Avec le développement continu de l’industrie mécanique, les exigences de performance des mécanismes principaux et secondaires des locomotives sont de plus en plus élevées. En tant qu’élément clé dans le mécanisme principal et secondaire de la locomotive, la conception optimale de la forgeage de la tige principale et secondaire est importante pour améliorer les performances de l’ensemble du mécanisme. Le présent document examine les méthodes de conception optimales des pièces forgées des bielles secondaires principales dans le mécanisme principal et secondaire des locomotives.
La conception optimisée est une méthode moderne de conception basée sur des modèles mathématiques et des techniques informatiques visant à trouver des solutions de conception optimales qui répondent aux exigences de conception. Grâce à une conception optimisée, les paramètres tels que la taille, la forme et le matériau optimaux des pièces forgées de liaison principale et secondaire peuvent être trouvés, ce qui permet d’améliorer leurs propriétés et de réduire les coûts de fabrication.
Méthodes de conception optimisées
Élaboration d’un modèle mathématique: tout d’abord, un modèle mathématique de la forgeaison principale et secondaire est nécessaire, y compris un modèle géométrique, un modèle physique et un modèle de contrôle, etc. Le modèle mathématique doit permettre de décrire avec précision l’état de fonctionnement et les indicateurs de performance des bielles, ce qui servira de base à des algorithmes d’optimisation ultérieurs.
Choix des algorithmes d’optimisation: les algorithmes d’optimisation sont au cœur de la mise en œuvre de la conception d’optimisation. Les algorithmes d’optimisation couramment utilisés comprennent les algorithmes génétiques, les algorithmes de swarm de particules, les algorithmes de recuit simulé, etc. L’algorithme d’optimisation approprié doit être choisi en fonction des conditions spécifiques et des exigences de conception de la forgeaison principale et secondaire.
Conception paramétrique: les paramètres de conception de la forgeage de la tige principale et secondaire sont représentés de manière paramétrique afin de pouvoir être modifiés et ajustés pendant le processus d’optimisation. La conception paramétrique améliore l’efficacité et la précision des algorithmes d’optimisation.
Traitement des contraintes: dans la conception optimisée, diverses contraintes, telles que les contraintes dimensionnelles, les contraintes de performance, les contraintes de processus de fabrication, etc., doivent être prises en compte. Un traitement rationnel des contraintes pour garantir la faisabilité et l’efficacité de l’optimisation.
Optimisation itérative: les paramètres de conception sont constamment ajustés de manière itérative pour trouver la solution optimale. A chaque itération, une nouvelle solution de conception est calculée selon l’algorithme d’optimisation et ses indicateurs de performance sont évalués jusqu’à ce qu’un résultat d’optimisation satisfaisant soit atteint.
Optimisation multi-objectifs: optimisation multi-objectifs pour plusieurs indicateurs de performance et recherche de solutions de conception équilibrées qui répondent à plusieurs exigences de performance. L’optimisation multi-objectifs peut résoudre les problèmes conflictuels qui existent dans l’optimisation à un seul objectif et améliorer la performance globale de la conception.
Analyse de simulation: les solutions de conception optimisées sont vérifiées et analysées à l’aide de techniques de simulation. La simulation permet d’évaluer la faisabilité et les avantages de la conception et de fournir une base pour une optimisation ultérieure.
Évaluation des résultats et sélection des options: les différentes options de conception sont évaluées et comparées en fonction des résultats d’optimisation. La solution de conception optimale est sélectionnée en tenant compte de facteurs tels que les performances, les coûts de fabrication et la réalisabilité.
Prenons l’exemple de la forgeage de la tige secondaire principale dans le mécanisme secondaire principal d’un type de locomotive pour explorer la conception optimale. Les paramètres tels que la taille, la forme et le matériau de la bielle sont optimisés en élaborant un modèle mathématique et en choisissant un algorithme d’optimisation approprié. Dans le processus d’optimisation, des indicateurs de performance tels que la résistance, la rigidité et la durée de vie en fatigue de la bielle sont pris en compte, ainsi que des contraintes liées aux coûts de fabrication et à la faisabilité du processus. Après plusieurs itérations et analyses de simulation, une solution de conception optimale répondant aux exigences de conception a finalement été obtenue. Ce programme a permis d’améliorer considérablement le rendement et la fiabilité des mécanismes principaux et secondaires des locomotives, tout en réduisant les coûts de fabrication et la consommation d’énergie.
En conclusion, la conception optimale des pièces forgées de la tige principale secondaire est un moyen important d’améliorer la performance du mécanisme principal secondaire de la locomotive. La conception optimale des pièces forgées de liaison principale et secondaire peut être réalisée par l’élaboration de modèles mathématiques, le choix d’algorithmes d’optimisation, la conception paramétrique, le traitement des contraintes, l’optimisation itérative, l’optimisation multi-objectifs, l’analyse de simulation et l’évaluation des résultats et la sélection des solutions. Dans la pratique, les méthodes et les processus d’optimisation appropriés doivent être choisis au cas par cas afin d’obtenir les meilleurs résultats de conception.
