基于多目標(biāo)優(yōu)化的某驅(qū)動(dòng)橋殼輕量化設(shè)計(jì)

俞云云，崔世海，許文超

(1.天津科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津，300222；2.安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南，232001)

由主減速器、差速器和驅(qū)動(dòng)橋殼等組成的驅(qū)動(dòng)橋的質(zhì)量在貨車質(zhì)量中占比較大，其輕量化設(shè)計(jì)對(duì)貨車的節(jié)能減排具有重要意義。有限元方法在驅(qū)動(dòng)橋輕量化設(shè)計(jì)中已得到廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)[1]建立了驅(qū)動(dòng)橋殼的有限元模型并進(jìn)行靜力學(xué)分析和疲勞分析，然后采用二次響應(yīng)曲面法優(yōu)化設(shè)計(jì)；文獻(xiàn)[2]通過(guò)Pro/E和ANSYS Workbench聯(lián)合仿真平臺(tái)來(lái)建立驅(qū)動(dòng)橋殼參數(shù)化模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化；文獻(xiàn)[3]在最大靜應(yīng)力工況下對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼盤(pán)面和板簧座進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化；文獻(xiàn)[4]采用ANSYS Workbench仿真平臺(tái)完成驅(qū)動(dòng)橋殼的靜力強(qiáng)度、振動(dòng)模態(tài)和疲勞壽命分析，并進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)；文獻(xiàn)[5]通過(guò)改變橋殼厚度來(lái)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)；文獻(xiàn)[6]對(duì)山林越野車用轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋殼的不同工況進(jìn)行有限元分析，并運(yùn)用于驅(qū)動(dòng)橋殼的優(yōu)化設(shè)計(jì)；文獻(xiàn)[7]在驅(qū)動(dòng)橋殼結(jié)構(gòu)滿足剛度和強(qiáng)度要求的前提下，采用Altair OptiStruct求解器的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對(duì)該橋殼進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化；文獻(xiàn)[8]以力學(xué)計(jì)算為基礎(chǔ)，以相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為參照，借助有限元分析方法實(shí)現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)件的輕量化。

現(xiàn)有對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化研究大多針對(duì)單個(gè)構(gòu)件的單目標(biāo)優(yōu)化，本文則采用多目標(biāo)優(yōu)化方法對(duì)某重型自卸車驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。首先通過(guò)有限元靜力學(xué)分析，獲得驅(qū)動(dòng)橋殼的應(yīng)力和頻率響應(yīng)等結(jié)構(gòu)性能參數(shù)，然后采用拉丁超立方抽樣法和CATIA軟件構(gòu)建樣本模型，并對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，最后基于代理模型對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。……