液力变矩器叶片设计

摘要液力变矩器具有的优良特性，自动适应性、无级变速、良好稳定的低速性能、减振隔振及无机械磨损等，是其它传动元件无可替代的。

历经百年的发展，液力变矩器的应用不断扩大，从汽车、工程机械到石油、化工、矿山、冶金机械等领域都得到了广泛的应用。

本文主要介绍了CL315液力变矩器的结构设计,结构的设计主要是指变矩器的循环圆设计、叶片设计、特性计算、整体结构设计以及一些关键零部件的设计，由于叶片参数直接影响到变矩器的性能，因而是液力变矩器的设计的关键是叶片设计，叶片设计的方法有很多，本次叶片设计采用的是环量分配法。

关键词：液力变矩器叶片设计环量分配法目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1液力变矩器综述 (1)1.2液力变矩器的国内外研究现状 (1)1.3液力变矩器设计方法研究进展 (2)1.4本课题研究的意义目的 (3)第2章液力变矩器的基本知识 (5)2.1液力变矩器的构造 (5)2.2液力变矩器的工作原理 (6)2.3液力变矩器中循环流量的确定 (7)2.3.1通流损失 (7)2.3.2冲击损失 (8)2.4液力变矩器几何参数的计算 (11)2.4.1计算工作轮特性参数和几何参数的关系 (11)第3章液力变矩器结构设计 (13)3.1设计方法 (13)3.2循环圆的确定 (15)3.3叶片的设计 (17)3.3.1泵轮叶片的设计 (17)3.3.2涡轮叶片设计 (21)3.3.3导轮叶片设计 (24)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论1.1液力变矩器综述液力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。

液力变矩器具有的优良特性，自动适应性、无级变速、良好稳定的低速性能、减振隔振及无机械磨损等，是其它传动元件无可替代的。

历经百年的发展，液力变矩器的应用不断扩大，从汽车、工程机械到石油、化工、矿山、冶金机械等领域都得到了广泛的应用。

液力变矩器的流场理论、设计和制造、实验等研究工作，近年来，也得到了突飞猛进的发展。

液力变矩器涡轮叶片二维平面设计1 选择液力变矩器循环圆型式1.1 选择循环圆液力变矩器的循环圆按照外环形状可分为圆形、蛋形、半蛋形和长方形循环圆四种。

按照一维束流理论，循环圆形状对液力变矩器的性能没有影响。

液力变矩器性能仅与工作轮出、入口半径、叶片角、流道截面积等参数有关。

而圆形循环圆多用于其车型单级液力变矩器，其工作轮可采用冲压焊接制造或铸造，泵轮和涡轮完全对称布置，因此本设计采用圆形循环圆。

1.2 确定工作轮在循环圆中排列位置由于在循环圆中的排列位置的不同，变矩器有以下几种形式的工作轮。

（1）径流式这种工作轮从轴面图看，液流沿着叶片半径方向流动。

（2）轴流式这种工作轮从轴面图看，液流在叶片流道内轴向流动。

（3）混流式这种工作轮从轴面图看。

液流在工作轮流道内既有轴向流动又有径向流动，它的叶片均为空间扭曲叶片。

圆形循环圆变矩器多数情况下，采用混流式工作轮。

其布置图如下:T：涡轮B：泵轮D：导轮图3.12 确定循环圆尺寸2.1 确定变矩器有效直径直径比m 直径比m=D0/D,D0为循环圆内径，D为有效直径此变矩器为0.355m。

一般m=0.38即m=D0/0.355=0.38 （3.1）即D0=0.1349所以循环圆外环半径为：R1=(D-D0)/4 （3.2）=(0.355-0.1183)/4=0.0552.2 确定循环圆形状尺寸已知外环后，开始确定内环、设计流线。

确定内环、设计流线的原则是使液流速度沿流道均匀变化。

为此假定在同一过流断面上各点的轴面速度Vm相等，各相邻流线所形成的过流面积相等。

根据最佳过流面积为循环圆面积的23%的原则，对于有效直径为355mm的变矩器，其最佳过流面积为0.02276m2。

1）循环圆初步设计首先设定一些元线如下图，为方便计算，从上面正垂直的元线开始，递增角度为15°，根据在任意元线上的过流面积F为：F=(Rs2-Rc2)∏/cosθ（3.3）式中θ为元线相对垂直线的夹角，所有元线均垂直设计流线Rs 为任一元线与外环交点上的半径Rc 为同一元线与内环交点上的半径R2 为同一元线与设计流线交点上的半径其次，选定一些任意的元线，并算出内环和设计流线的初步轮廓。

