車輛優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐_第6章

1、車輛優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院 2022-5-5江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院1江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院第6章 優(yōu)化設(shè)計(jì)在汽車上的應(yīng)用實(shí)例優(yōu)化設(shè)計(jì)在汽車上的應(yīng)用實(shí)例n 6.1汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)n 6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化匹配n 6.3變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)n 6.4汽車離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)n 6.5自卸汽車舉什機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)n 6.6 動力總成懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)n 6.7 汽車萬向傳動裝置的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)2022-5-52江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工

2、程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.1.理想特性 o 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的主要功能是使得汽車轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角保持一定的關(guān)系。若忽略車輪側(cè)偏角的影響，則在轉(zhuǎn)向過程中為了使所有車輪都處于純滾動而無滑動狀態(tài)，理想的內(nèi)、外轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角關(guān)系應(yīng)為：LtLt .RfctgLKarcctg2022-5-53江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.2.實(shí)際特性o 圖給出了轉(zhuǎn)向梯形的坐標(biāo)系及其幾何關(guān)系。 2022-5-54江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.2.實(shí)際特性1

3、coscossinsincoscosLwddtcossinsincoscossin1 1coscossinsincoscosRwddRcossinsincoscossin1Rddcossincoscos2212022-5-55江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.2.實(shí)際特性LoRmKf,222221cosFPSFPFPSoR2022-5-56江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.3 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 o汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，目的在于合理選擇參數(shù)，使由轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)給出的實(shí)

4、際轉(zhuǎn)角盡量接近理論轉(zhuǎn)角。根據(jù)方差理論，希望兩函數(shù)的均方根值誤差最小，則取目標(biāo)函數(shù)為：o 式中 權(quán)因子 1 -1222000max,-21,-21niLnLniLnLiLiiLiLLiLLXffwXffwXffwnXFLiw2022-5-57江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.3 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 o 希望在最常用的中間位置附近的小轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)偏差盡量小，以減少高速行駛時(shí)輪胎的磨損，而在不常用且車速較低的最大轉(zhuǎn)角時(shí)，可適當(dāng)放寬要求，因此權(quán)因子取：maxo205 . 0201011005 . 1LLiooLiooLiLiw2022-5-58

5、江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.3 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 o 為了保證轉(zhuǎn)向梯形正常工作，梯形臂和橫拉桿的夾角，在極限轉(zhuǎn)向時(shí)應(yīng)不超過規(guī)定的角度，即應(yīng)滿足性能約束條件：o 即 0160-oooLoomKKKmcoscos2coscos2coscoscoscos2cosmax2210160-o2022-5-59江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.1 汽車轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.1.3 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 o 設(shè)計(jì)變量及過小，會使橫拉桿上的軸向力過大；太大又會使布置困難，因而各設(shè)計(jì)變量的取值范圍構(gòu)成的約束條件為：o 綜上

6、所述可知，轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)三維的單目標(biāo)函數(shù)非線性最優(yōu)化問題，可用復(fù)合形法或懲罰函數(shù)法求解。 max00min0maxminmaxminmmmKKK2022-5-510江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配o 對于汽車的動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性，通常是在進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)之后，才給予最后評價(jià)。這樣不但費(fèi)時(shí)、成本高，而且產(chǎn)品設(shè)計(jì)盲目性大。如果根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)思想，運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對傳動系主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，則在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能夠相當(dāng)精確地掌握新車型的性能。o 影響汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性的因素很多，此處討論的是在發(fā)動機(jī)已選定的條件下，如何選擇

7、傳動系的速比，以達(dá)到在保證汽車必要的動力性的前提下，具有最佳的燃料經(jīng)濟(jì)性。2022-5-511江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配o 6.2.1汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算o 通常用起步換擋加速時(shí)間作為汽車動力性的評價(jià)指標(biāo)，同時(shí)校核最高車速和最大爬坡度；而燃料經(jīng)濟(jì)性則用多工況百公里油耗來評價(jià)。o （1）0-65起步換擋的加速時(shí)間awfkaGFFFgdtdvaavta6 . 3/niitT12022-5-512江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配o 6.2.1汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)

8、性模擬計(jì)算o （2）最高車速 汽車最高車速系指用直接檔（或超速檔）在水平路面直線行駛時(shí)的最高車速，且滿足關(guān)系式。0wfkFFF015.21/20aDakTkeAvCfGriiT2022-5-513江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配o 6.2.1汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算o （3）百公里油耗 百公里油耗按“六工況”試驗(yàn)規(guī)范模擬計(jì)算求得， 2022-5-514江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配o 6.2.1汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性模擬計(jì)算o “六工況”試驗(yàn)規(guī)范包括扥估算、加速和

