[发明专利]一种双元件叶型导轮的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作方法，特别涉及一种对汽车液力变矩器导轮进行双元件叶型导轮的制作方法。

背景技术

液力变矩器是自动变速器系统的关键部件之一，其性能对整车动力性和经济性起着重要影响。传统的液力变矩器单叶型叶片是基于投影于多圆柱面展开的等角射影法进行绘制的。进行叶片绘制时首选需要得到所设计液力变矩器的循环圆，即轴面投影图，和所设计叶片的进出口角。 然后，在轴面图上，对所作展开线的流线按等距分作5-15段。然后得到多圆柱面的等角摄影图。由轴面图和多圆柱面等角射影图即可得到叶片的正投影图，即空间叶片。具体的单元件叶型设计制作过程请参考马文星编著的由化学工业出版社出版2004年6月第一版的《液力传动理论与设计》中的投影于多圆柱面展开的等角射影法。

轿车液力变矩器带有锁止离合器，可以在高速行驶时锁止，功率直接通过离合器传递至变速器，很大程度上弥补了液力变矩器传动效率较低的缺陷，而在低速比时要求液力变矩器具有较高的变矩比，从而提高车辆的起步性能与爬坡性能。液力变矩器工作范围非常宽，造成涡轮出口液流角度随速比变化大。为了保证液力变矩器在高速比时具有较高的效率，一般将导轮叶片进口角设计成，在低速比时具有正冲击角（液流冲击叶片压力面时为正冲击），在高速比时具有负冲击角。然而，在低速比时，由于存在较大的正冲击角，致使液流在导轮叶片吸力面处出现分离，液流分离会导致高剪切流道。由于分离泡的产生会降低流道的有效过流面积，从而增加叶形损失，降低传动油循环流量与液力变矩器传递转矩的能力。此外，还会影响导轮出口处的液流角，增加设计过程的不确定性及难度。

发明内容

本发明旨在提供一种双元件叶型导轮的制作方法，或者说设计方法，通过使用本方法可以有效的抑制叶片吸力面处边界层流动分离，提高轿车起步时的动力性。

为达到上述发明目的，本发明制作的关键点在于：（1）双元件叶型导轮的主叶片与副叶片叶型的制作；（2）主叶片与副叶片之间槽隙宽度的确定。具体地，一种双元件叶型导轮的制作方法，用于液力变矩器，步骤如下：

步骤一，确定双元件叶型导轮的主叶片入口角以及副叶片出口角：以单元件原型叶片作为基准，使所述双元件叶型导轮的主叶片入口角以及副叶片出口角与上述的单元件原型叶片的进、出口角分别一致；

步骤二，确定双元件叶型导轮的主、副叶片分离点：将第一步中所述的双元件叶型导轮的主、副叶片分离点确定在原型叶片中弧线距前缘三分之一处；

步骤三，确定双元件叶型导轮的主叶片与副叶片之间槽隙宽度：所述的双元件叶型导轮的主叶片与副叶片之间槽隙宽度的取值范围在4%至8%弦长之间；

步骤四，将双元件叶型导轮的叶片中弧线弯折点移至副叶片前缘。

在上述步骤基础上，还需要对双元件叶型导轮的设计制作的方法与原则进行如下说明：

（1）步骤一中，以单元件原型设计作为基准，使所述双元件叶型导轮的主叶片入口角以及副叶片出口角与上述的单元件原型叶片的进、出口角分别一致。

在上述的双元件叶型导轮的主叶片入口角以及副叶片出口角确定之后，还需要进行叶片中弧线设计和叶片轮廓线设计，均采用参数化的制作方法。其参数化的方法如下：

由于叶片中弧线由一条2次NURBS曲线构成。该NURBS曲线共由3个控制顶点确定，其中首尾两控制顶点分别与叶片前、后缘相重合。在NURBS曲线首尾处分别采用三重节点，即节点向量为                                                ，从而使所生成的NURBS曲线分别插值首尾两控制顶点。

控制顶点位于设计平面的坐标原点。控制顶点沿L轴（相当于笛卡尔坐标系的X轴）的坐标值为三维空间中叶片设计基线在柱坐标轴面投影的弧长，其沿N轴（相当于笛卡尔坐标系的Y轴）的坐标值暂时无法确定。先假定控制顶点，位置已经确定，则控制顶点的坐标由以下方程求得：

通过上式求得的控制顶点线与与N轴的夹角分别等于叶片进出口角，根据NURBS曲线在首尾处与控制顶点线相切的性质，由上述控制顶点所生成的中弧线进出口角分别等于，。

（2）步骤二中，液力变矩器导轮叶片属于前缘加载，其中弧线的曲率变化主要集中在距叶片前缘处，其后端部分曲率平坦，接近于一条直线。为了排除叶片被压面曲率改变对边界层分离的影响，使主叶片前缘轮廓线，尤其是被压面边界层分离点处与单元件叶型一致，因此将第一步中所述的双元件叶型导轮的主、副叶片分离点确定在原型叶片中弧线距前缘三分之一处。