矩器的特性液力變矩器的性能可用特性參數(shù)和特性曲線來評定。1特性參數(shù)液力變矩器的特性可由以下參數(shù)來表

13、示：1） 轉速比 渦輪（輸出）轉速與泵輪（輸入）轉速之比 或 轉速比if用來表示液力元件的工況。2） 泵輪力矩系數(shù) 液力元件傳遞功率的能力稱為能容。泵輪力矩系數(shù)為評價能容大小的參數(shù)式中泵輪力矩（N.M） 工作液體密度(kg/) 泵輪角速度（red/s）有效直徑（m）泵輪轉速（r/min）3） 公稱力矩 為了使用上的方便和對液力變矩器的容量計算進行標定，引入公稱力矩的概念。液力變矩器泵輪轉速=1000r/min，最高效率是的泵輪力矩稱為改液力變矩器的公稱力矩，以表示4） 變矩系數(shù)K 變矩系數(shù)K為泵輪力矩（輸出力矩）和渦輪力矩（輸入力矩）之比。它表示液力元件改變力矩的能力。對于液力變矩器，在轉速小

14、于偶合的情況下，K>1。5） 效率 效率（總效率）為輸出功率與輸入功率之比。越來越近啊的功率損失為各種機械損失和液力損失之和。機械損失和液力損失主要都包含在多方面的。液力損失占比重比較大，在偏離設計工況時尤甚。對于液力變矩器6） 最高效率 液力變矩器在變矩器工況區(qū)的效率最高值稱為最高效率。它一般處于設計工況右側。最高效率在一定程度上反應液力變矩器經(jīng)濟性能的優(yōu)劣。7） 高效范圍 液力變矩器的效率高于某一規(guī)定值的工作范圍稱為高效范圍。以此范圍內最高轉速比與最低轉速的比值來表示高效范圍的大小，見圖2-10。液力變矩器的有效范圍和經(jīng)濟績效評估的指標之一。高效區(qū)間的范圍越大,經(jīng)濟表現(xiàn)越大越好。8）

15、 透穿數(shù)T 液力變矩器泵輪轉速不變時，載荷變化引起泵輪力矩系數(shù)（或輸入力矩）變化的性能，稱為液力變矩器的透穿性。透穿性的大小用透穿數(shù)T表示式中零速工況的泵輪力矩系數(shù) 某一工況的泵輪力矩系數(shù)，在實際使用中視液力變矩器不同的型式采用或圖3-2 液力變矩器的透穿性2特性曲線從特性曲線可以全面了解液力元件在各種不同工況時的性能。經(jīng)常使用的有外特性曲線和原始曲線，有時還用到全特性曲線。1） 外特性曲線外特性曲線表示液力元件的力矩。效率與渦輪轉速間的關系，一般由實驗得出。外特性曲線有兩種表現(xiàn)形式。一種是在實驗時保持泵輪轉速不變，測得和，然后用計算出,繪制曲線，如圖3-3圖3-3（定轉速實驗）液力變矩器外特

16、性曲線另一種是在實驗時包保持泵輪力矩為恒定值，測得和，然后用計算出,繪制曲線，如圖3-4圖3-3（定力矩實驗）液力變矩器外特性曲線2） 原始特性曲線原始特性曲線是以，和的形式來表示的特性曲線。它是在外特性曲線下用公式進行計算而繪制的，如圖3-4。圖3-4 液力變矩器的原始特性曲線3） 全特性曲線上述特性與原始特性是一般工況的特性曲線，位于直角坐標的第一先象限。在某些工作機上，由于載荷的特點，工作區(qū)域超出第一象限，此時的特性曲線稱為全特性曲線。全特性曲線表示反轉工況，制動工況曲線。3傳動部分的計算3.1輔助輸出齒輪的計算1轉矩確定 根據(jù)設計要求，輔助軸為單級傳動，現(xiàn)確定其傳動類型為直齒圓柱齒輪傳

17、動其傳動為： 2輔助軸的齒輪傳動設計已知條件： N·m ，u=2，215-1050 r/min，工作周期15年（假設一年300個工作日）。（1）選定基本參數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動。因為轉速不高，故選用7級等級材料選擇。大小圓柱齒輪選用45鋼（調質）硬度為2850HBS選小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)。（2）按齒面接觸強度設計有設計計算公式 式中：_試選載荷系數(shù)； _軸轉矩，N·mm； _齒寬系數(shù)； _齒數(shù)比； _材料的彈性影響系數(shù)； _接觸疲勞許用應力。確定式中的參數(shù) 選載荷系數(shù)=1.3； 定齒寬系數(shù)=1； 機械設計手冊表13-1-105，=56.4 ； 算接觸疲勞許用應力 式中：_

