[发明专利]基于DOE与MBD的基础制动装置缓解性能优化方法

权利要求书

1.一种基于DOE与MBD的基础制动装置缓解性能优化方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、性能优化DOE试验可控因素的确定：

销轴轴径、游动杠杆厚度、中拉杆夹板宽度以及制动梁立柱槽宽度作为DOE试验的可控因素；

S2、性能优化DOE试验方案设计；

S3、性能优化DOE试验方案的MBD实现；

S4、性能优化DOE试验响应分析；

S5、性能优化DOE试验最优方案选择；

得到方案中缓解作用力最小、信噪比最大的最优组合方案；

步骤S1中，性能优化DOE试验可控因素的具体确定步骤如下：

S11、制动装置各连接处的间隙组合结果对缓解性能有影响，因此，各制动连接件的尺寸即为影响缓解性能的因素；

S12、连接销轴的受力情况能够反映机构是否存在卡滞及其严重程度，受力异常的销轴尺寸即为影响缓解性能的关键因素；

S13、确定销轴轴径、游动杠杆厚度、中拉杆夹板宽度以及制动梁立柱槽宽度作为DOE试验的可控因素；

步骤S12中，受力异常的销轴的具体判定步骤如下：

S121、确定关键影响因素的识别指标：

对于基础制动装置，将各连接销轴依次编号以便分析，销轴连接处的受力模型简化为杠杆、夹板以及销轴这三个构件的组合形式；

以销轴为研究对象单独进行受力的统计分析，I段、III段为夹板两侧柱面对销轴的作用区域，II段为中间杠杆对销轴的作用区域，则识别关键影响因素的指标为：

a、销轴三段受力不平衡：

判据A：|F_X(I)+F_X(II)+F_X(III)|≥ε_F

判据B：|F_Y(I)+F_Y(II)+F_Y(III)|≥ε_F

其中，F_X(I)、F_X(II)、F_X(III)为I、II、III段销轴在X轴方向受力，F_Y(I)、F_Y(II)、F_Y(III)为I、II、III段销轴在Y轴方向受力，单位为N；ε_F为受力最大容许误差，单位为N，

当已知实验数据满足判据A或判据B时，判定销轴发生三段力受力不平衡现象；

b.受力平衡但分布不合理：

判据C：或

判据D：或

其中：k为受力倍差系数，

当已知实验数据满足判据C或判据D时，判定销轴发生三段力受力平衡但分布不合理现象；

S122、结合已知实验数据识别关键影响因素：

根据确定关键影响因素的识别指标，通过测得的实验数据，判定销轴受力是否平衡，若受力平衡，判定销轴受力是否合理；

确定出对机构卡滞有影响的销轴轴径、游动杠杆厚度、中拉杆夹板宽度以及制动梁立柱槽宽度；

步骤S2中，性能优化DOE试验的具体方案设计如下：

S21、DOE试验可控因素的编码：

设定游动杠杆的厚度可控因素编码为α；

中拉杆端头夹板的宽度可控因素编码为β；

制动梁支柱槽的宽度可控因素编码为γ；

游动杠杆与中拉杆铰链销轴轴径可控因素编码为θ；

游动杠杆与制动梁立柱铰链销轴轴径可控因素编码为μ；

固定杠杆与制动梁立柱铰链销轴轴径可控因素编码为ρ；

固定杠杆与中拉杆铰链销轴轴径可控因素编码为τ；

S22、DOE试验可控因素的水平设置：

将步骤S21中的编码选择两个水平设置；

S23、DOE正交试验方案表的选取：

选表时需根据各因素水平数决定从两水平、三水平或者四水平的L表中选取，然后根据因素和实验要求来定L表；

S24、DOE试验的响应：

试验响应即为优化对象的评价指标，优化对象为基础制动装置的缓解性能，故DOE试验的响应即为缓解作用力大小；

S25、DOE试验的质量特性：

质量特性为望小特性信噪比；

步骤S3中，性能优化DOE试验方案的MBD实现，具体步骤如下：

S31、建立基础制动装置的几何模型：

在CAD软件中对基础制动装置进行建模，保证装配正确，将基础制动装置模型保存为STEP格式的文件；

S32、几何模型导入MBD仿真软件：

将步骤S31中的STEP格式的文件导入MBD仿真软件中，进行适当简化与合并；

S33、建立基础制动装置的物理模型：

物理模型的建立包括刚体建模、约束建模、接触建模、外载荷建模；

S34、DOE试验方案的MBD实现：

在游动杠杆上端施加反向的缓解作用力，驱动函数表达式为：

STEP(time，0，0，1，-158)，

提取闸瓦与车轮踏面之间的作用力随时间变化曲线，即F-t曲线；

当4块闸瓦完全脱离车轮即闸瓦与车轮间的接触力均为0时，对应输出各方案所需施加的最小缓解作用力F_k，此缓解作用力即为本试验的响应输出；

步骤S4中，性能优化DOE试验响应分析，具体分析过程如下：

分析基础制动装置的缓解不良问题，用一个等效的缓解作用力来克服机构的各种摩擦阻力，希望缓解作用力越小越好；

其信噪比计算公式如下：

式中η为信噪比，y_i为DOE试验结果，即缓解作用力，n为试验次数；

望小特性的信噪比值越大表示抗扰能力越强，稳定性越好。