【正文】 扁圓形 )、蛋形、半蛋形和長方形循環(huán)圓四種，如圖 圖 液力變矩器循環(huán)圓形狀 按照 一維束流理論 ，循環(huán)圓形狀對液力變矩器的性能沒有影響。循環(huán)圓寬度為 B。最大半徑為 Ra。 循環(huán)圓的最大直徑，稱為液力變矩器的有效直徑 D。中間流線在液力變矩器內(nèi)是無形存在的，設(shè)計時是要用到的。外環(huán)是循環(huán)流體的外圈，內(nèi)環(huán)是循環(huán)流 體的內(nèi)圈，入口邊和出口邊是各工作輪內(nèi)葉片的入口邊和出口邊的軸面投影。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 34 循環(huán)圓實際是工作液體，在各工作輪內(nèi)循環(huán)流動時流道的軸面形狀，工作液體循環(huán)流動是一個封閉的軌跡，因而起名為循環(huán)圓。 液力變矩器循環(huán)圓定義 過液力變矩器軸心線作截面，在截面上與液體相接的界線形成的形狀，稱為循環(huán)圓。同時，變矩器軸向 力、結(jié)構(gòu)布置等技術(shù)參數(shù)對變矩器的性能也有較大的影響，因此在變矩器設(shè)計時要考慮這些因素。 3 液力變矩器循環(huán)圓設(shè)計 液力變矩器設(shè)計在此主要指變矩器循環(huán)圓設(shè)計、葉片設(shè)計以及一些關(guān)鍵部件的設(shè)計。 根據(jù)圖中所得的最佳葉片數(shù)及按工藝條件加以修正的結(jié)果，列于 表 。首先，由無沖擊進(jìn)口計算工況 (?＝ 和 ?＝ )的損失系數(shù) ζ 的變化來確定葉片數(shù)。 圖 葉片數(shù) z 對 ζp 的影響 1內(nèi)環(huán)； 2外環(huán)。在較高的轉(zhuǎn)速比時，較多的葉片數(shù)趨向于 減少滑轉(zhuǎn)，有利于偶合器工況，而低速工況則將增加液流的堵塞。粗糙度再低些對效率的提高不甚顯著，因此不必對其提出過高的要求。因此，保證葉片進(jìn)、出口角的誤差在一定范圍內(nèi)，將對變矩器的性能起決定性影響。1186。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 32 工藝因素對變矩器特性也有明顯的影響。 有效直徑的選擇及 工藝對變矩器性能的 分析 隨著變矩器尺寸的加大，它的效率可以提高，這是由于尺寸的加大可使相對粗糙度減小，摩擦損失減少所致。 導(dǎo)輪 90186。 渦輪 32186。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 31 表 本課題液力變矩器葉片進(jìn)出口角的選擇 葉片名稱 進(jìn)口角 出口角 泵輪 105186。 (6)導(dǎo)輪葉片進(jìn)口 βD1對性能的影響 減小導(dǎo)輪葉片進(jìn)口 βD2，可以使設(shè)計工況左移。但與改變 βB1， βT1和 βD1對性能的影響有所不同。 圖 泵輪出口角對變矩器性能的影響 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 30 圖 導(dǎo)輪出口角對變矩器效率和變矩比等的影響 (5)導(dǎo)輪葉片出口角 βD2對性能的影響 (如圖 ) 導(dǎo)輪葉片出口角 βD2直接影響到泵輪進(jìn)口處的速度環(huán)量。 (4)渦輪葉片進(jìn)口角 βT1對性能的影響 在保持其他參數(shù)不變情況下，改變 βT1實際上就是改變同一轉(zhuǎn)速比下渦輪進(jìn)口處的沖擊損失，也等于改變渦輪葉片的彎曲度。 (3)渦輪葉片出口角 βT2對性能的影響 隨著渦輪葉片出口角 βT2的增大，失速變矩比 K0將增大。隨著 βB2的增大，失速變矩比 K0將增大，泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù) λB、最高效率 η*和透穿度丁以及偶合器工況點的效率則均將降低。