本文關(guān)鍵詞：缸間齒輪聯(lián)動液壓發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：傳統(tǒng)發(fā)動機效率低、污染嚴(yán)重催生了缸間齒輪聯(lián)動液壓發(fā)動機(Gear-linked Cylinders Hydraulic Engine,GCHE)結(jié)構(gòu)原理的產(chǎn)生,其結(jié)構(gòu)特點:曲軸飛輪組放置于機體一側(cè),利用缸間齒輪齒條機構(gòu)。完成動力傳遞,實現(xiàn)活塞行程控制。和附屬系統(tǒng)的驅(qū)動。曲柄連桿機構(gòu)作為發(fā)動機的核心主運動部件,有對外做功、驅(qū)動附屬系統(tǒng)、限制活塞行程等作用,必須對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計,以達到最佳工作狀態(tài)。而且單部件的優(yōu)化無法滿足性能需求,必須進行多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化。首先論述兩缸GCHE的結(jié)構(gòu)和工作原理,對其進行受力分析,重點研究了曲柄連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,建立結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模型,以Isight軟件為平臺,先對連桿、曲軸試驗設(shè)計及優(yōu)化,后對連桿曲軸進行協(xié)同優(yōu)化。在此基礎(chǔ)之上提出了基于近似模型協(xié)同優(yōu)化方法,構(gòu)建曲軸連桿優(yōu)化問題狀態(tài)變量的近似模型,建立基于近似模型協(xié)同優(yōu)化模型。利用Isight軟件集成ANSYS對曲柄和連桿分別進行試驗設(shè)計,結(jié)果表明,所選設(shè)計變量對狀態(tài)變量影響較大,選取合理。對連桿、曲軸分別進行優(yōu)化,連桿基于序列二次規(guī)劃法,優(yōu)化后體積減小26.13%,優(yōu)化效果顯著;曲軸采用下山單純形算法,優(yōu)化后體積減小0.96%,設(shè)計變量變化幅度較大,通過校驗受力分布更加均勻,結(jié)構(gòu)具備合理性。充分考慮曲軸與連桿之間耦合關(guān)系,建立曲柄連桿結(jié)構(gòu)多學(xué)科協(xié)同優(yōu)化,但計算量大很難實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上,提出基于響應(yīng)面的近似模型優(yōu)化策略,分別建立連桿、曲軸優(yōu)化中狀態(tài)變量的二階響應(yīng)面近似模型并評估,模型可信度高,擬合程度高。進行基于響應(yīng)面的近似模型優(yōu)化設(shè)計,結(jié)果表明曲柄連桿機構(gòu)總體積減少4.49%,優(yōu)化結(jié)果合理�；陧憫�(yīng)面的近似模型方法進行協(xié)同優(yōu)化設(shè)計可在保證計算精度的同時,有效減少計算工作量,節(jié)省計算成本,為缸間齒輪聯(lián)動液壓發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的性能設(shè)計提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：曲軸 連桿 協(xié)同優(yōu)化 響應(yīng)面近似模型 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK402
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-12
• 1.1 研究背景及意義6-7
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-8
• 1.2.1 GCHE研究現(xiàn)狀7
• 1.2.2 曲軸連桿機構(gòu)研究現(xiàn)狀7-8
• 1.3 多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法簡介8-9
• 1.4 主要研究內(nèi)容9-12
• 第二章 GCHE結(jié)構(gòu)原理與受力分析12-20
• 2.1 GCHE結(jié)構(gòu)原理12-14
• 2.2 兩缸GCHE受力分析14-18
• 2.3 本章小結(jié)18-20
• 第三章 GCHE曲柄連桿機構(gòu)協(xié)同優(yōu)化20-40
• 3.1 GCHE曲軸連桿結(jié)構(gòu)20-25
• 3.1.1 GCHE連桿結(jié)構(gòu)20-22
• 3.1.2 GCHE曲軸結(jié)構(gòu)22-25
• 3.2 GCHE試驗設(shè)計25-29
• 3.2.1 連桿試驗設(shè)計26-28
• 3.2.2 曲軸試驗設(shè)計28-29
• 3.3 GCHE曲軸與連桿優(yōu)化29-34
• 3.3.1 連桿優(yōu)化29-32
• 3.3.2 曲軸優(yōu)化32-34
• 3.4 GCHE曲柄連桿機構(gòu)協(xié)同優(yōu)化34-39
• 3.4.1 協(xié)同優(yōu)化算法34-36
• 3.4.2 GCHE曲柄連桿機構(gòu)協(xié)同優(yōu)化模型36-37
• 3.4.3 GCHE曲柄連桿協(xié)同優(yōu)化實現(xiàn)37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 GCHE曲柄連桿機構(gòu)狀態(tài)變量近似模型40-50
• 4.1 近似模型方法介紹40-41
• 4.2 響應(yīng)面方法介紹及評估方法41-43
• 4.2.1 響應(yīng)面方法41-42
• 4.2.2 響應(yīng)面模型評估方法42-43
• 4.3 連桿響應(yīng)面模型43-47
• 4.3.1 模型建立43-45
• 4.3.2 模型檢驗45-47
• 4.4 曲軸響應(yīng)面模型47-49
• 4.4.1 模型建立47-48
• 4.4.2 模型檢驗48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 基于響應(yīng)面近似模型GCHE曲柄連桿協(xié)同優(yōu)化50-60
• 5.1 基于近似模型的協(xié)同優(yōu)化模型50-51
• 5.2 基于響應(yīng)面近似模型的GCHE曲柄連桿協(xié)同優(yōu)化模型51-52
• 5.3 模型求解52-55
• 5.4 曲軸連桿優(yōu)化結(jié)果驗證55-57
• 5.5 兩種CO方法比較57-58
• 5.6 本章小結(jié)58-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果66-67
• 致謝67-68

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