文献翻译无级变速链的优化Word文档格式.docx

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如今无级变速器必须满足与普通齿轮高要求的竞争，因此无级变速器的某些动态性能的改善是巨大的。

一个重要的方面是它可以通过减少轴承在滑轮处的振幅进而在给定频域取得更小的齿轮噪音。

另一个目标是尽量减少链环节中的最大拉伸力，增加链条寿命。

另外，齿轮需要有更高的效率。

链条的这些改进是由最佳参数的计算实现的，例如长度和链接的刚性，或摇臂脚关节的几何形状。

用于数值模拟的齿轮模型在第4章中进行了描述。

对下一步的优化问题进行了表述和分析，以找到一个合适的解决方法。

第6部分涵盖了优化过程与实际执行情况的说明。

最后，通过对尽量减少无级变速器启动噪声问题的解决，讨论了所引进的优化环境的高度潜能。

CVT的建模与仿真

一个涵盖所有无级变速器相关效果的精密的动力齿轮是最优化齿轮的基础。

CVT的建模为一个多体系统，如图2所示。

它包含三个基本组件，滑轮组，链，和描述链和滑轮之间的连接的连接模型。

每个滑轮设置有两个自由度：

一个围绕滑轮轴转动的自由度，和一个滑轮移动的转换自由度。

在这里，滑轮被认为是刚性的，模型的建立需要考虑弹性变形。

驱动滑轮A是通过角速度ω驱动的，同时，外部扭矩M2作用于驱动滑轮B。

传动比是通过力Fp,1和Fp,2作用于移动滑轮来调整的。

在这项工作中，链的平面模型就足够了。

为了考虑引起多角度激振的离散结构链条，每个单独的链接都注意到了。

每个链接由一个无质量弹簧阻尼单元组成，代表连结板和连接两个相邻关节（刚度c，阻尼系数d）。

一个质量为m的物体位于每个关节，是该摇杆引脚对质量以及对相邻板块上下半场各环节的质量组成。

该仿真模型的最后部分指摇臂之间的针脚和滑轮的两端摩擦接触。

忽视其自己的动力，对摇杆引脚对可以建模为一个单一的，无质量弹簧作用完全垂直的模型飞机。

图3显示了螺栓模型和力量的接触面作用。

为了推导接触力，对螺栓弹簧力FB进行量化是有必要的。

这取决于长度lB和刚度cB,以及齿轮的表面距离s（如图4）：

这些力的静态平衡垂直于模型飞机，提供了一个正常的力条件方程。

考虑到公式

（1）取决于链条链接和径向摩擦力FRr的最小配合。

要确定作为正常的力函数的剩余摩擦力，一库仑的摩擦法连续近似（图4）用于其中，

为在接触的相对速度矢量：

在文献［1］和［2］中可以找到模型的具体解说。

为进一步优化讨论的一个重要任务是对运动所产生的方程和数值模拟的属性。

如上所述，该模型包括与打开和关闭在模拟过程中摩擦力的接触。

此外，微分方程是刚性的因为代表的弹簧板连接刚度。

公式（4）的间断式和刚度都造成高度的仿真倍数。

制定和优化问题分析

在本节中的数学优化问题是指定的，即当出现一个无级变速器进行优化时。

在此基础上制定的数学算法的优化选择，这能够有效地解决问题。

一个目标功能

一个目标函数必须在给定优化参数p的依赖定义，即量化的优化目标。

完整的解决方案的初始值问题，这是在动力系统（4）基础的一套，需要f的每一个评估。

该数据被计算在一个等距网格，至于目标函数评价中使用的一些程序需要它，例如快速傅立叶变换。

为了提供更灵活地选择最优化的目标，任意复杂的目标函数f必须为评估仿真数据所允许。

如最小，最大，最小平均数甚至FFT（快速傅立叶变换）的操作均可使用，以及它们的组合。

我们的目标是通过找到最优参数p调整为每个组件的上限和下限而尽量减少f的目标函数。

这导致了约束的优化问题

当寻找一个方便的优化算法，实际的问题必须根据以下两个方面考虑分析：

首先是目标函数的性质，其次在参数空间的限制。

就手头上的问题，约束是简单的约束限制，这可以用梯度投影方法处理，见文献[3]。

事实上，困难在于目标函数。

作为模拟耗时要为每个评估执行，所需的方法，必须依靠尽可能少的功能评价研究。

因此，遗传算法是毫无疑问的。

