基于多目标遗传算法的齿轮传动优化

针对某牵引机车齿轮常出现齿面胶合、点蚀等问题,采用遗传算法,以重合度,齿面接触应力和齿根弯曲应力为优化目标,对齿轮的啮合参数进行了优化。为节省计算成本,在齿轮参数化有限元模型仿真计算的基础上,建立了齿面接触应力和齿根弯曲应力的代理模型。结果表明:遗传算法在多维区域内能快速有效的搜索Pareto解集,实现多目标的优化。以优化的结果对齿轮进行重新设计后,经有限元仿真验证,轮齿齿面接触应力及齿根弯曲应力均得到有效降低。     

改进蚁群算法的斜齿轮传动多目标优化

本文针对传统蚁群算法在优化目标函数和设计变量较多时,收敛速度慢和容易陷入局部最优等缺点,提出了一种改进的蚁群优化算法。并对两级斜齿圆柱齿轮减速器在考虑其动态性能、体积、可靠度多目标下对齿轮参数进行了优化。其结果与传统设计相比,在保持了减速器较高可靠性的同时,获得了较好的动态性能和较小的体积。本文提出的改进蚁群算法为斜齿轮减速器提供了一种新的优化设计方法。     

高速重载齿轮传动多目标优化设计研究

针对高速重载工况,以齿轮传动的动载系数和齿面接触应力为优化设计目标函数,齿轮基本参数为设计变量,建立了圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型,分析了设计变量对齿轮传动接触强度和弯曲强度的影响,采用线性加权法求解了齿轮传动的多目标优化问题.结果表明,以动载系数和齿面接触应力为目标函数的多目标优化设计与以最小体积为目标函数的单目标优化设计相比,优化后的动载系数和齿面接触应力更小,达到了减小系统振动和噪声,提高齿轮传动的承载能力的目的,为高速重载齿轮传动设计奠定了基础.     

考虑重合度的斜齿轮传动优化混合遗传算法

以体积最小和重合度最大为目标函数,建立了斜齿轮传动多目标优化设计数学模型,并将问题转化为无约束单目标优化问题。针对优化设计参数的特点,遗传算法的编码方式采用整数编码和实数编码相结合的混合编码。操作过程中,结合了模拟退火算法调整适应函数,设计了多父辈随机交叉方法,改进了变异操作,从而形成了改进的混合遗传算法。优化过程中,通过编码及操作方法的设计部分约束条件自动得到满足,减少了不可行解的产生。算例说明了该优化方法的有效性。     

应用多目标粒子群算法的车辆传动系参数优化仿真研究

利用多目标粒子群算法研究了车辆传动系参数优化问题。首先根据目标车辆的结构搭建了整车模型,通过台架试验对整车模型进行验证;其次以车辆传动系参数作为设计变量,以车辆动力性和经济性作为优化目标,建立多目标优化模型;然后运用多目标粒子群算法对传动系参数进行优化计算,得到Pareto最优解集;最后运用基于信息熵的多属性决策方法,确定了最优传动系参数。研究结果表明:优化后的整车的动力性能和燃油经济性均得到提升,其中燃油经济性提高了4.83%,全负荷0~100 km/h加速性能提升了2.03%。     

谐波齿轮传动多目标模糊优化设计的研究

谐波齿轮传动优化设计问题本质上是一个多目标模糊优化问题，本文在传统的谐波齿轮传动优化设计的基础上，建立了谐波齿轮传动多目标模糊优化模型，并根据模糊集合原理，将其转化为传统的单目标约束优化问题，从而可用任一常规的优化算法进行求解，算例表明，模糊优化解具有优越性。     

基于可靠性的斜齿轮传动多目标优化

在可靠性的基础上建立斜齿轮传动的多目标优化教学模型,结合实例,对减小体积和保证传动平稳的两个目标联合进行优化,并用MATLAB优化工具箱进行了求解,优化结果令人满意,这对于齿轮传动的设计具有很大的参考价值.     

