CN110334413B - 一种改进变矩器性能的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改进变矩器性能的设计方法，属于变矩器技术领域。本发明对已有变矩器进行性能改进，通过对已有变矩器各部件进行分析，并通过有限元分析软件对整体性能进行模拟，确定需要对变矩器各叶轮的叶栅进行优化加工的改变量，然后利用机加工方法对需要改进的变矩器叶轮叶栅进行加工，加工完成后进行装机和台架试验，最终设计出预定目标性能参数的变矩器。本发明采用机械加工的方法对现有变矩器叶轮叶栅进行加工，可快速设计出预设目标性能的变矩器叶轮，能够显著提高整个变矩器叶轮的设计的效率，进而大大缩短了变矩器设计的周期。且本发明不需要进行3D打印快速成型制作，可显著降低设计成本。

Description

一种改进变矩器性能的设计方法
技术领域
本发明涉及变矩器技术领域，具体涉及一种改进变矩器性能的设计方法。
背景技术
变矩器是工程机械行业中应用比较多的一种动力传输装置，能够进行扭矩的传递及改变，并能够减少动力传递过程中的冲击等。变矩器的选型与设计也关系到工程机械中各个产品的使用性能及产品附加值，好的设计方法既能快速的设计出所需变矩器，也能大大提高变矩器的性能，进而提高整机产品的性能。推土机变矩器作为液力型推土机的主要传动部件，目前应用比较广泛，而推土机的变矩器性能的好坏更是对推土机整机的性能好坏有着决定性影响。
现阶段，变矩器性能改进的设计方法以传统加现代有限元技术软件相结合的方式进行，首先根据需要改进目标设定改进后的性能参数，通过三维软件进行变矩器各部件叶片的三维设计，然后通过3D打印快速成型、铸造、热处理、机械加工等最后制造出实物，并装机进行台架试验，通过台架试验的结果反馈到三维设计，然后对三维进行修改设计，修改后再次进行3D打印快速成型制造做出实物，并装机进行台架试验，如此循环直至实物达到改进目标性能参数为止。
但是上述设计方法存在较多不足之处，首先，该种设计方法周期较长，因设计的实物如果不能满足设计性能，则需要多次反复修改三维并制作实物及台架试验，如最终不能满足要求，可能还需要把原始三维重新设计，所以整个周期较长；其次，由于在过程中需要多次采用3D打印技术进行快速成型实物制作，所以产生了较多的废弃实物，即每次修改三维设计都会产生一批废件，且3D打印成本也较高，所以造成了设计成本高的问题，进而影响整个产品成本。
发明内容
为了解决现有变矩器设计改进过程中周期长、成本高、浪费严重的问题，本发明提供了一种改进变矩器性能的设计方法,在已有的变矩器基础上进行性能改进,可以大大提高改进设计的效率，并能更大程度的降低改进成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种改进变矩器性能的设计方法，包括以下步骤：
步骤一，预先设定需要改进的目标，即设定需要改进到的性能参数要求，并对已有的成型变矩器进行有限元分析；
步骤二，对已有成型的变矩器中的泵轮、涡轮、导轮的叶栅进行修改，修改后再次利用有限元软件进行模拟分析,对比性能是否达到预设的改进目标参数,如果达到预设参数,则根据有限元模拟的结果确定各叶轮叶栅的去材料加工量,如果未达到预设目标参数,则继续优化分析直至达到预设参数目标；
步骤三，根据上述有限元分析的加工量，对叶轮进行机械加工；
步骤四，将机加工后的叶轮进行变矩器总成装配，然后进行台架试验，如符合预设参数要求，则设计成功并固化设计参数，如未达到设计要求，则重新修改三维模型并进行有限元分析，并重新确定叶栅加工量，直到最后台架试验符合要求。
进一步地,所述步骤二修改主要指对已有的变矩器叶轮叶栅的三维模型进行去材料修改。
作为优选方案，所述有限元软件采用ansys软件。
作为优选方案，所述步骤三中叶轮包括泵轮、涡轮、导轮其中之一或其中两个相互组合，或者所有叶轮。
进一步地，所述步骤三机械加工主要指利用加工中心或其它机床对三种叶轮的叶栅进行去材料加工。
进一步地，所述步骤三加工过程中保证加工量与模拟去除材料的加工量一致，加工完成后修磨叶栅加工后的棱角，保证叶栅进出口处圆角半径尺寸。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:
