液力传动变速箱设计与仿真设计

液力传动变速箱的设计与仿真
液力传动变速箱是一种利用液力传动来实现车辆变速的一种传动装置。

其设计与仿真主要涉及以下几个方面：
1. 设计变速箱结构：液力传动变速箱通常由液力变矩器和齿轮机构组成，设计时需要确定其具体的结构形式，包括输出轴和配合变速器的齿轮机构。

2. 确定变速比：由于液力传动变速器具有无级可调节的特点，因此需要根据实际应用需求确定变速比范围。

3. 优化液力变矩器：液力变矩器的传动效率较低，需要通过优化设计来提高其效率，包括优化工作液体流动方式、叶轮形状和尺寸等。

4. 齿轮机构设计：齿轮机构是液力传动变速箱的核心部分，需要针对不同的变速比范围进行优化设计，并考虑齿轮的材料、齿轮轴承及齿轮啮合的精度等因素。

在设计完成后，需要进行仿真验证，包括：
1. 动力学仿真：通过动力学仿真分析液力传动变速箱在不同工况下的性能表现，包括变速过程中的加速度和转矩输出等。

2. 寿命仿真：通过寿命仿真模拟液力传动变速箱在长时间使用过程中的运转状态，分析其零部件的疲劳寿命和损伤程度，为实际使用提供参考。

通过以上的设计与仿真，可以优化液力传动变速箱的性能和结构，提高其可靠性和寿命，使其更好地适用于各种车辆的变速传动系统。

1 绪论1.1 研究的目的和意义（1）液力传动变速箱设计是机械工程及自动化专业学生的一次比较完整的某类机械的整体设计。

通过设计，培养学生独立的机械整机的分析能力，树立正确的设计思想，掌机电一体化产品设计的基本方法和步骤，为自动化机械设计打下良好的基础。

（2通过设计，把有关课题（机械原理、机械设计、液力传动、汽车构造、CAD技术、Pro/E）中获得的理论知识在实际中综合地加以利用，使这些知识得到巩固与发展，使理论知识与生活密切地结合起来。

因此，液力传动变速箱的设计是有关专业基础和专业课后综合性的专业设计。

（3）通过设计，熟练的应用有关参考资料，计算图表、手册、图册和规范，熟悉有关国家标准，培养学生独立工作与分工合作完成大型设计的能力和在机械整体设计方面所必备的基本技能。

（4）本次设计的具体要求：进行相关的机械、液力传动以及液压控制等方面的理论与技术研究，开发基于机电一体化的高效、简易、稳定。

（5）随着国家经济建设的不断发展,对液力传动变速箱的需求量将逐年大幅度增加，液力传动变速箱用户对性能要求越来越高。

本次设计致力于研究出更加实用、合理的液力传动变速箱。

1.2 本课题的主要研究内容本次设计的液力传动变速箱是由液力变矩器和具有前进二档、后退二档共四个档位的动力换档变速箱组成的液力传动变速箱。

设计的主要任务包括总体方案设计、结构与零部件设计、液压控制部分设计、变速箱的三维建模与运动仿真。

液力传动变速箱采用单级二相三工作轮综合式液力变矩器。

液力变矩器使该液力传动变速箱具有液力传动输出的自动适应性，能随着外负载的变化而相应改变其输出扭矩和转速，而且要求能够吸收和消除来自发动机和外负载对传动系统的冲击振动。

所采用的换档方式要求带有缓冲阀，使操纵简单、方便，起动平稳，较大地减轻操作者劳动强度。

除此之外，还要学会湿式多片式液力离合器的设计方法以及设计液压控制整体的油路。

这样，每个部分协调工作，构成完整的液力传动变速箱。

“液压传动”虚拟仿真实验设计
李欢欢;张彪;冯培连;李松晶
【期刊名称】《工业和信息化教育》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】为了弥补传统“液压传动”实验的不足,对“液压传动”实验进行虚拟仿真实验设计。

