基于多目标粒子群算法滑靴结构优化设计和仿真分析

液压变压器滑靴副底部结构，对于液压变压器总体效率的提高有着至关重要的作用，面对液压变压器复杂的运行工况，对滑靴副底部结构使用多目标粒子群优化算法，对滑靴副底部参数进行优化设计分析。首先通过建立液压变压器滑靴副复杂的受力分析图，建立滑靴副动力学方程，然后构建关于液压变压器的AMESim滑靴副泄漏和摩擦模型，随后建立多目标粒子群优化算法模型，以滑靴副泄漏量与摩擦转矩最小作为优化目标，随后对于滑靴底部参数进行寻优，最后通过优化算法得到优化后的滑靴底部参数就，通过模型仿真实验得到结果，优化后的滑靴底部结构参数对于降低滑靴副的泄漏量与摩擦转矩损失有较大的提高，极大的提高了滑靴副的效率。

液压变压器是一种液压传动装置，用于将输入的液压能转换为输出的液压能，并实现压力的变换。

它类似于电气系统中的变压器，但是用于液压系统而非电气系统，液压变压器的主要作用是实现液压能的转换和传递，它可以将输入液压系统的高压能转换为低压能，或者将低压能转换为高压能，这种能量转换可以用于控制和操作液压系统中的执行器，通过联合仿真技术搭建液压变压器的动力学、运动学和液压系统模型能够在仿真环境下对液压变压器的工作状态进行模型，进而分析液压变压器受力、泄漏量和摩擦转矩损失特性，实现关键结构的分析，为其优化提供理支撑条件，本研究通过构建液压变压器模型，对其滑靴底部参数进行优化研究。

而在运行当中，滑靴副的主要磨损形式是滑靴和斜盘之间造成的磨粒磨损[1]，基于模型Archard 方程，Chang 等[2]人提出了一种针对于EHL 情况的磨损模型，并且通过实验进行了验证，但是在分析滑靴副和斜盘磨损特性时具有一定的局限性，在磨损模型当中，对于摩擦副影响最大的就是油膜厚度，其中包括摩擦副的结构形式、结构参数等[3]，对于滑靴副油膜相关研究文献有很多，对于滑靴副油膜研究的重点也不一样，其中包括对于滑靴副油膜厚度的数值计算方法[4]，还包括对于油膜的动态特性分析的研究方法[5] [6]，还有研究滑靴副油膜对于摩擦副微运动的研究影响[7]，唐群国[8]对于水压式液压泵滑靴发生倾侧现象进行研究， 发现失效本质， 提出了减小滑靴质量达到增加抗倾覆力矩的作用， 徐兵等[9] [10] [11]研究了滑靴倾覆失效原因， 找出转动惯量造成的离心力是偏磨失效的本质， 从滑靴的材质和结构入手降低离心力。

因此本文通过建立滑靴副油膜厚度方程分析油膜特性，推导出油膜雷诺方程分析滑靴副受力分布， 最后建立滑靴副泄漏量和摩擦转矩损失为目标函数的粒子群算法，以滑靴副底部结构参数作为优化变量进行优化设计，通过模型仿真数据比较优化前后的泄漏量和摩擦转矩损失，数据显示优化后的参数能够显著降低泄漏量和摩擦转矩损失。