內(nèi)?，F(xiàn)有變矩器泵輪出口角 βB2一般在 40186。 (1)泵輪葉片出口角 βB2對性能的影響 (見圖 ) 泵輪葉片出口角 βB2是影響變矩器性能的一個重要角度參數(shù)。變矩器各工作輪 葉片進(jìn)出口角度是在計算工況時，各工作輪進(jìn)口無沖擊損失條件下，利用轉(zhuǎn)矩公式計算得出的。在所有葉片參數(shù)中對變矩器性能影響明顯的技術(shù)參數(shù)是葉片進(jìn)出口角度。 由于已知 DS=355mm 型液力變矩器參數(shù)，我采用此形狀現(xiàn)有的變矩系數(shù)。 液力變矩器的原始特性曲線 (圖 )可根據(jù)試驗得出的液力變矩器外特性按下列公式計算繪制得出 ????????????????????? （ ） 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 26 圖 液力變矩器的原始特性曲線 因此，液力變矩器的原始特性能夠確切地表示一系列不同轉(zhuǎn)速、不同尺寸而幾何相似的液力變矩器的基本性能。m)。它基本上與液力變矩器的大小、轉(zhuǎn)速的快慢和工作液體的密度無關(guān)，因此用它來比較液力變矩器的容量。 幾何相似、運動相似和動力相似的一系列液力變矩器有相同的原始特性。為了表示液力變矩器的性能，廣泛采用原始特性。 由于 320. 00 44 0. 00 30 0. 00 05 0. 00 26B i i i? ? ? ? ? ? ? ??? ??? （ ） 則 6m a x 2. 60 12 *1 0B? ?? 當(dāng) i= 時取得 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 23 由泵輪轉(zhuǎn)矩公式： 25B B BT gn D??? ???????????? （ ） 故 2 5 6 2 23 2 252. 60 12 *1 0 ( m in /( * ) )* 87 2( / ) *1 0( / ) * ( 15 00 ( / m in) )* ( 0. 35 5 ( * ) ) 28 7. 74 94 57 6 *B B BT gn D r mk g m m s rN m N m????? TB=ρQ(vuB2rB2vuB1rB1) ??????????????????? （ ） 參考 305mm 的液力變矩器得數(shù)據(jù)： vuB1rB1= vuB2rB2= 則由式 ρQ= 根據(jù)相似原理可以確定兩個相似的液力元件間各種線性尺寸、各種速度和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 ??? （ ） ???????? ??? ??????? （ ） 式 ()和式 ()中，下標(biāo) M 表示模型液力元件；下標(biāo) S 表示實物液力元件；下標(biāo) B、 T、 D 分別表示泵輪、渦輪和導(dǎo)輪； D 為液力元件循環(huán)圓有效直徑； n 為液力元件轉(zhuǎn)速。 在液力變矩器的使用過程中，泵輪轉(zhuǎn)速 nB 可能是變化的 (即發(fā)動機(jī)油門開度是變化的 )，為了獲得在不同泵輪轉(zhuǎn)速 nB 時液力變矩器的外特性，需要繪制液力變矩器的通用外特性曲線。在 nTmax時，由于TT＝ 0，此時輸出功率 PT＝ TTωT＝ 0，所以 η 又等于零。 液力變矩器的效率 η等于渦輪輸出功率 PT 與泵輪輸人功率 PB 之比，即 ?????????????? （ ） 式中 K — 液力變矩器的變矩系數(shù)， TBTK T?? ； i — 液力變矩器的轉(zhuǎn)速比， TBni n? ； 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 22 液力變矩器的效率曲線在 nT＝ 0 時，由于輸出功率 PT＝ TTωT＝ 0，所以 η＝ 0。