橡胶悬置元件结构参数优化设计方法
发动机橡胶悬置的研究与优化_5_1_3橡胶的动态特性及其相关因素_32_35
λ1 = λ1 ， λ2 = 1 ， λ3 = 1 λ1
以同 ϕ 角也可以同主拉伸比用的下列关系式联系起来
（5.10）
应变主轴的方向与滑动方向并不具有任何简单关系，而是取决于应变的大小。剪切量 γ 既可
γ = tan ϕ = λ1 − 1 λ1
从式（5.5）和（5.10）可以得到应变能W
[20]
（5.11）
5.1.3 橡胶的动态特性及其相关因素
σ 当材料在承受简谐激励的振动载荷下， 将产生交变的应力 σ 和应变 ε 在弹性材料中， 与 ε 近似同相位材料的弹性模量为
25
东南大学硕士学位论文
E=
σ ε
A H
（5.14）
弹性元件的刚度为
K=E
（5.15）
式中：A－弹性元件受压面积； H－弹性元件的原始高度； 同样的， 在剪切载荷作用下， 橡胶材料的剪切弹性模量G， 即使剪切应力 τ 和剪切应变 τ 的比值：
（5.33）
不难看出式（5.33）是一个椭圆方程。显然，每个循环的能量消耗就是椭圆所围成的面积：
(
)
（5.34）
橡胶材料的应变能为：
E=
因此能量比为：
1 2 K ′x0 2
（5.35）
2 π x0 K ′η ∆E = = 2πη 2 E (1 2 ) K ′x0
（5.36）
所以橡胶材料的损耗因子η 表示了每周振动消耗的能量与最大应变能（位能）之比,它反映 了橡胶材料的内部摩擦，即阻尼的大小。一般防振橡胶的η 值范围为0.03～0.30。 将式（5.34）同粘性阻尼中每个振动循环中所消耗的能量：
或
（5.23）
G∗ =
τ τ 0 jα = e γ γ0
橡胶悬置元件结构参数优化设计方法
２ ）将结 构 设 计 参 数 与 三个 方 向的 刚度 关 系作 为 样 本来 训练 Ｂ Ｐ神 经 网络 ， 以获得 设 计参 数 与三 个 方 向
析结 果 。然后 用遗传 算 法进 行 优胜 劣 汰 的寻优 搜 索运 算 ， 出最 优解 。 求
１ 遗传 算 法和 神 经 网络 的橡 胶 悬置 元 件结 构
优 化 策 略
将 神经 网络与遗 传算 法 结 合进 行 橡 胶悬 置 元 件结 构优化 设计 的基 本思想 为 ： １ ）一 次性 进 行 若 干具 有 不 同设 计 参 数 的有 限元 分析 ， 得到 结构 设 计 参 数 与 三 个 方 向 的 刚度 之 间 的对
劣汰的寻优搜索运算 ， 求出最优解。优化结 果表明 ， 橡胶悬置元件结构参数优化设计方法是可行 的。 关键词 ：橡胶悬置元件 ； 结构参数 ； 优化设计 ； 传算 法 ； 遗 神经 网络 中图分类号 ：Ｔ ３ １９ Ｐ ９ ． 文献标识码 ：Ａ
发动 机动 力总成 是通 过 悬置 元 件 与 车架 连 接起 来 的。悬置 元件 是 一 种 弹 性 元 件 ， 性 能 的好 坏 直 接 影 其
刚度 的非线 性全 局 映射 关 系 。 ３ 建立 优化 模型 ， ） 利用 神经 网络 建立 的映 射关 系
计 算 目标 函数值 。 ４ 利用 遗 传算法 进行 优胜 劣 汰 的 寻优 搜 索运 算 ， ）
求 出最 优解 。
下老 化速 率对 拉 伸性 能 的影 响进 行 了研 究 。在 国 内 ， 马 海 军 等 人 应 用 机 械 系 统 动 力 学 仿 真 分 析 软 件
发动机橡胶悬置的研究与优化_2_3发动机悬置系统模型建立及分析_13_18
。
图2－2
发动机悬置系统模型
图2－3
橡胶垫
2.3.2 发动机悬置系统的振型
由刚体动力学可知，发动机总成作刚体运动的动能为
1 2+J θ 2 2 2 + my 2 + mz 2 + J xθ T = (mx x y y + J zθ z ) − J xyθ xθ y − J yzθ yθ z − J xzθ xθ z 2
