基于遗传算法和NURBS曲线的开槽锯片减振优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第5期70MachineryDesign&Manufacture2013年5月基于遗传算法和NURBS曲线的开槽锯片减振优化设计姚涛，段国林，樊胜秋(河北工业大学机械工程学院，天津300130)摘要：基体开槽是圆锯片减振降噪的有效方法，结合非均匀有理B样条曲线生成原理，提出一种新的开槽几何结构一NURBS样条曲线槽，并建立了一种基于遗传算法的锯片基体开NURBS曲线槽减振降噪优化方法，以单点激励下的锯片基体测点的谐频响应最小作为优化目标。优化设计包括3个主要步骤：基于NURBS样条曲线构造锯片基体的开槽几何结构；

2、基于有限元分析计算谐频响应；基于遗传算法的全局优化。计算结果表明：与传统的开径向弧向槽锯片相比，经遗传算法优化后的开NURBS曲线槽锯片振动响应幅度明显降低，为低噪声锯片的创新设计提供了新思路和开槽新方法关键词：遗传算法；NURBS样条曲线；开槽锯片；减振降噪；优化设计中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：100l一3997(20I3)05—0070—04OptimalDesigntoReduceVibrationandNoiseofCircularSawBladewithSlotsBasedonGeneticAlgor

3、ithmandNURBSCurveYAOTao，DUANGuo-lin，FANSheng-qiu(SchoolofMechanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：SlottingcircularSOWbladeis伽effectivewaytOreducevibrationandnoise．andanew．dottinggeometryslructHre厶putforwardcombinedwithNURBScurve

4、generatingprinciple．Anoptimalde．methodtoreducevibrationandnoise，‘circularsawbladeisestablishedbasedongeneticalgorithm．andminimumharmonicfrequencywithsinglepointdrive．taken∞optimalobjectivefunction．Threemainstepsisincluded．"slottinggeometrystructureisconstructedbeLse

5、donNURBSsplineculwe，andharmonicfrequencyiscomputedbasedonfiniteelementanalysis，andglobaloptimizationisest(ddishedbasedongenetwalgorithm．TheresultillustratesthatresponsedisplacementslottingNURBScuFuet啦efoptimizationisreducedcomparedwithtraditionalsawbladewithradialan

6、dcircumferentialslots，andanewslottingmethodandideaforlou'Deofcircularsawbladedesignisprovided．KeyWords：GeneticAlgorithm；NURBSSplineCurve；SlottingSawBlade；VibrationandNoiseReduction；OptimalDesign1引言法获得有利于锯片减振降噪的槽的优化形状和几何参数，通过分析验证了优化槽的减振降噪效果。圆锯片是一种高效的切断加工工具，工业、交通运输业以及

7、城市建设的快速发展极大的推动了金刚石锯切_T具的需求，并由2开NURBS样条曲线槽锯片结构设计此带动了金刚石工具业的发展。据世界锯工国际协会(IACDS)和2．1开槽锯片减振降噪基本原理美国基于混凝土锯切和钻孔联盟(CSDA)的一项调查表明：随着混凝土切割技术的飞快发展，目前全世界锯切公司的数目超过10000家。然而，锯切工具在快速发展的同时也给环境带来了极大的污染，这主要是由于锯片在锯切工件过程中产生的振动以及辐射的噪声导致。随着世界各国环境保护以及实现绿色制造呼声的高涨，近年来针对于圆锯片的减振降噪优化及创新设计成为顺应切

8、割工具制造业潮流的新课题。圆锯片基体上开槽是一种效果(a)(b)很好的减振降噪方式，当前企业所采用的基体开槽结构形式基本图1传统的开径向槽、弧向槽几何结构Fig．1TraditionalGeomet~StructureonRadicalorAnnularSlots上没有理论依