9、減速三個(gè)過程。o 1）等速過程o 2）加速過程o 3）減速過程o 4）百公里油耗gPbQt367200/jnjijjininjjatQtQQQQ11012/tqQb0sQQs/100biaisiiQQQQ21102022-5-515江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2 汽車發(fā)動機(jī)與傳動系參數(shù)的優(yōu)化匹配o 6.2.2.優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型o 取主減速比和變速器各檔速比（對四檔變速器）為設(shè)計(jì)變量，即o 合理選擇傳動系參數(shù)，使之在保證汽車必要的動力性的前提下，具有最佳的燃料經(jīng)濟(jì)性，為此取下述綜合評價(jià)指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)TkkkTiiiixxxxX32104321 sQwTwXf2120

10、22-5-516江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2.2.優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型o 約束條件包括：o （1）最高車速的校核 式中 直接檔最大功率時(shí)的車速 013. 1/0/96. 0max2max1papavvXgvvXgpv2022-5-517江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2.2.優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型o 約束條件包括：o （2）最大爬坡度要求o 式中 0/10maxmax3kTekaiiMrGXgmaxmaxmaxsincos f2022-5-518江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2.2.優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型o 約束條件包括：o

11、 （3）設(shè)計(jì)變量取值范圍要求 000000003max131133min11032max129232min18max1171min16max0050min04kkkkkkkkkkkkiiXgiiXgiiXgiiXgiiXgiiXgiiXgiiXg2022-5-519江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.2.2.優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型o 約束條件包括：o 各檔傳動比的修正：為提高較高檔位下發(fā)動機(jī)的平均功率，改善汽車的動力性，隨著檔位的提高，相鄰兩檔的傳動比間隔略有減少。因此有 0/213212kkkkiiiiXg 0/32313kkkiiiXg2022-5-520江蘇大學(xué)江蘇大學(xué)

12、汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 齒輪傳動在工業(yè)中應(yīng)用極為廣泛。近年來，齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究已有很大的發(fā)展。在改進(jìn)齒輪工作性能方面有：按齒面接觸強(qiáng)度的齒廓最佳形狀的設(shè)計(jì)；齒輪副中形成最佳油膜條件下漸開線齒輪幾何參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；齒輪傳動裝置傳動參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；在滿足強(qiáng)度要求下單位功率重量或體積最小的變速器優(yōu)化設(shè)計(jì)等。在提高齒輪傳動動態(tài)性能方面有：動載荷和噪聲最小化的研究；慣性質(zhì)量的最優(yōu)分配及彈性參數(shù)的最優(yōu)選擇等。2022-5-521江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.3.1直齒圓柱齒輪傳動裝置質(zhì)量指

13、標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)2022-5-522江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.3.1直齒圓柱齒輪傳動裝置質(zhì)量指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 取設(shè)計(jì)變量為o o 由于齒輪和軸的尺寸是決定減速器總成大小和重量的原始依據(jù)，因此可按它們的體積之和為最小來建立目標(biāo)函數(shù)。齒輪和軸的體積可近似表示為：7654321xxxxxxxXT21211llddmzb 2122222242 . 1)(43 . 0)(4)(jjnjnjwjwjojbddbddbddV2124jjjld2022-5-523江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)

14、計(jì)o 式中o 約束條件可根據(jù)下列條件給出。o 1）應(yīng)大于不生產(chǎn)根切的最小齒數(shù) ，即ddddmizmdmzmdizmdzmdnnww221112111201016 . 16 . 1880)(2min1xzXg2022-5-524江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 約束條件可根據(jù)下列條件給出。o 2）相對齒寬條件若給定為 ，則有o 3）總尺寸條件若給定為 ，則有BmbA/0/)(0/)(313312BxxXgxxAXgFzzm)(210)1 ()(324FixxXg2022-5-525江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3

15、 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 4）齒輪模數(shù)應(yīng)大于零，即o 5）齒輪軸的最小尺寸若分別規(guī)定為 和 ，則有0)(35xXgdmin1dmin20)(0)(5min274min16xdXgxdXg2022-5-526江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6）輪齒的彎曲應(yīng)力及接觸應(yīng)力不大于其許用值，即o 7）齒輪軸的最大撓度應(yīng)不大于其許用值，即0)(0)(0)(10229118jjXgXgXg0)(0)(2max2121max111ffXgffXg2022-5-527江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)