采用SolidWorks三维建模软件构建“液压传动”课程虚拟仿真实验所需的液压元件及辅助元件,以Unity3D交互引擎作为虚拟仿真实验开发平台、以Visual Studio作为代码集成开发环境,基于C Sharp语言建立液压泵性能虚拟仿真实验、节流阀压差特性虚拟仿真实验和溢流阀启闭特性虚拟仿真实验。

以液压泵性能虚拟仿真实验为例,详细介绍了实验操作模块的实验方法。

将虚拟仿真实验技术应用于液压传动实验课程中,来探索线上液压传动实验教学的新模式。

【总页数】5页(P59-63)
【作者】李欢欢;张彪;冯培连;李松晶
【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642
【相关文献】
1.基于LabVIEW的虚拟液压传动实验设计
2.虚拟仿真技术在“液压传动”课程实验中的应用
3.FluidSIM虚拟仿真在液压传动实验中的应用
4.虚拟仿真技术在液压
与气压传动课程教学中的应用探讨5.液压传动系统设计与空化优化虚拟仿真实验教学体系构建
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2004年第25卷第3期华北工学院学报V o l.25N o.32004.95) (总第95期)J O U R N A LO FN O R T H C H I N AI N S T I T U T EO FT E C H N O L O G Y(S u m N o=================================================================文章编号:1006-5431(2004)03-0171-06面向对象的液力机械传动箱建模与仿真杨世文1,郑慕侨2(1.华北工学院热能与动力工程系,山西太原030051;2.北京理工大学,北京100081)摘要:为提高复杂机电系统的建模效率,基于面向对象的物理系统建模语言Mo d e l i c a,建立了液力机械传动箱基本组件的可重用参数化模型.所建模型具有无因果性,支持类结构(面向对象,多重继承,模板),可重用等特点.利用面向对象的基本构件模型,建立了某履带车辆液力机械综合传动箱模型,并进行了动力传动系统的换挡动态特性仿真.虽然没有对结果进行试验验证,但从定性分析看,所建模型能正确地反映换挡动态特性,可用于换挡动态特性评估以及传动箱动态载荷的计算.关键词:面向对象;建模;仿真;传动箱中图分类号:T K463文献标识码:AO b j e c t-O r i e n t e dMo d e l i n ga n dS i m u l a t i o no fa H y d r a u l i c T r a n s m i s s i o nY A N G S h i-w e n1,Z H E N G Mu-q i a o2(1.D e p t.o f T h e r m a l E n e r g ya n dP o w e r E n g i n e e r i n g,N o r t hC h i n a I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,T a i y u a n030051,C h i n a;2.B e i j i n gI n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y,B e i j i n g100081,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o i n c r e a s e m o d e l i n g e f f i c i e n t,t h e r e u s a b l e s u b s y s t e m m o d e l s o f h y d r a u l i c t r a n s m i s s i o n,b a s e d o n o b j e c t-o r i e n t e d p h y s i c a lm o d e l i n g l a n g u