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(发动机气门弹簧结构分析与参数优化) (发动机气门弹簧结构分析与参数优化)

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《(发动机气门弹簧结构分析与参数优化)》修改意见稿

1、“.....用户可以增加回调函数来实现预定的功能。气门弹簧优化设计内燃机气门弹簧,已知安装高度,安装初始载荷,最大工作载荷,工作频率为,工作行程,循环工作次数弹簧工作温度为要求弹簧丝直径,弹簧中径为,弹簧工作圈数为,支撑圈数为旋绕比安全系数为按质量最轻,高度最小优化设计。解性能参数查取对应的抗拉强度,脉动循环疲劳极限为。温度修正系数由此,可得实际应用脉动循环疲劳极限为弹簧的平均载荷和载荷幅为要求弹簧具有的刚度为弹簧的最大变形为设计变量取簧丝直径弹簧中径和工作圈数为设计变量,即并作为连续性变量考虑。目标函数由式知约束条件静强度查取材料的屈服极限。取安全系数,由式得约束疲劳强度取......”

2、“.....得约束簧丝直径弹簧中径工作圈数的要求弹簧丝直径,弹簧中径为,弹簧工作圈数为,故约束函数为。综合上述各式,可得该优化设计的数学模型,即编辑界面对于上节中弹簧优化设计的模型,设计了四个读入参数的版面,弹簧材料参数工作参数弹簧设计要求优化设置,如图示。弹簧材料参数版面可以读入材料的切变模量密度抗拉强度屈服强度等基本参数弹簧工作参数面板可读入弹簧工作的些参数,如安装高度弹簧的工作行程安装载荷最大工作载荷工作频率工作的温度等弹簧设计要求则是在弹簧设计中用到的些参数......”

3、“.....加权系数的确定,可由用户视其重要程度对两者进行打分,可以采用分制,即两者之和为待用户按实际情况键入数据之后,点击页面上的按钮,程序在后台执行,将最后的结果显示在面板上如图示。修正结果是因为,得到的结果小数的位数太多,而制造不可能制造如此精确的模型,需要用户进行取整,完毕后看查看优化后的弹簧的些参数,点击页面上的按钮,弹出如图所示的对话框,点击按钮,得到结果如图所示,用户可根据情况调整弹簧的修正值,使其接近预期。图设计界面图显示的优化结果图查看对比参数图显示查看对比参数在菜单栏上还设置了两个下拉菜单,分别是数据与关于,如图示。图下拉菜单两个下拉菜单如图所示,选中恢复原数据,则所有数据都恢复的初始界面显示时的数据,而选中清空数据,则所有的数据都被清空......”

4、“.....其回调函数参见附录。优化实例图中初始的参数如下已知安装高度,安装初始载荷,最大工作载荷,工作频率为,工作行程,循环工作次数工作温度为要求弹簧中径为,簧丝直径,弹簧工作圈数为,支撑圈数为旋绕比疲劳安全系数为,静强度安全系数为,将其输入或默认原程序的参数,输出的结果见图。在程序初值中取两个目标函数的加权系数分别为,。计算可得,质量和压缩高度可减小与,当加权系数分别变为,时,可分别减少,。当加权系数分别为,时,优化前后约束条件的满足情况见表,表优化前后约束条件数值切应力疲劳安全系数自振频率优化前优化后从表中可以看出,切应力在满足情况的前提下,略有提高而疲劳安全系数略有缩小,这就使得在满足约束条件的基础上,提高了材料的利用率,而且使得目标函数值都减小。而自振频率略有提高,防共振性能提高......”

5、“.....然后在此基础上结合实例对弹簧的参数进行优化设计,最后得出了优化后变量的结果对目标函数的影响程度,并讨论了约束条件的满足情况。可视化界面的开发使得该类弹簧优化设计问题具有般性,大大的缩短了优化设计的时间,具有定的使用价值。第六章总结与展望总结气门弹簧是内燃机配气机构中气门组件的重要组成部分。对气门弹簧进行结构方面的分析与参数的优化成为较为重要的研究内容,本文从分析弹簧的结构出发,在以下几个方面探讨了弹簧的优化设计问题。分析弹簧的结构及其参数,得出了弹簧设计的计算公式分别基于实体单元与梁单元进行了弹簧的建模,并对其进行强度刚度的分析,比较两者的优劣,即,梁单元的优点是节点和单元数少,计算规模小,但梁单元在处理接触问题时也比较麻烦。与梁单元相反,实体单元节点和单元数较多......”