16、計(jì)o 8）齒輪軸的計(jì)算應(yīng)力不大于其許用值 o 綜上所述，這是一個(gè)具有7個(gè)設(shè)計(jì)變量和多個(gè)不等式約束條件的非線性優(yōu)化問題，可用內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法求解。o 上述方法同樣適用于以最小體積或重量為目標(biāo)函數(shù)的多級圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并可作為圓錐齒輪和蝸桿傳動優(yōu)化設(shè)計(jì)的參考。 0)(0)(22411113XgXg2022-5-528江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 6.3.2圓柱齒輪傳動裝置齒輪嚙合參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 已知箱體、軸、和軸承結(jié)構(gòu)的尺寸，現(xiàn)要求通過優(yōu)選齒輪的嚙合參數(shù)，達(dá)到提高其承載能力或在已有的工作條件下延長其使用壽命的目的。首先必須找出哪

17、些嚙合參數(shù)與承載能力有關(guān)，并導(dǎo)出其數(shù)學(xué)關(guān)系式。2022-5-529江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 對于二級圓柱齒輪傳動裝置而言，影響承載能力系數(shù) 的獨(dú)立變量僅有傳動比 、螺旋角 和第一、二級傳動的中心距變動系數(shù) 、 。因此設(shè)計(jì)變量為o 為提高齒輪的接觸強(qiáng)度，應(yīng)盡量增大承載能力系數(shù)，也就是使其倒數(shù)最小。對第一級和第二級齒輪傳動來說，應(yīng)分別使其最小 )(Xi12214321ixxxxXTT)(/1)()(/1)(2211XXfXXf2022-5-530江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o

18、另外，為了使兩級齒輪趨于等強(qiáng)度，中間軸上兩個(gè)齒輪允許傳遞的力矩差的相對值應(yīng)趨于最小，即下式最小o 式中 )()()()(1213XMXMXMXf)1/()()()1/()()(2222211111iXiACXMiXiACXM2022-5-531江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 由上可知，這是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。可采用統(tǒng)一目標(biāo)法將它們組合成一個(gè)總的“統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)” o 式中 權(quán)因子，由各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的重要程度以及它們的量綱和量級的不同而定。 )()(31XfXfiii)321(、ii2022-5-532江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院

19、汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 約束條件可根據(jù)下列條件給出。o 1）應(yīng)保證齒輪的軸向重疊系數(shù)o 若取齒寬 ，法向模數(shù) ， 不超過 ，則有1)/(sinmbnAb4 . 0Amn02. 015012/)(0/sin201)(2221XgXg2022-5-533江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 為使第一、二級傳動均有良好的潤滑條件，應(yīng)使o 限制第二級大齒輪的直徑，以免超出箱體規(guī)定尺寸，則有iii01. 0/310)01. 0/()(313iBixXg0126 . 1)(111124xxAixiAXg2022-5-534江

20、蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.3 變速器傳動齒輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 為使嚙合角不致過大，避免出現(xiàn)較大的徑向力，對中心距變動系數(shù)給出如下限制：o 可見，這是一個(gè)4維8個(gè)不等式約束的非線性優(yōu)化問題，可用隨機(jī)方向搜索法求解。01)(0)(01)(0)(48473635xXgxXgxXgxXg2022-5-535江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4離合器膜片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)o 膜片彈簧因其結(jié)構(gòu)相對緊湊和優(yōu)良的非線性特性在汽車離合器中得到廣泛地應(yīng)用。在汽車膜片彈簧離合器中，膜片彈簧起著壓緊彈簧和分離杠桿的作用，其特性決定離合器的主要工作性能。在離合器開發(fā)中，膜片

21、彈簧的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。2022-5-536江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 1.設(shè)計(jì)變量o 選取 以及在接合工作點(diǎn)相應(yīng)于彈簧工作壓緊力的大端變形為最優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量，即o rRrRhH、TBTrRrRhHxxxxxxxX76543212022-5-537江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 2.目標(biāo)函數(shù)o 膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)可以有以下膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)可以有以下幾種選擇：彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小；幾種選擇：彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小；在從動盤摩擦片磨損前、后，壓

22、緊力之差的在從動盤摩擦片磨損前、后，壓緊力之差的絕對值最??；在分離行程中，駕駛員作用的絕對值最??；在分離行程中，駕駛員作用的分離操縱力平均值為最?。辉谀Σ疗p的分離操縱力平均值為最?。辉谀Σ疗p的極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化絕對值的平均極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化絕對值的平均值為最小等。值為最小等。 2022-5-538江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o （1）彈簧工作時(shí)的最大）彈簧工作時(shí)的最大應(yīng)力為最小應(yīng)力為最小o 蝶簧部分內(nèi)上緣點(diǎn)蝶簧部分內(nèi)上緣點(diǎn) 的切的切向壓應(yīng)力最大，該點(diǎn)的最向壓應(yīng)力最大，該點(diǎn)的最大應(yīng)力：大應(yīng)力： o 目標(biāo)函數(shù)表示