a g eMo d e l i c a,w a sd e v e l o p e d.T h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h em o d e l st h a td i s t i n g u i s h t h et r a d i t i o n a ls i m u l a t i n g m o d e l sa r eo fn o n-c a u s a l, s u p p o r t i n gc l a s s s t r u c t u r e(o b j e c t-o r i e n t e d,m u l t i-i n h e r i t a n c e,a n dt e m p l a t e),a n dr e u s e a b l e.Mo d e l i n g a n ds i m u l a t i n go f t h ei n t e g r a t e dh y d r a u l i ct r a n s m i s s i o no f at r a c k e d v e h i c l ew a sc a r r i e do u t b a s e do n Mo d e l i c a/D y m o l as o f t w a r e.T h e r e s u l t s s h o w t h e e x p e c t e db e h a v i o r s,h o w e v e r s i n c e n om e a s u r e m e n t s h a s b e e na v a i l a b l e i t i s h a r dt os a yh o w n e a r t h e t r u t ht h e m o d e l i s,j u s t t h a t t h e q u a l i t a t i v e b e h a v i o r i s c o r r e c t.K e y w o r d s:o b j e c t-o r i e n t a t i o n;m o d e l i n g;s i m u l a t i o n;t r a n s m i s s i o n0引言由于受试验技术条件、经费及研发时间等的限制,又得益于计算机技术的高速发展,车辆动力传动系统动态特性的研究已开始大量从试验方法转向试验验证下的计算机数字仿真方法[1,2].对于车辆动力传动系统,许多建模仿真工作大多针对具体产品而开展,在构造模型的过程中描述系统的微分方程因具体问题的不同或同一问题的局部修改而使得整体系统方程被重复推导、编码和调试[2].杠杆模拟法,键合图[3]等工具的应用也只是有助于传动系统运动方程的建立.已有的软件如*收稿日期:2003-09-25基金项目:部级基金资助项目作者简介:杨世文(1965-),男,教授,博士.主要从事车辆传动系统及其控制研究.Ma t l a b /S i m u l i n k 也可用于传动系统的建模与仿真,但没有适合的传动系统专用模块,而是更适用于传动系控制系统的仿真[4];A ME S i m ,E A S Y 5,A D A MS 等软件包含有动力传动系统的专用模块,但软件本身的开放性较差,且需要开发人员掌握高级编程语言进行二次开发[5].本文采用面向对象的物理系统建模语言Mo d e l i c a 进行液力机械传动系统的建模与仿真研究.该建模语言为开放、免费的,且具有无因果性建模,适合多工程领域,支持类结构(面向对象、多重继承、模板)等特点[5].1面向对象的传动系统部件模型液力机械综合传动系统尽管部件多、型式复杂,建立统一的、通用的动态仿真模型非常困难[6],但考虑到传动系统中的机械部件大多采用结构相对简单、效率较高的齿轮传动系统(即绕固定轴转动并传递运动和动力的基本构件),摩擦构件和作平面运动的行星轮构件(对行星传动系统),所以对由有限类型的子系统或部件组成的系统,可以建立有限类型部件的对象模型,再由这些通用的基本部件模型构建大系统,即为面向对象的建模.