基于遗传算法的滚筒减速机构模糊可靠性优化

以油冷电动滚筒减速机构齿轮体积和最小为目标函数,以齿轮齿数、模数、齿宽为设计变量,考虑影响约束条件边界的模糊性、齿轮强度的模糊性、流体弹性动压润滑膜厚比的模糊性以及齿轮计算应力的随机性,建立了油冷电动滚筒模糊可靠性优化设计的数学模型,应用遗传算法对数学模型进行了求解.模糊可靠性优化设计方案比原设计方案质量减小24.79%,优化效果明显.     

基于遗传算法的农业机械中行星传动机构的优化设计

行星传动机构在水稻插秧机分插机构、拖拉机变速箱、秸秆压块机等渚多农业机械中得到了应用.如何优化设计行星传动结构,以便更好地适应农业机械生产需求,是一项极为重要的工作.为此,介绍了行星传动结构优化设计模型和基本遗传算法的基本原理,在此基础上,将星齿行星传动的最小体积作为优化设计目标,采用遗传算法进行优化设计.实验结果表明,此方法有效减少了星齿行星传动体积,更好地适应了农业机械对于成本和体积的特殊需求.     

基于蜗轮蜗杆的卷盘喷灌机传动设计与优化

为了扩大卷盘喷灌机的调速比范围,加大传动比以及提高其效率,以直流电动机驱动的JP75型卷盘式喷灌机为基础,重新对该型号机器进行了基于蜗轮蜗杆的大传动比结构的设计与优化.新型传动结构根据喷洒车运行速度将其分为两档传动,以蜗轮蜗杆传动代替部分直齿圆柱齿轮传动,降低了传动的级数.针对初步确定的传动系统设计参数,运用Matlab遗传算法工具箱,以传动效率最高与齿轮减速箱体积最小为目标函数进行多目标连续离散混合变量的遗传算法优化.对初始分配的链传动,直齿圆柱齿轮传动以及蜗轮蜗杆传动各级齿数,齿宽系数等关键参数进行了相关优化,优化后的结果和试验测试表明:与初始设计参数对比,第一档传动总效率提高了13.77%,第二档传动总效率提高了13.11%,同时总体积减少了10.30%.新设计的传动系统方案为新型转盘喷灌机的研发升级提供有益的借鉴.     

麦冬振动筛选机的多目标优化设计与试验

为了提高麦冬筛选效果,在麦冬振动筛选机的初始设计阶段针对其振动筛选机构进行优化设计。将筛选机构简化为四杆机构,以4个杆长为设计变量,以最小传动角γmin最大、行程速比系数Κ最大和最小总体尺作为优化目标进行多目标优化设计。将优化后的参数进行样机试制并进行筛选试验,结果表明:筛选效果良好,机构无卡死现象。由此证明了优化结果的可靠性,避免了传统样机制作反复试制改进的盲目性。     

基于SQP法的拖拉机最终传动可靠性优化设计

拖拉机最终传动的传统设计和常规优化设计方法已有不少论述,但其可靠性优化设计方法未见有文献提及.可靠性优化设计方法既能定量地分析和解决产品在运行中的可靠性,又能使产品的功能参数最优化,是解决复杂设计问题的有效工具.为此,以拖拉机单级外啮合直齿圆柱齿轮最终传动体积最小为目标函数,建立可靠性优化设计模型的方法,并利用MATLAB优化工具箱中比惩罚函数法更优的序列二次规划法(SQP法)求解该模型.优化设计结果表明,这种方法非常可靠和有效.     

基于行星齿轮的卷盘喷灌机传动设计与优化

为了提高卷盘喷灌机运行效率,拓宽原动机的调速范围,使实际工况下原动机尽可能工作在高效区,重新设计了基于三级NGW型行星齿轮的传动系统.新型传动结构可以实现正常工作档、工作中途动力回收档、断电或无高压供水下的手动回收档等三档变速功能.新型传动型式总效率提高近21%.针对新设计的传动系统的行星齿轮部分建立以传动效率最高和体积最小为目标的多目标优化模型,针对包含有模数、齿数以及变位系数等混合离散变量的问题,采用遗传算法工具箱GADS进行了混合离散变量多目标线性加权优化,优化后的三级行星齿轮传动与初始设计相比效率提高了10.64%,体积减少了16.3%.新设计的传动系统方案为新型卷盘喷灌机的开发升级提供了比较有益的借鉴.     

