基于RBF网络代理模型的磁流变制动器优化设计

磁流变制动器是一种新型线控制动器,由于制动器的制动力矩与磁场强度有关,而磁场强度需要通过ANSYS的仿真分析得到。因此,为了改进制动器的性能、提高优化求解的效率,提出一种基于RBF网络代理模型的磁流变制动器优化设计方法。该方法以最大化制动力矩和最小化制动器重量为目标,采用拉丁超立方采样方法来构建源函数的RBF网络代理模型,运用NSGA-II多目标遗传算法进行优化求解,得到磁流变制动器几何参数的最优解集。结果表明,所提出的方法不仅保证了计算精度,而且还可大大提高优化求解的效率,较好地解决了磁流变制动器多目标优化设计问题,对其它复杂机电产品的优化设计也具有借鉴作用。     

内置永磁体的盘式磁流变制动器结构优化设计及仿真分析

为提高传统磁流变制动器制动性能及其安全性,提出一种内置永磁体的盘式磁流变制动器.阐述了内置永磁体的磁流变制动器工作原理,制动器在失电情况下,制动转矩在内置永磁体的作用下仍可维持一个安全值,一定程度上提高了制动器的防故障性能.对制动器磁路进行了分析,同时建立了制动转矩数学模型,利用ANSYS软件对其电磁场进行仿真.以制动器质量和制动转矩为优化目标,采用多目标遗传算法进行优化,得到Pareto最优解集,对其进行相关的赋权,得到制动器最优结构尺寸,对优化前及优化后的磁流变制动器进行对比,发现电流为1A时,制动转矩由80N ·m增加到105 N·m,提升了31.3％;同时制动器质量由5.4 kg减少到4.8 kg,质量减轻了11％.     

内置永磁体的盘式磁流变制动器结构优化设计及仿真分析

为提高传统磁流变制动器制动性能及其安全性,提出一种内置永磁体的盘式磁流变制动器.阐述了内置永磁体的磁流变制动器工作原理,制动器在失电情况下,制动转矩在内置永磁体的作用下仍可维持一个安全值,一定程度上提高了制动器的防故障性能.对制动器磁路进行了分析,同时建立了制动转矩数学模型,利用ANSYS软件对其电磁场进行仿真.以制动器质量和制动转矩为优化目标,采用多目标遗传算法进行优化,得到Pareto最优解集,对其进行相关的赋权,得到制动器最优结构尺寸,对优化前及优化后的磁流变制动器进行对比,发现电流为1A时,制动转矩由80N ·m增加到105 N·m,提升了31.3％;同时制动器质量由5.4 kg减少到4.8 kg,质量减轻了11％.     

多目标优化方法在汽车盘式制动器设计中的应用

工程问题优化一般是多目标的优化设计,本文论述的多目标模拟退火方法是基于Pareto理论,用于解决多目标问题的一种实用方法。优化得到均匀分布的Pareto最优解集后,依据不同的设计要求,从其中选择最满意的设计结果。将此方法应用于盘式制动器优化设计,目的是在保证足够制动力矩的前提下,尽量减小摩擦副升温和制动器的尺寸,以提高制动器工作的可靠性并给整车的设计留下更多的空间。     

基于iSIGHT的鼓式制动器多目标优化设计

以鼓式制动器效能因素最大和制动鼓体积最小为目标,对鼓式制动器进行多目标优化设计,利用iSIGHT集成的多目标优化遗传算法,得到多目标优化问题的Pareto最优解集,再利用Pareto最优解集专用后处理工具EDM,找到最合适的折衷解.     

圆筒式磁流变制动器结构设计

基于Bingham塑性模型,导出了圆筒式磁流变制动器的制动力矩公式,建立了磁流变制动器的二维轴对称磁场有限元模型。在考虑不产生＂磁饱和＂现象的情况下,分析了转筒厚度对工作间隙中磁流变液磁通密度的影响。在此基础上,确定了能使磁流变液中的磁通密度达到最大的结构设计方案。结果表明该结构方案既能满足磁流变制动器的制动力矩要求,又能满足磁路设计要求。     

考虑偏心挤压的磁流变制动器制动性能分析与优化

针对均匀间隙磁流变制动器制动力矩较低、制动效率低的问题,根据磁流变液挤压增强效应原理,设计了偏心式磁流变制动器,建立了偏心式磁流变制动器制动力矩模型;分析了工作间隙、偏心率及偏心距对制动力矩的影响规律,基于Sobol法对制动器结构尺寸参数进行全局灵敏度分析,以偏心制动器制动力矩为目标进行了结构尺寸优化。结果表明,偏心率对制动力矩影响最大,且偏心制动器制动力矩随偏心率增大而增大;偏心率从ε=0.1到ε=0.2变化时,制动力矩从38.3 N·m提升到51.9 N·m;偏心距对制动力矩影响较弱,且制动力矩随偏心距的增大而减小,在偏心距e大于1后,影响效果不明显;优化后的偏心制动器制动力矩达到86.3 N·m,较优化前提高了约35.27%;在磁流变液达到磁饱和时,偏心结构对制动器制动力矩提升约7.57%。     

磁流变制动器的参数设计和制动力矩分析

对双盘式磁流变制动器的结构进行了参数设计,并利用MATLAB软件对其制动力矩进行仿真分析,结果证明所设计的双盘式磁流变制动器结构可以满足车辆制动的需求。利用SIMULINK仿真工具箱建立了仿真模型,分析了励磁电流和结构参数对磁流变制动器制动性能的影响。对磁流变制动器的结构参数进行了优化设计,得出了更加合理的制动器结构,为双盘式磁流变制动器的设计提供理论参考。     

基于Modelica的磁流变制动器多领域建模与仿真

针对磁流变制动器的多领域耦合建模问题,对磁流变制动器的工作原理和多领域模型的构建进行了研究。基于Modelica/MWorks平台,采用多领域统一建模方法,建立了磁流变制动器的多领域统一模型。分析了结构参数、磁路参数、材料特性、工作间隙、转轴转速和励磁电流等因素对制动性能的影响,并对磁流变制动器在不同参数下的制动性能进行了仿真;同时,设计并制造了一款用于微型汽车的单盘式磁流变制动器,搭建了制动器性能测试平台,将实验结果与仿真结果进行了比较,两者基本吻合。研究结果表明,用多领域统一建模的方法构建的磁流变制动器模型具有较高的精确性,该建模仿真方法为磁流变制动器后续的优化设计及产品开发奠定了基础,对其他磁流变装置的研究开发也具有借鉴作用。     

圆盘式与圆筒式磁流变制动器制动转矩研究

基于磁流变液的磁流变效应,介绍了圆盘式及圆筒式磁流变制动器的制动原理,推导了所需磁流变液体积公式,建立了磁流变制动器的磁路模型。应用ANSYS软件对磁路模型进行有限元磁场仿真,得到了磁感应强度云图和磁感应强度分布曲线。最后基于两种磁流变制动器的结构特点,分别计算并比较了它们的制动转矩大小。结果表明:当所使用磁流变液的材料、体积及励磁线圈匝数、通入电流大小相同的情况下,圆筒式磁流变制动器的制动转矩要比圆盘式磁流变制动器大50%左右。