传动系统建模时采用集中参数法将系统离散化为多自由度动力学系统[6,7],各部件的连接接口认为是刚性连接.按集中参数法,传动系统可简化为一维旋转机械系统,系统由惯量、弹性(阻尼)元件、齿轮构件、摩擦元件等基本部件组成.1.1机械接口部件实际机械系统各构件间的刚性连接可统一看作法兰部件,且整个传动系统与发动机或液力变矩器、驱动机构等部件间的连接也可由法兰部件模拟.机械法兰连接器的状态变量为:法兰的绝对旋转角,φ/r a d ;法兰的端面转矩,τ/N m .基于面向对象语言Mo d e l i c a [4]建立的机械接口(法兰连接器)部件模型[6]为:图1机械接口(法兰)及符号约定F i g .1S i g nc o n v e n t i o no f m e c h a n i c a l f l a n g e s c o n n e c t o r F l a n g e aMo d e l i c a .S I u n i t s .A n g l ep h i ;f l o w Mo d e l i c a .S I u n i t s .T o r q u e t a u ;e n dF l a n g e a;法兰连接器本身也是一个对象,包括转角和转矩两个变量.其中法兰的转矩定义为流变量,表明如果两个构件以法兰连接,则作用在法兰上的转矩代数和为零,且旋转角相等,从而通过法兰在不同部件间建立起相应的代数约束方程.用于机械系统对象模型的法兰一般成对出现(如图1所示),Z 轴为旋转的正方向,也是状态变量的正方向,虚线框表示某一封装对象.1.2主要构件的对象模型在建模时,本文忽略了构件的弹性和运动副中的间隙对系统运动的影响;忽略了齿轮刚度引起的弹性振动,啮合副的啮合损失,轴承摩擦以及运动间隙产生的动载荷.所建立的各构件的对象模型如表1所示.1)齿轮副构件本文中所指齿轮构件具有如下特性:有两个轴端法兰A 和B ;一个自由度;轴端转速满足时不变约束方程ωA =i ωB ,i 为时不变常数,称为齿轮对的传动比.2)行星构件本文中所指齿轮对具有如下特性:具有3个轴端法兰A ,B ,C;具有两个自由度;轴端转速满足时不变约束方程ωA -ωB =i 0(ωC -ωB ),i 0为时不变常数(i 0≠0,1),称为行星排的固定传动比.行星构件分为271华北工学院学报2004年第3期两类:即行星-行星组合构件和行星-齿圈组合构件.基于这两类基本构件,可以组合成任意类型的复杂行星传动机构.3)摩擦构件本文所指摩擦构件遵守库仑摩擦定律,具有理想的开关特性.带有两个法兰的滑磨元件,可用于闭锁两个构件的相对运动,使得它们能整体运动,如离合器、制动器、轴承摩擦等.这里以液力机械传动箱常用的湿式多片离合器为例.作用在离合器法兰上的正压力使得摩擦副间产生摩擦力,正压力f n的大小由外部输入的离合器控制信号u 来控制.当两个法兰的相对角速度不为零时,摩擦转矩是与相对速度有关的摩擦系数µ(ωr e 1),正压力f n ,离合器结构参数c g e o的函数.对湿式金属摩擦片式离合器,按均匀磨损假设,有c g e o =z (r o +r i )/2,式中z 为摩擦副数,r o 和r i 分别为摩擦片外、内半径.摩擦系数由试验数据表经线性插值得到.表1传动系统主要部件模型T a b .1===Ma i nc o m p o n e n t s o f d r i v e t r a i n=============部件对象方程部件对象方程φ·1+φ·2=0φ‥1=φ‥2J φ1=τ1-τ2(J 为惯量)i 1=Z 1/(Z 1+Z 2)i 2=Z 2/(Z 1+Z 2)φ0=i 1φ1+i 2φ2τ1=i 1τ0τ2=i 2τ0(Z 为齿轮齿数=============)φ=φ2-φ1T =K (φ-φ0)+D φ·τ2=τ1=T i 1=Z 1/(Z 2-Z 1)i 2=Z 2/(Z 2-Z 1)φ0=i 2φ2-i 1φ1τ1+i 1τ0=0τ2=i 2τ0(Z 为齿轮齿数=============)φ·1+r a t i o φ·2=0φ‥1+r a t i o φ‥2=0r ·τ1=τ2(r 为传动比)ωr e 1=φ·2-φ·1f n =f nm a x u F t =c g e o µ(ωr e 1)f n τ1=τ2=F t当相对角速度为零时,摩擦元件连接的主被动边元件结合在一起,此时所传递的摩擦转矩要由转矩平衡式计算,以保证主被动边的相对加速度为零.