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1、中国机械工程第16卷第7期2005年4月上半月盘式制动器的全性能优化设计杨晓明邱清盈冯培恩潘双夏浙江大学CAD&CG国家重点实验室,杭州市,310027摘要:基于广义优化理论,通过对盘式制动器的深入分析,以制动减速度、热衰退率、热恢复率差、材料成本、加工成本为优化目标,全面考虑技术性、经济性和社会性,建立了盘式制动器设计方案全性能优化模型。以实际制动器的设计参数作为初始方案,采用改进的差分进化算法进行优化设计,在保持热衰退率和热恢复率性能不劣化的情况下,制动器的制动性能和经济性能得到显著提高。关键词:液压盘式制动器;广义优化;全性能建模;差分进化算法中图分类号:U463.5
2、1文章编号:1004-132Ⅹ(2005)07-0630-04OptimalDesignforOverallPerformanceofDiskBrakeYangXiaomingQiuQingyingFengPei’enPanShuangxiaStateKeyLabofCAD&CG,ZhejiangUniversity,Hangzhou,310027Abstract:BasedontheGeneralizedOptimizationTheory,anoptimaldesignmodelforoverallper2formanceofdiskbrakeconceptwasset
3、upbyconsiderationoftechnique,economicandsocialbenefits.Vehicledeceleration,heatresistance,hotrecovery,materialcostandmanufacturingcostwereinclud2edintheoptimaldesignobjectives.Anoptimizationcaseispresented,whichtakesactualbrakepa2rametersasoriginalschemeandanimproveddifferentialevolutional
4、gorithmisapplied,greatimprove2mentonbraketechniquefunctionandcostareachievedwithheatresistanceandhotrecoverymainte2nance.Keywords:hydraulicactuateddiskbrake;generalizedoptimization;overallperformancemodeling;differentialevolutionalgorithm0引言10和摩擦片11向制动盘12靠拢,当摩擦片和制在汽车、摩托车零部件设计中,广泛使用优化动盘之间的间
5、隙被消除后,摩擦片与制动盘之间[1,2]就会产生摩擦力设计技术。在以往的制动器优化设计中,一,进而产生制动力矩。般只考虑制动器的某些技术性能指标,如制动时[2]间、制动盘表面温升等,缺乏对热恢复性能、热衰退性能以及经济性能等指标的综合考虑。本文[3]以广义优化设计理论为指导,对摩托车盘式制动器设计方案进行全性能优化设计研究和实践,设计成功高性能、低成本的液压盘式制动器。1盘式制动器的制动原理摩托车液压盘式制动器的一般结构如图1所示。制动时,手柄在驾驶员手握力的作用下,绕转轴2转动,推动制动泵活塞3在制动泵4内沿直1.制动手柄2.转轴3.制动泵活塞4.制动泵5.回位弹线运动,
6、使制动泵内的制动液压力升高,制动液7簧6.制动软管7.制动液8.制动钳9.制动钳活塞经过制动软管6被压入制动钳8内,对于浮钳式10.摩擦片11.摩擦片12.制动盘制动器,制动钳活塞9和制动钳8被推动,摩擦片图1液压盘式制动器结构示意图收稿日期:2004-06-18通过对制动器结构的分析可知,制动力矩的基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目大小主要取决于手柄杠杆比、液压系统放大比和(2001AA412110);国家自然科学基金资助项目(50335040);浙江省重大科技攻关项目(021101560)制动盘等效半径等因素。由于在制动过程中产生·630·盘式制动器的全性能
7、优化设计———杨晓明邱清盈冯培恩等的大量摩擦热能会对制动性能产生很大影响,因maxM(i)-Mpf3=·nh(3)Mp此在制动器设计时还必须同时考虑制动器的抗热式中,maxM(i)为考虑温度影响的多次制动过程中制动衰退性能和热恢复性能。上述性能的影响因素主力矩的最大值;nh为计算安全系数。要包括液压系统压力、摩擦片和制动盘之间的摩(4)材料成本最低擦性质,相关的零部件包括手柄、制动泵、制动泵4πD2πDbqf4=6C[i]=(Vb-Lb)ρbcb+(Vq-Lq)ρqcq+活塞、制动软管、制动钳、制动钳活塞、摩擦片和