现代设计方法在液力变矩器叶片设计中的应用研究许睿（鼎盛天工工程机械股份有限公司，天津 300384）摘要：本文从实际生产需要出发，提出了一种液力变矩器叶片的现代设计方法。

该方法有机结合了修正能头损失的束流理论、叶片的三维成型法以及流场数值模拟技术，大大提高了叶片的设计精度和设计效率。

关键词：现代设计方法；叶片设计；数值模拟中图分类号：文章标识码：文章编号：Research on the Applications of Modern Design Method in the blades design ofTorque ConverterXU Rui(DINGSHENG TIANGONG CONSTRUCTION MACHINERY CO., LTD., Tianjin 300384, China) Abstract: According to the practical requirements of production, a kind of modern design method for blade system of torque converter is raised in this paper. It combines the beam current theory which amends head loss, three-dimension formation method and the technology of numerical stimulation of flow field, which can improve the accuracy and efficiency of blade design greatly.Key Word: Modern Design; Blade design; Numerical simulation1 引言在CAD、CFD技术高速发展的今天，现代设计方法正逐步代替传统设计方法成为液力变矩器设计的主要方法[1]。

ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０２１.０３.００１液力变矩器叶片厚度及冲角适配减速带捕能装置罗㊀政ꎬ薛松杰ꎬ葛传洁(华北电力大学动力工程系ꎬ保定０７１００３)摘㊀要:液力变距器是广泛运用在传动系统中的一种液力设备ꎬ其结构参数如叶片厚度㊁叶片冲角等直接影响其传动工作效率ꎮ基于国内外研究现状ꎬ在参考大部分减速带能量捕获装置模型和运行参数的前提下ꎬ建立液力变矩器涡轮㊁泵轮㊁导轮的单通道模型ꎮ采用ＡＮＳＹＳ－ＣＦＸ对液力变矩器内液体流动进行仿真ꎬ分析了泵轮叶片厚度㊁涡轮叶片厚度对于泵轮㊁涡轮输出转矩的影响ꎮ研究表明:两种叶片厚度对于输出转矩有着明显的影响ꎬ总体呈下降趋势ꎬ且对泵轮和涡轮输出转矩分为两个阶段ꎬ两个阶段的平均变化率分别为２ ８％和３ ４％ꎮ两者对于输出转矩的影响有着交互效应ꎬ而并非孤立ꎮ研究结果可以为液力变矩器适配在其他液压传动装置上提供参考ꎮ关键词:液力变矩器ꎻ泵轮ꎻ涡轮ꎻ输出转矩中图分类号:ＴＫ４１４ ４㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０２１)０３－０００１－０５ＨｙｄｒａｕｌｉｃＴｏｒｑｕｅＣｏｎｖｅｒｔｅｒＢｌａｄｅＴｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄＡｎｇｌｅｏｆＡｔｔａｃｋＡｄａｐｔｅｄｔｏＳｐｅｅｄ－ｒｅｄｕｃｔｉｏｎＢｅｌｔＥｎｅｒｇｙＨａｒｖｅｓｔｉｎｇＤｅｖｉｃｅＬＵＯＺｈｅｎｇꎬＸＵＥＳｏｎｇ－ｊｉｅꎬＧＥＣｈｕａｎ－ｊｉｅ(ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＢａｏｄｉｎｇ０７１００３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｉｔｃｈｃｈａｎｇｅｒｉｓａｋｉｎｄｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ.Ｉｔｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｂｌａｄｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｂｌａｄｅａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｄｉｒｅｃｔｌｙａｆｆｅｃｔｉｔｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄꎬａｎｄｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｍｏｓｔｍｏｄｅｌｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｎｅｒｇｙｃａｐｔｕｒｅｄｅｖｉｃｅｓｆｏｒｓｐｅｅｄｂｕｍｐｓꎬａｓｉｎｇｌｅ－ｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌｏｆｔｏｒｑｕｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｕｒｂｉｎｅꎬｐｕｍｐｗｈｅｅｌａｎｄｇｕｉｄｅｗｈｅｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ.ＵｓｅＡＮＳＹＳ－ＣＦＸｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｉｎｔｈｅｔｏｒｑｕｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒ.Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｂｌａｄｅａｎｄｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｏｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒａｎｄｔｕｒｂｉｎｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｔｗｏｂｌａｄｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓｈａｖｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｍｐａｃｔｏｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅꎬａｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｔｒｅｎｄｉｓｄｏｗｎｗａｒｄ.Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｔｈｅｔｗｏｓｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｐｕｍｐｗｈｅｅｌａｎｄｔｕｒｂｉｎｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅｉｓ２.８％ａｎｄ３.４％ꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｔｈｅｔｗｏｈａｖｅａｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅꎬｎｏｔｉｎｉｓｏｌａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒａｄａｐｔｉｎｇｔｈｅｔｏｒｑｕｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｔｏｏｔｈｅｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｏｒｑｕｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒꎻｐｕｍｐｗｈｅｅｌꎻｔｕｒｂｉｎｅꎻｏｕｔｐｕｔｔｏｒｑｕｅ０㊀引㊀言收稿日期:２０２１－０１－２２㊀㊀修订日期:２０２１－０２－２４基金项目:河北省大学生创新创业训练项目(Ｓ２０２０１００￣７９０１６)作者简介:罗㊀政(２０００－)ꎬ男ꎬ本科生ꎬ研究方向为动力机械ꎮ随着人类社会和科学技术的不断发展ꎬ 能源危机 逐渐成为限制人类社会的主要问题ꎮ而在这样的环境大背景下ꎬ不断寻找新的可替代能源和减少能量消耗成为社会应对能源危机的主旋律ꎮ为此ꎬ用来使汽车减速的减速带受到了人们的关注ꎮ城市路口㊁高速路口集中分布了许多的减速带ꎬ如果能将减速带损失的这一部分能量加以利用ꎬ也是对捕获能量的一种新的想法ꎮ而液力变矩器作为一种液压传动装置和减速带能量捕获装置组合的适配也就成为了一个问题ꎮ针对以上问题国内外学者做了以下研究ꎮ刘迪在液力变矩器循环圆直径不变的情况下ꎬ通过优化泵轮叶片形状ꎬ增加泵轮出口叶片角ꎬ增加泵轮力矩系数的办法ꎬ使液力变矩器在低速比时具有高效率的性质[１]ꎻ刘安然对长短叶片泵轮对外特性的影响进行研究ꎬ发现长短叶片泵轮对外特性的改善起到积极作用ꎬ在转速比在０.５１９~０.６９２之间效率值增加１.３１％~２.７２％ꎬ启动工况变矩比ｋ由３ ９１提高到４.１[２]ꎻ罗准等对具体的减速带装置和双液压缸式换能器进行了建模ꎬ利用Ａｍｅｓｉｍ进行数值计算ꎬ建立了气缸内径㊁储能器气体体积等参数与减速带弹簧刚度等参数的关系[３]ꎻＤａｒ￣ｒｅｌｌＲｏｂｉｎｅｔｔｅ针对液力变矩器对于汽车运行的适配性做了研究ꎬ对三个具有近似精确几何相似度的变矩器进行了尺寸分析ꎬ以显示相关性在预测整体外部对流换热机制中的适用性[４]ꎮ总体而言ꎬ对于减速带建模ꎬ液力变矩器建模和数值模拟的研究已经相对成熟ꎬ但对于液力变矩器和减速带的适配问题的研究还不多见ꎮ文中通过对液力变矩器进行建模分析ꎬ研究变矩器叶片厚度对常见减速带能量捕获装置的适配性ꎬ并利用模拟退火算法ꎬ寻求最优解ꎮ研究结果可为液力变矩器使用在其他领域的适配问题提供参考ꎮ１㊀模型建立及实验工况设置国内外对于液力变矩器的叶片厚度㊁冲角适配的研究并不多见ꎬ文中以等叶片厚度的冲焊型液力变矩器为研究对象ꎬ采用ＡＮＳＹＳ－ＣＦＸ软件对本问题进行数值模拟ꎬ研究叶片厚度㊁叶片冲角对于变矩器工作性能的影响ꎮ试验因素为泵轮叶片厚度㊁涡轮叶片厚度㊁各叶片冲角ꎬ参考某冲焊型液力变矩器相关参数[５]ꎬ设置具体实验变量(见表１ꎬ表２)ꎮＴｐ为泵轮叶片厚度ꎬＴｔ为涡轮叶片厚度ꎬαＰ为泵轮叶片冲角ꎬαＴ为涡轮叶片冲角ꎬαＳ为导轮叶片冲角ꎮ由于试验中的因素个数较少ꎬ所以采用全因素试验方法ꎬ评估所有因素在所有水平上的可能组合ꎮ㊀表１冲焊型液力变矩器实验参数变量上限下限步长Ｔｐ/ｍｍ４１０.