若所传递的转矩超过离合器的最大静摩擦转矩,离合器开始滑磨.这一连续/离散系统的实现方法基于文献[8]提供的算法.每个部件的对象模型均包括状态变量、方程(方法),封装后通过两端的机械法兰与其他部件连接.这样,各部件的内部状态变量就通过法兰之间的约束方程建立了联系,再通过符号运算则可以建立描述整个系统的数学方程.由于不同部件间只通过法兰连接,这样描述部件特性的内部方程的改变,对系统整体的模型结构没有影响,且已建立的各部件模型可重复使用.各基本构件的特性均有数学方程描述,故所建模型具有无因果特性,即各部件连接时,不必指定状态变量的输入输出关系.2某液力机械综合变速箱的建模与仿真以某履带车辆装备的六前进挡液力机械综合变速箱(图2)为例.基于表1中的部件建立其动态特性371(总第95期)面向对象的液力机械传动箱建模与仿真(杨世文等)图2某履带车辆综合传动箱示意图F i g .2S k e t c hm a po f a ni n t e g r a t e dt r a n s m i s s i o n计算及换挡特性模拟和评估的计算机仿真模型,可用于对动力换挡控制策略的评估、修正和验证,以及传动箱部件动态载荷计算,从而优化车辆动力性能并为结构设计提供载荷数据.图2左下方的表格为不同挡位下需结合的离合器.在Mo d e l i c a 语言集成编译与运行环境D y m o l a 下建立的某履带车辆传动箱动力学仿真模型如图3所示.模拟计算时没有考虑倒挡行驶和转向行驶,所以倒挡离合器控制信号输入为零,而转向输入端(图3右中)无信号.液力变矩器模型基于稳态试验数据建模,其泵轮和涡轮部分的惯量分别等效到发动机飞轮和变速箱输入端.2.1仿真模型根据不同的仿真要求,仿真计算方法主要有正向计算法和反向计算法[9].正向计算法侧重于车辆动力传动系统经济性能的评估;反向计算法侧重于动力性能的仿真与评估.1-输入端;2-1轴惯量;3-2轴惯量;4-3轴惯量;5-输出端;6-汇流排;7-转向轴惯量;8-汇流排;9-输出端;10-转向泵惯量图3变速箱机械传动模型F i g .3Me c h a n i c a l t r a n s m i s s i o nm o d el 1-油门信号;2-发动机;3-前传动;4-闭锁式变矩器;5-闭锁离合器控制信号;6-测功机;7-侧传动;8-变速箱;9-车辆等效惯量;10-换挡控制器图4车辆动力传动系统仿真模型F i g .4S i m u l a t i o nm o d e l o f v e h i c l e p o w e r t r a i n 进行传动系统动态仿真时,还需考虑发动机和车辆动力学模型.完整的传动系统动态仿真模型如图4所示.闭锁离合器控制信号(L C)为零,即变矩器始终不闭锁.车辆动力采用全程调速柴油机,将柴油机曲轴系简化为一个惯量,采用准静态扭矩映射图(E N G I N E MA P)模型.映射图通过不同油门开度和转速下的发动机的稳态净输出扭矩数据确定.忽略了各缸燃烧所产生的扭矩脉冲和活塞连杆等运动组件往复运动产生的变惯量惯性扭矩.不考虑发动机燃油系统及油门执行机构的滞后对仿真模拟计算的影响.发动机输出扭矩用油门输入和发动机转速在发动机映射图上经双线性插值确定.车辆平移质量等效为传动箱两侧的惯量,道路阻力由两侧的测功器模拟.2.2模拟计算计算条件为:车辆总质量20000k g ,柴油机额定功率400k W ,额定转速2200r /m i n ,在水平路面上直驶,道路阻力系数取0.05,迎风面积4m 2,空气阻力系数0.6,驱动轮半径0.2626m ,侧传动比4.7,不考虑履带的滑动.仿真时,发动机油门由40%开度在2s 内达到全开,并保持不变.仿真计算时间为10s .整个仿真471华北工学院学报2004年第3期过程液力变矩器不闭锁.由于没有建立离合器液压操纵系统模型,仿真时设定各换挡离合器操纵油压曲线如图5,图6所示.部分计算结果如图7～14所示.)期。