U=
1 n ∑ (kui ∆ui2 + kvi ∆vi2 + ksi ∆si2 ) 2 i =1
(2.16)
式中，n 为支承个数；kui、kvi、ksi 分别为第 i 个支承 u、v、s 轴的主刚度；
∆ui 、 ∆vi 、 ∆si 分别为第 i 个支承沿 u、v、s 轴的变形。
将上述用矩阵表示
1 n U = ∑ {∆ui 2 i =1
T
k16 ⎤ k26 ⎥ ⎥ k36 ⎥ ⎥ 为刚度矩阵； k46 ⎥ k56 ⎥ ⎥ k66 ⎥ ⎦
为位移列阵； 为加速度列阵；
{q} ＝{ X c 、 Yc 、 Z c 、 α 、 β 、 γ }
、 γ 、 Y 、 Z 、 α } 、 β } ＝{ X {q c c c
由上式得系统在广义坐标系中的刚度矩阵
K = ∑ TiT CiT Di CiTi
i =1
n
2.3.3 发动机悬置系统自由振动微分方程
如图2－2表示动力总成处于静平衡位置
[10]
。 以动力总成质心O为坐标原点， 设定沿动力
总成曲轴方向并指向前方为X轴正方向，按照右手法则建立直角坐标系OXYZ，如图所示。 动力总成的振动可分解为随同它的质心C点沿X，Y，Z的三个平动，和绕质心O点的转动。 在微振动条件下，其角位移可用绕X,Y,Z轴的转角 θ x , θ y , θ z 表示。图3.1中，支承动力总成 的隔振器(或弹性元件)和动力总成相联接。 在对系统做自由振动分析时， 忽略橡胶阻尼的影 响， 隔振器简化为三个互相垂直的直线弹簧u， s， v它们分别沿着隔振器的刚度主轴。ku ，k s ，
汽车动力总成橡胶悬置系统分析与设计
汽车动力总成橡胶悬置系统分析与设计作者：李为青陈庆丰来源：《名城绘》2020年第04期摘要：汽车是人们日常出行中使用的重要逮捕工具，对于人们的生活质量提高和生活便捷性提升有重要的意义。
对汽车的具体使用做分析发现其应用效果的优劣与动力总成的具体价值发挥有显著的作用，所以强调汽车动力总成的分析，优化其设计非常必要。
对现阶段的汽车动力总成做具体的分析发现橡胶悬置系统对动力总成的具体价值发挥有显著的印象分，所以文章对汽车动力总成橡胶悬置系统进行分析并讨论具体的设计，旨在为实践提供指导和帮助。
关键词：汽车;动力总成;橡胶悬置系统;设计从现阶段掌握的资料来看，所谓的汽车动力总成，其是汽车发动机系统和变速器系统的总称，是汽车上使用的最大的总成部件，也是汽车应用中有突出价值的系统部件。
在实践中，为了有效的削减地面振动等对发动机造成不利影响，需要在动力总成和车架之间进行弹性悬置元件的设置，从而构成汽车动力总称悬置系统。
简单来讲，汽车动力总成悬置系统对于汽车的稳定、安全行驶有重要的影响，所以要在分析基础上对其进行设计优化，从而汽车总成的效果发挥更加显著。
一、汽车动力总成悬置系统分析悬置系统对于汽车动力总成的具体作用发挥有显著的作用，所以在实践中必须要进行悬置系统的科学设计。
从目前的设计分析来看，要进一步的优化设计，必须要对悬置系统有更加全面的了解，所以做好悬置系统的分析是非常必要的。
从设计的角度进行悬置系统的分析，一般需要进行系统建模，而要保证建模的有效性，需要做好两方面的设定：1）将动力总成设为刚体。
目前掌握的资料显示动力总成悬置系统的固有频率在5——30Hz之间，而动力总成的弹性模态一般需要大于60Hz，也就是说在悬置系统的固有频率范围内，动力总成的振动只能以刚体模态存在。
2）可以将橡胶悬置视为三维弹性元件。
考虑到悬置安装点的距离以及尺寸，扭转弹性可以不做考虑。
在建模的基础上，进行动力总成悬置系统分析，需要强调两方面。
汽车动力总成悬置系统优化设计与橡胶悬置研究.
