CN108984990B - 一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法，包括以下步骤：选定一个方向，给出一个削减初始步长step,从b＝0开始，判断在区间[b,b+step]内是否可以缩减，如果可以，则减去这部分体积，将相应的电液模块中元件的坐标都减小step，否则令b＝b+step，继续进行缩减操作，直到所选方向缩减完毕；依次进行电液模块x、y、z三个方向的体积削减；给出一个削减精度，当一个步长step在三个方向上都执行完毕，减小step的值，然后再分别在电液模块的三个方向上执行缩减操作，直至削减步长小于缩减精度为止。本发明能够有效地去除电液模块中间部位和油道与油道之间的无效体积，减少了电液模块的质量，提高了电液模块的功率密度。

Description

一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法

技术领域

本发明涉及一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法。

背景技术

自动变速器电液模块作为各类电磁阀、开关阀及其它附件的承装载体，因液压系统组成的非标准性和所承装阀体及其相互连通关系的多样性所致，其外部是各种不规则承装元件在各面上的紧凑布局，其内部是构成十分密集、复杂的油道网络，设计起来颇为费时费力而又极易出错。

在电液模块安装布局中，各种元件应尽可能紧凑、均匀地分布在阀块体各面，既要方便安装、调试，又要符合美学要求，而且，布局方案与连通要求一起成为油道设计的起始条件。元件间通过内部油道连通，无法直接连通的需设置固定孔。阀体上的油道数通常达数十乃至上百个，且多呈纵横交错的形式，一旦发生干涉，必须将处于同一阀上的孔组做整体移动。同时，设计时还必须满足非连通油道间安全壁厚和连通油道相交处通流截面等设计品质的要求。这些问题不仅导致传统的人工布局、油道连通及校核异常困难，即使采用一般的CAD方法亦难以确保设计质量。

电液模块的轻量化设计不仅可以节省原材料和加工成本，而且能够使电液模块布局紧凑，美观合理。在进行布局设计时，为使各种阀类元件在阀体上有足够大的调整空间，并提高集成块的布通率，初始的阀体是以所有液压阀外形尺寸中的最大值为边长确定的一个立方体，这一数值存在较大的压缩空间。随着时代的发展，市场的需求，在布局布孔方案完成以后，对其中的可行个体尝试进行体积压缩，最大限度地减少电液模块的体积，成为了产品开发设计过程中重要的一个环节。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种简单可行、效率高的自动变速器电液模块轻量化的设计方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：调整电液模块块体一个顶点坐标至坐标原点，进行第一轮体积优化，在自动变速器电液模块块体x、y、z三个方向中任意选择一个方向进行削减；

步骤二：给出削减的初始步长step、削减结束精度值precision，令b＝0，b为电液模块块体在所选方向的坐标；

步骤三：判断b和b+step是否大于电液模块块体所选方向的边长Length，如果其中有一项大于Length，则所选方向削减完毕，执行步骤八，否则，执行步骤四；

步骤四：判断电液模块块体在区间[b,b+step]内是否包含有油道，如果包含，令b＝b+step，转至步骤三，如果不包含，令Length＝Length-step，对于安装点在所选方向坐标大于b+step的全部元件，令其坐标b′＝b′-step，b′表示元件在所选方向的坐标，转至步骤五；

步骤五：判断元件外形是否产生干涉，如果有干涉，转至步骤六，如果没有干涉，转至步骤七；

步骤六：令Length＝Length+step，对于安装点在所选方向坐标大于b的全部元件，令其坐标b′＝b′+step，转至步骤三；

步骤七：进行油道连通、校核计算，如果计算通过，转至步骤三，如果没有通过，转至步骤六；

步骤八：从剩下的两个方向中选择一个，重复步骤二至步骤七进行削减，削减完毕后转至步骤九；

步骤九：重复步骤二至步骤七，对自动变速器电液模块块体最后一个方向进行削减，削减完毕后转至步骤十；

步骤十：当步长step在三个方向上都执行完毕时，减小step的值，令step＝0.618step，然后重复步骤一至步骤九，再分别在三个方向上执行削减操作，直到step<precision为止，电液模块块体第一轮体积结束。

