详情

原文传递变速器换挡电磁球阀的优化设计

论文题名：	变速器换挡电磁球阀的优化设计
关键词：	电磁球阀;流场模拟;变速器;有限元分析
摘要：	本文研究的换挡电磁球阀也可以称作电磁换挡球阀，其阀芯采用钢球结构，实质就是换向阀的一种，是用在自动变速器液压操作系统中核心元件之一，通过控制进油通道的开、闭而实现自动变速器升挡与降挡功能，在自动变速器液压操作系统中起着至关重要的作用，其性能的优良直接影响车辆换挡品质，从而影响整车性能。因此，对电磁换挡球阀结构以及性能研究有着很好的现实意义和实用价值，对整个变速箱性能的提升有着至关重要的影响。　　首先，确定电磁阀的工作原理和基本结构，根据液压系统工作压力和额定流量，初步设计出电磁换挡球阀的相关几何参数，采用三维CAD软件CATIA对电磁换挡球阀零件进行了三维设计，并且完成了三维装配。其次，借助于AMESim软件建立电磁换挡球阀仿真模型，对其进行了动态响应特性分析；将仿真数据与原理性试验所得到的实验数据进行对比，验证了模型的正确性；再分别对相关参数的压力损失特性、泄露特性、动态响应特性进行仿真模拟，最终确定出动态性能最为稳定时电磁换挡球阀的结构尺寸参数，即最优尺寸参数。采用workbench软件建立了电磁换挡球阀的阀体流道模型，即为CATIA装配好电磁换挡球阀的空体模型；再利用有限元分析软件ANSYS中的ICEM CFD对流道模型进行网格划分；接着借助于Fluent对满足质量要求的网格进行流体动力学分析，得到流道中液压油流动的速度场和压强场云图，通过对速度场、湍流动能和压强场云图进行分析，从而对流道进行有目的性优化。最后，试制出最优的电磁换挡球阀结构模型，并在实验台上对其相关性能进行实验，得出实验数据并对实验数据进行分析。　　总得来说，通过理论分析初步设计出电磁换挡阀的几何参数和结构模型，再借助数值模拟分析AMESIm来优化几何参数，同时借助FLUENT对流道模型进行优化设计，最终确定出最优的结构。仿真结果表明：当进油口直径为2.0mm，钢球直径为3.0mm时，电磁换挡球阀的各项动态性能都满足设计要求，并且性能相对最为稳定，选定为最优结构参数；同时，试制产品的相关实验数据表明，实验数据和仿真得到的数据基本一致。　　通过本课题对电磁换挡球阀进行设计及其优化方法的研究，总结出一套对液压阀设计的理论方法，这种方法不仅可以节约研发成本、缩短研发周期、降低研发风险，而且可以促进产品更新和性能提高，解决制约我国电磁换挡球阀的难题，为今后同类产品设计提供理论指导。
作者：	杨扬
专业：	车辆工程
导师：	张翼;李来平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中北大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文