基于遗传算法的叠簧弹性联轴器的模糊优化设计

联轴器是联结主动轴和从动轴使之共同回转以传递运动和转矩的部件。在高速重载的动力传动系统中,还要求有缓冲、减振的作用。而叠簧弹性联轴器就具有缓冲、减振的能力。传统叠簧弹性联轴器的优化

设计方法在建模时由于追求精 确性, 忽略了设计问题中的模糊因素;或者简单地将模糊因素精 确化,因而建立的模型难以准确表达设计问题本身。本文采用模糊数学的原理建立研究对象的模糊优化模型, 再将这一

模型转化为非模糊模型, 利用基因遗传算法进行优化求解。基因遗传算法是依据自然界生物进化的规律,对一个随机产生的群体进行繁殖演变和自然选择,从而使适者生存,如此一代一代地循环往复,使群体素

质和群体中个体的素质不断进化, 并通过群体中个体的多样性实现对解空间的多点同时搜索, 地收敛于全局解。

弹性联轴器的刚度分为定刚度和变刚度两种。定刚度C = T/ Φ= 常数;而变刚度C = d T/ dΦ。其中T为联轴器传递的转矩,Φ 为在T 的作用下两半联轴器的相对转角。定刚度联轴器的相对转角随转矩增大而线形增大(曲线1) , 变刚度联轴器的相对转角随转矩增大而非线形地增大(曲线2) 。变刚度联轴器适合于有强烈扭转振动的传动轴系。叠簧弹性联轴器在传递转矩的过程中, 在簧片之间的接触表面上,由于弹性变形而产生摩擦,同时每个簧片本身还存在内摩擦。于是, 由于摩擦而消耗掉一部分能量。图2 所示反映了弹性联轴器的减振性能, 图中OAI 为加载曲线, IBC 为卸载曲线, 两曲线所包围的面积(阴影线) 表示完成一个载荷循环所消耗的能量,簧片的弹性变形越大,磨擦所消耗的能量就越多,这个面积也就越大,联轴器的减振性能就越好。从这一点来说,弹性联轴器的减振性能取决于联轴器的刚度, 因为刚度越小,簧片的弹性变形就越大,磨擦消耗的能量就越多,减振性能也就越好。由此得出以下结论,即在设计弹性联轴器时,为了减振性能,就应当在满足强度的前提下,使弹性联轴器的刚度为小。因此,以刚度小为目标,以强度条件和安装空间尺寸为模糊约束条件进行优化设计,这一问题就会迎刃而解