一种基于行为建模技术的弹簧优化设计新方法

郗艳梅，张鹏程，岳红新，2，石岩，3

（1.河北工程技术高等专科学校 电力工程系，河北 沧州 061001；2.天津大学 机械学院，天津 300072；3.燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004）

0 引 言

弹簧是一种机械零件，它利用材料的弹性和结构特点，在外界载荷作用下产生变形，把机械能转变为变形能，把变形能转变为机械能或者动能。在机电产品中，由于圆柱螺旋弹簧具有承载后变形大而弹性好的特性，所以被广泛使用。传统的圆柱螺旋弹簧设计主要依赖设计人员的经验,在绘图和计算过程消耗大量的时间与精力。其传统的弹簧设计步骤［1］一般包括：根据工作条件选择材料和许用应力；初选弹簧钢丝直径；计算弹簧有效圈数；弹簧刚度、载荷和变形量的校核；计算自由高度、压并高度和压并变形量；试验载荷和实验载荷下的变形量；校核弹簧特性；弹簧的其余尺寸参数计算；验算疲劳强度；验算稳定性；验算共振；绘制弹簧工作图。

在开始设计弹簧时，由于弹簧的旋绕比C 和许用应力［τ］都与弹簧钢丝直径d 有关，因此要用试计算的方法先假定钢丝直径d，如果计算结果与设计步骤中的条件不符合，就要不断地重复以上过程，直到满足所有的条件［2］。传统的弹簧设计方法的不足：一是确定设计参数时因重复计算而导致工作量大，二是设计结果不一定是最优的设计［3］。

1 行为建模技术

行为建模技术是通过定义行为特征，驱动参数模型，使模型具有行为智能，然后评估模型的可行性、灵敏性或优化程度，并理解更改设计目标所带来的效果。……