基于代理模型的轮式装载机驱动桥壳结构优化

发布时间：2017-09-22 08:42

  本文关键词：基于代理模型的轮式装载机驱动桥壳结构优化

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【摘要】：轮式装载机驱动桥壳尽管只是一个空心壳体，但它不仅对内部的传动系（主减速器、半轴、差速器等）起到保护作用，还对整个车身起到支撑作用，是整个车载系统中非常重要的部件。 驱动桥壳常会由于载荷过大导致桥壳自身发生变形，甚至产生裂纹及断裂，一方面导致桥壳使用寿命减少，另一方面导致桥壳内部传动装置发生受力不均，影响正常使用。因此，研究驱动桥桥壳的变形破坏等机械方面的失效，特别是对桥壳结构进行优化具有十分重要的意义。论文从DA1170桥壳受力入手，利用代理模型技术和遗传算法对桥壳结构进行优化仿真，从而达到了改善桥壳性能的目的。 首先介绍了驱动桥开发的国内外研究现状，综述分析了结构优化中代理模型技术和遗传算法研究现状，通过总结轮式装载机工作工况，确定了装载机铲掘工况为典型工况，建立了桥壳和主减速器壳的三维模型。计算了铲掘工况下桥壳受力情况，确定了桥壳载荷和约束，进行了桥壳的有限元分析。 根据工程机械驱动桥测试技术指标要求，对桥壳进行台架仿真试验。通过分析影响空心简支梁抗弯截面系数的主要参数，，并参照当前最新的驱动桥桥壳结构，提出了将原桥壳改为“梭形”结构的意见。将改进前后桥壳进行台架仿真对比试验，改进后桥壳安全系数得到提高。 通过对改进后桥壳结构的分析，确定了6个参数作为构建径向基函数代理模型的变量，利用拉丁超立方获取了30组试验样本点和15组误差分析样本点，分别构建了桥壳质量、最大变形量和最大应力的代理模型。利用复相关系数法和均方根误差法对所构建的代理模型进行了误差分析，验证满足工程精度要求。 最后，在径向基函数法构建DA1170驱动桥壳质量、变形量和最大应力的代理模型的基础上，引进多岛遗传算法，取桥壳质量最小为目标函数，桥壳最大变形量不超过2.5mm和最大应力值不超过300MPa为边界条件，对桥壳的6个设计变量进行了优化。减小了桥壳变形量和最大应力值，达到了桥壳轻量化目的。
【关键词】：轮式装载机 驱动桥壳 代理模型 多岛遗传算法 结构优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH243
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究意义9-10
• 1.2 驱动桥壳研究现状10-12
• 1.3 基于代理模型优化设计研究现状12-14
• 1.4 课题主要研究内容14-15
• 第2章 驱动桥壳力学特性有限元分析15-35
• 2.1 桥壳三维模型建立过程15-16
• 2.2 桥壳结构有限元分析16-25
• 2.2.1 工况选取16-17
• 2.2.2 主减速器内部齿轮受力分析17-19
• 2.2.3 约束和载荷的施加19-22
• 2.2.4 桥壳有限元模型的建立22-25
• 2.3 驱动桥台架实验模拟25-29
• 2.3.1 试验概述25-26
• 2.3.2 桥壳垂直弯曲刚度仿真试验26-27
• 2.3.3 桥壳垂直弯曲静强度仿真试验27-29
• 2.3.4 结果分析29
• 2.4 改进方案29-31
• 2.5 结果对比31-33
• 2.6 小结33-35
• 第3章 驱动桥壳代理模型的构建35-51
• 3.1 代理模型技术35-40
• 3.1.1 代理模型的构建流程35-37
• 3.1.2 多项式响应面法37-38
• 3.1.3 径向基函数模型38-40
• 3.2 确定设计变量和目标函数40-41
• 3.3 样本点的选取41-43
• 3.3.1 拉丁超立方试验设计41-42
• 3.3.2 均匀试验设计42-43
• 3.4 实验设计实施及样本点选取43-50
• 3.5 小结50-51
• 第4章 驱动桥壳结构优化51-63
• 4.1 遗传算法简介51-55
• 4.2 优化设计及结果分析55-62
• 4.3 小结62-63
• 第5章 总结63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69

【参考文献】

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本文编号：899865