夏尔冬 ，王春荣 ，2，熊昌炯 ，刘建军

（1.三明学院机电工程学院，福建 三明 365004；2.北京工业大学机械工程及应用电子技术学院，北京 100124）

1 引言

发动机[1-3]是汽车的动力来源，是汽车中最重要的部分，其性能直接影响汽车的动力、油耗、排放等，而活塞机构是发动机中重要的运动部件之一，活塞机构的运动速度、加速度、运动轨迹等决定对发动机的性能。因此，对活塞机构进行优化设计研究，具有十分重要的意义。

国内外有些学者已对活塞机构展开了相关研究，文献[4]借助Pro/E对曲柄活塞机构的运动进行了仿真研究；文献[5]用ADAMS对柴油机的曲柄两活塞机构进行了动力学分析，得到了工作中曲柄的危险位置；文献[6]对发动机的活塞机构各杆长进行研究，但只考虑了其跟踪误差，却忽略了传动角对其运动性能的影响。

以活塞机构的运动轨迹误差和传动角与90°偏差为双目标优化函数。传统的多目标优化是利用加权法将多目标转化为单目标进行优化，但是由于权系数的主观因素太强，对优化性能具有很大的影响[7]。利用NSGA-Ⅱ算法[8-12]对活塞机构进行双目标优化，为增强其搜索能力与种群多样性，对NSGA-Ⅱ算法进行了改进，采用改进的NSGA-Ⅱ算法对活塞机构进行优化设计分析，提高活塞机构的运动性能。

2 活塞机构数学模型建立

利用PRO/E对发动机活塞机构进行三维实体建模，如图1所示。包括活塞、曲柄、连杆等，对其进行运动分析，机活塞机构运动简图，如图2所示。

图1 发动机活塞机构三维模……