合肥工业大学硕士学位论文汽车动力总成悬置系统优化设计与橡胶悬置研究姓名：王文亮申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：魏道高20100401汽车动力总成悬置系统优化设计与橡胶悬置研究摘要ＮＶＨ性能是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的，如今已成国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注和研究的重要问题之一。
而动力总成ＮＶＨ特性研究是整车ＮＶＨ特性研究的一个重要子系统，如何设计动力总成悬置系统，使动力总成传到车架上的振动得到有效隔离，是汽车研究的一个重要课题。
本文利用ＡＤＡＭＳ对某款样车动力总成悬置系统进行了分析和优化设计，对橡胶悬置进行了有限元分析，其具体工作如下：１、研究动力总成悬置系统的发展现状、设计流程，分析并总结了动力总成悬置系统研究的理论方法，研究成果及现代设计发展趋势。
２、根据所研究的对象，测量分析出该动力总成悬置系统相关的实验数据和技术资料，为之后的仿真分析提供试验数据。
３、根据测量的数据，应用ＭＳＣ．ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｅｗ模块建立了该动力总成悬置系统的空间六自由度虚拟样机模型。
通过ＡＤＡＭＳ／Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ模块分析出动力总成悬置系统的固有特性和能量分布情况，并分析了动力总成悬置系统在怠速工况、最大扭矩工况、紧急制动工况以及紧急转弯工况下的动态响应。
４、利用撞击中心理论和扭矩轴法验证悬置点位置的合理性，并以各支承处悬置元件的刚度为设计变量，以动力总成悬置系统六自由度解耦或部分解耦为优化目标，以系统固有频率的合理配置为约束条件，对动力总成悬置系统进行了优化，使得系统解耦程度更高，固有频率分配更加合理，振动传递率减小，此次优化取得了良好的隔振效果。
６、利用软件ＡＢＡｉ３ＵＳ对橡胶悬置三维有限元模型的静动态弹性仿真研究，对其应力应变分析，计算出了悬置的各向静刚度，并根据仿真结果与实验结果的对比分析，验证了橡胶悬置静动态弹性特性有限元仿真方法的有效性。
橡胶密封制品的有限元模拟与结构优化
2、橡胶制品有限元分析具体案 例分析
(1)轮胎分析：通过有限元分析，可以对轮胎的力学性能进行精确预测，从 而优化其结构设计，提高轮胎的使用性能和安全性。例如，对轮胎进行静力学分 析，可确定轮胎在不同工况下的变形和应力分布情况，避免轮胎在极端工况下出 现损坏或失稳现象。
(2)传动带分析：传动带是机械系统中重要的元件之一，其性能直接影响到 整个系统的稳定性和效率。通过有限元分析，可以对其传动力、传动效率、振动 等性能进行评估，进而优化传动带的设计和生产工艺。例如，对传动带进行动力 学分析，可确定其在不同转速和负载下的振动和疲劳寿命，提高传动系统的稳定 性和效率。
三、橡胶动态性能有限元分析的 未来展望
随着科技的不断发展，有限元分析在橡胶动态性能研究中的应用将更加广泛。 新的算法和计算能力的提升将使得对橡胶制品的动态性能进行更精细的模拟成为 可能。同时，随着材料科学和实验技术的发展，将为有限元模拟提供更准确的材 料模型和边界条件，从而进一步提高模拟的准确性。
橡胶密封制品的有限元模拟与 结构优化
基本内容