上述自动变速器电液模块轻量化的设计方法，还包括：

步骤十一：调整第一轮体积优化后电液模块顶点坐标至坐标原点，进行第二轮体积优化；设定一个削减单元体，给出削减单元体的初始边长brim、削减单元体边长的削减精度accuracy、以及安全壁厚wall，令a₁＝brim/2，a₂＝brim/2，a₃＝brim/2，a₁、a₂、a₃为削减单元体体心在x、y、z三个方向的坐标；

步骤十二：判断a₁和a₁+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₁所在方向的边长length₁，如果其中有一项大于length₁，则a₁所在方向本次削减完毕，执行步骤十四，否则，执行步骤十三；

步骤十三：判断以削减单元体体心为中心在区域[a₁,a₁+wall]、[a₂,a₂+wall]、[a₃,a₃+wall]内是否包含有元件、油道或固定孔中的一种，如果包含，令a₁＝a₁+brim，转至步骤十二，如果不包含，则从第一轮体积优化后的电液模块块体上削减掉以a₁、a₂、a₃为中心brim/2为边长的单元体，令a₁＝a₁+brim，转至步骤十二；

步骤十四：令a₁＝brim/2、a₂＝a₂+brim，判断a₂和a₂+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₂所在方向的边长length₂，如果其中有一项大于length₂，则a₂所在方向削减完毕，执行步骤十五，否则，转至步骤十二；

步骤十五：令a₁＝brim/2、a₂＝brim/2、a₃＝a₃+brim，判断a₃和a₃+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₃所在方向的边长length₃，如果其中有一项大于length₃，则第一轮体积优化后的电液模块的第二轮体积优化完毕，执行步骤十六，否则，转至步骤十二；

步骤十六：当边长brim在三个方向上都执行完毕时，减小brim的值，令brim＝0.618brim，然后重复步骤十一至步骤十五，再分别在三个方向上执行削减操作，直到brim<accuracy为止。

上述自动变速器电液模块轻量化的设计方法，电液模块体积缩减的目标函数为：

minV(L_v,W_v,H_v)＝L_v×W_v×H_v

其中V为电液模块块体，L_v，W_v，H_v分别为电液模块块体的长度、宽度、高度。

本发明的有益效果在于：本发明依次进行电液模块x、y、z三个方向的体积削减，以x方向为例，给出一个削减初始步长step,从b＝0开始，判断在区间[b,b+step]内是否可以缩减，如果可以，则减去这部分体积，将相应的电液模块中元件的坐标都减小step，否则令b＝b+step，继续进行缩减操作，直到x方向缩减完毕；给出一个削减精度，当一个步长step在三个方向上都执行完毕，减小step的值，然后再分别在电液模块的三个方向上执行缩减操作，直至削减步长小于缩减精度为止。调整优化后电液模块顶点坐标，给出削减单元体的初始边长brim，从坐标点a₁＝brim/2，a₂＝brim/2，a₃＝brim/2开始，判断以削减单元体体心为中心在区域[a₁,a₁+wall]、[a₂,a₂+wall]、[a₃,a₃+wall]内是否可以削减，如果可以，则减去这部分体积，遍历三个方向进行削减，直至削减单元体边长小于削减精度为止。本发明能够有效地去除电液模块中间部位和油道与油道之间的无效体积，减少了电液模块的质量，提高了电液模块的功率密度。

附图说明

图1为本发明的流程图。。

图2为自动变速器电液模块第一轮体积优化示意图。

图3为自动变速器电液模块第二轮体积优化示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：调整电液模块块体一个顶点坐标至坐标原点，进行第一轮体积优化，在自动变速器电液模块块体x、y、z三个方向中任意选择一个方向进行削减；

步骤二：给出削减的初始步长step、削减结束精度值precision,令b＝0，b为电液模块块体在所选方向的坐标；

步骤三：判断b和b+step是否大于电液模块块体所选方向的边长Length，如果其中有一项大于Length，则所选方向削减完毕，执行步骤八，否则，执行步骤四；

步骤四：判断电液模块块体在区间[b,b+step]内是否包含有油道，如果包含，令b＝b+step，转至步骤三，如果不包含，令Length＝Length-step，对于安装点在所选方向坐标大于b+step的全部元件，令其坐标b′＝b′-step，b′表示元件在所选方向的坐标，转至步骤五；