５Ｔｔ/ｍｍ４１０.５㊀表２变矩器叶片冲角实验参数变量上限下限步长αＰ/ʎ４－４１αＴ/ʎ４－４１αＳ/ʎ４－４１图１㊀液力变矩器单通道物理模型㊀㊀分析采用ＡＮＳＹＳ－ＣＦＸ进行计算ꎬ对于单流道模型建立图一中的物理模型ꎬ如图１ꎬ图２所示ꎮ采用ＩＣＥＭ对物理模型进行网格化离散处理ꎬ处理结果网格数为３２２万ꎮ将网格导入后ꎬ检查网格质量为０.７６ꎬ可以满足本问题计算需求ꎮ对于计算模型进行选择ꎬ由于研究问题是一个稳态的流动问题ꎬ选择以压力为基础的绝对速度稳态模型ꎮ算法模型选择能量方程和ｋ－ｅｐｓｉｌｏｎ－ＳＳＴ湍流模型ꎬ而离散形式选择更容易收敛的一阶迎风格式ꎬ松弛因子选用默认值ꎮ固体域选用常见金属材料钢ꎬ内部流动液体选用２２号透平油ꎮ对于边界条件:入口设置为压力入口ꎬ温度为３６８Ｋꎬ相对压力为０.０７ＭＰａꎻ出口设置为速度出口ꎻ对于壳内壁面ꎬ设置为绝热边界无滑移ꎬ温度３５０Ｋꎮ图２㊀液力变矩器各叶片物理模型(左泵轮ꎬ中涡轮ꎬ右导轮)２㊀结果分析参考流场分析结果ꎬ共设置三个响应量ꎬ最高效率ηｍａｘꎬ最大能容系数λ０ｍａｘꎬ起动变矩比Ｋ０ꎬ输出转矩Ｔｏꎮ基于闫东清[５]对主效应㊁交互效应的相关研究ꎬ涡轮叶片厚度和泵轮叶片厚度虽然对效率有交互影响作用ꎬ但其对于变矩器的影响主要还是集中在涡轮和泵轮的输出转矩上ꎬ故将输出转矩作为评判变矩器性能的指标ꎮ２.１㊀叶片厚度对泵轮输出转矩的影响根据不同情况ꎬ分别取泵轮叶片厚度Ｔｐ为定值２ｍｍꎬ涡轮叶片厚度Ｔｓ为定值２ｍｍꎬ速比为０ ２ꎬ研究泵轮输出转矩的变化ꎮ为研究两者交互影响ꎬ以及所有水平上可能的两个叶片厚度的组合变化ꎬ获得其对泵轮输出转矩的影响规律ꎮ叶片厚度对泵轮输出转矩的影响如图３所示ꎬ涡轮㊁泵轮叶片对泵轮输出转矩的交互影响如图４所示ꎮ根据不同叶片厚度下泵轮转矩数值的对比图ꎬ无论是涡轮叶片厚度增加或者泵轮叶片厚度图３㊀叶片厚度对泵轮输出转矩的影响图４㊀涡轮、泵轮叶片对泵轮输出转矩的交互影响增加都会导致输出转矩的减小ꎬ这种趋势再叶片厚度较大时更为明显ꎮ由于叶片厚度加厚ꎬ导致边界层分离点后移ꎬ产生启动涡需要更大的逆压力梯度ꎬ导致了输出转矩的变小ꎮ在１~３ｍｍ的范围内泵轮输出转矩的变化平均为２％ꎬ最大值为２.３％ꎬ在３~４ｍｍ范围内泵轮输出转矩的平均变化率为３％ꎬ最大值为３.８％ꎮ且对于泵轮输出转矩ꎬ改变泵轮叶片厚度时ꎬ输出转矩始终低于同水平涡轮７％左右ꎮ２.２㊀叶片厚度对涡轮输出转矩的影响分别取泵轮叶片厚度Ｔｐ为定值２ｍｍ和涡轮叶片厚度Ｔｓ为定值２ｍｍꎬ速比为０.２ꎬ研究泵轮输出转矩的变化ꎮ为研究两者交互影响ꎬ以及所有水平上可能的两个叶片厚度的组合变化ꎬ分析其对涡轮输出转矩的影响ꎮ叶片厚度对涡轮输出转矩的影响如图５所示ꎬ涡轮㊁泵轮叶片对涡轮输出转矩的交互影响如图６所示ꎮ图５㊀叶片厚度对涡轮输出转矩的影响图６㊀涡轮、泵轮叶片对涡轮输出转矩的交互影响根据不同叶片厚度下涡轮转矩数值的对比图ꎬ不同于泵轮ꎬ涡轮输出功率对于两种叶片厚度变化的响应差异不大ꎬ原因为涡轮和泵轮功能上本质的不同ꎬ涡轮将输入不稳定的机械能转化成稳定压力势能ꎬ泵轮将压力势能转化成稳定的机械能ꎬ所以两者对转矩的响应呈不同趋势ꎮ同时无论是涡轮叶片厚度增加或者泵轮叶片厚度增加都会导致输出转矩的减小ꎬ这种趋势在叶片厚度较大时更为明显ꎬ涡轮在１~３ｍｍ的范围内泵轮输出转矩的变化平均为２.２％ꎬ最大值为２.５％ꎬ在３~４ｍｍ范围内泵轮输出转矩的平均变化率为３.