针对影响高压螺纹插装式溢流阀不同性能间的结构参数存在耦合、难以进行综合性能优化的问题,提出一种多目标粒子群算法对其综合性能进行结构优化。基于高压螺纹插装式溢流阀的结构特征建立启闭特性、调压偏差和稳定性数学模型,基于一阶灵敏度分析结构参数对其动态响应的影响规律,根据结构与性能间映射关系,以开启率、调压偏差、稳定性、动态响应性性能提升为优化目标,以耦合结构参数为变量,建立综合性能优化模型,通过粒子群算法以Pareto集的形式得到耦合结构参数最优解。实验结果表明优化后的高压螺纹插装式溢流阀压力振摆降低22.7%、开启率提高1.5%、压力流量梯度降低14.58%、阀前压力超调量降低14.1%、响应时间缩短9.52%。

分析螺纹插装式溢流阀结构特点和性能要求,确定影响精度的因素为溢流阀的静动态特性、补油开启压力、密封性及基于特定工艺的制造要求。对以上因素逐一分析,得到各因素对内锥面的精度要求。针对采用碳氮共渗后磨削这一特定工艺要求建立模型并分析,得到内锥面自身角度的精度要求。对模型进行应用分析,经反馈调整后得到内锥角精度的优化值。研究表明:影响内锥面设计制造精度的主要因素为密封性及基于特定工艺的制造要求;基于某型溢流阀的结构及设计参数,密封性对内锥面的自身形状精度等级要求为5~6级,即0.0015~0.0025 mm,而对内锥面相对配合内孔的跳动量要求为0.012~0.015 mm;对内锥面角度精度要求为±1°,对应的接触圆轴向尺寸公差为0.052~0.186 mm。经试验验证,按设计精度要求所得阀套的静动态特性及使用寿命符合相关要求。