0引言汽车传动系的自动变速是车辆电子技术的一项重要内容，也是目前车辆发展的趋势。

采用自动变速技术是提高车辆使用性能、改善车辆动力性和经济性的有效措施[1]。

本文围绕AT 自动变速器的控制方法及仿真技术，以工程的角度分析自动变速器换档规律的标定方法，描述了AT 换档规律标定的理论计算和工作步骤，具体的研究和开发工作如下。

针对变速器标定的动态仿真进行数学建模。

建立典型的自动变速器换档规律的数学逻辑模型，分析换档规律标定基本理论和运算原理，基于建模软件仿真建模。

对最优性换档规律进行建模，在所建立的模型中输入整车、发动机、变速器和液力变矩器等数据，通过建模计算得出最优的自动变速器换档规律仿真数据。

在上述基础上，使用仿真计算模型进行5AT 换档规律桌面标定，桌面标定是主要考虑动力性、经济性和驾驶性三方面的仿真模拟计算过程。

良好的桌面标定结果将大大减少后期整车标定的工作，在整车标定过程中，涉及到发动机油耗特性、变速器换档延迟、NEDC 循环工况需求、整车驾驶性（包括油门操控性能、液力变矩器锁止控制与振动噪声、液力变矩器滑摩控制与振动噪声）等均是影响最佳换档时机选择的主要因素，基本技术路线为：换档控制策略的设计与建模—系统仿真计算—分析校核—整车试验。

1计算模型的建立车辆的模型可以分成：发动机、离合或液力变矩器、变速器、轮胎、车辆行驶阻力和驾驶操作。

传动系统的扭矩和转速传输工作过程如图1所示。

图1仿真系统模型图2为建立的仿真系统模型，为了更好地实现仿真效果，运用Simulink 搭建了数学模型，运用Simdriveline 搭载了物理模型[2]。

图2仿真系统模型1.1汽车动力装置计算模型的建立①发动机数学建模。

发动机扭矩特性数学模型拟合将参考节气门开启角度和发动机的转速，其公式为：T 发动机=f （N 发动机·θ节气门）（1）式中T 发动机为发动机输出有效扭矩，Nm ；N 发动机为发动机旋转速度，rpm ；θ发动机为节气门开启角度，°。

混合动力变速箱液压系统设计与动态仿真倪金鹏;韩兵【摘要】针对某款混合动力汽车变速箱设计出一个液压系统.以液压系统功能要求作为依据,经理论计算得到各个阀体的参数.根据液压系统设计方案原理图,采用模块化思想在仿真软件ITI-SimulationX环境下建立液压系统的动态仿真模型,并对每个阀体元件进行了动态性能仿真.通过仿真,验证了理论计算的正确性；同时对液压系统的供油调压和流量控制系统、制动器元件操控系统、冷却和润滑系统的压力和流量进行了动态分析.研究方法与结果可应用于混合动力汽车变速箱液压系统的设计.%Specific to the transmission structure of Hybrid Electric Vehicle (HEV),a hydraulic system was designed.In the light of functional requirements of hydraulic system,parameters of each valve can be obtained through theoretical calculation,On the basis of the design scheme,hydraulic system model can be simulated in the software SimulationX by adopting modular design idea and dynamic simulation for each valve component was carried out,which results confirm the correctness of theoretical calculation.Mean-while,dynamic analysis in pressure regulating for oil supplying of the hydraulic system and flow control system,brake control system as well as pressure and flow of coolant and lubrication system have been carried out.The analysis method and results can be applied to design of hydraulic system of HEV.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2011(000)008【总页数】3页(P116-118)【关键词】混合动力汽车变速箱;液压系统;动态仿真【作者】倪金鹏;韩兵【作者单位】江苏大学汽车与交通学院,镇江212013;上海华普汽车有限公司,上海201501;江苏大学汽车与交通学院,镇江212013;上海华普汽车有限公司,上海201501【正文语种】中文【中图分类】TH16;U463.21 前言混合动力和燃料电池在技术上取得了一系列重大突破，是汽车近、中期发展的重点[1－2]。

