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自動噴油機搖臂結構優化

發布日期：　2019-12-23 來源：　標簽：瀏覽次數：1007

為了不改變自動噴油機性能，減少再開發成本，采取優化搖臂結構的方案。考慮增加斷裂位置 1 處叉形結構的厚度

為了不改變自動噴油機性能，減少再開發成本，采取優化搖臂結構的方案。考慮增加斷裂位置 1 處叉形結構的厚度，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計變量，并在變量的取值范圍中，優化中兼顧到搖臂與其他零件干涉問題。

2.1 優化流程

具體的結構優化采用 iSight 與 Abaqus 混合方式進行，其中，用 iSight 為優化引擎，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，結構優化的流程，具體的優化流程為：

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

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

（3）iSight 讀取 Abaqus 計算得到分析結果，并進行評估，如果滿足停止條件則優化結束，否則重復以上步驟，直至滿足停止條件。

2.2 優化策略優化過程中，以搖臂體的最大應力值最小為目標函數，選取的設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，約束條件體現機構上的不干涉條件。

3 方案對比

3.1 強度對比

將自動噴油機搖臂新結構進行拓撲優化后，進行網格劃分，在 Abaqus 中進行強度分析，得到所示的搖臂新結構應力分布云圖，中顯示優化前后兩種結構應力分布的對比。可以看出，搖臂新結構的最大應力為 308 MPa，發生在搖臂尾端位置1 處；搖臂原結構的最大應力為 794 MPa，發生在位置 2 處。新結構的搖臂應力降低了 61.49%，低于許用應力值 600 MPa。

3.2 剛度對比

設計變量 D1、D2Fig.7 Design variable D1、D2D2 D1

設計變量 D3、D4、D5Fig.8 Design variable D3、D4、D5D3D5D4

搖臂結構對比圖Fig.9 Comparison of rocker arm structure

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1. 新結構應力最大位置 2. 原結構應力最大位置

搖臂新結構應力云圖

Fig.10 Stresses distribution of new structure

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ChaoXing

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