18、接觸疲勞壽命系數(shù)； _接觸疲勞強度極限；確定式（2-15）中的參數(shù) 查機械設計手冊圖13-1-26，取，；查機械設計手冊圖13-1-23，小、大齒輪的接觸疲勞強度極限查得取 ， 。查機械設計手冊表13-1-110，取S=1,取失效概率為1% 。將上述數(shù)據(jù)代入式（2-15）， 將計算小齒輪分度圓直徑，代較小值 110.3mm由此，計算圓周速度v=8.66 m/s計算載荷系數(shù)根據(jù)v=14.83 m/s，7級精度，查機械設計手冊圖13-1-14得動載荷系數(shù)=1.22查機械設計教材表10-3查得查機械設計教材表10-4查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時，=1.45查機械設計手冊圖10-1-32得

19、分度圓直徑由實際的載荷系數(shù)和對得出的=7.04 mm計算模數(shù)m=5.4(3)按齒根彎曲強度設計彎曲強度設計公式為：確定公式內的計算數(shù)值定載荷系數(shù)K=1.45；軸轉矩：=203700N·mm； 算彎曲許用應力；查機械設計手冊圖13-1-55查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；查機械設計手冊圖13-1-52查得； 為彎曲疲勞安全系數(shù)，得： 機械設計表10-5，查得查得應力校正系數(shù)得 =1.58 =1.629比較計算所得達小齒輪的值將上述參數(shù)數(shù)據(jù)帶入式（2-17），得：處理結果，綜合比較，彎曲強度承載本領可以確定齒輪模數(shù)m的值，齒面接觸疲勞強度由和承載力確定，和齒面直徑（齒數(shù)和模數(shù)的積）相關，取模數(shù)m=

20、3，分度圓直徑由接觸強度可得，=110.3mm，那么，??；，取=72；這樣設計出的齒輪傳動滿足條件，節(jié)約成本。（4）計算幾何尺寸計算分度圓直徑計算中心矩計算齒輪寬度取 =46mm =52mm驗算：由上式可知齒輪計算合適。3.2輔助輸出軸的計算1軸基本的基本概念軸是機器的主要部分之一,所有旋轉運動的傳動零件(如齒輪),必須安裝在軸上的傳播運動和力量。因此,軸的主要功能是支持旋轉部件和傳遞運動和動力。疲勞破壞是軸常見的失效形式，因此，選擇軸的材料是要考慮強度、剛度、耐磨性等多方面要求，常用軸材料有碳鋼、合金鋼。它們有不錯的性能。合金鋼適應耐磨、高強度、低溫或高溫的場合下工作。在給定的條件下，有時也

21、可以選擇低鋼強度，增加與適當?shù)妮S截面面積增加軸的剛度的方法。各種各樣的熱處理和表面強化處理,提高軸的疲勞強度有顯著的影響。高強度鑄鐵和球墨鑄鐵很容易使復雜的形狀，和較低的價格，良好的振動吸收電阻和耐磨性，應力集中的低靈敏度的優(yōu)點可以制造復雜形狀的軸。2軸的結構軸的結構設計是根據(jù)工作條件確定合理的軸線形狀、節(jié)段的軸徑、長度和結構尺寸。為了方便裝配和拆卸，旋轉軸一般梯是軸其中間大，兩端的小。肩和衣領表示階梯軸截面尺寸變化部分。軸類零件的定位軸和領用。對于固定的軸類零件，軸上還設置有相應的結構，如右端設有螺紋用于軸端環(huán)的安裝孔；軸的鍵槽，通過鍵連接實現(xiàn)齒輪的周向固定。為了便于加工和裝配，軸上還經(jīng)常有

22、槽、中心孔和槽的技術結構。軸的結構設計應滿足：第一，軸的精確定位，可靠的固定；第二，軸的零件便于裝配和拆卸和調整；第三，具有較好的加工性能；第四盡量避免過多應力集中。擬定軸上零件的裝配方案據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結構設計的基本要求，以及查詢資料可得兩種不同軸結構。第一種，從非加載齒輪，套筒軸承和從軸，軸承和左蓋的右側加載的右端蓋齒輪輸入，從左端負荷轉動軸。第二種，齒輪從輸入端裝入，齒輪，軸承，套筒軸承和左蓋板，從軸的右端轉加載，只有從左端軸承負荷離開。僅從這兩個裝配方案比較來看，第二種更符合實際應用。綜合考慮各種因素, 故初步選定軸結構尺寸3軸的計算（1）軸的用

