轻型货车用扭转缓冲器的优化设计.pdf

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1、第33卷第4期沈阳理工大学学报VO1．33No．42014年8月JournalofShenyangLigongUniversityAug．2014文章编号：1003—1251(2014)04—0067—04轻型货车用扭转缓冲器的优化设计王灵犀，曹雪飞(沈阳理工大学汽车与交通学院，辽宁沈阳110159)摘要：设计的扭转缓冲器以体积最小、质量最轻为优化目标，建立扭转缓冲器多目标优化设计的数学模型。采用统一目标法对帘布层进行优化，并借助Matlab编制多目标优化设计程序，进行优化运算。结果表明：采用该种方法可获得不同要求的设计方案，提

2、高设计效率。关键词：扭转缓冲器；帘布层；多目标优化中图分类号：TH122文献标志码：AOptimizationDesignofReverseBuferinLightTrucksWANGLingxi．CAOXuefei(ShenyangLigongUniversity，Shenyang110159China)Abstract：Focusondesigningareversebufferofminimumsizeandweight．Themathemati—calmodelofmulti—objectiveoptimizationd

3、esignofreversebufferisestablished．Unifiedmethodisemployedtooptimizethecordfabriclayer．Matlabisusedformulti—objectiveop‘timaldesignprogramandoptimizationcalculation．Theresultsshowthat，usingthismethod，differentrequirementsofthedesignschemcanbesatisfied，thedesigneficien

4、cycanbealsogreatlyimproved．Keywords：reversebuffer；cordfabriclayer；multi—objectiveoptimization由于货车的行驶环境比较恶劣，传动系中的采用单目标优化设计方法。大部分扭转缓冲器的冲击载荷较大，对高速柴油机的可靠性和使用寿研究都利用了单目标优化设计理论，而利用多目命均构成威胁。通过在传动系中加装扭转缓冲器标优化在结构上使用弹簧扭转缓冲器研究。本文可减少传递给发动机的动载荷，从而减少对发动采用多目标优化方法设计钢丝帘布层为主要结构机的损坏。的扭转

5、缓冲器，降低传动系扭转刚度，减轻发动机目前对扭转缓冲器研究大部分基于单目标优的负载。化理论，重点集中在结构改进上。刘卫真¨利用1建立扭转缓冲器多目标优化设计单目标优化理论对钛合金扭转缓冲器研究。于海数学模型江利用多目标优化理论对弹簧型扭转缓冲器的结构进行研究。刘文清对扭转缓冲器结构研究本文所设计的扭转缓冲器是利用橡胶帘布层收稿日期：2013一O9一lO作者简介：王灵犀(1956一)，男，教授，研究方向：车辆工程68沈阳理工大学学报第33卷为主要零件结构进行缓冲作用的装置。该缓冲器本文选取、r、L为设计变量，构成设计向量：的主体部

6、分由传力销、钢丝帘线、橡胶包裹层构X=[R，r，L]=，X2，X3]成。缓冲原理为：由于钢丝帘线是弯曲的(有弧式中：R为扭转缓冲器的中心到销孔中心的距离；度)，在传力伸直过程中会挤压内圈的橡胶体，橡r为扭转缓冲器圆柱销外边缘半径；L为扭转缓冲胶体的变形将允许椭圆形的钢丝帘线圈伸缩，使器两个销孔中心距；(i=1，2，3)为设计变量的函传动轴产生较大的弹性变形角，降低传动轴的扭数。转刚度，起到缓冲作用。缓冲器中的橡胶块起支1．2目标函数的确定J撑弹簧作用；橡胶还包裹固定钢丝帘线，其与钢丝本文的优化目标是：在保证原缓冲器机械强帘线之间

7、的摩擦可提供阻尼，但由于该摩擦会导度的前提下缩小其体积、减轻其重量。故据此设致橡胶块受损而应在设计中尽量避免；缓冲器的计目标函数。阻尼主要来自橡胶块内部的迟滞能量损失。本设(1)体积目标函数计的优化主要考虑钢丝帘线的强度，对橡胶阻尼mihi,(X)：M=~／R++L暂不考虑。=,／xi十X；+X；采取多目标优化方法对帘布层钢丝进行优式中、r、L均为决定缓冲器体积的主要设计参化。借助Matlab优化工具进行求解，可得到优化数，将其几何平均值M最小作为优化目标。设计参数J。所设计的扭转缓冲器如图l所示。(2)质量目标函数tnic，=

8、=4p{H[眦in妻．c+，])主幽传力f『]1+ln。jj式中、r、￡均为决定缓冲器质量的主要设计参数。将其帘布层中钢丝的质量m最小作为优化目标。P为钢丝材料密度(7．85×10g／mm)1．3约束条件的确定在优化目标函数的同时，设计变量的取值必须服从各种规律