文档介绍：基于MATLAB遗传算法的汽车拉式离合器膜片弹簧结构参数优化设计
刘宗钊 摘 要: 膜片弹簧是膜片弹簧离合器的关键零件,本文通过分析离合器的多种约束条件和载荷―变形特性,在参考成熟离合器结构参数的基础上,提出了一种离合器膜片弹过程中最大当量应力应不超过其许用应力:
σdl[σ] (12)
(9)为满足离合器使用性能,弹簧的初始锥底角α=arctan≈应在一定范围内,取:
9°α15° (13)
(10)为了保证各工作点有较合适的位置,应正确选择λ1b与λ1P的位置, 一般取:
λ1b/λ1P= (14)
(11)膜片弹簧离合器的工作变量λ1b可根据离合器的结构确定,取:
(15)
(12)控制离合器彻底分离时加在分离轴承上的力P2c不超过某一允许值,对于轻型载货车可取:
P2c1600N (16)
三、遗传算法解决优化问题[3]
遗传算法是一种全局寻优方法,可用于解决各种类型的优化问题,故此,本文采用遗传算法来解决膜片弹簧参数优化问题。
(一)初始群体的产生
该优化问题包含6个优化变量:H,h,R,r,L,l,λ1b,由于没有资料给出优化变量的取值范围,本文采取的办法是:以经验公式法得出的结构参数值为基准xi,对基准值乘以系数ki得到优化值yi,在优化时对系数ki进行优化,即:
令:yi=kixi(i=1,2,3,4,5,6) (17)
其中xi(i=1,2,3,4,5,6)是6个自变量的基准值,优化变量为系数ki,ki∈[,]
本文使用固定长度的二进制编码来表示群体中的个体,每个变量编码串长度l的选取与问题所要求的求解精度有关:
l=log2(Kmax-Kmin)/δ+1 (18)
其中:编码精度δ===
(二)个体适应度评价标准
在此用罚函数法来处理约束条件,由求解设计变量最优解的目标函数及约束条件可知,其值域非负,故可对其原目标函数进行如下转换,以得到其适应度评价标准:
H(x)=F(x)+α?max(g(x),0) (19)
H(x)值越小,其适应度越好。
(三)设计遗传算子
选择运算使用局部竞争选择算子;交叉运算使用单点交叉算子;变异运算使用基本位变异算子。
(四)确定遗传算法的运行参数
群体大小M=300,终止代数T=500,交叉概论Pc=,变异概率Pm=,编码串长度L=54。
(五)终止条件
预先设定最大进化代数,当进化到该代数时,终止进化。
四、实例应用
对某轻型货车单片离合器拉式膜片弹簧结构参数进行优化设计,膜片弹簧材料选择60Si2MnA,发动机额定输出最大扭矩Me=,摩擦面数目Z=2,材料弹性模量E=×105MPa,泊松比μ=,摩擦系数f=,许用当量应力[σ]=1700MPa,每对摩擦面的最大允许磨损量△S