23、料選擇為45鋼，經(jīng)工藝加工，其機械性能由機械設計手冊表15-4-7查得： 查表15-4-7得，。（2) 初算軸的最小軸徑由15-4-7選C=110,則軸的最小直徑為： 查機械設計手冊，取標準直徑40mm。 （3)初選軸承同時，由于受徑向和軸向軸承力。因此，使用深溝球軸承。根據(jù)工作要求的直徑（40毫米）的投入，由軸承資料選擇型號為6008的滾動軸承，其尺寸（內徑×外徑×寬度）為。（4)確定軸的各段直徑由于齒輪尺寸型號已定，用鍵定位可以，用軸承肩可以定位右端。故軸段1的直徑即為相配合的半聯(lián)軸器的直徑，取為40mm。軸段2和軸段1都要有滾動軸承，因此齒輪直徑等于滾動軸承內圈直徑4

24、0mm。軸段3的軸肩是將右軸承軸向定位的，為了其準確性，軸段3要比軸段2的直徑大510mm，取軸段5的直徑為50mm。軸段4為輔助輸出端，右側用來連接外部設備，左側用來定位滾動軸承，查滾動軸承的手冊，此型號的最小內圈安裝尺寸是，另外軸4要比軸段3的直徑(為58mm)上一點的要求，故這段直徑最終取為。（5)確定軸的各段長度軸段1要安裝齒輪和定位軸承，根據(jù)齒寬45和軸段1要比齒輪長1-2mm, 故該段軸長取為49mm。軸段2要安裝所選軸承，其寬度為15及軸套的長度，故該段軸長取為41mm。同理，軸段3的長度要連接后殼體，故該段軸長取為22mm。軸段4的長度和外部設備內齒輪相比要大一點，查手冊為。齒

25、輪到箱體內壁長度為，在定位滾動軸承時，要想到箱體的鑄造誤差，要空出一節(jié)，取。故總長度為：（6) 軸上零件的周向定位大多數(shù)采用平鍵的聯(lián)接方式。對于齒輪，由手冊查得平鍵的截面尺寸，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40mm(標準鍵長見 GB1096-79)，同時為了保證齒輪輪轂與軸的配合為，過渡配合來可以確定滾動軸承與軸的周向定位，此處選軸的直徑尺寸公差為。（7)確定軸上圓角和倒角尺寸。取軸端倒角為1×45°。取軸肩圓角為R3 。4.液力變矩器的葉片設計4.1循環(huán)圓的設計循環(huán)圓決定液力變矩器軸截面。在橫截面和液相線形狀，稱為循環(huán)圓。由于對稱軸，一般畫出軸的一半。圓形循環(huán)實際上是一個工作流

26、體循環(huán)在每個工作輪內軸面流道的形狀,工作液循環(huán)流動是一個封閉的路徑,因此稱為循環(huán)圓。循環(huán)圓由外環(huán)、內環(huán)、車輪的入口和出口組裝一起。外環(huán)是循環(huán)流體外環(huán)、內環(huán)內圈的循環(huán)流體，入口和出口而輪葉片軸面投影的入口和出口邊界,此外,回收循環(huán)，也表達了中線(或設計流線)。中線在液力變矩器中是無形的，設計時使用。中線可以由外環(huán)和中間流線過流面積和中間流線與內環(huán)的過流的面積相等的原則求出。由于是工程機械使用的液力變矩器，則選擇蛋形循環(huán)圓。這個周期是比寬度和泵和渦輪機輪相對平坦的形狀的直徑比較小的圓形，葉片的形狀被設計來簡化和靠近圓柱，這樣型芯就可以使用葉片模具來制作，增加生產率。外液力變矩器的設計，圓形圈可以根

27、據(jù)使用情況，使設計信息和材料選擇循環(huán)圓的形狀。工作安排在循環(huán)圓的位置：因為不同排列的圓形圈位置，變矩器有以下幾種形式的工作輪：徑流式、軸流式、混流式。數(shù)情況下，采用混流式工作輪。4.1.1變矩器有效直徑的確定動機上減去消耗的功率,變矩器泵軸功率為P，變矩器泵輪軸與發(fā)動機軸連接在一起，則有，那傳遞到泵輪軸的轉矩為：T=T=由參數(shù)知 =32-185KW 轉速1000-2000r/min可得： 根據(jù)變矩器泵輪的轉矩公式：由此可得變矩器的有效直徑D為：參數(shù)如下： =0.86，=901kg/,循環(huán)圓形狀的相對參數(shù)如下：（1）直徑比m 直徑比。變矩器對于失速變矩比限定低時，；對于失速變矩比有高限制的變矩器

