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自動噴油機(jī)搖臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化

發(fā)布日期：　2019-12-23 來源：　標(biāo)簽：瀏覽次數(shù)：958

為了不改變自動噴油機(jī)性能，減少再開發(fā)成本，采取優(yōu)化搖臂結(jié)構(gòu)的方案。考慮增加斷裂位置 1 處叉形結(jié)構(gòu)的厚度

為了不改變自動噴油機(jī)性能，減少再開發(fā)成本，采取優(yōu)化搖臂結(jié)構(gòu)的方案。考慮增加斷裂位置 1 處叉形結(jié)構(gòu)的厚度，選取位置 2 處兩臂間距分布、位置 3 處叉形部位總寬度、搖臂上方外形直徑、叉形位置下方外形直徑和搖臂叉形位置傾斜角作為設(shè)計變量，并在變量的取值范圍中，優(yōu)化中兼顧到搖臂與其他零件干涉問題。

2.1 優(yōu)化流程

具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化采用 iSight 與 Abaqus 混合方式進(jìn)行，其中，用 iSight 為優(yōu)化引擎，用 Abaqus為分析計算工具，兩種工具的接口文件使用Python 語言編寫的腳本文件。混合該兩種工具后，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的流程，具體的優(yōu)化流程為：

（1）在 iSight 中對粒子群算法進(jìn)行初始化后，生成設(shè)計變量的初始值，并將腳本文件中對應(yīng)的設(shè)計變量值修改為此初始值；

（2）在 Abaqus 中，根據(jù)修改后的腳本文件重新生成有限元模型，進(jìn)行搖臂強(qiáng)度分析；

（3）iSight 讀取 Abaqus 計算得到分析結(jié)果，并進(jìn)行評估，如果滿足停止條件則優(yōu)化結(jié)束，否則重復(fù)以上步驟，直至滿足停止條件。

2.2 優(yōu)化策略優(yōu)化過程中，以搖臂體的最大應(yīng)力值最小為目標(biāo)函數(shù)，選取的設(shè)計變量為搖臂兩臂間距離

D1、搖臂叉形部位總寬度 D2、搖臂上方外形直徑 D3、叉形位置下方外形直徑 D4，搖臂叉形位

置傾斜角 D5，其具體的幾何分布，約束條件體現(xiàn)機(jī)構(gòu)上的不干涉條件。

3 方案對比

3.1 強(qiáng)度對比

將自動噴油機(jī)搖臂新結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化后，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在 Abaqus 中進(jìn)行強(qiáng)度分析，得到所示的搖臂新結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布云圖，中顯示優(yōu)化前后兩種結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的對比。可以看出，搖臂新結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力為 308 MPa，發(fā)生在搖臂尾端位置1 處；搖臂原結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力為 794 MPa，發(fā)生在位置 2 處。新結(jié)構(gòu)的搖臂應(yīng)力降低了 61.49%，低于許用應(yīng)力值 600 MPa。

3.2 剛度對比

設(shè)計變量 D1、D2Fig.7 Design variable D1、D2D2 D1

設(shè)計變量 D3、D4、D5Fig.8 Design variable D3、D4、D5D3D5D4

搖臂結(jié)構(gòu)對比圖Fig.9 Comparison of rocker arm structure

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1. 新結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大位置 2. 原結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大位置

搖臂新結(jié)構(gòu)應(yīng)力云圖

Fig.10 Stresses distribution of new structure

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ChaoXing

104 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 2019 年

在仿真模型中可求得搖臂加載的載荷和兩