一种公共自行车易失效零件的优化方法与流程

本发明涉及自行车的
技术领域：
，特别是公共自行车易失效零件的优化方法的
技术领域：
。【
背景技术：
】在城市的公共自行车租赁系统中，公共自行车处于核心的地位，承担的服务的主要功能。自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。自行车种类很多，有单人自行车，双人自行车还有多人自行车。公共自行车在所在系统包括的生命周期中，有设计阶段、零件制造阶段、组装阶段、服务阶段、维护阶段、拆解阶段、回收再制造阶段，而最主要也是最漫长的阶段为服务阶段。服务过程中，存在着诸多使用数据，如果自行车出现问题，则需要进行维护。系统中会通过人工结合rfid等智能手段将使用及维护数据进行存储。公共自行车在使用过程中，会出现零件损坏等问题。为了增加公共自行车的服务周期，需对自行车中的易失效零件进行优化。因而，需要一种针对公共自行车上的易失效零件的优化方法。技术实现要素：本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种公共自行车易失效零件的优化方法，能够结合公共自行车服务及维护的记录数据，对自行车上的易失效零件进行理论分析、软件拟合，从而获得更优选的零件参数。为实现上述目的，本发明提出了一种公共自行车易失效零件的优化方法，包括以下步骤：步骤一：数据获取：获得公共自行车租赁系统中现有使用的公共自行车的零件尺寸数据、使用及维护数据、公共自行车的零件设计范围；步骤二：易失效零件分析：选取易失效零件，获得易失效零件的数据，并根据零件的失效方式获得该零件的n个易失效部位为s1、s2、……、sn，易失效部位均相对应有强度指标mi(i＝1,2,…,n)，易失效部位在服务过程中所具有的最大损坏值为gmax-i；经一定时间t后，零件的易失效部位处产生了一定程度的损伤为损坏gi(t)，该易失效部位的剩余强度为gmax-i-gi(t)；步骤三：易失效零件耦合分析：选取易失效零件中的两个易失效部位s1、s2，并获得这两个易失效部位的强度有影响的设计参数[a11,a12,…,a1n]、[a21,a22,…,a2n]，所述易失效部位s1、s2对应的强度指标为m1、m2；在零件设计范围内，将易失效零件的结构参数分为b个水平，通过matlab仿真分析，每次改变一个结构参数的水平并保持其他结构参数水平不变，获取不同参数水平下两个易失效部位的强度值；根据得到的易失效部位的强度值，取其中最小的值为零件的寿命周期；步骤四：零件剩余强度因子的方差分析：得到m1、m2强度指标下的剩余强度因子为进行方差分析，得到关于s1、s2剩余强度因子的总离差平方和、影响因素组间离差平方和以及组内离差平方和；步骤五：易失效零件参数的优化设计：通过matlab进行函数拟合获得剩余强度因子关于设计参数的函数r1(a)、r2(a)；通过求解函数r1(a)、r2(a)获得剩余强度因子最大化的解，所获得的解对应的设计参数为优化参数。作为优选，所述步骤二中根据零件的失效方式获得该零件的n个易失效部位的方法为：通过ansys对易失效零件进行应力分析，获得应力云图，并通过应力云图获得该零件的易失效部位。本发明的有益效果：本发明能够结合公共自行车服务及维护的记录数据，对自行车上的易失效零件进行理论分析、软件拟合，从而获得更优选的零件参数。本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【附图说明】图1是本发明一种公共自行车易失效零件的优化方法的原理图一；图2是本发明一种公共自行车易失效零件的优化方法的原理图二。