附录英文翻译This topic is to design a hydraulic transmission gearbox design and simulation, hydraulic transmission gearbox is the car in the driving equipment, widely used in forklift trucks, tractors, mining trucks and other industrial vehicles. According to this design, the present thesis was a driver 60 tons of hydraulic transmission gearbox design process. Hydraulic transmission gearbox mainly by the gearbox, torque converter, oil pump assembly with the main relief valve and relief valve components, control valve components, clutch and hydraulic control components. Provided by a hydraulic torque converter and have two files forward and backward a total of four stalls in second gear power shift transmission, hydraulic transmission gearbox using a single-stage two-phase three-wheel multi-purpose hydraulic torque converter. Hydraulic torque converter so that the transmission has a hydraulic transmission hydraulic output of the automatic adaptability to changes in external load with corresponding changes in the output torque and speed, but also requires the ability to absorb and eliminate from the engine and the outer, the load on the transmission of shock and vibration. Used to manipulate the shifting approach requires a simple, convenient, smooth start, the larger the operator to reduce the labor intensity. This topic through the hydraulic transmission gearbox main parameters of the design, with three-dimensional design software, UG to achieve the hydraulic transmission gearbox parts modeling and machine modeling. In the hydraulic transmission gearbox design process, in production assembly prior to the use of computer simulation, and promptly correct the design deficiencies.With the hydraulic transmission of the performance and recognize the superiority of progressive-depth，hydraulic transmission device applications become more and more extensive。

液力自动变速器换挡过程研究及仿真的开题报告一、选题背景液力自动变速器被广泛应用于各种车辆、船舶、工程机械等领域，它是一种可以自动实现挡位变换的传动装置，具有过程平稳、结构简单等优点。

在自动变速器中，换挡是至关重要的一个过程，它不仅影响到车辆行驶的平稳性和性能，同时也是结构优化和故障分析的重要研究方向。

二、研究目的和意义本文将研究液力自动变速器的换挡过程，并开展基于仿真的研究，主要目的如下：1. 分析液力自动变速器的换挡工作原理和过程，深入了解变速器的结构和工作原理；2. 建立液力自动变速器的动力学模型，分析换挡过程中的参数变化和影响；3. 采用Simulink软件对液力自动变速器换挡过程进行仿真，研究换挡过程中的动态性能和稳定性；4. 分析液力自动变速器的换挡控制策略，探索提高变速器性能和换挡效率的方法。

通过本文的研究，可以深入了解液力自动变速器的工作原理和换挡过程中的动态特性，为变速器的设计和优化提供理论依据和参考，同时为液力自动变速器的故障诊断和维修提供技术支持。

三、研究内容和方法本文将主要从以下几个方面展开研究：1. 液力自动变速器换挡工作原理和过程的分析和研究，包括变速器的结构、动力学特性和参数设定等方面；2. 建立液力自动变速器的动力学模型，进行换挡过程中参数的变化和分析；3. 采用Simulink软件进行液力自动变速器换挡过程的仿真，分析换挡过程中的动态性能和稳定性，并探索提高效率和性能的方法；4. 分析液力自动变速器换挡控制策略，探索优化方案和设计思路。

本文将采用文献研究、数学建模、仿真分析等方法，对液力自动变速器的换挡过程进行全面深入的研究和探索。

四、预期成果预计本文将取得以下成果：1. 深入分析液力自动变速器的工作原理和换挡过程，提出一些关键性能参数；2. 建立液力自动变速器的动力学模型，分析换挡过程中的参数变化和影响；3. 利用Simulink软件进行液力自动变速器换挡过程的仿真模拟，分析换挡过程的动态性能和稳定性；4. 优化设计方案和探索液力自动变速器换挡控制策略，提高变速器的性能和换挡效率。

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UG、GAMBIT、FLUENT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CFD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：(1)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。

(2)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。

(3)介绍了常用的一些CFD软件，并选择FLUENT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一些假设，并对流场进行了一定的简化；然后通过CAD 软件UG建立叶轮流道的几何模型，并使用GAMBIT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k一￡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)，压力一速度耦合选用SIMPLE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。