４％ꎬ最大值为４.２％ꎮ２.３㊀叶片冲角对变矩器工作性能的影响由于改变冲角对输出转矩的影响并不明显ꎬ为研究导轮㊁泵轮㊁涡轮不同叶片冲角对液力变矩器性能的影响ꎬ更换泵轮转矩系数作为响应量ꎬ保持其它设计参数不变ꎬ改变叶片冲角的数值ꎬ更新模型ꎬ分别划分网格ꎬ建立流场仿真计算模型ꎬ采用相同的流场仿真方法开展研究ꎮ叶片冲角对泵轮转矩系数的影响如图７所示ꎮ图７㊀各叶片冲角对泵轮转矩系数的影响不同类型的叶片的冲角对液力变矩器泵轮转矩系数的影响不同ꎬ对于涡轮叶片ꎬ冲角增大ꎬ转矩系数逐渐增长ꎬ增长总体水平一致ꎬ平均变化率１.４％ꎮ对于泵轮叶片ꎬ冲角增大ꎬ转矩系数先增大后减小ꎬ转矩系数最大值５.５ꎬ此时冲角为２ʎꎮ对于导轮叶片ꎬ冲角增大ꎬ转矩系数总体呈减小ꎬ后有略微增大ꎬ转矩系数最小值为５.３５ꎬ此时冲角为２ʎꎮ２.４㊀模型优化为了使变矩器适配减速带能量捕获装置ꎬ整合之前对于减速带㊁捕获装置建模所得数据ꎬ提出以下目标函数:Ｔｔ㊀ＴＰ＝ａｒｇｍａｘ(Ｔｏ)(１)㊀㊀由于数值仿真的局限性ꎬ无法得到具体的表达式来用数学方法求解最优解ꎮ所以将叶型数据整合ꎬ采用模拟退火算法对以上目标函数寻找最优解ꎮ结果见表３ꎮ由表３可知ꎬ在涡轮和泵轮叶片厚度分别为２.０７５ｍｍ和２.１０ｍｍ时ꎬ输出转矩达到最大ꎮ㊀表３输出转矩最优解叶片类型最优解/ｍｍ泵轮２.１０涡轮２.０７５３㊀结束语鉴于已有变矩器数值模拟结果ꎮ文中通过创建单流道的液力变矩器物理模型ꎬ基于减速带能量捕获装置的特性ꎬ对液力变矩器和减速带捕能装置行适配ꎬ寻求两者的最佳性能参数ꎮ研究表明:(１)涡轮㊁泵轮叶片厚度增大会导致泵轮输出转矩减小ꎮ两种叶片厚度对于涡轮输出转矩的影响并没有显著的差别ꎮ(２)采用模拟退火算法ꎬ得到了可行域内的最优解ꎬ泵轮叶片厚度为２.１ｍｍꎬ涡轮叶片厚度为２.０７５ｍｍꎮ(３)不同类型叶片冲角改变对于转矩系数影响不同ꎬ对于涡轮叶片ꎬ冲角增大ꎬ转矩系数逐渐增大ꎻ对于泵轮叶片ꎬ冲角增大ꎬ转矩系数先增大后减小ꎻ对于导轮叶片ꎬ冲角增大ꎬ转矩系数总体呈减小ꎬ后有略微增大ꎮ研究结果可为液力变矩器涡轮㊁泵轮优化设计提供参考ꎮ参考文献[１]㊀王㊀迪ꎬ常㊀山ꎬ岳彦炯.ＣＦＤ仿真设计新型双涡轮导叶可调式液力变矩器[Ｊ].热能动力工程ꎬ２０１８ꎬ３３(１２):９３－９７.[２]㊀刘安然ꎬ李延频ꎬ石祥钟.长短叶片泵轮对液力变矩器性能改进的研究[Ｊ].液压与气动ꎬ２０２０(４):４２－４６.[３]㊀罗㊀准ꎬ冯武卫ꎬ周中华ꎬ等.自发电减速带在道路交通中的设计应用[Ｊ].机械工程师ꎬ２０１９(１０):７４－７６.[４]㊀ＲｏｂｉｎｅｔｔｅＤꎬＢｌｏｕｇｈＪ.ＴｒａｎｓｉｅｎｔＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒａｎｄＥｎ￣ｅｒｇｙＢａｌａｎｃｅＭｏｄｅｌｆｏｒＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＴｏｒｑｕｅＣｏｎｖｅｒｔ￣ｅｒｓＷｈｉｌｅＯｐｅｒａｔｉｎｇａｔＥｘｔｒｅｍｅＳｐｅｅｄＲａｔｉｏ[Ｃ].Ｉｎ￣ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍｏｎＴｒａｎｓｐｏｒｔＰｈｅｎｏｍｅｎａ＆Ｄｙ￣ｎａｍｉｃｓｏｆＲｏｔａｔｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１６.[５]㊀闫清东ꎬ李新毅ꎬ魏㊀巍ꎬ等.冲压叶片厚度对液力变矩器性能的影响[Ｊ].北京理工大学学报ꎬ２０２０ꎬ４０(５):４７１－４７６.。

