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基于遗传算法的膜片弹簧性能特性能及其结构参数优化研究(一)

2017/9/4    来源:互联网    作者:尹华兵  刘树成  高宝林      
关键字:膜片弹簧  性能特征  参数优化  
本文利用膜片弹簧A-L公式设计了某变速箱C1离合器的膜片弹簧,由于A-L公式存在一定的局限性,G.SCHRFMMER在A-L公式的基础上对其进行了改进,综合考虑了膜片弹簧在受载过程中的弯曲效应,推出了开槽膜片弹簧新的设计计算公式,本文在G.SCHRFMMER公式的基础上开展了对C1离合器的膜片弹簧性能曲线及其结构参数的优化,采用了遗传算法,在Isight软件中完成了对计算公式、遗传算法和优化流程的集成,最终获得了C1离合器膜片弹簧的优化性能曲线及其相应的结构参数,为膜片弹簧的结构参数及其性能特性曲线的优化提供了重要的技术途径。

    为了更好地对膜片弹簧的性能特性进行优化,本文采用了G.SCHRFMMER的研究论文一TheSlottedConicalDiskSpring®中的公式(4),它对A-L公式进行了改进,该公式在综合考虑了膜片弹簧分离指的弯曲变形所引起的弹簧位移,因而比A-L公式更精确。

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    式中:P为膜片弹簧的载荷,F1膜片弹簧因变形产生的位移,TD槽的最大直径,即分离指根部直径;0D膜片弹黃大端直径,ID膜片弹黃内段直径,E:弹性模量,μ:泊松比,T:膜片弹簧厚度,L。:膜片弹賛全尚,H:膜片弹賛锥高,L:膜片弹賛内端下沿到膜片弹簧底端面的垂直距离。

    3 膜片弹簧结构参数及其性能曲线的优化

    由于在行星变速箱内膜片弹簧的设计空间有限,见图4,为了获得更好的膜片弹簧特性曲线,需要对设计空间内的膜片弹簧结构参数化进行优化,以获得更好的膜片弹簧性能曲线。如在换档元件工作行程范围内,即在膜片弹簧在换档工况的有效行程内,让其承受或产生的最大载荷与最小载荷相对变化率得到控制,比如让它小于20%,或让膜片弹簧的性能特性曲线在膜簧的工作行程范围内越平缓越好。

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    图4 某变速箱中离合器C1与C2的布置图

    3.1 设计变量

    由公式(4)可以看出,应该取设计变量L、0D、TD、ID、T这几个变量作为设计变量,在本文中,主要通过调整高度L、膜片弹簧厚度T以及膜簧开槽深度即其直径TD共三个设计变量来进行优化。0D、ID与常数μ、E—样保持不变。

    3.2 目标函数

    为了使膜片弹簧在其工作行程范围内性能曲线平缓波动幅度小,取其工作行程范围内产生的最小点力P2与最大载荷Pi的差值与最小载荷P2的比率最为优化的目标。

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    P2的选取根据第一次试算结果来选定。Pi为膜片弹簧开始变形到其工作行程内的低点P2之间的最大载荷。

    3.3 约束

    针对C1离合器膜片弹簧,将设计变量、、的范围限定为:分别取l0mm、9mm、8mm、7mm四个值。对膜片弹簧的厚度与对应槽深的直径约束如下:2mm<T<2.8mm,120mm<TD<150mm

责任编辑:张纯子
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