基于NSGA-Ⅱ的某微型汽车换档性能优化设计

论文摘要

据中国汽车工业协会统计,2009年中国汽车产销量首次超越美国,成为世界汽车产销第一大国。汽车销量的急剧增长,汽车制造产商们为了提升产品竞争力,必须严格控制汽车产品总成及零部件,提高汽车品质,在激烈地竞争市场中占据优势地位。变速器操纵机构作为汽车变速器总成中的一个重要零部件,给用户较为直接的性能感受,其工作状况的好坏及可靠性将直接影响到汽车在行驶过程中的驾驶舒适性。对大多数中型客车和载货汽车而言,受成本等因素的影响,汽车传动系统广泛应用发动机后置后轮驱动布置方案,换档操纵机构采用强制手动式换档操纵机构。这种操纵机构操纵起来是比较费力的,而且频繁换档会给汽车司机带来了诸多不便,导致司机易疲劳、注意力分散,进而致使交通事故增加。本文采用计算机仿真分析的方法,对某微型车换档操纵机构进行了运动学、静力学的仿真分析,研究换档操纵机构对汽车操纵性能的影响,选择带精英策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）作为优化算法,利用MATLAB编制了换换档操纵机构多目标优化软件,并对相关换（选）档作用力和行程进行优化设计,提高换档操纵性能。本文具体研究工作如下：（1）指出提高换档操纵机构性能的重要意义,综述了换档性能优化的发展历史和国内外相关技术的发展现状,介绍换档性能优化的主要研究内容和关键技术,并指出其发展趋势。（2）在研究了汽车变速器、同步器及换档操纵机构工作原理和换档过程基础上,对换档操纵舒适性进行人机工程学分析,总结影响轻便换档的主要因素,确定优化换档性能的目标和方法。（3）选择带精英策略排序的遗传算法（NSGA-Ⅱ）作为换档性能优化算法,论述了该算法的优势和实现原理,利用该算法求解换档操纵机构优化的多目标问题。（4）建立操纵机构的换（选）档力学和运动学模型,利用具MATLAB编制了换档操纵机构优化软件并进行计算,通过对相关数据的比较,确定实现优化并达到预定设计目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究及现状
• 1.3 本课题研究方法和技术路线
• 第2章 换档操纵机构性能分析
• 2.1 相关机构简介
• 2.1.1 变速器
• 2.1.2 同步器
• 2.1.3 换档操纵机构
• 2.1.4 操纵器总成
• 2.1.5 操纵软轴总成
• 2.2 人机操纵舒适性分析
• 2.2.1 机器设计中的人体因素
• 2.2.2 人体尺寸
• 2.2.3 人体作业空间范围
• 2.2.4 人体生物力学特征
• 2.2.5 变速杆的设计
• 2.3 换档操纵轻便性分析
• 2.3.1 变速器速比影响
• 2.3.2 同步器影响
• 2.3.3 操纵杠杆比影响
• 2.3.4 传递效率影响
• 2.3.5 回位弹簧等影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 优化算法
• 3.1 遗传算法
• 3.1.1 遗传算法特点
• 3.1.2 遗传算法术语
• 3.1.3 遗传算法构成
• 3.2 NSGA-Ⅱ算法
• 3.2.1 多目标优化问题
• 3.2.2 非支配排序遗传算法（NSGA）
• 3.2.3 带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）
• 3.2.4 NSGA-Ⅱ优化实例
• 3.3 本章小结
• 第4章 换档操纵机构仿真优化
• 4.1 操作机构优化模型
• 4.1.1 操纵机构运动分析
• 4.1.2 操纵机构静力分析
• 4.1.3 优化变量和目标
• 4.1.4 建立优化模型
• 4.2 换档操纵性能优化
• 4.2.1 MATLAB简介
• 4.2.2 优化软件介绍
• 4.2.3 优化分析及比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