[發明專利]一種雙元件葉型導輪的制作方法

有效

• 申請號: 201410563513.3
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104389978A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 吳光強;王立軍;朱文杰;楊航
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F16H41/26
• 分類號: F16H41/26;F16H41/28
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 陳樹德

技術領域

本發明涉及一種制作方法，特別涉及一種對汽車液力變矩器導輪進行雙元件葉型導輪的制作方法。

背景技術

液力變矩器是自動變速器系統的關鍵部件之一，其性能對整車動力性和經濟性起著重要影響。傳統的液力變矩器單葉型葉片是基于投影于多圓柱面展開的等角射影法進行繪制的。進行葉片繪制時首選需要得到所設計液力變矩器的循環圓，即軸面投影圖，和所設計葉片的進出口角。?然后，在軸面圖上，對所作展開線的流線按等距分作5-15段。然后得到多圓柱面的等角攝影圖。由軸面圖和多圓柱面等角射影圖即可得到葉片的正投影圖，即空間葉片。具體的單元件葉型設計制作過程請參考馬文星編著的由化學工業出版社出版2004年6月第一版的《液力傳動理論與設計》中的投影于多圓柱面展開的等角射影法。

轎車液力變矩器帶有鎖止離合器，可以在高速行駛時鎖止，功率直接通過離合器傳遞至變速器，很大程度上彌補了液力變矩器傳動效率較低的缺陷，而在低速比時要求液力變矩器具有較高的變矩比，從而提高車輛的起步性能與爬坡性能。液力變矩器工作范圍非常寬，造成渦輪出口液流角度隨速比變化大。為了保證液力變矩器在高速比時具有較高的效率，一般將導輪葉片進口角設計成，在低速比時具有正沖擊角（液流沖擊葉片壓力面時為正沖擊），在高速比時具有負沖擊角。然而，在低速比時，由于存在較大的正沖擊角，致使液流在導輪葉片吸力面處出現分離，液流分離會導致高剪切流道。由于分離泡的產生會降低流道的有效過流面積，從而增加葉形損失，降低傳動油循環流量與液力變矩器傳遞轉矩的能力。此外，還會影響導輪出口處的液流角，增加設計過程的不確定性及難度。

發明內容

本發明旨在提供一種雙元件葉型導輪的制作方法，或者說設計方法，通過使用本方法可以有效的抑制葉片吸力面處邊界層流動分離，提高轎車起步時的動力性。

為達到上述發明目的，本發明制作的關鍵點在于：（1）雙元件葉型導輪的主葉片與副葉片葉型的制作；（2）主葉片與副葉片之間槽隙寬度的確定。具體地，一種雙元件葉型導輪的制作方法，用于液力變矩器，步驟如下：

步驟一，確定雙元件葉型導輪的主葉片入口角以及副葉片出口角：以單元件原型葉片作為基準，使所述雙元件葉型導輪的主葉片入口角以及副葉片出口角與上述的單元件原型葉片的進、出口角分別一致；

步驟二，確定雙元件葉型導輪的主、副葉片分離點：將第一步中所述的雙元件葉型導輪的主、副葉片分離點確定在原型葉片中弧線距前緣三分之一處；

步驟三，確定雙元件葉型導輪的主葉片與副葉片之間槽隙寬度：所述的雙元件葉型導輪的主葉片與副葉片之間槽隙寬度的取值范圍在4%至8%弦長之間；

步驟四，將雙元件葉型導輪的葉片中弧線彎折點移至副葉片前緣。

在上述步驟基礎上，還需要對雙元件葉型導輪的設計制作的方法與原則進行如下說明：

（1）步驟一中，以單元件原型設計作為基準，使所述雙元件葉型導輪的主葉片入口角以及副葉片出口角與上述的單元件原型葉片的進、出口角分別一致。

在上述的雙元件葉型導輪的主葉片入口角以及副葉片出口角確定之后，還需要進行葉片中弧線設計和葉片輪廓線設計，均采用參數化的制作方法。其參數化的方法如下：

由于葉片中弧線由一條2次NURBS曲線構成。該NURBS曲線共由3個控制頂點確定，其中首尾兩控制頂點分別與葉片前、后緣相重合。在NURBS曲線首尾處分別采用三重節點，即節點向量為????????????????????????????????????????????????，從而使所生成的NURBS曲線分別插值首尾兩控制頂點。

控制頂點位于設計平面的坐標原點。控制頂點沿L軸（相當于笛卡爾坐標系的X軸）的坐標值為三維空間中葉片設計基線在柱坐標軸面投影的弧長，其沿N軸（相當于笛卡爾坐標系的Y軸）的坐標值暫時無法確定。先假定控制頂點，位置已經確定，則控制頂點的坐標由以下方程求得：

通過上式求得的控制頂點線與與N軸的夾角分別等于葉片進出口角，根據NURBS曲線在首尾處與控制頂點線相切的性質，由上述控制頂點所生成的中弧線進出口角分別等于，。

（2）步驟二中，液力變矩器導輪葉片屬于前緣加載，其中弧線的曲率變化主要集中在距葉片前緣處，其后端部分曲率平坦，接近于一條直線。為了排除葉片被壓面曲率改變對邊界層分離的影響，使主葉片前緣輪廓線，尤其是被壓面邊界層分離點處與單元件葉型一致，因此將第一步中所述的雙元件葉型導輪的主、副葉片分離點確定在原型葉片中弧線距前緣三分之一處。