基于改进灰狼算法的割草机发动机悬置系统研究

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随着经济社会的不断发展与人类生活水平的提高,环境绿化越来越受到人们的重视,割草机也成为我们生活中常见的绿化工具。然而,割草机发动机产生的振动与噪声很大程度上影响了工作人员的的身体健康以及周边人们的生活环境。合理设计悬置支撑系统,既能有效隔离动力总成的振动和道路不平造成的冲击,又能延长发动机及其零部件的使用寿命。因此,本文以坐骑式割草机发动机为研究对象,通过实验测试,收集相关数据,采用ADAMS软件仿真优化设计悬置支撑系统。主要工作内容如下:首先,对坐骑式割草机发动机振动噪声的来源问题进行研究分析,详细分析阐述了发动机的激励力与激励频率,进而对发动机隔振原理着手分析,主要从单自由度强迫振动系统的隔振原理出发以及工作道路激励传递模型对发动机的隔振问题需要进行深入探讨,分析悬置的不同安装放置的方式。通过实验对割草机发动机的质量、惯性积、转动惯量等基本参数进行数据测量,收集基本的物理参数。其次根据割草机发动机及车架具体情况设计悬置装置,在ADAMS软件中建立悬置系统六自由度动力学研究模型,利用Vibration模块对悬置系统可以进行仿真数据计算,得到系统六阶模态的固有频率和对应的能量解耦率,并与MATLAB软件中建立的数学物理模型计算结果进行对比研究,通过分析发动机悬置系统的模态频率和能量解耦率,对设计的悬置系统进行评估。然后提出并改进一种灰狼算法,针对灰狼算法存在全局搜索能力和局部搜索能力不平衡的问题,全局搜索能力强能够保证种群的多样性,局部搜索能力强能够保证算法对于局部精确搜索,加快算法的收敛速度。本文改善了算法的收敛因子a以及加入了权重狼与levy飞行策略,提高了前期的全局搜索能力与增强了局部的搜索精度,并利用改进后的灰狼算法对13个标准测试函数进行了测试,与其他算法的测试结果进行了分析,改进的灰狼优化算法有11个均值更接近理论值,有10个测试函数优于GWO算法,而全部优于另外两种算法。最后根据割草机发动机悬置系统的具体的实际情况,将发动机悬置系统的模态解耦率设置为优化目标,将发动机悬置系统的悬置元件的刚度范围以及各阶模态频率的合理配置设为约束条件,将悬置系统支撑元件的刚度参数为设计变量,运用MATLAB的编写改进灰狼算法的代码对悬置系统进行参数优化,在确保模态频率满足要求的情况下,模态解耦率平均提高了19%,然后将优化后的刚度参数代入在ADAMS中建立的刚体动力学模型中进行仿真计算,将两者的结果进行对比分析。将MATLAB优化后的悬置系统刚度值代入在ADAMS中建立割草机整车动力学模型进行仿真验证,割草机车架的振动位移降低了27.6%和振动加速度降低了45.5%,极大改善了发动机的振动传递。
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