23、為：目標(biāo)函數(shù)表示為：Br)-(22r)-(-r)-(22r-)-1 (22maxeeeeBtrhhrrhrrEmax11min)(tBxf2022-5-539江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o （2）摩擦片磨損前、后，壓緊力之差的絕對值最?。┠Σ疗p前、后，壓緊力之差的絕對值最小o 為了保證離合器可靠地傳遞扭矩，要求在摩擦片磨損過程中彈簧的壓緊力不降低，并且變化盡可能小。o 工作點(diǎn) 點(diǎn)壓緊力：o 工作點(diǎn) 點(diǎn)壓緊力：o 目標(biāo)函數(shù)表示為：目標(biāo)函數(shù)表示為：AB),(AArRrRhHFF),(BBrRrRhHFFBAFFxf-min)(220

24、22-5-540江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o （3）在分離行程中，駕駛員作用的分離操縱力平均值為最小o 操縱省力以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度，是設(shè)計(jì)離合器所追求的一個(gè)重要性指標(biāo)。膜片彈簧壓緊力與分離軸承作用力有如下關(guān)系： FrrrRFf- 222-2-)-()In()-(16-hrRrRHrRrRHrRR/rEhrrrRFf)/( ,(1nirRrRhHFFfBi2022-5-541江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o （3）在分離行程中，駕駛員作用的分離操縱力平均值為最小o 目標(biāo)

25、函數(shù)為：o 其他還有的目標(biāo)有：o （4）在摩擦片磨損的極限范圍內(nèi)，彈簧壓緊力變化絕對值的平均值為最小 o (5)保證膜片彈簧工作特性變化接近理想特性o (6)保證膜片彈簧特性中間區(qū)域的平緩程度11131min)(niiFnxf2022-5-542江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 3.約束條件o (1)為使離合器可靠地傳遞扭矩，膜片彈簧的工作壓力應(yīng)與新工作時(shí)所要求的壓緊力相等，即： o (2)為了保證工作點(diǎn)A，B，C有較合適的位置，應(yīng)正確選擇 相對于 的位置，一般 ，即：0FFBBH95. 08 . 0/HB95. 08 . 0rRrR

26、HB2022-5-543江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 3.約束條件o (3)為了保證摩擦片磨損后離合器仍然能夠可靠地傳遞扭矩，并考慮到摩擦因數(shù)的下降，摩擦片磨損后彈簧工作壓緊力應(yīng)大于新摩擦片時(shí)的壓緊力：o (4)為了滿足離合器使用性能要求，彈簧的 與初始底錐角應(yīng)在一定的范圍內(nèi)： BAFF hH/0 . 2/5 . 1hH15)/(arctan9rRH2022-5-544江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 3.約束條件o (5)彈簧各部分有關(guān)尺寸的比值應(yīng)符合下述范圍：o (6

27、)為了使摩擦片上的壓緊力分布比較均勻，錐式膜片彈簧的壓盤加載點(diǎn)半徑應(yīng)位于摩擦片的平均半徑與外半徑之間的范圍，為了避免加載點(diǎn)正好作用在摩擦片的外邊上，適當(dāng)縮減其最大尺寸，即o 推式： o 拉式： 35. 1/2 . 1rR1002R/70h0 . 5/5 . 30rR)52(2/4/ )(DRdD)52(2/4/ )(DrdD2022-5-545江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 3.約束條件o (7)根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)的布置要求， 之差應(yīng)在一定的范圍內(nèi)： 0rrrrRRf、，、，、72RR61rr400rrf2022-5-546江蘇大學(xué)江蘇大

28、學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 3.約束條件o (7)根據(jù)彈簧結(jié)構(gòu)的布置要求， 之差應(yīng)在一定的范圍內(nèi)： 2022-5-547江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o 3.約束條件o (8)膜片彈簧的分離指能夠起到分離杠桿的作用，因此其杠桿比應(yīng)在一定的范圍內(nèi)選擇，即o 推式：o o 拉式：o (9)膜片彈簧各個(gè)工作位置點(diǎn)的最大壓應(yīng)力不應(yīng)該超過其許用值，即： 5 . 43 . 2rRrrf0 . 95 . 3rRrRfBtBtmaxAtAtmax2022-5-548江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.1膜片彈簧優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型o (10)為了減輕駕駛員踩踏板時(shí)的勞動強(qiáng)度，要求在分離過程中最終分離力不要大于工作點(diǎn)點(diǎn)時(shí)的壓緊力，即BCFF 2022-5-549江蘇大學(xué)江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院汽車與交通工程學(xué)院6.4.2算例分析o 以