分時四驅(qū)分動器力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、本文針對分動器的傳統(tǒng)優(yōu)化過程繁瑣等問題，為實現(xiàn)對分動器力學(xué)性能和輕量化的同步優(yōu)化，引入了多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化(Multi-disciplinary design optimization,MDO)方法。建立分動器參數(shù)化模型并選擇設(shè)計變量，利用理論計算和計算機仿真對分動器進行傳動力學(xué)分析，對分動器進行有限元分析確定約束條件和目標(biāo)函數(shù)，實現(xiàn)分動器的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計。
　　首先，根據(jù)分時分動器結(jié)構(gòu)特征及工作原理，推導(dǎo)各軸承力的計算公式，得出在三

2、種工況下軸承力的理論值；基于ROMAX建立分動器內(nèi)部傳動模型，加入載荷計算各工況軸承力大小，經(jīng)對比后相互驗證了兩者的準確性，并以此作為后續(xù)有限元分析施加載荷的依據(jù)。
　　其次，針對分動器的優(yōu)化設(shè)計確定約束條件和目標(biāo)函數(shù)，約束和優(yōu)化初始值來自前期對分動器內(nèi)部轉(zhuǎn)動部件進行傳動力學(xué)分析，及簡化模型的有限元分析：運用東華動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)測得分動器模態(tài)參數(shù)，與計算機仿真模態(tài)進行對比驗證；對分動器模型進行有限元分析，經(jīng)簡化模型，網(wǎng)格劃分，

3、材料屬性等前處理，計算得到分動器的靜力強度分析結(jié)果。
　　然后，因為分動器的優(yōu)化設(shè)計實質(zhì)是數(shù)值的優(yōu)化，即通過有限元分析的反饋信息更改幾何外形參數(shù)。文中首先針對某款四驅(qū)汽車的分動器樣件進行逆向參數(shù)化建模，將完成的模型裝配體幾何參數(shù)導(dǎo)出，錄制操作日志文件，生產(chǎn)新的分動器模型，編寫用于MDO優(yōu)化平臺中參數(shù)化組件的批處理文件。此部分為參數(shù)化設(shè)計選取設(shè)計變量。
　　最后，本文通過引入MDO思想，針對分動器的優(yōu)化設(shè)計建立多學(xué)科優(yōu)化數(shù)學(xué)模

4、型，分別介紹了多種全局優(yōu)化算法，并確定自適應(yīng)模擬退火算法(Adaptive Simulated Annealing,ASA)在全局范圍內(nèi)搜索最優(yōu)解，根據(jù)分動器優(yōu)化設(shè)計思路構(gòu)建了MDO設(shè)計流程圖。在ISIGHT軟件中搭建的優(yōu)化平臺上集成UG、ABAQUS和計算器組件，并基于ASA算法進行迭代計算。分動器總質(zhì)量較優(yōu)化前減小0.24kg，最大主應(yīng)力減小21.9％，最大位移減小3.0%，一階固有頻率增大10.9%。計算結(jié)果顯示完成了分動器輕量化