橡胶密封制品在工业和日常生活中应用广泛，如汽车、航空航天、电子产品 等领域。它们起着至关重要的作用，不仅可以防止气体和液体的泄漏，还可以防 止灰尘和污垢的侵入。为了提高橡胶密封制品的性能和可靠性，有限元模拟和结 构优化成为越来越重要的工具。
有限元模拟是利用数学方法模拟真实物理系统的过程，以获得系统在不同条 件下的行为和性能。在橡胶密封制品的有限元模拟中，通常选用橡胶材料属性， 如弹性模量、泊松比、剪切模量等，来描述其力学行为。同时，有限元模拟可以 预测和优化橡胶密封制品的结构，以获得最佳的性能。
结论：
有限元数值模拟已成为工程设计和科学研究的重要工具，对于橡胶制品的动 态性能分析具有特别的价值。通过对橡胶动态性能进行有限元模拟，我们可以预 测制品在实际工作环境下的行为，优化设计以改善其性能，并提高产品的可靠性 和使用寿命。
车辆橡胶悬置系统的研究进展
车辆橡胶悬置系统的研究进展车辆橡胶悬置系统是指采用橡胶材料作为弹性元件的车辆悬置系统。
与传统的弹簧悬置系统相比，橡胶悬置系统具有更好的减震、隔振和噪音降低效果，对车辆的安全性、乘坐舒适性和驾驶稳定性等方面都有显著的提升。
本文将针对车辆橡胶悬置系统的研究进展进行综述。
一、橡胶悬置系统的结构和工作原理橡胶悬置系统可以分为两类：全橡胶悬置系统和半橡胶悬置系统。
前者是指整个车身以橡胶作为主要弹性元件，后者是指只有车轮挂载采用橡胶弹簧，车身则通过传统的弹簧和减震器悬置。
橡胶悬置系统的主要工作原理是利用橡胶的弹性变形来吸收和减缓车辆在行驶中所受到的震动和颠簸。
橡胶材料的优点在于它的弹性变形能量独立于外界温度和湿度等条件，因此具有更好的稳定性和可靠性。
同时，橡胶材料的阻尼能力也相对较强，能够有效降低车辆行驶中产生的噪音和震动。
1. 橡胶材料的研究橡胶材料是橡胶悬置系统的核心，其性能直接影响到系统的减震、隔振和噪音降低效果。
目前国内外在橡胶材料的研究上主要集中在以下几个方面：(1) 橡胶材料的种类和组成橡胶材料的组成对其性能影响较大。
在橡胶材料中常添加一些其他材料，如碳黑、二氧化硅、玻璃纤维等，以提高橡胶的强度、耐热性和耐久性等。
(2) 橡胶材料的制备工艺橡胶的制备工艺包括混炼、成型和硫化等环节。
不同的工艺参数和材料比例会影响橡胶的品质和性能。
对橡胶材料的性能测试是了解其性能、优化配方，以及验证合成材料的可靠性的基础。
目前主要测试方法有拉伸试验、硬度测试、动态力致热测试等。
2. 橡胶悬置系统的设计和优化橡胶悬置系统的设计和优化主要考虑三个方面：弹性元件的选材和形状、阻尼器的设计和性能，以及系统的动态特性。
(1) 弹性元件的选材和形状弹性元件的选材和形状直接影响到系统的减震效果和乘坐舒适性。
目前，采用的常见材料有天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等。
同时，对于不同的车型和行驶环境，也需要设计不同形状和材料的橡胶弹簧。
(2) 阻尼器的设计和性能阻尼器的设计和性能是橡胶悬置系统中的关键环节。
汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计
汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计摘要：随着世界工业化的快速发展，汽车更新换代的周期也日益缩短。
但样车制造的每个阶段不能节省，这就要求样车试制速度必须加快，需要在有限时间内完成各项测试，从而减低产品开发风险。
主机厂如果所有样件均自制，在人力、时间、场地及项目协调上会有巨大投入，所以大多主机厂样车制作大多采用以散件打包外发或干脆整车打包外发的策略。