步骤五：判断元件外形是否产生干涉，如果有干涉，转至步骤六，如果没有干涉，转至步骤七；

步骤六：令Length＝Length+step，对于安装点在所选方向坐标大于b的全部元件，令其坐标b′＝b′+step，转至步骤三；

步骤七：进行油道连通、校核计算，如果计算通过，转至步骤三，如果没有通过，转至步骤六；

步骤八：从剩下的两个方向中选择一个，重复步骤二至步骤七进行削减，削减完毕后转至步骤九；

步骤九：重复步骤二至步骤七，对自动变速器电液模块最后一个方向进行削减，削减完毕后转至步骤十；

步骤十：当步长step在三个方向上都执行完毕时，减小step的值，令step＝0.618step，然后重复步骤一至步骤九，再分别在三个方向上执行削减操作，直到step<precision为止。

步骤十一：调整第一轮体积优化后电液模块顶点坐标至坐标原点，进行第二轮体积优化；设定一个削减单元体，给出削减单元体的初始边长brim、削减单元体边长的削减精度accuracy、以及安全壁厚wall，令a₁＝brim/2，a₂＝brim/2，a₃＝brim/2，a₁、a₂、a₃为削减单元体体心在x、y、z三个方向的坐标；

步骤十二：判断a₁和a₁+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₁所在方向的边长length₁，如果其中有一项大于length₁，则a₁所在方向本次削减完毕，执行步骤十四，否则，执行步骤十三；

步骤十三：判断以削减单元体体心为中心在区域[a₁,a₁+wall]、[a₂,a₂+wall]、[a₃,a₃+wall]内是否包含有元件、油道或固定孔，如果包含其中一种，令a₁＝a₁+brim，转至步骤十二，如果不包含，则从第一轮体积优化后的电液模块块体上削减掉以a₁、a₂、a₃为中心brim/2为边长的单元体，令a₁＝a₁+brim转至步骤十二；

步骤十四：令a₁＝brim/2、a₂＝a₂+brim，判断a₂和a₂+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₂所在方向的边长length₂，如果其中有一项大于length₂，则a₂所在方向削减完毕，执行步骤十五，否则，转至步骤十二；

步骤十五：令a₁＝brim/2、a₂＝brim/2、a₃＝a₃+brim，判断a₃和a₃+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₃所在方向的边长length₃，如果其中有一项大于length₃，则第一轮体积优化后的电液模块的第二轮体积优化完毕，执行步骤十六，否则，转至步骤十二；

步骤十六：当边长brim在三个方向上都执行完毕时，减小brim的值，令brim＝0.618brim，然后重复步骤十一至步骤十五，再分别在三个方向上执行削减操作，直到brim<accuracy为止。

设计方法中电液模块体积缩减的目标函数为：

minV(L_v,W_v,H_v)＝L_v×W_v×H_v

其中V为电液模块块体，L_v，W_v，H_v分别为电液模块块体的长度、宽度、高度。

进行体积缩减时涉及的变量有：

E为待布置的阀类元件，S为阀的总个数，

为第k个阀所在的构造基面，

为第k个阀的安装基点的相对坐标，α_k为第k个阀的安装基点的安装角度；

H为油道中的端孔，M为端孔的数目，M＝2为两端口油路，M>2为多端口油路；

h为油道中的固定孔，N为固定孔数目，N＝0表示不需要固定孔可以直接连通。

F为端口所在的构造基面，F_i表示第i个端口所在的构造基面；f为固定孔所在的构造基面，f_j为第j个固定孔所在的构造基面；F_i表示第i个端口所在的构造基面；F^V与F取值相同。

X、Y为油道中端孔中心线与构造基面的交点所对应的坐标；x、y为固定孔中心线与构造基面的交点所对应的坐标。

R为端口的半径，L为端口的深度，r为固定孔的半径，l为固定孔深度，R通常取阀所对应的油道孔半径，为尽可能避免孔道之间互相干涉，采用固定孔直径尽量小的原则，一般取r＝min(R₁,...,R_M)。

如图2所示，图中1为电液模块阀板，2为油道，3为阀，4为固定孔。实线为优化前电液模块示意图，虚线为一端优化后的示意图。

如图3所示，图中1为电液模块阀板，2为油道，3为阀，4为固定孔。最外层虚线为优化前电液模块示意图，中间实线为两端第一轮优化后的示意图，中间方块虚线为第二轮优化时削减单元体示意图。

