Transient dynamic analysis and comparison on wedging processes of overrunning clutches with different contact surfaces

The effects of contact surface on dynamic wedging behavior of the roller and inner-ring of the overrunning clutch in a dual-turbine torque converter were investigated to reveal the friction self-locking mechanism and dynamic process. Planar strain clutch models including roller, inner-ring and outer-ring were built, and transient wedging process was analyzed with an explicit dynamics method. The modeling of stress and strain distribution and variation of two kinds of contact surfaces show that there are three stages named slipping, wedging and binding respectively during whole wedging process. Meanwhile the geometric structures of contact surfaces greatly influence the peak stress and strain distribution of the wedging process of the roller and inner-ring. The load bearing performance of contact surfaces with logarithmic spiral curve is better than that with straight line. Our study provides theoretical foundation for design and further optimization of wedging contact surface of an overrunning clutch in a dual-turbine hydrodynamic torque converter.     

双面受载齿轮弯曲疲劳设计方法研究

对现行的齿轮弯曲疲劳设计方法进行了研究，发现现行的方法如果采用按GB／T3480-1983齿轮弯曲疲劳实验方法，得出的数据进行齿轮的弯曲疲劳设计，只适用于齿轮单面受栽的情况。为了解决这一问题，从疲劳损伤的基本理论出发，结合GB／T3480—1983齿轮弯曲疲劳实验方法，推导出了求解齿轮双面受栽弯曲疲劳应力的修正方法和相应的计算公式，对原有的方法进行了补充。     

车用高功率密度液力变矩器设计理论与方法

高功率密度液力变矩器体积小、传递功率大,是重型车辆,特别是军用车辆液力机械传动的核心部件。基于现代计算机技术、CFD技术、CAE技术和CAD技术,建立了车用液力变矩器与发动机动态匹配方法及评价体系、集成一维束理论与三维流场分析的特性预测和叶栅系统优化方法及模型、叶轮流固耦合强度分析方法及LDA叶轮内部流场测试方法,研制了系列高功率密度液力变矩器,能容高达78×10-6·min2·r-2·m-1,最高效率88.6%,循环圆有效直径420 mm时可传递功率1103 kW,宽径比最小0.21。     

激光多普勒测速中平板窗口对测量体位置及形态的影响

应用激光多普勒测速仪(Laser Doppler anemometer,LDA)进行内流场测试时,激光光束光轴垂直和倾斜经过平板窗口后,由于折射效应导致LDA系统测量体位置和形态发生改变,进而影响所测速度大小和方向。为了研究折射效应对测量体位置和速度方向的影响,建立激光光路经平板窗口折射的数学模型,应用此模型进行不同工况(光束入射角θ、光束半夹角α1、内流场介质折射率n3、平板厚度d和LDA探头位置)下的理论研究;为了研究折射效应对测量体形态(即条纹畸变)的影响,建立LDA标定试验系统,进行不同光束入射角试验研究。研究结果表明,控制θ在10°以内可以忽略其折射效应影响;α1对于测量体位置偏差影响较小,但对于速度偏角有一定的影响,并且α1在5°以内时可以忽略其影响;使壁面两侧折射率尽可能的接近,会减小折射效应;沿测量体长度方向,折射后的测量体条纹间距线性增加,并随着θ的增加,条纹间距趋于均匀化。     

基于稳定工作点的变矩器叶轮强度有限元分析

为解决车辆液力变矩器在实际使用工况下的叶轮强度问题,建立了液力变矩器叶轮强度有限元分析模型。考虑变矩器的使用工况,首先对其进行了与发动机的匹配计算,确定了实际使用中的稳定工作点。在多个稳定工作点上对叶轮施加流体载荷和旋转离心载荷,通过有限元计算得到了叶轮应力分布和变形量随使用工况的变化趋势。将叶轮作为循环对称结构,通过定义循环周期边界连接的数据约束方程,在一个基础循环结构体上完成对整个叶轮强度的分析,为变矩器叶轮强度分析提供了一种有效的方法。     

双循环圆液力缓速器叶片顶弧优化设计

为提高双循环圆液力缓速器制动效能,对其弯叶片顶弧参数进行优化设计。基于叶片顶弧参数化设计方法,建立缓速器内流道计算模型。以顶弧半径与顶弧间距为设计变量,利用三维流场仿真技术进行试验设计研究,并开展制动力矩影响参数的敏感性分析。通过构建制动力矩近似模型,采用梯度优化算法进行寻优以得到优化结果。就设计参数对液力缓速器内流场流动状态与制动外特性影响开展分析,并与样机仿真以及试验数据进行对比。结果表明,优化后缓速器制动性能得到明显提高,制动力矩平均增幅可达70.8%,且叶片结构满足强度要求。     

车辆传动系统虚拟样机集成设计平台研究

针对车辆传动系统的特点,提出并建立了以参数化模型库为支撑的车辆传动系统虚拟样机集成设计平台,实现了结构参数化设计,以及多刚体运动学和动力学分析.通过开发相应的模型库管理系统,解决了各类异构模型管理机制和管理功能实现机制的关键技术,保证了建模和仿真分析各环节的数据共享以及模型一致性和集成性.按各模块之间传递的能量类型.建立了输入输出接口模型,可快速建立系统级的虚拟样机模型,并对其进行各类工况下的稳态和动态性能预测.最后,通过对某履带车辆传动系统虚拟样机建模和仿真分析,验证了该平台的有效性和可靠性.     

液力变矩器叶轮重力铸造和低压铸造工艺对比与验证

以某型铸造型液力变矩器为研究对象,对比其重力铸造和低压铸造两种常用铸造方式的成型质量。应用铸造工艺仿真软件ProCAST进行了充液和凝固过程的仿真及铸造缺陷的评估及对比分析。在此基础上,将预测的缺陷与实际浇铸产品射线无损探伤结果进行对比验证。结果表明,相比于重力铸造,低压铸造可以通过调整压力实现对液流充型过程的控制,使得充型平稳、顺序凝固、补缩动力增强,提高液力变矩器的力学性能。实际浇铸及探伤结果表明,铸造仿真可以较好地预测缺陷种类及分布,为铸造工艺改进提供有效指导。     

液力变矩器叶轮能容定向优化反设计方法

为提升液力变矩器性能的同时优化内部流场载荷分布,在对变矩器叶片设计过程中通过对泵轮动力载荷的合理设计,采用反设计方法并基于流场特性对变矩器能容性能进行定向设计,通过优化叶片形状增大液力元件的能容,同时改善流场平顺性。设计结果表明,反设计方法使泵轮能容提升了5.2%,同时内流场施加到叶表的载荷幅值下降了4.9%,反设计方法实现了泵轮能容的定向优化设计。     

履带车辆起步加速过程仿真研究

为准确预测履带车辆加速性能,采用迭代修正算法对车辆起步加速过程进行仿真,通过对加速过程多个离散状态的辨识和切换,得到了车辆加速过程中各传动部件转速、转矩以及整车加速度、速度和位移的时间历程.仿真结果与试验数据吻合,表明考虑离散状态切换的履带车辆起步加速过程仿真方法是合理的、有效的.