变速器换挡电磁球阀的优化设计_杨扬.pdf

图书分类号图书分类号TH137.5密级非密密级非密UDC621.4全日制工程硕士学位论文变速器换挡电磁球阀的优化设计全日制工程硕士学位论文变速器换挡电磁球阀的优化设计校内指导教师（姓名、职称）张翼副教授校内指导教师（姓名、职称）张翼副教授校外指导教师（姓名、职称）李来平研高工校外指导教师（姓名、职称）李来平研高工申请学位级别工程硕士申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）车辆工程所在领域（研究方向）车辆工程论文提交日期论文提交日期2015 年年5 月月28日论文答辩日期日论文答辩日期2015 年年5 月月23日学位授予日期日学位授予日期年年月月日论文评阅孟文俊王强日论文评阅孟文俊王强答辩委员会主席郭树旺答辩委员会主席郭树旺2015 年年 5月月 26日日中北大学学位论文变速器换挡电磁球阀的优化设计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中北大学学位论文计的理论方法，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。关键字：电磁换挡球阀，优化设计，流场模拟中北大学学位论文The Optimization of Transmission Shift Solenoid ball ValvesAbstractIn this paper,we study the Shift solenoid ball valve,which also be called the solenoidshift ball valve,the valve core is steel ball structure.Shift solenoid valve as a hydraulic valve,which is used in the automatic transmission of hydraulic operating system and is one of thecore elements,by controlling the intake oil passage opening and closing of the automatictransmission upshifts and downshifts function,it plays a crucial role in the performance ofexcellent shift quality,so it directly affects performance of the vehicle.Therefor