基于层次分析法的行星齿轮传动多目标优化设计

传统的行星齿轮优化一般仅从最小体积出发,其最优解并未考虑对机构其他参数的影响.通过分析行星齿轮机构的多种性能指标,包括外形尺寸、体积、齿面接触强度和齿根弯曲强度,从机构总体最优出发建立模型,采用层次分析法进行多目标优化.结果表明该模型能有效的满足设计要求.     

基于QPSO的重载齿轮多目标优化设计

粒子群优化算法(PSO)是一种基于群智能的优化方法,量子粒子群优化算法(QPSO)是基于PSO进行改进的算法,规则简单、收敛速度快、易于编程实现。对于多目标、多约束条件的重载齿轮的优化设计,本文提出了一种基于QPSO优化求解的设计方法;实践表明能够快速、有效求得优化解,是求解重载齿轮优化设计问题的一个较好方案。     

基于粒子群算法的加工参数多目标优化技术研究

在数控加工中,为了尽可能提高生产效率和降低生产成本,采用粒子群优化算法对加工参数进行多目标优化。以切削速度、切削宽度和每齿进给量为决策变量,以加工时间和成本为目标函数,并以机床性能、刀具参数、工件质量等为约束条件,建立优化模型。采用罚函数法对约束条件进行处理,将多目标问题转化为单目标优化问题进行求解。为解决粒子群优化算法优化效果受参数影响较大的问题,提出了参数自适应协同粒子群优化算法(WCVPSO),算法参数按照一定规律变化,提高了优化算法的精度和收敛速度。实际加工试验表明,提出的优化方法提高了加工效率,降低了加工成本。     

基于MATLAB的斜齿轮传动多目标优化设计

本文介绍了齿轮传动的多目标设计方法,以斜齿轮体积和传动平稳可靠性为目标函数,建立了斜齿圆柱齿轮传动的多目标优化设计数学模型.并且结合实例利用科学计算软件MATLAB的优化工具箱求解多目标优化问题.目前,对于斜齿轮优化设计的研究主要集中在减小体积方面,一般不考虑传动平稳性.本文对减小体积和提高传动平稳可靠性两个目标进行了联合优化,这对于齿轮传动设计具有理论指导意义.     

基于MOPSO的斜齿轮传动几何参数多目标优化设计

斜齿轮作为机械设备传动装置中的主要零/部件,应用较为广泛。为了避免在使用过程中斜齿轮部分轮齿因强度低而发生提前失效的情况,综合考虑变位系数、齿数和模数等对齿轮强度的影响,建立以斜齿轮几何参数为设计变量,以斜齿轮副满足强度、重合度和齿顶厚度要求等为约束条件,以斜齿轮副齿根最大弯曲应力的差值最小、齿面接触应力最小为优化目标的数学模型,利用多目标粒子群优化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)算法编写相应的Matlab程序,对所建立的数学模型进行优化求解,并通过MASTA软件对优化前、后齿轮副进行仿真分析。结果表明,在满足设计条件的情况下,斜齿轮副弯曲强度差值与齿面承载能力均有所改善。该研究为斜齿轮宏观几何参数的优化设计提供了参考。     

矿用混凝土喷射机齿轮传动多目标模糊优化

针对矿用混凝土喷射机齿轮传动系统对经济性和平稳性的综合要求,建立以二级直齿圆柱齿轮传动系统的中心距、齿轮分度圆总体积和转动惯量为目标的多目标模糊优化模型。采用降半梯形分布的隶属度函数和两级模糊评判法处理模糊性能约束,将多目标模糊优化问题转化为确定性的多目标非线性规划问题。在此基础上,为获得满意的优化效果,同时提升优化效率,提出一种改进的混合遗传算法对优化模型进行求解。案例分析结果表明了优化方法的合理性和求解算法的有效性。     

圆柱齿轮传动多目标优化的差分进化算法

针对单级斜齿圆柱齿轮传动机构优化设计问题,建立以体积最小化和重合度最大化为目标的约束多目标优化模型。为提高Pareto前沿的分布均匀性和分布广度,将网格Pareto占优技术与约束多目标差分进化算法结合,设计网格占优约束多目标差分进化算法(ε-CMODE)。根据工程实践需要,将离散约束多目标优化模型映射为约束非负整数规划问题,再改进ε-CMODE算法以求解该模型。最后,给出优化设计实例。结果表明,ε-CMODE算法能有效求解齿轮机构多目标优化问题,得到均匀分布的Pareto前沿,可为设计人员提供多组备选解。     