数控机床主轴优化设计专家系统研究

为了提高数控机床的加工精度并促进制造业升级发展,对数控机床主轴优化设计专家系统进行了研究。基于当前丰富的数控机床主轴设计经验、机械动力学、优化方法和模糊逻辑理论,构造了主轴传动方式模糊优选法。以提高数控机床主轴的动静态性能为优化目标,通过灵敏度分析法选择设计变量,建立主轴结构多目标优化设计的数学模型,并提出一种渐进优化算法用于模型求解,得到一种新的主轴结构优化设计方法。将主轴传动方式模糊优选法和主轴结构优化设计方法进行集成,从而形成一套数控机床主轴优化设计专家系统。以一种精密数控机床主轴的多目标优化设计作为应用案例,将优化设计结果与实际情况和实验结果进行对比分析,验证了所构造的数控机床主轴优化设计专家系统的可行性。     

残膜回收机搂膜连杆机构模糊优化设计

残膜回收机搂膜连杆机构由弹齿和四连杆机构组成,弹齿固定在连杆上输送和收集残膜。分析弹齿的运动并以弹齿的运动轨迹最优为目标,建立了该连杆机构优化设计数学模型。运用模糊优化原理和方法对约束函数中的许用条件进行模糊化处理,建立了模糊优化设计模型,采用最优水平截集法求解模糊优化问题。已知曲柄、机架和弹齿的结构尺寸,设计计算出连杆和摇杆的最佳尺寸为390mm和385mm,比原机构减小13.3%和8.3%。     

农业机械中的摆线轮齿参数优化设计

摆线针轮行星减速器具有传动比大和承载能力高的特点,在农业机械中得到广泛的应用。其设计必须满足诸多方面的约束条件,同时又要保证传动效率高、体积小、传动比大等优点。因此,通过推导摆线针轮减速器的传动效率及体积的公式,以体积最小及传动效率最高作为目标函数,利用MATLAB编制遗传算法程序对其进行参数优化设计。并以RV80E为例,通过参数优化设计,使其传动效率得到提高的同时体积大幅减小,优化效果明显,为摆线减速器的参数优化设计提供了一定的理论依据和方法。     

物料传送摇摆式输送机传动装置部件优化设计

针对物料传送摇摆式输送机传动装置关键部件,以减小整个传动装置的体积质量为优化目标,建立了模糊可靠性优化的数学模型。结合传统优化方法,运用大型工程计算软件MATLAB遗传工具箱GAOT,对其齿轮机构进行了优化设计,提高了输送机传动装置的设计水平,验证了遗传算法在优化设计计算中的可行性和优越性,为遗传算法成功应用于机械设计领域做出了有益的探讨。     

基于多目标均衡优化的2PRU&1PRS-XY型混联机器人尺度设计方法

面向复杂结构件机器人加工装备设计需求,提出一种2PRU&1PRS-XY型混联机器人。为将该混联机器人应用于高性能机械加工任务,在其工作空间、运动/力传递性以及灵巧度分析的基础上,定义了用于工作全域性能评价的传递稳定性指标与精度差异性指标,提出了一种基于多目标均衡优化思想的尺度设计方法。该方法采用标准化方法简化多参数设计空间,应用响应面法与主成分分析法提高优化求解效率,结合主客观组合赋权法与基于TOPSIS的Pareto前沿法实现多指标综合性能评分。运用所提方法,得到了4种兼顾优化求解效率和多目标均衡优化的尺度参数设计方案,实现了2PRU&1PRS-XY型混联机器人主要尺度参数的优化设计,为设计者提供了具有不同工程设计倾向的多目标均衡决策参考。     

基于多目标遗传算法的404P型拖拉机齿轮系优化

针对404P型拖拉机变速箱齿轮系存在的齿轮总质量大、疲劳强度低、换挡平顺性较差的问题,建立了以变速箱齿轮系总质量最小、疲劳强度最高、换挡平顺性最高为优化目标的齿轮系多目标参数优化数学模型.提出利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解.基于Matlab优化工具箱编写程序进行齿轮系参数的优化设计...     