前调查表明，即使最优化问题有关，而简单的机械系统可以导致非光滑，有很多局部极小的目标函数，并可能取决于优化参数。

一个机械问题可能的优化表面可能形如图5之一。

这种最坏的情况已经可以预料的。

另一个问题是来自一个事实，一个相当大的仿真模型在综合目标函数f的对数值积分过程无保留的输出。

如前所述模拟任意的数据处理方法都必须接受。

对于这样一个问题的优化算法IFFCO似乎非常合适。

这是一个隐式过滤与绑定约束问题的方法实现。

隐式过滤的基本思想是利用近似的梯度递增的序列差异，当迭代的收益减少时具有相当大的价值，而不是一开始非常小的增量。

这提供了不卡在第一个最低位置，但当增量减少时，能够达到最低位置的机会。

在文献[3]中对隐式过滤进行了详细的介绍。

这个实现的一个重要特征就是，由中央差异梯度近似平行的手段为整个优化过程的计算时间显着减少。

优化过程

在本节中的无级变速器和优化算法的仿真模型相结合，构成了无级变速器所需的优化工具。

对其实际执行方面进行讨论。

首先，一些额外的组件和功能都必须提供。

对于一个复杂的优化目标更顺利的实施，目标是开发函数库。

它包含几个目标函数的原型（表1），可直接使用或混合使用，以评估目标函数。

一流的目标函数计算目标函数值f（p）直接从仿真结果，从而维护之间的模拟和优化算法接口。

模拟程序的一个扩展是必要的，即该参数p，其中叙述了经过优化的属性，可以从外部变化的模拟。

进一步的功能返回所需的值，例如在某些力的组成部分，必须建立。

数值模拟无级变速的结合，优化算法和目标函数库是优化无级变速器的有力工具。

图6说明了该工具的组件的交互。

主进程是优化算法。

每当评价必要时它就调用无级变速器模拟并传递函数参数p。

用这个参数设置一个完全仿真的CVT并执行操作。

优化器所要求的目标函数值，，是使用目标函数库从模拟结果中计算的。

这个过程，直到迭代优化算法终止和最佳参数集

被发现。

优化结果

该无级变速器推出优化工具的巨大潜力，表现出解决问题的一个例子。

噪音是一个CVT的重大问题，应尽可能小。

产生的噪音主要是由多边形效应，发生这家连锁店是进入滑轮，由于链的离散结构。

减少这些效果与不同长度的做法或链的联系与优化摇杆链脚关节的几何形状。

这里有一个同样长度的所有链接链进行了研究。

一个最佳的链路长度，因此应计算的参数向量是

齿轮的声学性能是根据滑轮轴承B处的力的振幅测量的。

其目的是减少在频域的力峰，指的是多边形的频率和它的倍数。

选择下面的目标函数

是指在平面上是垂直于轴滑轮滑轮的支持力的两个组成部分。

FFT（s）是用来作为缩写的变量s的快速傅里叶变换。

f0和f1的上下频域，其中以上的力组成的幅度应尽量减少约束。

目标函数f数值计算，包括两个步骤：

首先，整个无级变速传动仿真用其中大部分的CPU时间得到的力

，第二，在方程式（9）中自动进行目标函数分类的FFT和积分计算成本。

对于所提出的优化的出发点是与链路长度为alink=9:

85毫米的PIV链。

在这篇文章中传动比i=1:

0，滑轮A的角速度ω=104:

7rad/s，外部扭矩M2=150nm。

用这个介绍的优化工具，目标函数降低到了50%。

图7显示了链长度alink和目标函数f的相关性。

很明显，开始成形浓度的优化准则的最优度不够。

相对于以上图8中提及的初​​始浓度，链长度的最优模拟结果为alink=9:

93毫米。

每个支持力的两个主要组成部分的振幅峰可减少到其中的一个的三分之一。

通过改变0.08毫米的连接长度来显着改善齿轮的声学性能。

结论

优化无级变速器的工具已经推出。

它包括了一个优化无级变速器算法和目标函数库详细的模拟模型。

目的是为了找到一个合适的优化算法，对现在的优化问题进行了分析和隐式过滤原来是一个很好的选择。

优化环境的能力是通过实例说明：

齿轮噪声的排放减少了一链的结构优化。

复杂的优化目标可以顺利实现，都取得了很好的效果。

通过利用这个工具，整个无级变速器将得到优化。

原文