當(dāng) nT＝ 0 時， TT 大大超過TB 達(dá)最大值。因此，液力變矩器的透穿性表明了外載荷的變化能不能透過渦輪影響泵輪 (即發(fā)動機(jī) )工作的特性。當(dāng)渦輪軸上轉(zhuǎn)矩變化時，對具有非透穿性能的液力變矩器，則泵輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均不變，反映了發(fā)動機(jī)與這種液力變矩器共同工作時，不管外載荷如何變化，當(dāng)發(fā)動機(jī)油門一定時，發(fā)動機(jī)將始終在同一工況下工作。 液力變矩器的透穿性是指液力變矩器渦輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化時泵輪軸上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的能力。對于已有的液力變矩器，其外特性曲線可由臺架試驗獲得。但是它對磁粉材料的化學(xué)物理性能穩(wěn)定有較高要求。電磁離合器結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)增長控制；由于主從動部分無接觸，故能夠允許主動與從動部分存在較長時間的滑磨，同時幾乎不存在磨損；而且由于電磁鐵與從動轂之間的間隙在工作中不發(fā)生變化，故無需間隙調(diào)整。當(dāng)電流大到能夠使離合器主動與從動部分牢固接合在一起時，離合器便完 全接合。其中的電磁離合器是一種借助磁粉依靠自身的電磁力傳遞轉(zhuǎn)矩的裝置，在離合器主、從動部分之間的密閉空腔內(nèi)，放置有 30～ 50μm 的磁化鋼微粒（磁粉顆粒），密閉的空腔外纏繞著線圈，線圈通電后呈分散狀態(tài)的磁粉在磁場作用下開始“凝固”，也即磁粉在磁場中形成磁鏈，離合器主動與從動部分開始“接合”。移動兩個帶輪可以改變它們的有效直徑， 因而影響傳動比。變速器輸入軸的一端有變速器的油泵；因此，離合器控制裝置間接控制變速器的油壓。在選擋操縱手柄位于 P 或 N 位置時，限止開關(guān)防止離合器接合。制動開關(guān)在車輛減速或?qū)⒁Ｖ箷r使離合器斷電。離合器控 制裝置響應(yīng)各種傳感器的輸入，改變電流使電磁離合器通電和斷電。 為把發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給變速器，采用了電磁離合器。新型的本田 Civics 采用無級變速器，這些車輛沒有裝備變矩器。制造商之間主要的結(jié)上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 19 構(gòu)差異把發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給變速器的方法有關(guān)。這就提供了連續(xù)可變的傳動比。這些變速器沒有固定的傳動比。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 18 圖 單級四相雙泵輪液力變矩器簡圖與特性 常用液力變矩器比較 表 車用液力變矩器的 K0與 η*的比較 種類特性 三元件單級二相 四元件單級三相 四元件雙級二相 六元件三級 K0 ～ 2～ 4 3～ 5 4～ 5 η* 89%～ 93% 86%～ 90% 80%～ 87% 80%～ 86% 其它傳動方式 — 無級變速裝置 除了有些無級變速器（ CVT）的結(jié)構(gòu)外，其他的自動變速器都采用變矩器把發(fā)動機(jī)的動力傳遞給變速器。 在低速比時， DⅡ 出口液流方向為 ?=0 和 ?