(4)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。

(5)对全文进行了总结。

关键词：液力变矩器、内流场、FLUENTABASTRACTThe research is a part of national fund project of key laboratory of the vehicle transmission. The internal flow field of the car model torque converter was numerically simulated by UCH GAMBIT and FLUENT, based on 3-D flow field theory. To do the research in order to solve the problem that hydraulic transmission efficiency and the precision of designs were low and change a situation of long R&D period and low success rate, and further improve the performance of the torque converter and designing and manufacturing level.The following is the main contents:(1)Firstly, the background of subject research and the application of the torque converter in the world and the current situation of the development of the field flow theory was introduced, and 3-D field flow theory will be used in design calculation on torque converter in the future; Then composition and operation principle of the converter were explained and the main contents of research was introduced.(2 )Basic theories of CFD was introduced. The governing equation, including mass conservation equation and momentum conservation equation, was listed. Because the basic of research was the incompressible fluid and the hot could be ignored, so the energy conservation equation was not considered; Then introduced the basic principle of the limited volume method in detail, discrete scheme, the creation technology of the grid and turbulent model and introduced the method of near wall treatment methods and the algorithm of calculating field flows.(3)carry on simplify Introduced some CFD software and research; Forgetting result smoothly, to choose FLUENT to were taken; To set up the geometric model by assumptions and FLUENT and to create the grid by GAMBIT. And in order to improve the precision of calculating, to use the grid of hexahedron; To choose separated solver and the implicit scheme model, the turbulent model was the standard k- :model and the standard wall function was used at the same time; The boundary condition of the entry was the pressure inlet and that of the exit is the pressure outlet and other wall used non- slip wall; Mixing plane model was used in mutual faces between impellers.(4 ) The results of calculation was analyzed and was compared with those of experiment, and maximum error was less than 5%, which proved that three dimensional calculation was correct. Finally some questions in research was analyzed.(5)Summary finally.Key words: the torque converter, internal flow field，FLUENT目录第第1章绪论 (1)1．1研究背景 (1)1．1．1液力变矩器在国内外的应用 (1)1．1．2流场理论的发展现状 (2)1．2液力变矩器的组成及工作原理 (5)1．2．1液力变矩器的组成 (5)1．2．2液力变矩器的工作原理 (6)1．3研究目的和意义以及主要研究内容 (8)1．3．1研究目的和意义 (8)1．3．2主要研究内容 (9)第2章液力变矩器的测绘和反求 (10)2. 1测绘过程 (10)2. 2三维光学测量仪编程 (11)2. 3数据处理和反求 (16)第3章液力变矩器内流场数值分析 (19)3．1常用的CFD软件介绍 (19)3.2建立流场计算的几何模型 (21)3．2. 1分析中的假设和简化 (21)3．2．2几何模型 (22)3．3生成计算网格 (24)3．3．1 GAMBIT简介 (24)3. 3．2划分网格 (25)3．4设置求解器 (27)3．4. 1求解器的选择 (27)3．4．2控制方程的线性化 (28)3．4．3参考压力的选择 (29)3．5选择湍流模型 (30)3.6定义流体的物理性质 (31)3.7设置边界条件和初始条件 (32)3．7．1入口边界条件 (32)3．7．2出口边界条件 (33)3．7．3壁面边界条件 (34)3．7．4初始条件 (34)3．8收敛准则 (35)3．9本章小结 (35)第4章液力变矩器内流场计算结果分析 (36)4．1泵轮流场分析 (36)4．1．1泵轮入口流场 (38)5．1．2泵轮出口面流场 (39)4．2涡轮流场分析 (40)4．2．1涡轮入口流场 (42)4．2．2涡轮出口流场 (42)4. 3导轮流场分析 (43)4．3．1导轮入口流场 (45)4．3．2导轮出口流场 (46)4．4本章小结 (46)第5章全文总结 (47)参考文献 (50)致谢 (51)附录 (52)第1章绪论1．1研究背景1．1．1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一，其主要作用是由发动机向传动系统平稳地传递动力。