液力偶合器参数化模型及三维网格模型的建立

　　0　引言

　　传统液力偶合器的设计制造中采用样机试验的方法,在分析和修改时需要重新进行制图、制作样机等,设计成本高、周期长。利用Pro/Engineer三维工 程软件,能够实现产品设计的模拟制造,迅速进行修改,对各种方案进行比较和优化并且进行验证。而所谓的参数化设计是指以尺寸参数来描述和驱动零件或装配体 等模型,任何模型参数的改变都会导致其相关特征的自动更新,并且可以给相关尺寸参数设定关系式来更好地把握设计意图,使设计工作变得简易和灵活。 Pro/Engineer系统虽然包含众多模块,但这些模块都是建立在完全关联的系统数据库之上的,在整个设计过程中,任何一处的改变都可以反映在整个设 计过程的相关环节上。这一特性,使得设计修改工作变得简捷,从而提高了系统的执行效率[1]。本文按照液力偶合器零件的实际结构和尺寸构件模型,再根据零 件之间的装配关系将主要零件模型组装在一起,论证了液力偶合器设计方案的正确性和可行性。

　　Gambit是CFD软件的专用前处理软件包,用来为CFD模拟生成网格模型,它有着良好的自适应功能,能对网格进行细分或粗化,或生成不连续网格、可变 网格和滑移网格等[2]。本文对液力偶合器的单个对称流道在Gambit中进行网格划分,并进行边界条件和流体类型设置,对所划分的网格质量进行了检测。

　　1　液力偶合器的主要结构及工作原理

　　图1为液力偶合器结构示意图。动力机通过输入轴带动泵轮B旋转,工作液体受离心力和叶片推力的双重作用,从半径较小的泵轮入口被加速加压抛向半径较大的泵 轮出口,动量矩增加,机械能转化成液体的动能。当具有一定动能的工作液体由泵轮出口冲向对面涡轮T,液流冲击涡轮叶片,使之与泵轮同方向转动,液体动能转 化成机械能,驱动涡轮旋转,并带动工作机做功。释放完液体动能的工作液体由涡轮入口流向涡轮出口并再次进入泵轮入口,然后开始下一次循环流动[3]。

　　2　三维参数化建模

　　2.1　三维参数化建模及装配

　　在Pro/Engineer中分别建立液力偶合器泵轮、涡轮及外壳的三维参数化模型,再根据零件间的装配关系组装成三维模型,见图2,并进行干涉性检查。

　　2.2　液力偶合器三维爆炸图的建立

　　将组装后的实体模型分解为三维爆炸图,见图3。

　　3　Gambit中网格的划分

　　3.1　三维模型的简化

　　由于液力偶合器的流道是对称布置的,所以只选取泵轮和涡轮的一个叶片研究,并用位于两个相邻叶片中间的平面分割流道,这样泵轮和涡轮就各有一个叶片被完全包括在所建立的流道模型中。简化后的流道模型见图4。