基于能量损耗比的驱动轮减振结构ANSYS一阶优化分析.pdfVIP

２０２４年４月机械设计与制造工程Ａｐｒ.２０２４

第５３卷第４期ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.５３Ｎｏ.４

ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－５０９Ｘ.２０２４.０４.００３

基于能量损耗比的驱动轮

减振结构ＡＮＳＹＳ一阶优化分析

满仲鹏ꎬ赵章达ꎬ王瑶１２２

(１.山西晋中理工学院智能制造与车辆学院ꎬ山西晋中０３０６００)

(２.太原科技大学机械工程学院ꎬ山西太原０３００２４)

摘要:针对应用于履带式工程车辆驱动轮的“阻尼层＋过渡层”复合减振结构ꎬ通过建立能量损耗

比模型ꎬ分析了其应力、应变特性ꎮ此外ꎬ在四层管状过渡阻尼减振结构厚度值恒定的情况下ꎬ基

于ＡＮＳＹＳ一阶优化方法ꎬ探究并优化了不同设计变量(基层、约束层、过渡层、阻尼层的厚度值和

过渡层、阻尼层材料的弹性模量以及损耗因子)对结构优化目标函数能量损耗比的影响规律ꎮ研

究结果表明ꎬ相比于优化前结构的能耗比参数ꎬ优化后结构的耗能值增加了５６.８％ꎬ增长值为

０.１６５４ꎮ所提分析方法可为中国高端大型履带式工程车辆的减振设计以及绿色化提供参考ꎬ同时

对于遗传算法优化在各种车辆结构设计中的运用具有一定的借鉴价值ꎮ

关键词:驱动轮ꎻ减振结构ꎻ能量损耗比ꎻ一阶优化方法

中图分类号:ＴＨ１２２文献标识码:Ａ文章编号:２０９５－５０９Ｘ(２０２４)０４－００１１－０５

履带工程车辆常作业于复杂严苛的环境下ꎬ颠此基础上重新获得了结构的目标函数值ꎬ即结构的

簸路面引起的冲击激励直接传递到履带行走机构前两阶模态损耗因子以及阻尼材料的总质量比ꎬ该

上ꎬ其中承受振动冲击最剧烈的位置以及振动波往方式未能直接优化目标函数值ꎬ但其却忽略了算法

复振荡的位置多位于驱动轮与履带啮合处ꎬ但是振优化时可能会导致的局部极小问题ꎮＫｕｍａｒ等[７]

动波的循环激励会导致驱动轮与履带啮合时发生改进了传统的遗传优化算法ꎬ提出了两种实操型优

断节或驱动轮断裂等故障ꎬ影响工程机械的安全运化方案ꎬ但该方法具有限定性ꎬ且未结合实际工况

[１]

转ꎮ为缓冲振动冲击ꎬ常用的方法是对振动体进行改进ꎮ因此ꎬ需要结合履带工程车辆实际作业

或者被减振装置进行约束阻尼处理ꎬ其中三层阻尼工况开展减振结构优化工作ꎬ采用ＡＮＳＹＳ一阶优

结构制备工艺较为成熟ꎬ但减振性能有限ꎬ时常不化方法全面考虑结构动力学优化求解的全域迭代

能达到工程车辆所需的减振要求ꎮ对此ꎬ孙大刚和数值平衡问题ꎮ

[２]

等提出了一种应用于驱动轮的五层的双阻尼减综上所述ꎬ本文针对已安装四层管状过渡阻尼

振结构ꎬ减振效果增强ꎬ但制作工艺也更加复杂ꎮ减振结构的驱动轮的动态振动特性开展研究ꎬ并在

[３]

Ｙｅｌｌｉｎ等建立了四层约束阻尼结构ꎬ发现该结构多工况下以一个周期的能量损耗比为优化目标ꎬ运

能增加振动能的耗散率ꎬ减振效果明显ꎮ此外ꎬ用ＡＮＳＹＳ一阶方法进行优化研究ꎬ为该结构在履

[４]

Ｚｈａｎｇ等进一步验证了Ｙｅｌｌｉｎ等的研究结果ꎬ发带式车辆上的应用提供参考ꎮ

现增设带有阻尼特性的材料不仅可以增加阻尼层

的剪切角ꎬ而且可以增大阻尼层的应变ꎬ使整个减１能量损耗比模型

振结构的减振效果大大增强ꎮ选用某型４１０马力履带式推土机作为应用研