橡胶材料寿命预测的研究主要集中在寻找橡胶疲劳寿命与某种力学参数的一一对应关系。
早期的橡胶材料疲劳研究主要选取应变参数(如工程应变、八面体切应变、最大剪应变等)作为疲劳损伤参量。
从20世纪50年代开始，随着断裂力学理论在橡胶疲劳研究方面的应用，应变能密度逐渐被用作橡胶材料的疲劳损伤参量。
与使用应变或等效应力相比，使用应变能密度在估算多轴疲劳寿命方面具有很大的优势。
动力总成悬置作为发动机与汽车车身的关键连接构件，其系统包括橡胶悬置件和支架连接件两部分，其中起隔振作用的橡胶件，不仅要提供良好的隔振性能，而且要满足其系统的耐久性和安全性等要求。
所以对于动力总成悬置系统中的橡胶结构，其疲劳耐久性能显得尤为重要，如何设计满足疲劳耐久性能目标要求的橡胶减振件成为各生产企业迫切要解决的问题。
基于此，本篇文章对汽车悬置橡胶结构抗疲劳设计进行研究，以供参考。
关键词：汽车；悬置橡胶结构；抗疲劳设计引言汽车是橡胶工业最重要的配套服务对象，销售额占到整个橡胶工业的约2/3，耗胶量则占据70%以上的显赫地位。
多年来，汽车橡胶制品在生产技术上，一直发挥橡胶工业领头羊的作用，象征着行业的发展和进步。
汽车上使用的橡胶制品约占其重量的5%，一辆汽车装配着100~200种、数量达200~500件的各类橡胶零部件，遍及汽车的发动机、车身、车桥、车轮各个部位以及减震、密封、刹车、液压、燃料、润滑和空调等系统。
仅以现代普通轿车来说，每辆即要耗用100kg左右的橡胶材料，几乎涉及所有天然和合成橡胶胶种。
现在，汽车橡胶制品正在走上高性能化、多功能化、安全化、节能化、环保化和低成本化，并成为汽车安全、节能、环保的重要一环。
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图 3 网络误差变化
图 4 样本目标和神经网络输出
4) 遗传算法优化结果 通过遗传算法进行优胜劣汰的结构参数优化的筛 选运算 。本文群体大小取为 100, 交叉率 Pc为 0. 6, 变 异率 Pm为 0. 09,适应度函数取为 1 / g,适应度在进化过 程中变化曲线如图 5 所示 。经过多代进化 , 得到优化 结 果 : tr = 5, ts = 15 mm , tz = 42mm 此 时 , Kx = 113 N /mm, Ky = 523 N /mm , Kz = 117 N /mm。 5) 试验验证 根据优化设计方法得到的橡胶悬置元件结构参数 加工成样品 ,在型号为 NODEL810的 M TS弹性试验机
10
35
43. 61 161. 28 48. 86
16 10
20
40 109. 27 413. 3 107. 26
图 2 橡胶悬置元件的几何参数
对于相同材料制成的橡胶悬置元件 , 在压缩量相 同的情况下 , 橡胶悬置元件各方向的刚度是 tr, ts 和 tz 的函数 ,即 :
Ki = fi ( tr , ts , tz )
1 遗传 算 法 和 神 经 网 络 的 橡 胶 悬 置 元 件 结 构 优化策略
将神经网络与遗传算法结合进行橡胶悬置元件结 构优化设计的基本思想为 :
1) 一次性进行若干具有不同设计参数的有限元 分析 ,得到结构设计参数与三个方向的刚度之间的对 应关系 。
2) 将结构设计参数与三个方向的刚度关系作为 样本来训练 BP神经网络 ,以获得设计参数与三个方向 刚度的非线性全局映射关系 。
第 27卷第 1期
振 动 与 冲 击 JOURNAL OF V IBRATION AND
Vol. 27 No. 1 2008
橡胶悬置元件结构参数优化设计方法
赵建才 , 李 堑 , 姚振强
