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汽车液力减速器结构参数优化与动态特性预测

作　者: 杨珊珊
导　师: 马文星
学　校: 吉林大学
专　业: 机械工程
关键词: 液力减速器结构参数优化 CFD 动态特性仿真
分类号: U463.212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

汽车制动性能的好坏直接关系到行车的安全。特别是在山区和丘陵地区公路上下坡行驶的车辆的制动性能更为重要,往往要采用第三辅助制动系统。液力减速器由于其独特的优越性能在这一领域获得了广泛应用。液力减速器是液力偶合器的一个派生类别,并非传动元件,而是工作在液力偶合器制动工况下的辅助制动装置。装有液力减速器的车辆制动性能大幅度提高,降低行车制动器的故障率,从而减少车辆的维修和营运费用。极大的满足了人们对车辆安全性、舒适性、环保性要求。在我国汽车工业不断发展的同时,液力减速器的发展将会和发动机、变速器一样成为车辆上不可或缺的零部件。液力减速器的发展和应用具有广阔的市场前景和很高的社会效益及经济效益。液力减速器主要由工作轮、油箱、散热系统以及控制系统组成。当工作油液注入到工作腔时,转子带动工作液体不断旋转,高速的工作液体冲击定子从而造成液力损失,由此产生制动转矩。液力减速器的制动转矩的大小直接影响到车辆减速制动能力。根据实际工程的需要,建立了不同结构参数的液力减速器模型,基于计算流体动力学(CFD),对其进行结构参数优化,以产生最大制动转矩为目的确定液力减速器最佳模型。在此基础上对液力减速器充油动态过程进行分析。主要的研究有如下两个方面:1.液力减速器不同结构参数优化建立不同参数条件下的液力减速器三维模型,具体参数有:腔型、不同叶片数、叶片倾斜角度、进油口和出油口。在全充液、不同转速条件下,分别对液力减速器全流道模型进行数值计算,分别对速度场和压力场的计算结果进行分析。绘制液力减速器在不同转速条件下转矩的曲线图。根据流场的分布和数值计算结果,最后确定液力减速器最优模型的基本参数:腔型为类长圆形,定子叶片数为35,转子叶片数为37,前倾角度为45°。2.液力减速器动态特性仿真分析对液力减速器在非稳定工况下充动态过程进行仿真。分析充液率、进出口油压和进出口速度之间的关系,确定不同条件下单位时间内工作腔内的充油量。最终以时间为横坐标,不同充液率为中间变量,转矩值为纵坐标绘制曲线图,分析在非稳定工况下液力减速器的动态特性。分析结果表明:随着充液率的增加,充油时间在逐渐升高,充油前期所用的时间很短,充油后期所用的时间变慢,整体充油动态响应时间为1.83秒。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 选题背景及研究目的和意义  11-12
  1.2 液力减速器研究现状  12-15
    1.2.1 国外液力减速器研究现状  12-14
    1.2.2 国内液力减速器研究现状  14-15
  1.3 液力减速器的研究方法  15-17
    1.3.1 液力减速器流动理论研究方法  15-16
    1.3.2 CFD 软件数值模拟与仿真方法  16
    1.3.3 试验研究方法  16-17
  1.4 研究的主要内容  17-19
第2章液力减速器模型与基本方程组  19-31
  2.1 液力减速器简介与工作过程  19-22
    2.1.1 液力减速器的工作原理  19-20
    2.1.2 液力减速器的工作过程分析  20-22
  2.2 液力减速器模型的建立及网格模型的生成  22-25
    2.2.1 流道结构参数  22-23
    2.2.2 三维实体模型  23
    2.2.3 液力减速器流道模型  23-24
    2.2.4 工作流道网格模型  24-25
  2.3 基本控制方程  25-27
    2.3.1 控制方程的离散  26-27
  2.4 流场数值计算的主要方法  27-28
  2.5 边界条件及收敛准则  28-30
    2.5.1 边界条件的设定  28-29
    2.5.2 初始条件和收敛准则  29-30
  2.6 CFD 计算流程  30
  2.7 本章小节  30-31
第3章液力减速器参数优化及内流场分析  31-53
  3.1 液力减速器不同腔型  31-35
    3.1.1 三种循环圆形状  31
    3.1.2 三种循环圆方案的内流场分析  31-34
    3.1.3 对比分析  34-35
  3.2 液力减速器不同叶片数目  35-39
    3.2.1 三种叶片数目  35-36
    3.2.2 三种叶片数目的内流场分析  36-38
    3.2.3 对比分析  38-39
  3.3 液力减速器叶片不同倾角  39-44
    3.3.1 三种叶片倾斜角度  39-40
    3.3.2 三种叶片倾角的内流场分析  40-43
    3.3.3 对比分析  43-44
  3.4 液力减速器进、出油口设置  44-50
    3.4.1 进油口参数优化  44-47
    3.4.2 出油口参数优化  47-50
  3.5 本章小节  50-53
第4章液力减速器充油动态制动性能分析  53-67
  4.1 液力减速器动态过程内流场和制动转矩  53-61
    4.1.1 叶片内流场分析  53-55
    4.1.2 液相体积分布  55-56
    4.1.3 定子外环内流场分析  56-58
    4.1.4 交互面内流场分析  58-59
    4.1.5 不同充液率下转矩数值  59-61
  4.2 动态特性计算流程  61-62
  4.3 充油时间的计算  62-65
  4.4 本章小节  65-67
第5章全文总结  67-69
  5.1 主要研究工作与结论  67-68
  5.2 研究工作展望  68-69
参考文献  69-73
作者简介及科研成果  73-75
致谢  75

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