6、“.....并得出了弹簧变形量的计算公式由于简化了些条件,计算也会存在误差的结论建立了弹簧优化设计数学建模的般模型,然后在此基础上结合实例对弹簧的参数进行优化设计,最后得出了优化后变量的结果对目标函数的影响程度,并讨论了约束条件的满足情况,开发的可视化界面使得类弹簧优化设计问题具有般性,大大的,查看函数缩短了优化设计的时间,具有定的使用价值。本文较好的完成了发动机气门弹簧结构分析与参数优化,在有限元分析与优化设计方面具有代表性与般性。展望本文从分析结构出发,讨论了结构参数对工作变形量的影响,设计了优化参数可视化界面程序。但此分析也有不足之处没能深入的讨论其它参数对变形量与应力的影响及影响的程度可视化界面较为粗糙,实现功能较少鉴于以上两点,可以看出本文对发动机气门弹簧结构分析与参数优化还有很多需要改进的地方......”

7、“.....刘辉航,王德成弹簧手册北京机械工业出版社刘鸿文材料力学,第四版北京高等教育出版社邱宣怀主编机械设计,第四版北京高等教育出版社,陈家瑞汽车构造上册,第二版北京机械工业出版社,陈立周机械优化设计方法,第三版北京冶金工业出版社,刑文训,谢金星编著现代优化计算方法北京清华大学出版社,秦襄培图像处理与界面编程北京电子工业出版社,张德丰数值分析与应用,第二版北京国防工业出版社秦宇基础与实例教程北京化学工业出版社,李红云,赵社戌,孙雁基础及工程应用北京机械工业出版社,李兵,何正嘉,陈雪峰设计仿真与优化北京化学工业出版社,尚晓江,邱峰,赵海峰结构有限元高级分析方法与范例应用北京中国水利水电出版社,同济大学应用数学系高等数学北京高等教育出版社,曹阳,姜耀华,王静柴油机气门弹簧的优化设计煤矿机械,第卷第期袁兆成......”

8、“.....郑兰霞发动机气门弹簧的优化设计公路与汽运莫才颂基于多目标的内燃机气门弹簧优化设计分析茂名学院学报,莫才颂,王岗罡内燃机气门弹簧多目标优化设计煤矿机械龚庆寿,夏平钢柴油机气门弹簧的优化设计湖南工程学院学报肖启敏,范春风基于的圆柱螺旋弹簧的优化设计机电产品开发与创新钱久娟,姜贵尧气门弹簧的简便优化设计现代机械第三期,,,,,附录弹簧常用符号和单位旋绕比弹簧中径弹簧内径弹簧外径弹性模量弹簧的载荷弹簧刚度弹簧的自由高度切变模量曲度系数弹簧的总圈数弹簧的有效圈数安全系数螺旋角度泊松比弹簧的自振频率质量目标函数高度目标函数总目标函数约束条件界面回调函类载荷受静载荷以及变载荷作用次数在次以下的载荷等。类载荷受变载荷作用次数在次范围内的载荷,以及冲击载荷等。类载荷受变载荷作用次数在次以上的弹簧......”

9、“.....为保持取出部分的平衡,要求横截面上有个与截面相切的内力系。这个内力系简化为个通过截面形心的力和个力偶矩。根据平衡方程,与剪力对应的切应力,按实用计算方法,可以认为均匀分布于横截面上图,即与扭矩对应的切应力,其最大值为在实际应用中,圆形截面材料的圆柱螺旋压缩弹簧的螺旋角般较小密圈弹簧,根据相关推导公式得变形和切应力的计算公式弹簧的有效圈数弹簧的中径弹簧材料的直径弹簧材料的切变模量旋绕比,曲度系数,或应力修正系数。这是弹簧设计计算的两个基本公式。在实际应用中,曲度系数常用下列公式计算本章小结弹簧模型结构简单,但变形应力推导公式较为复杂,本章只是简单的列出弹簧的设计计算公式。其详细的推导公式可查阅相关书籍......”

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