28、，m的取值范圍為0.4-0.45。選取m時要考慮很多方面，據(jù)查詢可得，當流道面積為變矩器直徑總面積四分之一左右是最佳的。由 可選取 （2）循環(huán)圓形狀系數(shù)a 循環(huán)圓形狀系數(shù)。循環(huán)圓的流量會隨著A的變小而變大，那么泵輪轉矩系數(shù)也會變大。通常a 取值范圍為。 現(xiàn)取 （3）循環(huán)圓寬度比 b 。通?？扇 =0.2-0.4 .根據(jù)設計要求先取0.3。4.1.2液力變矩器效率的確定效率 效率（總效率）為輸出功率與輸入功率之比。即：_變矩系數(shù)， i_轉速比， 由設計要求：輸入轉速 1260-2100r/min 輸出轉速 750-1000r/min 則轉速比為： 根據(jù)設計所給要求:變矩比按50%計算，則K=0

29、.5。由此了可得液力變矩器的效率為：4.1.3循環(huán)圓形形狀尺寸的確定設計流程的原則是統(tǒng)一流速沿流道變化。假定每個點同意流的軸面速度相等。都等于由相鄰流經(jīng)該地區(qū)相鄰流經(jīng)該地區(qū)。F為元線上流過的面積，可以用圓錐體旋轉面公式計算：F=（rr）式中 為元線相對垂線的夾角；、r分別為同一元線與外環(huán)、內環(huán)交、設計流線點上的半徑。第一，選定任意，元線軌跡和可測量取得，而和 有公式求出算得要求的交點運動軌跡就是內環(huán)。不斷選取元線重復計算，當內環(huán)變成光滑曲線為止。4.2葉片設計葉片設計是液力變矩器設計的核心問題。目前設計中很大程度上依賴經(jīng)驗和實驗統(tǒng)計規(guī)律，環(huán)量分配法和等傾角射影法是兩種常見的方法。4.2.1泵輪

30、葉片的設計 角度要求：進口角；出口角葉片設計的核心問題是液力變矩器的設計，設計中使用環(huán)形分配法。循環(huán)流理論，設計方法的理論基礎是在速流理論，循環(huán)圓中心線在同一弧長增加，流體沿葉片流中應該增加相同的勢頭，確保流道的流動狀況良好。設計過程為：根據(jù)前期循環(huán)圓的確定，在泵輪轉矩方程中的 項是確定泵輪動量矩變化的一個因數(shù)，計算進口泵輪外環(huán)半徑測量是99mm，內環(huán)是128.6mm，出口外環(huán)半徑是201mm，內圈170mm，其速度比0.55，在2180r/min時輸出轉矩為73N·m。則根據(jù)公式：計算出循環(huán)軸面流速為9.85m/s對泵輪帶入這些數(shù)值所得數(shù)值為：0.92類似的，在出口處所得數(shù)值為：4

31、.1795則改變量，即得：4.1795-0.912=3.2675圖4-2 液力變矩器泵輪元線分布圖這種變化被分成10份，根據(jù)9分各占10.5%、5%，9元和10元線增量的5%，為了減少液體的能量在葉片出口增量和渦流損失。其次，設計流程，每一個根據(jù)公式來計算相應的葉片角的變化分成10份，根據(jù)9分分別占10.5%、5%,9元和10元線增量的5%，為了減少液體的能量在葉片出口增量和渦流損失。其次,設計流程,每一點相應的葉片角度根據(jù)公式來計算：計算出每一截面元線在設計流線上的角度后，就應求內環(huán)和外環(huán)上的相應角度。為了確定線和內圈的交點葉片角度,根據(jù)潛在的流的分布計算公式:即類似地，外環(huán)上可以利用下列公

32、式計算即最后算得所以在葉片入口0處：計算后整理成表：表4-1 變矩器泵輪角度計算參數(shù)元線序號cot設計流線上的外環(huán)上的內環(huán)上的進口 0-0.5774120°118°42120°351-0.5820120°12119°05121°562-0.5867120°25119°37121°453-0.5914120°37119°58121°344-0.5961120°50120°15121°235-0.6009121°02120°471