液力变矩器涡轮叶片三维立体设计1 Solidworks画涡轮叶片根据上章画的轴面图和正投影图可以确定涡轮叶片内环外环各点的三维坐标，有了各点的三维坐标就可也作出叶片的轮廓然后将轮廓拉伸一定距离，再放样便可得到叶片。

为了方便各点取为找分点是所确定的点。

1.1 统计各点的坐标。

1)确定x方向y方向的坐标在外环内环的正投影图以射线Ⅲ为y轴（向上为正），以过圆心的一条垂直于y轴的直线作为x轴（向右为正），然后便可以在CAD中读取各点的x、y坐标,现将读取的坐标统计如下:2) 确定z方向的坐标在轴面投影图上确定z坐标，以过圆心的一条垂直于顶点与圆心的连线的直线为z 轴（左为正方向），然后读出内线外线上各分点的z坐标，现将读取的坐标统计如下：表4.1 长叶片外环外线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -21.46 173.49 13.942 -35.26 165.73 26.653 -43.15 155.58 37.24 -46.05 144.63 49.195 -45.23 133.85 50.436 -41.94 123.84 53.237 -36.86 114.93 548 -30.28 107.21 53.879 -22.75 100.38 52．6210 -15.67 94.03 50.2911 -8.78 88.22 47.1812 -2.53 82.83 43.513 4.04 77.82 39.4314 10.76 72.92 35.0915 12.90 71.58 30.55表4.2 长叶片外环内线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -13.24 174.32 13.94点X Y Z2 -24.58 167.65 26.653 -31.43 158.35 37.24 -34.63 147.78 49.195 -34.39 137.03 50.436 -31.94 126.79 53.237 -27.91 117.41 548 -22.53 109.07 53.879 -16.64 101.58 52.6210 -10.94 94.69 50.2911 -5.41 88.49 47.1812 0.09 82.87 43.513 6.26 77.67 39.4314 12.362 72.49 35.0915 12.89 71.38 30.55表4.3长叶片内环外线三维坐标点X Y Z0 18.86 150.26 01 4.55 148.23 11.372 -1.4 140.86 19.843 -1.19 131.2 24.114 3.77 121.36 24.25 12.12 112.26 20.96 23.24 103.95 15.287 29.78 99.39 11.13表4.4 长叶片内环内线三维坐标点X Y Z0 18.86 150.26 01 9.89 147.98 11.372 4.02 140.81 19.843 3.82 131.15 24.114 8.13 121.15 24.25 15.21 111.89 20.96 24.32 103.72 15.287 30.43 99.39 11.13表4.5 短叶片外环外线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -24.689 173.068 13.94点X Y Z2 -35.748 165.626 26.653 -41.885 155.922 37.24 -43.595 145.384 45.195 -41.995 134.894 50.436 -38.188 125.049 53.237 -34.132 120.0934 53.68表4.6 短叶片外环内线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -8.241 174.625 13.942 -22.829 167.895 26.653 -32.015 158.244 37.24 -36.511 147.323 45.195 -37.443 136.228 50.436 -35.692 125.784 53.237 -34.097 120.185 53.68表4.7短叶片内环外线三维坐标点X Y Z0 18.796 150.255 01 9.208 150.041 6.242 4.555 148.234 11.393 0.751 144.597 16.564 -0.699 140.866 19.845 -0.766 136.129 22.596 -0.359 131.208 24.117 2.588 127.573 24.6表4.8 短叶片内环内线三维坐标点X Y Z0 18.796 150.255 01 14.373 149.629 6.242 9.656 147.989 11.393 5.412 144.497 16.564 3.713 140.817 19.845 2.419 136.110 22.596 2.328 131.187 24.117 2.588 127.573 24.61.2 叶片作立体图在Solidworks中作两个3D草图，将内环外环各点坐标分别输入两个草图中，然后在各草图中将分别将内环外环各点用样条曲线连起，便有了外环内环的轮廓，然后分别在内环外环的起点、末点调整样条曲线的控制点，调出一个圆弧来，再将各轮廓向外拉伸1mm, 最后将拉伸好的体放样成叶片，如下图所示：图 4.1 长(上)、短(下)叶片从图中可看出，按此坐标作出的叶片轴面方向弯曲度太小，所以要进行修改，在内环正投影图上将内环轮廓以中心逆时针旋转6.13°，再量取坐标如下：表4.9长叶片内环外线新三维坐标点X Y Z0 18.86 153.15 01 4.55 149.99 11.372 -1.4 142.47 19.843 -1.19 132.7 24.114 3.77 122.8 24.25 12.12 114.21 20.96 23.24 107.73 15.287 29.78 104.94 11.13表4.10 长叶片内环内线新三维坐标点X Y Z0 18.86 153.15 01 9.89 149.99 11.372 4.02 142.47 19.843 3.82 132.7 24.114 8.13 122.8 24.25 15.21 114.21 20.96 24.32 107.73 15.287 30.43 104.94 11.13表4.11 短叶片外环内线三维坐标点X Y Z0 0 176.94 01 -8.241 173.068 13.942 -22.829 165.626 26.653 -32.015 155.922 37.24 -36.511 147.323 45.195 -37.443 136.228 50.436 -35.692 125.784 53.237 -34.097 120.185 53.68表4.12短叶片内环内线三维坐标点X Y Z0 18.796 150.255 01 14.373 150.041 6.242 9.656 148.234 11.393 5.412 144.597 16.564 3.713 140.866 19.845 2.419 136.129 22.596 2.328 131.208 24.117 2.588 127.573 24.6同样按上面步骤作出叶片如下：图4.2 新长叶片图4.3 新短叶片这样叶片有一定弯曲度，所以采用此叶片。

摘要液力变矩器作为液力传动装置的一种，广泛的应用在在汽车、工程机械、化工机械中，起着传动和变矩的重要作用。

它是以液体为工作介质，利用液体动能来传递能量的流体传动。

随着液力传动技术的飞速发展，现代液力变矩器以平稳性好，变矩效果明显等优点被越来越广泛的应用并且不断在改进。

所以，提高液力变矩器自主研发能力对我们来说是十分重要的。

本论文主要研究的是CL165液力变矩器的结构设计，而叶片设计又是液力变矩器设计当中的中重要部分，通过使用环量分配法设计叶片旨在使其能够达到所需额定条件，从而实现增加扭矩，动力输出等要求，达到提高传动效率，降低损耗。