基于多目标的机械压力机六连杆机构设计

提出了基于轨迹、速度和加速度多目标设计要求的六连杆机构轨迹综合优化设计方法。利用傅里叶级数理论,建立了六连杆机构运动轨迹的精确数学表达式,并推导出了滑块速度和加速度计算公式。根据机构工程化设计约束条件,以与给定轨迹上对应运动点的轨迹、速度、加速度差值最小和机构高度最小为优化目标,建立了压力机六连杆机构优化设计数学模型,采用惩罚函数和复合形相结合的优化算法进行求解,获得了与给定轨迹逼近程度较高以及机构参数合理的六连杆机构。通过实例,验证了设计方法的正确性和有效性。     

元胞多目标粒子群优化算法与其应用

针对现有多目标粒子群算法多样性不佳,难以平衡多目标优化的全局搜索和局部寻优的能力,提出了一种元胞多目标粒子群算法。在分析多目标粒子算法理论基础上,该算法将元胞自动机思想融入粒子群算法,研究粒子之间相互关系和信息传递机制,并提出一种粒子飞行速度控制策略。实验证明,新算法相对于4种比较算法,在求解含有无约束和有约束的多目标优化问题时有更好的收敛性和多样性,将其应用于盘式制动器优化设计,得到的解精度更高。     

基于稀疏学习自适应的马铃薯联合收获机优化设计

针对马铃薯收获机由于传动速度偏高造成的收获机阻塞和马铃薯损伤问题,对马铃薯收获机进行了优化设计,提出了一种基于稀疏自适应学习的设计方法,解决了马铃薯联合收获机输送和分级装袋流动不畅和有滞留堆积问题,提高了收获机的生产效率。为了验证马铃薯收获机优化设计后的可靠性,在不同类型的地块上对马铃薯的性能进行了测试,测试地块类型分别为平播旱地和全覆膜双垄播旱地两种。通过试验测试发现:对传动系统进行改进后,联合收获机对全覆膜双垄播旱地和平播旱地的适应性均较好,各项测试指标均比优化之前好,从而验证了传动系统优化的可靠性,对马铃薯联合收获机的改进提供了理论参考。     

基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化设计

传统离心泵多目标优化设计中,代理模型的预测精度随着Pareto前沿不断向前推进将逐渐降低,为改善离心泵多目标优化效果,提出一种基于动态RBF代理模型与NSGA-Ⅱ算法的离心泵叶轮优化方法,将生成的Pareto前沿解中部分最优样本添加到RBF样本集中,重新训练RBF代理模型,依据动态代理模型预测子代各样本的目标函数值.以MH48-12.5型离心泵为研究对象,选取叶片的进口安放角、出口安放角及叶片包角为优化变量,采用拉丁超立方抽样(LHS)构建代理模型初始样本空间,并以扬程和效率为优化目标进行多目标优化分析.结果表明:动态RBF代理模型多目标优化方法得到的Pareto前沿要大大优于静态代理模型方法结果,静态代理模型方法得到的Pareto前沿各点均被动态模型方法得到的Pareto前沿所支配;动态代理模型对前沿解的预测精度均大于静态代理模型;动态代理模型方法得到扬程最大点比原始设计高2.86%,比静态模型高1.03%;动态代理模型方法得到水力效率最高点比原始设计效率高4.36%,比静态模型高1.32%.     

双流道泵蜗壳多目标多学科设计优化

为实现同时提高双流道泵水力性能和结构性能的研究目标,采用均匀试验设计、高精度流固耦合计算、人工神经网络建模以及多目标遗传寻优相结合的方法,选取蜗壳的进口直径、进口宽度、隔舌安放角和扩散段长度为优化变量,利用均匀试验设计方法设计了50组试验,通过流固耦合计算方法得到双流道泵设计工况点的效率以及蜗壳段的最大应力,并以此为优化目标,通过BP人工神经网络训练建立近似函数,设计了离心泵专用的多目标多学科遗传寻优策略对目标函数进行寻优,得到了蜗壳几何参数组合的Pareto前沿。结果表明:相对于原始方案,优化方案的扩压效果明显改善,并且减少了隔舌处及扩散段的回流现象;优化方案的效率得到提升;优化方案的最大应力和最大应力点的平均振动速度显著降低。     

基于多目标模糊优化的低比转数多级自吸喷灌泵研究

在单级自吸离心泵基础上,提出了一种具有高自吸性能及优良外特性的多级自吸泵的自吸装置。基于多目标模糊优化设计,确定追求关死点扬程极大值、最大轴功率极小值的多目标优化模型,结合设计经验及工艺需求建立相关约束条件,并进行非线性极值求解,最后以最优解完成过流部件的水力优化设计。对多级自吸喷灌泵进行了外特性试验,发现原始模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为10.7 m和250.4 W,而新模型泵的关死点扬程和最大轴功率分别为13.3 m和189.6 W。