33、21°126-0.6068121°15121°16121°017-0.6116121°27121°38121°118-0.6171121°40121°58121°219-0.6224121°53122°28121°34出口 10-0.6249122°122°54121°52現(xiàn)在，需將計算出的角度轉換為可以計繪制的三維葉形坐標。使用內部和外部環(huán)半徑和抵消,可以方便、準確的測定葉片的形狀。確定任何葉片元線偏移,可以使用以下公式：式中J相鄰兩

34、點間的弧長； e相鄰兩電源線之間的距離；y元線起點所在軸面與徑向參考平面夾角；r元線與設計流線之交點上的半徑，或視具體境況，表示元線與內環(huán)或外環(huán)之交點上的半徑；k元線的序號，k=0,1,2····下面以泵輪元線9為例，計算葉片偏移量：針對元線9，列出公式對于元線10，有=°= -0.5520=118.68°=°= -0.9158=122.35°對于外環(huán)，y=0.53，取則則外環(huán)第9元線葉片偏移量為：對于內環(huán)，y=0.4，可以采用和外環(huán)一樣的計算方法.，取則所以內環(huán)第9元線葉片偏移量為：這樣，每一個元線的內外環(huán)偏移量

35、均可求出，以直接連接內外環(huán)之相應點，即可作出葉片形狀。計算結果和最終尺寸如表4-2。表4-2 泵輪葉片最終尺寸元線外環(huán)內環(huán)序號軸向距離/mm半徑/mm葉片偏移量/mm軸向距離/mm入口040.8195.0022.0016.81149.02107.6221.6021.05253.44120.8119.5525.34354.52132.9116.2127.81453.34143.7412.9828.54550.21153.729.9827.51644.42164.336.9924.53736.52173.634.1519.33825.63181.612.3321.52912.61187.011.4

36、05.51出口100.00189.000.000.00注：內外環(huán)輪廓相對位置應保證葉片垂直于外環(huán)。4.2.2渦輪葉片設計進口角：=42°出口角：=142°渦輪葉片計算與泵輪葉片計算順序相似根據(jù)前期循環(huán)圓的確定，在泵輪轉矩方程中的 項是確定泵輪動量矩變化的一個因數(shù)，計算進口泵輪外環(huán)半徑測量是97mm,內環(huán)是125.5mm;出口外環(huán)半徑是198mm,內環(huán)為169mm,其速度比0.56,2180 r / min時輸出扭矩為73 N·m。然后由公式：計算出循環(huán)軸面流速為9.632m/s對泵輪帶入這些數(shù)值 所得數(shù)值為:0.802類似的，在出口處 所得數(shù)值為：3.1865 則

37、改變量，即-得：3.1865-0.802=2.3845表4-3 變矩器渦輪角度計算參數(shù)元線序號cot設計流線上的外環(huán)上的內環(huán)上的進口00.364911411311810.3726115113°28117°2620.3735115°8114°46116°7830.3776115°25115°26115°2640.2818115°50106°15115°2850.2857106°2107°17115°5660.2878106°15108°5

38、6115°7870.2996107°47109°78116°2380.3127108°50110°18116°4690.3468108°53111°58117°49出口100.3547110°112°08118°37表4-4 渦輪葉片最終尺寸元線內環(huán)外環(huán)序號軸向距離/mm半徑/mm葉片偏移量/mm軸向距離/mm半徑/mm葉片偏移量/mm025.3475.00-12.3511.6491.2815.26130.2186.565.3315.1894.1619.16233.

39、3995.2620.8918.4897.3623.48338.82104.3931.1521.38100.1626.78433.25116.8636.1623.28117.2833.17525.38124.3143.5624.59122.3438.47618.25137.6543.1922.37128.4638.89715.39145.2934.2818.46134.2836.17810.69158.5420.3813.18140.0033.4295.28170.3215.365.38143.3526.06100.00186.000.000.00145.0017.164.2.3導輪葉片設計角度

40、要求：入口角；出口角對于導輪，可以按照泵輪葉片的設計方法進行葉片計算，因此設計轉速比為0.55，由于在液力變矩器中，輪子不轉,不需要計算圓周速度u,簡化了計算計算簡化。將泵輪的出口角，入口角帶入下列公式計算：在入口處可得：0.09139.745=0.4975在出口處：0.0913=0.6816如果像泵輪和渦輪葉片，使用葉片長度的線性分布的導輪會導致金屬模具鑄造問題。結果,如表中變化的分布，以縮短葉片。出口附近的葉片邊緣形成拔模角度，以便鑄造。經(jīng)驗表明，其不使性能下降。圖4-4液力變導器渦輪元線分布圖液力變矩器葉片厚度和變厚度的兩種。一般葉片鑄造都是厚葉片，也就是在入口和出口的地方葉片薄，這樣可