高速重载齿轮传动的多目标优化设计

讨论了重载齿轮设计中的各种影响因素；分析了斜齿轮和人字齿轮的优缺点，在此基础上将重载齿轮确定为弧齿线圆柱齿轮，并对其建立了以重合度最大、体积和相对滑动率最小为目标的多目标优化数学模型；给出了重载齿轮传动优化设计约束条件，运用多目标优化的乘除法获得了最优解。采用MATLAB软件实现了实例的优化设计目的，提高了机械设计效率和精度。     

高速重载齿轮传动的多目标优化设计

讨论了重载齿轮设计中的各种影响因素;分析了斜齿轮和人字齿轮的优缺点,在此基础上将重载齿轮确定为弧齿线圆柱齿轮,并对其建立了以重合度最大、体积和相对滑动率最小为目标的多目标优化数学模型;给出了重载齿轮传动优化设计约束条件,运用多目标优化的乘除法获得了最优解.采用MATLAB软件实现了实例的优化设计目的,提高了机械设计效率和精度.     

考虑弹流润滑的齿轮传动优化设计混合遗传算法

基于弹性流体动力润滑理论,以体积最小和膜厚比最大为目标函数,建立了齿轮传动多目标优化数学模型,并将问题转化为无约束单目标优化问题.针对遗传算法的局限性,采用整数编码和实数编码相结合的混合编码,调整了适应函数,设计了随机多父辈交叉方法,结合模拟退火算法,形成了混合遗传算法.在操作过程中,部分约束条件自动得到满足,大大减少了不可行解的产生.算例说明了该优化方法的有效性.     

基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ的串联齿轮机构变位系数优化

为研究串联齿轮变位系数的合理分配问题,以中心距偏差和齿顶高变动系数为优化目标,同时考虑加工时不发生根切、齿顶不过薄、保证一定的重合度和不产生过渡曲线干涉等4个约束条件,建立了多目标优化模型。然后采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对目标函数进行求解,最终实现了串联齿轮变位系数的优化。研究表明,用这种方法进行串联齿轮机构变位系数的分配行之有效,优化后的齿轮变位系数符合工程实际,很好地满足了设计要求。     

基于多目标优化的差速器齿轮修形

为降低差速器齿轮在传动过程中的振动和噪声,采用了行星齿轮齿廓修形和偏心螺旋线修形。通过KISSSoft分析了齿廓修形量、螺旋线修形量、螺旋线修形因子Ⅰ和螺旋线修形因子Ⅱ对传动误差峰值差、齿面最大接触应力、行星齿轮齿根弯曲应力和半轴齿轮齿根弯曲应力的影响,通过Minitab建立4个响应量的回归方程,得到以传动误差峰值差最小、齿面最大接触应力最小以及行星齿轮齿根弯曲应力不大于1 100 MPa为目标的修形方案,修形后传动误差峰值差降低了11.39%,齿面最大接触应力下降了3.89%,行星齿轮和半轴齿轮的齿根弯曲应力分别下降了4.40%和5.62%。最后,采用有限元仿真分析,验证了修形后的差速器齿轮的疲劳寿命满足要求,并通过台架试验进行了验证。     

微分进化多目标优化算法研究

对现有的微分进化多目标优化算法做了进一步的研究,揭示了其在机械工程领域中应用存在的问题。在此基础上,对现有的微分进化多目标优化算法进行了修正,给出了基于微分进化算法、适用于机械工程领域的约束多目标优化算法。与目前普遍采用的粒子群多目标优化算法进行了比较,并通过颇具典型意义的双圆弧齿轮传动约束多目标优化范例进行了验证。研究结果表明,该方法比粒子群多目标优化算法具有更好的非劣解的多样性和收敛性,快得多的收敛速度,且程序设计简单、易懂。为机械工程领域约束多目标优化设计提供了一种切实可行的设计算法。