[發明專利]基于DOE與MBD的基礎制動裝置緩解性能優化方法

有效

• 申請號: 201711384491.4
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108052753B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 孫可心;曲寶章;韓朝建;盧碧紅
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;B61H1/00;B61H13/36;G06F119/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

1.一種基于DOE與MBD的基礎制動裝置緩解性能優化方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、性能優化DOE試驗可控因素的確定：

銷軸軸徑、游動杠桿厚度、中拉桿夾板寬度以及制動梁立柱槽寬度作為DOE試驗的可控因素；

S2、性能優化DOE試驗方案設計；

S3、性能優化DOE試驗方案的MBD實現；

S4、性能優化DOE試驗響應分析；

S5、性能優化DOE試驗最優方案選擇；

得到方案中緩解作用力最小、信噪比最大的最優組合方案；

步驟S1中，性能優化DOE試驗可控因素的具體確定步驟如下：

S11、制動裝置各連接處的間隙組合結果對緩解性能有影響，因此，各制動連接件的尺寸即為影響緩解性能的因素；

S12、連接銷軸的受力情況能夠反映機構是否存在卡滯及其嚴重程度，受力異常的銷軸尺寸即為影響緩解性能的關鍵因素；

S13、確定銷軸軸徑、游動杠桿厚度、中拉桿夾板寬度以及制動梁立柱槽寬度作為DOE試驗的可控因素；

步驟S12中，受力異常的銷軸的具體判定步驟如下：

S121、確定關鍵影響因素的識別指標：

對于基礎制動裝置，將各連接銷軸依次編號以便分析，銷軸連接處的受力模型簡化為杠桿、夾板以及銷軸這三個構件的組合形式；

以銷軸為研究對象單獨進行受力的統計分析，I段、III段為夾板兩側柱面對銷軸的作用區域，II段為中間杠桿對銷軸的作用區域，則識別關鍵影響因素的指標為：

a、銷軸三段受力不平衡：

判據A：|F_X(I)+F_X(II)+F_X(III)|≥ε_F

判據B：|F_Y(I)+F_Y(II)+F_Y(III)|≥ε_F

其中，F_X(I)、F_X(II)、F_X(III)為I、II、III段銷軸在X軸方向受力，F_Y(I)、F_Y(II)、F_Y(III)為I、II、III段銷軸在Y軸方向受力，單位為N；ε_F為受力最大容許誤差，單位為N，

當已知實驗數據滿足判據A或判據B時，判定銷軸發生三段力受力不平衡現象；

b.受力平衡但分布不合理：

判據C：或

判據D：或

其中：k為受力倍差系數，

當已知實驗數據滿足判據C或判據D時，判定銷軸發生三段力受力平衡但分布不合理現象；

S122、結合已知實驗數據識別關鍵影響因素：

根據確定關鍵影響因素的識別指標，通過測得的實驗數據，判定銷軸受力是否平衡，若受力平衡，判定銷軸受力是否合理；

確定出對機構卡滯有影響的銷軸軸徑、游動杠桿厚度、中拉桿夾板寬度以及制動梁立柱槽寬度；

步驟S2中，性能優化DOE試驗的具體方案設計如下：

S21、DOE試驗可控因素的編碼：

設定游動杠桿的厚度可控因素編碼為α；

中拉桿端頭夾板的寬度可控因素編碼為β；

制動梁支柱槽的寬度可控因素編碼為γ；

游動杠桿與中拉桿鉸鏈銷軸軸徑可控因素編碼為θ；

游動杠桿與制動梁立柱鉸鏈銷軸軸徑可控因素編碼為μ；

固定杠桿與制動梁立柱鉸鏈銷軸軸徑可控因素編碼為ρ；

固定杠桿與中拉桿鉸鏈銷軸軸徑可控因素編碼為τ；

S22、DOE試驗可控因素的水平設置：

將步驟S21中的編碼選擇兩個水平設置；

S23、DOE正交試驗方案表的選取：

選表時需根據各因素水平數決定從兩水平、三水平或者四水平的L表中選取，然后根據因素和實驗要求來定L表；

S24、DOE試驗的響應：

試驗響應即為優化對象的評價指標，優化對象為基礎制動裝置的緩解性能，故DOE試驗的響應即為緩解作用力大小；

S25、DOE試驗的質量特性：

質量特性為望小特性信噪比；

步驟S3中，性能優化DOE試驗方案的MBD實現，具體步驟如下：

S31、建立基礎制動裝置的幾何模型：

在CAD軟件中對基礎制動裝置進行建模，保證裝配正確，將基礎制動裝置模型保存為STEP格式的文件；

S32、幾何模型導入MBD仿真軟件：

將步驟S31中的STEP格式的文件導入MBD仿真軟件中，進行適當簡化與合并；

S33、建立基礎制動裝置的物理模型：

物理模型的建立包括剛體建模、約束建模、接觸建模、外載荷建模；

S34、DOE試驗方案的MBD實現：

在游動杠桿上端施加反向的緩解作用力，驅動函數表達式為：

STEP(time，0，0，1，-158)，

提取閘瓦與車輪踏面之間的作用力隨時間變化曲線，即F-t曲線；

當4塊閘瓦完全脫離車輪即閘瓦與車輪間的接觸力均為0時，對應輸出各方案所需施加的最小緩解作用力F_k，此緩解作用力即為本試驗的響應輸出；

步驟S4中，性能優化DOE試驗響應分析，具體分析過程如下：

分析基礎制動裝置的緩解不良問題，用一個等效的緩解作用力來克服機構的各種摩擦阻力，希望緩解作用力越小越好；

其信噪比計算公式如下：

式中η為信噪比，y_i為DOE試驗結果，即緩解作用力，n為試驗次數；

望小特性的信噪比值越大表示抗擾能力越強，穩定性越好。