Claims (3)

1.一种自动变速器电液模块轻量化的设计方法，包括以下步骤：

步骤一：调整电液模块块体一个顶点坐标至坐标原点，进行第一轮体积优化，在自动变速器电液模块块体x、y、z三个方向中任意选择一个方向进行削减；

步骤二：给出削减的初始步长step、削减结束精度值precision，令b＝0，b为电液模块块体在所选方向的坐标；

步骤三：判断b和b+step是否大于电液模块块体所选方向的边长Length，如果其中有一项大于Length，则所选方向削减完毕，执行步骤八，否则，执行步骤四；

步骤四：判断电液模块块体在区间[b,b+step]内是否包含有油道，如果包含，令b＝b+step，转至步骤三，如果不包含，令Length＝Length-step，对于安装点在所选方向坐标大于b+step的全部元件，令其坐标b′＝b′-step，b′表示元件在所选方向的坐标，转至步骤五；

步骤五：判断元件外形是否产生干涉，如果有干涉，转至步骤六，如果没有干涉，转至步骤七；

步骤六：令Length＝Length+step，对于安装点在所选方向坐标大于b的全部元件，令其坐标b′＝b′+step，转至步骤三；

步骤七：进行油道连通、校核计算，如果计算通过，转至步骤三，如果没有通过，转至步骤六；

步骤八：从剩下的两个方向中选择一个，重复步骤二至步骤七进行削减，削减完毕后转至步骤九；

步骤九：重复步骤二至步骤七，对自动变速器电液模块块体最后一个方向进行削减，削减完毕后转至步骤十；

步骤十：当步长step在三个方向上都执行完毕时，减小step的值，令step＝0.618step，然后重复步骤一至步骤九，再分别在三个方向上执行削减操作，直到step<precision为止，电液模块块体第一轮体积结束。

2.根据权利要求1所述的自动变速器电液模块轻量化的设计方法，其特征在于，还包括：

步骤十一：调整第一轮体积优化后电液模块顶点坐标至坐标原点，进行第二轮体积优化；设定一个削减单元体，给出削减单元体的初始边长brim、削减单元体边长的削减精度accuracy、以及安全壁厚wall，令a₁＝brim/2，a₂＝brim/2，a₃＝brim/2，a₁、a₂、a₃为削减单元体体心在x、y、z三个方向的坐标；

步骤十二：判断a₁和a₁+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₁所在方向的边长length₁，如果其中有一项大于length₁，则a₁所在方向本次削减完毕，执行步骤十四，否则，执行步骤十三；

步骤十三：判断以削减单元体体心为中心在区域[a₁,a₁+wall]、[a₂,a₂+wall]、[a₃,a₃+wall]内是否包含有元件、油道或固定孔中的一种，如果包含，令a₁＝a₁+brim，转至步骤十二，如果不包含，则从第一轮体积优化后的电液模块块体上削减掉以a₁、a₂、a₃为中心brim/2为边长的单元体，令a₁＝a₁+brim，转至步骤十二；

步骤十四：令a₁＝brim/2、a₂＝a₂+brim，判断a₂和a₂+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₂所在方向的边长length₂，如果其中有一项大于length₂，则a₂所在方向削减完毕，执行步骤十五，否则，转至步骤十二；

步骤十五：令a₁＝brim/2、a₂＝brim/2、a₃＝a₃+brim，判断a₃和a₃+brim是否大于第一轮体积优化后电液模块块体在a₃所在方向的边长length₃，如果其中有一项大于length₃，则第一轮体积优化后的电液模块的第二轮体积优化完毕，执行步骤十六，否则，转至步骤十二；

步骤十六：当边长brim在三个方向上都执行完毕时，减小brim的值，令brim＝0.618brim，然后重复步骤十一至步骤十五，再分别在三个方向上执行削减操作，直到brim<accuracy为止。

3.根据权利要求2所述的自动变速器电液模块轻量化的设计方法，其特征在于：电液模块体积缩减的目标函数为：

minV(L_v,W_v,H_v)＝L_v×W_v×H_v

其中V为电液模块块体，L_v，W_v，H_v分别为电液模块块体的长度、宽度、高度。

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