【具体实施方式】参阅图1、图2，本发明，包括以下步骤：步骤一：数据获取：获得公共自行车租赁系统中现有使用的公共自行车的零件尺寸数据、使用及维护数据、公共自行车的零件设计范围；步骤二：易失效零件分析：选取易失效零件，获得易失效零件的数据，并根据零件的失效方式获得该零件的n个易失效部位为s1、s2、……、sn，易失效部位均相对应有强度指标mi(i＝1,2,…,n)，易失效部位在服务过程中所具有的最大损坏值为gmax-i；经一定时间t后，零件的易失效部位处产生了一定程度的损伤为损坏gi(t)，该易失效部位的剩余强度为gmax-i-gi(t)；步骤三：易失效零件耦合分析：选取易失效零件中的两个易失效部位s1、s2，并获得这两个易失效部位的强度有影响的设计参数[a11,a12,…,a1n]、[a21,a22,…,a2n]，所述易失效部位s1、s2对应的强度指标为m1、m2；在零件设计范围内，将易失效零件的结构参数分为b个水平，通过matlab仿真分析，每次改变一个结构参数的水平并保持其他结构参数水平不变，获取不同参数水平下两个易失效部位的强度值；根据得到的易失效部位的强度值，取其中最小的值为零件的寿命周期；步骤四：零件剩余强度因子的方差分析：得到m1、m2强度指标下的剩余强度因子为进行方差分析，得到关于s1、s2剩余强度因子的总离差平方和、影响因素组间离差平方和以及组内离差平方和；步骤五：易失效零件参数的优化设计：通过matlab进行函数拟合获得剩余强度因子关于设计参数的函数r1(a)、r2(a)；通过求解函数r1(a)、r2(a)获得剩余强度因子最大化的解，所获得的解对应的设计参数为优化参数。具体的，所述步骤二中根据零件的失效方式获得该零件的n个易失效部位的方法为：通过ansys对易失效零件进行应力分析，获得应力云图，并通过应力云图获得该零件的易失效部位。本发明工作过程：本发明一种公共自行车易失效零件的优化方法在工作过程中，通过实例进行说明。公共自行车中，结合现有的记录可知，车上易失效零件及其比例为：车胎26.41％、脚踏板20.62％、闸把16.24％、车铃10％、闸线8.41％、链条7.22％、钢圈3％、支脚1.96％、其他零件6.14％。以易失效零件脚踏板为例。脚踏板特征参数轴直径d(mm)为14mm，可设计的范围为12-16mm；轴长l(mm)为120mm，可设计的范围为100-140mm；踏板厚度h(mm)为25mm，可设计的范围为22-28mm。通过ansys对脚踏板进行应力分析。易失效零件间耦合分析：对脚踏板应力分析结果导入designlife进行疲劳仿真分析，采取应力循环次数表征脚踏板疲劳寿命，得到脚踏板疲劳寿命云图，得到初始参数组合下轴颈疲劳寿命t1＝9.01×105，踏板面疲劳寿命t2＝6.25×105，则其易失效结构最小强度值tmin＝t2＝6.25×105。轴颈剩余强度因子方差分析：特征参数离差平方和影响因子d1.90500.2782l0.22080.0322h4.66070.6807e0.06030.0089r16.8468踏板面剩余强度因子方差分析：特征参数离差平方和影响因子d1.44070.3644l2.37650.6012h0.07220.0184e0.06330.0160r23.9527易失效零件参数的优化设计：根据方差分析结果，可以知道对轴颈有明显影响的特征参数为d、l，对踏板面有明显影响的特征参数为d、h，必须考虑零件间的耦合关系，在matlab中进行函数拟合。拟合结果如下：r1＝-1.45248+0.43904d-0.02243l-0.00503d2-5.0285×10-5l2-1.881910-4dlr2＝5.4139-2.09412d+0.68252h+0.06567d2-0.00937h2-6.2789×10-4dh优化结果的反馈验证：当d＝13.5，l＝102，h＝28时，r1＝0.4877，r2＝0.6387，可计算出t1＝9.29×105，t2＝1.24×106，此时，脚踏板的最小强度值最大化：tmin＝9.29×105。本发明，能够结合公共自行车服务及维护的记录数据，对自行车上的易失效零件进行理论分析、软件拟合，从而获得更优选的零件参数。上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。当前第1页12