41、減少沖擊損失,改善效率。一般要求葉片厚度保持均勻，使其均勻變化,減少流動損失。通過分析各種液力變矩器的葉片形狀,統(tǒng)計，獲得了一些規(guī)則。通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,設計流程,外部循環(huán)管路,葉片厚度的內流的變化規(guī)律是一致的，與最小二乘法和幾個公式，選擇一些初始設計參數(shù),計算公式的應用程序可以得到三個流線型葉片厚度。當計算相應的流動線中間的橫截面，可以是表面比變簡單。一般情況,在設計導輪葉片是，葉片的厚度比較大（葉片厚度的百分比的長度）。結果如表4-8。同樣的，為了確定元線與內環(huán)之交點處的葉片角，采用按反勢流分布計算公式算得所以在葉片入口0處：具體元線0到10上的內外環(huán)角度整理為表4-5。表4-5變矩器導輪角

42、度計算參數(shù)元線序號cot設計流線上的外環(huán)上的內環(huán)上的進口 01.492433°8232°1131°5411.701930°4433°4235°4121.166140°6236°5235°8731.326937°0034°2135°2141.305034°5034°1532°1151.417843°0235°4734°5261.896336°1534°1634°2171.236834

43、76;2732°3834°5681.596333°4032°5831°5691.233332°5331°2834°67出口 101.256835°36°1134°52表4-6導輪葉片最終尺寸序號軸向距離/mm半徑/mm葉片偏移量/mm軸向距離/mm半徑/mm葉片偏移量/mm07.4795.000.003.07123.500.00113.67112.275.166.10126.063.15221.87123.196.739.02130.004.27328.68132.928.2611.7

44、9132.615.54434.93140.9710.7214.22138.737.57534.93147.0714.2514.22142.6310.95628.68150.9019.5111.79147.6515.52721.87162.7126.709.02152.3620.65813.67176.3035.846.10158.9426.7097.47189.4346.793.07162.1133.58100.00196.0057.760.00167.0040.705.總結 液力變矩器的性能能隨著液力傳動技術的發(fā)展而不斷提高。如今，液力變矩器已經(jīng)廣泛應用于各個領域，并占有著重要的地位。本次設

45、計主要是運用環(huán)量分配法對液力變矩器的泵輪、渦輪以及導輪的葉片形狀進行設計，葉片的形狀直接影響到變矩器的性能。葉片的設計主要考慮是循環(huán)圓的決心和內部流道的形式。液力變矩器端口關閉多級渦輪機械，對于復雜的三維粘性流的跑步者。由于曲率流的變化很大，三維葉片的形狀，流沿著流動方向和圓周方向,從內到外環(huán)是改變。此外，還有粘性油,它一定會出現(xiàn)在墻上港口邊界層，這也會導致“二次流”和“旋渦”等。準確的流場計算,必須要仔細查詢資料，細心計算。液力變矩器使用計算流體動力學數(shù)值模擬技術的液力變矩器內部流形式。但它可以反映出液力變矩器的內部真實流動數(shù)學模型并不完美,需要進一步的研究和發(fā)展。為了充分利用這些特性，成為

46、了液力變矩器葉片設計的關鍵?？傊?，本次設計基本完成了初始目的，達到了設計要求。通過這次畢業(yè)設計使我鞏固了專業(yè)知識，同時讓我們的專業(yè)知識和操作能力有一個很大的飛躍。也將是走向工作崗位的一個重要的開端。參 考 文 獻1馬文星. 液力傳動理論與設計M. 化學工業(yè)出版社, 2004.2劉允嘉. 鎖緊型液力偶合器J. 機械設計與研究, 1986(4).3朱建華. 液力變矩器理論設計方法的研究D. 重慶大學, 2008.4趙興旺. 基于虛擬樣機技術的液力變矩器葉柵系統(tǒng)仿真分析與設計D. 西安理工大學, 2008.5機械設計手冊聯(lián)合編寫組. 機械設計手冊M. 化學工業(yè)出版社, 1978.6寇尊權 王多. 機械設計課程設計M.