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.pdf

1、傳統(tǒng)發(fā)動機效率低、污染嚴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

2、進行多學科協(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

3、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)變量的二階響應面近似模型并評估，模型可信度高，