缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)協(xié)同優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)效率低、污染嚴(yán)重催生了缸間齒輪聯(lián)動(dòng)液壓發(fā)動(dòng)機(jī)（Gear-linked Cylinders Hydraulic Engine，GCHE）結(jié)構(gòu)原理的產(chǎn)生，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：曲軸飛輪組放置于機(jī)體一側(cè)，利用缸間齒輪齒條機(jī)構(gòu)。完成動(dòng)力傳遞，實(shí)現(xiàn)活塞行程控制。和附屬系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心主運(yùn)動(dòng)部件，有對外做功、驅(qū)動(dòng)附屬系統(tǒng)、限制活塞行程等作用，必須對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)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

2、進(jìn)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(jìn)行受力分析，重點(diǎn)研究了曲柄連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，建立結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化模型，以 Isight軟件為平臺(tái)，先對連桿、曲軸試驗(yàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化，后對連桿曲軸進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，所選設(shè)計(jì)變量

3、對狀態(tài)變量影響較大，選取合理。對連桿、曲軸分別進(jìn)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(jì)變量變化幅度較大，通過校驗(yàn)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(jì)算量大很難實(shí)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，