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车辆动力传动系统联轴器刚度优化研究

2021-03-03 11:52:50

车辆动力传动系统联轴器刚度优化研究

为减小传动系统扭振响应,集成自编的车辆动力传动系统扭振分析程序建立了反映系统振动的多目标优化模型。该模型以联轴器刚度为设计变量,以多个轴段的附加扭振应力较小为目标,采用优化器求解,实现了联轴器刚度优化设计。优化后,扭振角位移及轴段附加扭振应力都显著减小。结果表明,通过iSIGHT优化平台集成扭振分析程序,形成了一个有 效的优化系统,对车辆动力传动系统联轴器刚度的设计具有指导意义

扭转振动是车辆动力传动系统普遍存在的一种重要振动形式,其将导致各部件在发动机波动转矩下产生附加振动转矩和应力,甚至对部件强度安 全和系统工作品质造成严重影响。目前针对发动机曲轴系统减振器的优化研究比较完善,而对车辆动力传动系统联轴器的匹配需要以整个系统的扭振特性分析为基础,系统集成优化的研究则较少传统的扭振匹配计算要对多组不同参数配置的动力传动系统进行分析,联轴器刚度等关键参数只能凭经验取值,计算量大,如果计算结果不满足设计要求,设计参数需要重新取值进行分析,造成大量复性工作。软件是由公司推出的一个集工业优化设计和自动化分析计算于一体的多学科优化软件。它将数字技术、推理技术和设计探索技术有 效融合,集成各种仿真代码并提供设计智能支持,对多个设计可选方案进行评估和研究,同时能够与Matlab等计算软件实现无缝连接,从而大大缩短产品的设计周期。本文通过iSIGHT优化平台集成用Matlab自编的动力传动系统扭振分析程序,以弹性联轴器刚度为设计变量,以各部件的扭振幅值、附加扭振应力不超出许用值为约束条件,以多个轴段的附加扭振应力的加权和较小化为优化目标,实现了联轴器刚度的合理匹配,减低了车辆动力传动系统的扭振响应。

对动力传动系统进行优化时,不仅要把某些部件的振幅及应力控制在许用范围内,还要尽量减小它们,以防止部件疲劳寿命降低,甚至发生破坏。本文中的轴段附加扭振应力是发动机多频激励中各个子频率引起的轴段附加扭振应力的矢量和。轴段附加扭振应力的综合幅值有利于从系统共振与否以及是否超出持续扭振许用应力的角度描述轴段疲劳强度。因此优化目标函数为各轴段附加扭振应力较小。

多目标优化问题通常不可能存在使每一个目标都同时达到较优的较优解,这些目标往往是相互矛盾的。因此,多目标优化问题一般都转化为单目标优化问题求解,本文采用线性加权法进行优化,其根据不同目标的重要性对各个目标进行加权量化,从而求得一个对每一个目标来说都相对较优的有 效解。

本文从整个动力传动系统的扭转振动特性出发,以弹性联轴器刚度为设计变量,以系统振动响应较小为目标函数进行了多目标集成优化,主要研究

结论如下:1)在自编扭振响应分析程序基础上,建立了适用于车辆动力传动系统的优化模型和优化流程,实现了发动机与传动系统的合理匹配,减低了系统振动;

2)通过iSIGHT优化平台集成PTVA扭振分析程序,形成了一个优化系统,对今后车辆动力传动系统弹性联轴器的刚度设计和系统减振具有指导意义。