(上海交通大学 机械与动力工程学院 ,上海 200240)
摘 要 : 由于橡胶悬置元件的结构比较复杂 ,截面不规则 ,无法用传统的优化方法对其结构优化 。利用遗传算法
U = C10 ( I1 - 3) + C01 ( I2 - 3) 其中 , I1 和 I2 分别为第一和第二应变变量 , 系数 C10和 C01决定于单轴压缩试验 。在本设计中采用混有炭黑的 天然橡胶 ,试验中得到 :
C10 = 0. 38, C01 = - 0. 33。
18
振 动 与 冲 击 2008年第 27卷
3) 建立优化模型 ,利用神经网络建立的映射关系 计算目标函数值 。
4) 利用遗传算法进行优胜劣汰的寻优搜索运算 , 求出最优解 。
把神经网络与遗传算法进行橡胶悬置元件结构优 化设计的基本思想用图 1来描述 。
2 橡胶悬置元件结构参数优化
211 目标函数的构造 橡胶悬置元件的结构设计要满足该悬置元件在三个 不同方向的刚度值趋近于动力总成悬置系统设计中确定 的悬置元件的刚度值 。这里以某轿车的橡胶悬置元件的 基本形状和几何形状参数为基础对该车型动力总成悬置
橡胶悬置元件具有很多优点 : 橡胶件的形状不受 限制 ,各方向的刚度可以在一定范围内自由选择 ,具有 空间弹簧特性 ,能承受多个方向的载荷 ;利用内摩擦产 生的阻尼 ,能较好的吸收振动和冲击能量 ;容易与金属 牢固的粘结在一起 ,大大简化了固定和支承结构 ,使悬 置的整体质量减少 ;结构工艺简单 ,价格低廉 ,适合批 量生产 ;使用维修方便 。
3) B P神经网络训练 利用三层 BP神经网络进行学习和训练计算样本 , 然后利用其泛化能力对橡胶悬置元件设计参数的其它组
合情况进行计算 。输入层神经元数目取为 3,对应 tr, ts 和 tz 三个输入因子 ,根据神经网络的结构近似分析方法 原理 ,隐层神经元数目取为 7,输出层神经元数目取 3,对 应 Kx 、Ky和 Kz。图 3的横坐标是训练的次数 ,纵坐标是 训练误差 ,即网络输出和目标输出之间的均方误差。训 练误差越小 ,训练次数越多 ,网络输出和样本目标越接近 一致。图 3表明 ,训练过程中 ,网络的误差平方和逐渐减 少 ,最终达到允许误差 0. 02以下。图 4的横坐标是训练 样本的个数 , 纵坐标是目标函数 ,“3 ”是样本目标值 , “○”是神经网络的输出值 。图 4表明 ,网络输出和样本 目标吻合得很好 ,可以认为此时的神经网络已经实现了 所要逼进的非线性函数的功能 。
第 1期 赵建才等 : 橡胶悬置元件结构参数优化设计方法
17
图 1 橡胶悬置元件参数优化基本思想
系统橡胶悬置元件进行优化设计 ,图 2为影响橡胶悬置 元件刚度值的五个几何参数。因为 ri 和 r0 在动力总成 悬置系统设计的时候已经确定好的 ,所以只考虑形状参 数 tr , ts 和 tz 对橡胶悬置元件刚度的影响 。
g = 0. 05 ×( Kx - 175. 07) 2 + ( Ky - 521. 17) 2 +
0. 5 ×( Kz - 136. 81) 2
(3)
橡胶悬置元件的结构优化问题转化为 :对参数 tr,
ts 和 tz 进行优化 ,得出目标函数 g的最小值 。
表 1 正交实验方案和有限元计算结果
序号
tr
,
Kdes x
,
和 Kdes y
Kdes z
分别为动力总成
悬置系统的悬置元件在 x、y和 z方向的静刚度 ,单位是
N /mm。在 M TS 弹 性 试 验 机 可 以 测 量 得 到
Kdes x
=
175.
07 N
/mm ,
Kdes y
= 521.
