基于遗传算法的摩擦片和膜片弹簧并行优化设计

摘要

汽车离合器是用来切断和传递汽车传动系统的关键装置，对离合器的具体设计要求有：第一，汽车行驶在任何环境下，都能保证发动机能够传递最大转矩，同时要防止汽车传动系统的过载而具备一定的转矩储备；第二，如果离合器的转动惯量过大，则可能造成汽车在换挡时变速齿轮之间的剧烈碰伤，因此，离合器从动件的转动惯量应尽可能的小，同时具有紧凑、简单的结构。摩擦片和膜片弹簧是离合器系统中的关键部件，其优化对离合器的性能提升具有很大的潜力。为了尽可能获得离合器的高性能，本文运用遗传寻优算法，量化各尺寸参数变量，统筹各约束条件并进行数字建模来求解分析。
　　对于摩擦式膜片弹簧离合器中的摩擦片和膜片弹簧的并行优化设计，并不是单独优化摩擦片或者单独优化膜片弹簧来提高汽车离合器的性能，它是通过对摩擦片和膜片弹簧的内、外部的工作影响因素的详细分析，并综合这两个关键部件之间的相互工作关系和优化设计的彼此影响因素后进行建模来优化设计离合器从而提高其工作性能。分析预设优化目标膜片弹簧的理想值，为了避免求解陷入局部最优解，通过遗传算法来求快速、准确的得到全局最优解，使得优化后的摩擦片和膜片弹簧处在最佳的配合工作状态，最终使得汽车离合器获得更加优越的工作性能。
　　本文通过运用遗传算法对膜片弹簧和摩擦片进行优化设计后用Ansys进行有限元分析，验证优化后膜片弹簧是否满足离合器实际工作的强度要求，有限元分析证明，并行优化后膜片弹簧和摩擦片得到的优化结果不仅满足了离合器最初的设计要求，而且要明显优于优化前的膜片弹簧和摩擦片的性能。为以后汽车离合器的优化设计提供一定的理论基础。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究意义

1.2问题的提出及创新点

1.3 离合器的发展史

1.4 我国离合器的发展及离合器优化设计研究现状

1.5 本章小结

第2章 优化设计的发展及遗传算法优化设计分析

2.1优化设计的发展

2.2 遗传算法优化设计分析

2.3 本章小结

第3章 摩擦片特性分析及优化目标

3.1 摩擦式拉式膜片弹簧离合器总成工作原理

3.2 离合器摩擦片的工作特性分析

3.3 离合器结合过程的滑磨功计算及磨损寿命分析

3.4摩擦片的优化设计目标

3.5本章小结

第4章 膜片弹簧特性分析及优化目标

4.1 膜片弹簧的制造工艺与变形特性分析

4.2 选择膜片弹簧的工作点位置

4.3 膜片弹簧的应力与强度计算分析

4.4膜片弹簧的优化设计目标

4.5 本章小结

第5章 摩擦片和膜片弹簧并行优化建模与遗传算法分析

5.1摩擦片与膜片弹簧并行优化的可行性

5.2 并行优化摩擦片和膜片弹簧的建模

5.3 Matlab GA案例优化过程及结果分析

5.4 本章小结

第6章 摩擦片与膜片弹簧并行优化结果有限元分析

6.1膜片弹簧优化后的有限元分析过程及结果

6.2本章小结

总结与展望

参考文献

在攻读硕士期间发表的学术论文

致谢