关键词：液力变矩器叶片设计环量分配法ABSTRACTHydraulic torque converter as a kind of hydraulic transmission are widely used in the automobile, engineering machinery, chemical machinery, and play an important role in transmission and multiplication of torque. It is based on the liquid as the working medium，use kinetic energy of the liquid to deliver the power。

With the rapid development of hydraulic transmission technology, modern torque converter with the good stability and the advantages of variable torque obvious effect is more widely used and constantly improving. Therefore，independent research and development to improve the ability to torque converter is very important to us.This thesis is studies on the CL165 torque converter Structure design，and the blade design is the torque converter in which an important part of the design . Through the use of blade circulation distribution method designed to enable it to achieve the required rating conditions, in order to achieve increased torque, power output and other requirements, to improve transmission efficiency, reduce losses.Keywords: Hydraulic torque converter ; the blade design; the circulation distribution method目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1) (1) (1) (1) (2) (4)第2章工作原理及设计方法 (6) (6)设计方法 (8) (8)经验设计法 (8)理论设计法 (8)第3章传动方案论证 (10) (10) (10) (10) (11)第4章液力变矩器的叶片设计 (12) (12) (12) (14) (14) (18) (22) (25)第5章总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论液力传动是以液体为工作介质，利用液体动能来传递能量的流体传动。

摘要液力变矩器的结构设计。

液力变矩器设计在此主要是变矩器循环圆设计，叶片设计以及一些关键部件的设计。

液力变矩器设计的关键是叶片设计，同时，本文还介绍了液力传动的发展和应用概况等。

本文叶片设计所使用的方法是环量分配法，通过已知数据和相关公式经过计算设计出了循环圆、泵论、涡轮、导轮。

对液力变矩器的基本原理、特性、结构特点、工作特性、等进行充分的了解和掌握，在具体的要求及指标下，如额定力矩、转速、功率、泵论出口角、涡轮出口角、导轮出口角等，设计出最佳、最合理的结构，以求最好的满足设计要求和实际的需求。

关键词：液力变矩器循环圆叶片设计环量分配法AbstractStructural design of the torque converter.Torque converter torque converter design cycle in this round is mainly designed，Blade design and the design of some key components. Because the torque converter directly affect the converter leaves the performance parameters，the torque converter design is the key blade design. Meanwhile, the article describes the development and application of hydraulic transmission profile and so on.This blade design is used in circulation distribution method, through the known data and design a formula for calculating the cycle through the circle, pump theory, turbine, guide wheel The basic principle of the torque converter, properties, structural characteristics, job characteristics, such as the full understanding and grasp，In the specific requirements and targets, such as the rated torque, speed, power, pump on the outlet angle, turbine outlet angle, guided round exit angle，Design the best and most reasonable structure, in order to best meet the design requirements and actual needs. Keywords: Torque converter；Circulation round；Blade design；Central volume of distribution method目录摘要 (I)ABSTRACT ......................................................... I I 第1章绪论. (1)1.1液力传动的发展和应用概况 (1)1.2液力变矩器国内外研究与应用现状 (1)1.2.1液力变矩器国外研究与应用 (1)1.2.2液力变矩器国内研究与应用 (2)1.3本课题研究的目的和意义 (3)1.4本课题主要研究内容 (3)第2章液力变矩器的研究进展 (5)2.1液力变矩器流动理论研究进展 (5)2.2液力变矩器设计方法研究进展 (5)第3章液力变矩器的传动方案论证 (7)3.1液力变矩器的基本结构和工作原理 (7)3.2液力变矩器的特性 (11)3.3传动方案 (13)第4章液力变矩器叶片设计 (14)4.1循环圆的确定 (14)4.2泵轮叶片的设计 (15)4.3涡轮叶片设计 (19)4.4导轮叶片设计 (22)第5章总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第1章绪论1.1液力传动的发展和应用概况自20世纪初德国人盖尔曼·费丁格发明液力传动以来，由于其独特的优点，首先被应用于船舶工业，第二次世界大战以后在矿山、工程机械、汽车、履带牵引车等行业得到广泛应用。