17N /mm 和
Kdes z
= 136.
81N /
mm。λ1
(1) 适应度最佳值 (2) 适应度平均值 图 5 适应度在进化过程中变化曲线
和神经网络相结合的策略对橡胶悬置元件的几何结构参数进行优化 ,即用神经网络学习算法建立橡胶悬置元件几何结构 参数与其三个方向刚度的非线性全局映射关系 ,获得遗传算法求解结构优化问题所需的目标函数 ,用遗传算法进行优胜 劣汰的寻优搜索运算 ,求出最优解 。优化结果表明 ,橡胶悬置元件结构参数优化设计方法是可行的 。
超弹材料模型替代复杂的超 2粘弹动态模型进行有限元 数值冲击分析取得较好的效果 。橡胶元件在变形过程 中应变较小 ,用 Mooney2R ivlin的应变能模型完全可以 描述橡 胶 元 件 不 可 完 全 压 缩 超 弹 性 材 料 的 性 能 [ 9 ] 。 Mooney2R ivlin的应变能为 U
进行 刚 度 测 量 , 得 到 的 各 方 向 刚 度 分 别 为 : Kx = 118 N /mm , Ky = 551 N /mm 和 Kz = 121 N /mm。橡胶悬 置元件优化设计得到的结果与实验结果相比 ,误差分 别是 : 4% , 5% , 3% ,该结果基本符合设计要求 ,可以认 为橡胶悬置元件结构的优化设计方法是可行的 。
5
2
10
35
30. 30 71. 93
42. 5
6
5
20
40
92. 7 415. 18 100. 12
7
8
30
45 173. 85 832. 21 171. 31
8 10
40
30 173. 25 496. 85 123. 48
9
2
40
30 162. 72 584. 62 140. 72
10 5
10
35
收稿日期 : 2007 - 05 - 11 修改稿收到日期 : 2007 - 06 - 25 第一作者 赵建才 男 ,博士 ,讲师 , 1965年生
行动力学参数化并实现其频变特性 。 橡胶悬 置 元 件 的 动 力 学 参 数 不 仅 与 材 料 特 性 有
关 ,也与结构有关 。为此 ,本文利用遗传算法和神经网 络的结构优化策略 ,即将神经网络与遗传算法相结合 , 通过初始有限元分析的样本集合 ,利用神经网络学习 算法建立橡胶悬置元件几何结构参数与其三个方向刚 度的非线性全局映射关系 ,从而获得遗传算法求解结 构优化问题所需的目标函数近似值 ,以代替有限元分 析结果 。然后用遗传算法进行优胜劣汰的寻优搜索运 算 ,求出最优解 。
36. 34 140. 67 45. 15
11 8
20
40 101. 37 393. 65 102. 82
12 10
30
45 182. 45 857. 48 175. 19
13 2
30
45 167. 92 781. 28 169. 1
14 5
40
30 163. 85 487. 75 121. 43
15 8
、λ2
和
λ 3
为权值
,
根据悬置元件在三个方向的
刚度对隔振所起的作用而取值 。在动力总成悬置系统
中 ,悬置元件的径向刚度 Ky的作用最大 , 其次是轴向刚
度
Kz ,而刚度
Kx的
作用
几
乎可
以不
用
考
虑
。因
此
λ 1
、
λ 2
和
λ 3
的值依次为
0.
05,
1和
0.
5, 式
2可以转化为 :
212 设计变量集合的确定 橡胶悬置元件实际结构比较复杂 ,这里探讨橡胶 悬置元件结构参数 tr, ts 和 tz 对目标函数的影响状况 。 各设计 变 量 的 变 化 范 围 分 别 为 : 2mm ≤ tr ≤ 10mm , 10mm ≤ts ≤40mm 和 30mm ≤ tz ≤45mm 。 2. 3 橡胶悬置元件结构参数优化过程
关键词 : 橡胶悬置元件 ;结构参数 ;优化设计 ;遗传算法 ;神经网络 中图分类号 : TP391. 9 文献标识码 : A