=?1， 此時 BⅡ 在超速離合器上相對于 BⅠ自由旋轉(zhuǎn)，減少了泵輪入口的沖擊損失，提高了此速比區(qū)間的效率；而在 ?1??2區(qū)間時， BⅡ 與 BⅠ 成一體旋轉(zhuǎn)， 5 個工作輪都工作，使該區(qū)間效率達(dá)到最佳；當(dāng) ?2 ? ?m時， DⅠ 脫開，進(jìn)一步提高了高速比范圍內(nèi)的效率；在 ? ?m后， DⅡ 也脫開而轉(zhuǎn)入耦合器工況，此時 BⅠ和 BⅡ 及 T3 個工作輪工作。這種變速器的優(yōu)點是高效率區(qū)擴(kuò)大，但由于兩個導(dǎo)輪引起液力損失較大，使最高效率不如單級兩相變矩器的高。當(dāng)速比 ?繼續(xù)增高到 ? ?m2時， DⅡ 也開始自由旋轉(zhuǎn)，而呈偶合器工況。 在 0―? m1 區(qū)段，兩個導(dǎo)輪均未轉(zhuǎn)動，從渦輪出口流出的液流沿兩個導(dǎo)輪 DⅠ 和 DⅡ 的工作面流動，液流的作用力矩使 DⅠ 和 DⅡ 都被卡住，這時液力變矩器是一個簡單的三工作輪變矩器。 四元件單級三相液力變矩器 四元件單級三相液力變矩器是把兩個變矩器和一個耦合器的 特點綜合在一起而成的單級三相變矩器，即三種變矩器工況： DⅠ 與 DⅡ 均固定；DⅠ 松脫、 DⅡ 固定，一種耦合器工況； DⅠ 與 DⅡ 均松脫自由轉(zhuǎn)動。導(dǎo)輪是鑄件，一般采用鋁合金壓力鑄造或精密鑄造。三元件變矩器結(jié)構(gòu)最簡單，工作可靠、性能良好，這種液力變矩器不但在小轎車上應(yīng)用極廣，而且在大客車上也得到了采用。 三元件單級兩相液力變矩器 為典型轎車上裝用的三元件單級綜合式液力變矩器結(jié)構(gòu)，它的導(dǎo)輪裝配在超速離合器上，把變矩器與耦合器的特點綜合在一起成為單級兩相液力變矩器。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 15 圖 B— T— D 型正轉(zhuǎn)液力變矩器的結(jié)構(gòu)簡圖及原始特性曲線。而在個別液力機(jī)械變矩器中，為了解決雙流傳動中的功率反傳現(xiàn)象，采用 B— DT 型液力變矩器。此外， B— D— T 型液力變矩器在泵輪入口和渦輪人口處隨著渦輪轉(zhuǎn)速的變化，液流方向變化劇烈，因此沖擊損失增大，所以這種液力變矩器的效率較 B—T— D 型液力變矩器低。 ??????? () 式中， ωT 為負(fù)值，當(dāng) nB 為常數(shù)，假定 Q≈常數(shù)，隨著 nT 絕對值減少， TB也減少。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計 14 對于 B— D— T 型液力變矩器，泵輪入口液流的情況完全取決于置放在它前面的渦輪出口情況，而渦輪的轉(zhuǎn)速 nT 在整個工 況中是變化的。 此外，在 B— T— D 型液力變矩器中，泵輪入口液流情況完全取決于置放在它前面的導(dǎo)輪的出口液流的情況，而導(dǎo)輪是固定不動的，因此，泵輪的轉(zhuǎn)矩 TB 將只與泵輪的轉(zhuǎn)速 nB 和流量 Q 有關(guān)，當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速 nB 一定時，TB 只與流量 Q 隨工況的變化有關(guān)。由泵輪流出的液流首先沖擊導(dǎo)輪，然后沖擊渦輪，由于液流經(jīng)過導(dǎo)輪后，導(dǎo)輪改變了液流的方向，因而液流沖擊渦輪時，使其旋轉(zhuǎn)方向與泵輪旋轉(zhuǎn)方向相反。 對 B— T— D 型液力變矩器，從液流在循環(huán)腔中 的流動方向看，導(dǎo)輪在泵輪之前，泵輪出口的液流直接沖擊渦輪，由于泵輪出口液流絕對速度圓周分量 vuB2 方向常與泵輪圓周速度方向相同，因而液流沖擊渦輪使渦輪同向旋轉(zhuǎn)。 ⑧根據(jù)液力變矩器的泵輪和渦輪能否閉鎖成一體工作，可分為閉鎖式和非閉鎖式的。 ⑥根據(jù)液力變矩器中各工作輪的組合和工作狀態(tài)不同， 液力變矩器可能實現(xiàn)的本質(zhì)不同的