分時四驅分動器力學分析與結構多學科優(yōu)化設計.pdf

1、本文針對分動器的傳統(tǒng)優(yōu)化過程繁瑣等問題，為實現對分動器力學性能和輕量化的同步優(yōu)化，引入了多學科設計優(yōu)化(Multi-disciplinary design optimization,MDO)方法。建立分動器參數化模型并選擇設計變量，利用理論計算和計算機仿真對分動器進行傳動力學分析，對分動器進行有限元分析確定約束條件和目標函數，實現分動器的多學科優(yōu)化設計。
　　首先，根據分時分動器結構特征及工作原理，推導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建立分動器內部傳動模型，加入載荷計算各工況軸承力大小，經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。
　　其次，針對分動器的優(yōu)化設計確定約束條件和目標函數，約束和優(yōu)化初始值來自前期對分動器內部轉動部件進行傳動力學分析，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，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，經簡化模型，網格劃分，

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

4、型，分別介紹了多種全局優(yōu)化算法，并確定自適應模擬退火算法(Adaptive Simulated Annealing,ASA)在全局范圍內搜索最優(yōu)解，根據分動器優(yōu)化設計思路構建了MDO設計流程圖。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。分動器總質量較優(yōu)化前減小0.24kg，最大主應力減小21.9％，最大位移減小3.0%，一階固有頻率增大10.9%。計算結果顯示完成了分動器輕量化