本发明采用机械加工的方法对现有变矩器叶轮叶栅进行加工，可快速设计出预设目标性能的变矩器叶轮，能够显著提高整个变矩器叶轮的设计的效率，进而大大缩短了变矩器设计的周期，提高了新变矩器对整机需求的快速反应，也扩大了变矩器设计过程的多样性。
本发明由于直接对现有变矩器叶轮进行直接加工修改，省去了反复进行3D打印快速成型加工成实物的过程，显著降低了设计过程中成品废件的数量，减少了浪费；且本发明不需要进行3D打印快速成型制作，而是在现有变矩器实物基础上进行机械加工，从而得到新性能参数变矩器，所以可显著降低设计成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种改进变矩器性能的设计方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，本发明的一种改进变矩器性能的设计方法，具体包括以下步骤：
1.预先设定变矩器设计目标性能参数值，根据实际需求设定一个变矩器的性能参数，包括变矩系数、公称扭矩、最高效率等关键性能参数。
2.根据设定的目标设计参数值选择现有变矩器叶轮作为三维设计的初始模型，三维模型为现有变矩器叶轮实物的准确三维模型，包括所有叶栅结构；且该现有变矩器性能参数与设定目标参数的变矩器性能参数相近。
3.利用有限元分析软件对该变矩器进行导入分析，并利用三维软件更改变矩器叶轮叶栅结构，更改范围包括三种叶轮的所有组合，并对叶栅进行模拟去材料切削更改，然后将更改后的三维进行有限元流体模拟分析，如果符合设计要求则确定叶栅切削加工量，如不符合则返回三维软件进行继续修改，直至符合设计要求为止。
4.根据步骤3中确定的切削量，利用加工中心或其它机床对变矩器叶轮的叶栅进行切削加工，被加工的叶轮包括泵轮、涡轮、导轮其中之一或其中两个相互组合，或者所有叶轮都进行加工，依据是步骤3的分析数据确认的切削加工量。
5.将修改后的叶轮装配变矩器总成，并进行台架性能试验测试，如果测试结果符合预设的目标性能参数，则完成设计；如果测试结果不符合预设的目标性能参数，则需要返回步骤3进行优化分析，重复以上步骤，直至符合预设目标值。
6.完成变矩器叶轮的设计，并最终固化叶轮叶栅的加工量，确定对应的性能参数，完成变矩器的改进设计。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种改进变矩器性能的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，预先设定需要改进的目标，即设定需要改进到的性能参数要求，并对已有的成型变矩器进行有限元分析；
步骤二，对已有成型的变矩器中的泵轮、涡轮、导轮的叶栅进行修改，修改后再次利用有限元软件进行模拟分析，对比性能是否达到预设的改进目标参数，如果达到预设参数，则根据有限元模拟的结果确定各叶轮叶栅的去材料加工量，如果未达到预设目标参数，则继续优化分析直至达到预设参数目标；
步骤三，根据上述有限元分析的加工量，对叶轮进行机械加工；
步骤四，将机加工后的叶轮进行变矩器总成装配，然后进行台架试验，如符合预设参数要求，则设计成功并固化设计参数，如未达到设计要求，则重新修改三维模型并进行有限元分析，并重新确定叶栅加工量，直到最后台架试验符合要求。
2.如权利要求1所述的一种改进变矩器性能的设计方法，其特征在于：所述步骤二修改主要指对已有的变矩器叶轮叶栅的三维模型进行去材料修改。
3.如权利要求1所述的一种改进变矩器性能的设计方法，其特征在于：所述有限元软件采用ansys软件。
4.如权利要求1所述的一种改进变矩器性能的设计方法，其特征在于：所述步骤三中叶轮包括泵轮、涡轮、导轮其中之一或其中两个相互组合，或者所有叶轮。
5.如权利要求4所述的一种改进变矩器性能的设计方法，其特征在于：所述步骤三机械加工主要指利用加工中心或其它机床对三种叶轮的叶栅进行去材料加工。
6.如权利要求1所述的一种改进变矩器性能的设计方法，其特征在于：所述步骤三加工过程中保证加工量与模拟去除材料的加工量一致，加工完成后修磨叶栅加工后的棱角，保证叶栅进出口处圆角半径尺寸。
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基于CFD软件的液力变矩器导轮优化设计;冯琦等;《液压气动与密封》;20170615(第06期);全文 *
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