基于遺傳算法的疊簧彈性聯(lián)軸器的模糊優(yōu)化設計
聯(lián)軸器是聯(lián)結(jié)主動軸和從動軸使之共同回轉(zhuǎn)以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的部件。在高速重載的動力傳動系統(tǒng)中,還要求有緩沖、減振的作用。而疊簧彈性聯(lián)軸器就具有緩沖、減振的能力。傳統(tǒng)疊簧彈性聯(lián)軸器的優(yōu)化
設計方法在建模時由于追求精 確性, 忽略了設計問題中的模糊因素;或者簡單地將模糊因素精 確化,因而建立的模型難以準確表達設計問題本身。本文采用模糊數(shù)學的原理建立研究對象的模糊優(yōu)化模型, 再將這一
模型轉(zhuǎn)化為非模糊模型, 利用基因遺傳算法進行優(yōu)化求解?;蜻z傳算法是依據(jù)自然界生物進化的規(guī)律,對一個隨機產(chǎn)生的群體進行繁殖演變和自然選擇,從而使適者生存,如此一代一代地循環(huán)往復,使群體素
質(zhì)和群體中個體的素質(zhì)不斷進化, 并通過群體中個體的多樣性實現(xiàn)對解空間的多點同時搜索, 地收斂于全局解。
彈性聯(lián)軸器的剛度分為定剛度和變剛度兩種。定剛度C = T/ Φ= 常數(shù);而變剛度C = d T/ dΦ。其中T為聯(lián)軸器傳遞的轉(zhuǎn)矩,Φ 為在T 的作用下兩半聯(lián)軸器的相對轉(zhuǎn)角。定剛度聯(lián)軸器的相對轉(zhuǎn)角隨轉(zhuǎn)矩增大而線形增大(曲線1) , 變剛度聯(lián)軸器的相對轉(zhuǎn)角隨轉(zhuǎn)矩增大而非線形地增大(曲線2) 。變剛度聯(lián)軸器適合于有強烈扭轉(zhuǎn)振動的傳動軸系。疊簧彈性聯(lián)軸器在傳遞轉(zhuǎn)矩的過程中, 在簧片之間的接觸表面上,由于彈性變形而產(chǎn)生摩擦,同時每個簧片本身還存在內(nèi)摩擦。于是, 由于摩擦而消耗掉一部分能量。圖2 所示反映了彈性聯(lián)軸器的減振性能, 圖中OAI 為加載曲線, IBC 為卸載曲線, 兩曲線所包圍的面積(陰影線) 表示完成一個載荷循環(huán)所消耗的能量,簧片的彈性變形越大,磨擦所消耗的能量就越多,這個面積也就越大,聯(lián)軸器的減振性能就越好。從這一點來說,彈性聯(lián)軸器的減振性能取決于聯(lián)軸器的剛度, 因為剛度越小,簧片的彈性變形就越大,磨擦消耗的能量就越多,減振性能也就越好。由此得出以下結(jié)論,即在設計彈性聯(lián)軸器時,為了減振性能,就應當在滿足強度的前提下,使彈性聯(lián)軸器的剛度為小。因此,以剛度小為目標,以強度條件和安裝空間尺寸為模糊約束條件進行優(yōu)化設計,這一問題就會迎刃而解