液力变矩器反求设计与内流场数值计算

　　液力变矩器主要由泵轮、涡轮和导轮组成(图1),是液力传动系统中最重要的部件,具有自动适应性、无级变速、良好稳定的低速性能、减振隔振及无机械磨损等优良特性,在车辆、工程机械、石油化工等领域得到了广泛应用,尤其在轿车自动变速器、无极变速器中.在美国,几乎100%的城市公共汽车、90%以上的轿车、70%以上的重型汽车和其它工程车辆都装备了液力变矩器.随着我国汽车产业的快速发展,对自动变速器的需求越来越旺盛,液力变矩器具有极好的应用前景.

　　近年来,美国、韩国、日本等国在液力变矩器研究方面均投入了大量资金,其开发技术已经相当成熟.在我国,一些合资企业生产的轿车和重型载重车等开始逐步使用液力变矩器,但大多依靠进口,或是引进国外技术,在国内生产.尽管同济大学、吉林大学、北京理工大学、哈尔滨工业大学等高校也在积极开展液力变矩器的研究工作,但整体开发水平还相对落后.因此,在推广液力变矩器的使用、引进国外先进技术的同时,积极开展技术的消化、创新,开发研制具有自主知识产权的液力变矩器产品,并不断地改善其性能,有着广阔的市场前景,对提高我国汽车工业自主开发水平具有现实意义^[1].

　　1 液力变矩器的反求设计^[2]

　　反求设计就是以先进产品的实物、软件(图纸、程序、技术文件等)或影像(图片、照片等)作为研究对象,应用现代设计理论与方法对原产品进行仿造设计、改进设计或创新设计.本文以某车型三元件液力变矩器为研究对象,以Pro/Engineer三维设计软件为平台,以实物反求设计方法为手段进行液力变矩器的三维设计.

　　1.1 数据采集

　　产品数据采集通过数据测量实现产品数据测量,又称产品表面数字化,是通过特定的测量设备和方法将物体的表面形状转换成离散的几何点坐标数据,利用这些数据可以进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造.由于液力变矩器工作轮结构复杂,叶片为三维扭曲曲面,叶片间空间狭小.为了能准确测量液力变矩器的叶片形状,本文采用了非接触式三维激光扫描仪,同时对叶轮进行了局部的剖分处理.

　　1.2 数据处理

　　使用三坐标测量机测量时,因各种人为及随机因素的影响,如设备、装夹以及测量时基准的选择等,导致测量结果存在一定的误差,需进行处理并进行预显与评估.图2为处理后的液力变矩器涡轮三维点云图.

　　1.3 三维建模

　　基于离散点云数据的三维建模过程如下:

　　1)将点云数据按. stl格式导入Pro/Engineer软件;

　　2)去噪声点;

　　3)通过数据点构造光滑曲线.确保曲线既光顺又不失真;