基于遗传算法的汽车鼓式制动器多目标优化设计

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1、万方数据2011年12月第39卷第23期机床与液压MACHINET00L＆HYDRAUUCSDec．201lV01．39No．23IN)I：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．026基于MATLAB遗传算法的汽车鼓式制动器多目标优化设计杨仁华(西华大学交通与汽车工程学院，四川成都610039)摘要：针对汽车鼓式制动器，提出以制动效能因素最大、制动过程中温升最低、制动鼓体积最小为目标，进行多目标优化设计。应用惩罚函数法建立了优化目标函数，运用MATLAB遗传算法工具箱进行寻优求解，并通过实例进行验证。结果表明：该优化方法合理可行

2、。关键词：多目标优化；遗传算法；制动器；目标函数中图分类号：U463．5文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—091—3MuIti·objectiveOptimizationDesignofAutoDrum-fashionedBrakeBasedonGeneticAlgorithmofMATLABYANGRenhua(SchoolofTransportationandAutomotiveEngineering，XihuaUniversity，ChengduSiehuan610039，China)Abstract：AirIlingatt

3、heautobrakedrum，witIltheobjectiveofmaximizingtheefficacyfactorofthebrake，minimizingtheheatofrubsurfaceduringbrakingandminimizingthevolumeofbrakingdrum，multi-objectiveoptimizationdesignweremade．TheoptimalobjectivefunctionWaSestablishedbyusingthepenaltyfunction，theoptimalsolutionwas

4、foundbyusingtheMATLABgeneticalgorithmoptimizationtoolbox，anditWiltsverifiedbyanexample．Theresultshowsthatthisoptimizationmethodispracticalandreasonable．Keywords：Multi-objectiveoptimization；Geneticalgorithm；Brake；Objectivefunction以制动效能因素、体积与温升为目标进行多目标优化。由于鼓式制动器具有可靠性高，技术成熟，兼容性好，安装、拆

5、卸方便等优点而得到广泛应用。ABS、EBD等先进的电子控制装置在车辆制动系统中的普及应用，使得车辆在制动时能充分利用地面条件，以达到理想的制动状态。但车辆高速行进时进行紧急制动的状况日益增多，对制动器提出了更高的要求，即在高速状况下紧急制动，摩擦副温升不能过高(小于700℃)，以免发生严重的热衰退现象，降低制动效能。目前运用现代设计手段进行的制动器设计，是通过建立整车制动动力学模型，进行制动性能的仿真分析，由此得出制动性能与整车的匹配关系。用该方法设计的制动器虽然能达到一般性能要求，但是在高速紧急情况下进行制动或是在超过一定强度下长时间制动势必引起制动效能

6、下降。另外，制动器也有有效尺寸的设计要求，如果制动器的尺寸能够减小，将给整车的布局留下更广阔的空间。基于以上分析，为了提高鼓式制动器的制动效能和制动效能的恒定性以及减小制动器尺寸，文中提出以制动效能因素最大、体积最小和制动温升最低为目标，满足性能指标和约束条件的多目标优化设计数学模型，利用MATLAB优化工具箱中的遗传算法进行优化求解，得到了较为理想的优化结果。1汽车鼓式制动器结构在汽车制动器中，最常见的是鼓式制动器。如图1所示，其工作原理是：在推力P的作用下，通过左右两个制动蹄靠紧制动鼓产生摩擦阻力矩而制动的。左制动蹄顺着制动鼓的旋转方向运动，因而产生一

7、个附加的摩擦力矩，仃‘＼渗§一∥图I鼓式制动器结构示意图形成自增力效应，该制动蹄称之为领蹄；而右制动蹄的运动方向与制动鼓旋转方向相反，附加的摩擦力矩产生“减势”作用，形成自减力效应，故称之为从蹄。因此，鼓式制动器按制动蹄的布置形式可分为领蹄一从蹄式(图1)、双领蹄式和双向增力式等多种形式。2基于多目标的优化数学模型建立如图2所示为领蹄一从蹄鼓式制动器结构参数及收稿日期：2010一11一01基金项目：汽车工程四川省高等学校重点实验室资助项目(SGXZD9902—10—1)；省级车辆工程教学团队资助项目(09JT201)作者简介：杨仁华，工学硕士，副教授，长期

8、从事汽车计算机辅助设计与汽车计算机辅助工程研究。E—mail：da