应用混合遗传算法的汽车主减速器优化设计

《应用混合遗传算法的汽车主减速器优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据第34卷第2期应用混合遗传算法的汽车主减速器优化设计41文章编号：1004—2539{2010)02—0041—02应用混合遗传算法的汽车主减速器优化设计张海涛(淮海工学院工程训练中心，江苏连云港222005)摘要在满足接触强度、弯曲强度和边界约束的条件下，建立了汽车主减速器优化设计数学模型，并通过神经网络方法拟合待求系数，应用遗传算法工具箱调用混合遗传算法寻求最优解，使求解过程得到简化，确保可靠地获得全局最优解。关键词汽车主减速器优化设计遗传算法神经网络OptimumDesignofAutomotiveMainReducerbasedonHybridGeneticAlgor

2、ithmZhangHaitao(EngineeringTrainingCenter，HuaihniInstitute0fTechnology，Lianymlgang227．005，Olina)AbstractMathematicalmodelsforoptimumdesignofautomotivemainreducerarebuiltbysatisfyingthedemandofcontactstrength，bendingstrengthandboundaryconstraints．Meanwhile，undeterminedmodulusissimulatedbyIneaIi8

3、ofneuralnetworks．Andhybridgeneticalgorithmisselectedfromthegeneticalgorithmtoolboxtoseekoptimalsolutions，thusslmpttfyingthesolvingprocesstoenstlretheobtainingofglobaloptimalsolution．KeywordsAutomotivemainreducerOptimumdesignGeneticalgorithmNeuralnetworksO引言汽车主减速器的作用是将输入的转矩增大并相应降低转速，其结构和尺寸极大的影响着

4、汽车的动力学性能和经济性。许多乘用车和总质量较小的商用车采用了发动机横置的前置前驱布置，都是单级式主减速器，其具有结构紧凑、质量小、制造成本低和传递效率高、高速性能好的优点，通过优化设计方法来设计汽车主减速器是非常重要的。机械优化设计是以数学规划为理论基础，以计算机为工具，寻求机械设计问题最佳方案的现代设计方法之一，现在已经有很多成熟的优化方法程序可供选择，但传统的优化方法存在着求解过程复杂和寻优过程容易陷入局部最优解的问题。我们在神经网络基础上采用混合遗传算法对汽车主减速器的齿轮机构进行优化，使寻优过程得到简化，确保可靠地获得全局最优解。1遗传算法基本原理ElJ遗传算法是一类有效解

5、决最优化问题的方法，是由美国的J．Holland教授于1975年首先提出，其基本思想基于达尔文进化论和孟德尔遗传学说。遗传算法的基本流程如图1所示。在进化开始之前，首先要根据问题设定适宜的参数，并产生初始群体。通常初始群体是随机产生的，也可以根据已有的知识或经验构造初始群体，然后对初始群体中的所有个体进行适应度评估，给每个个体赋以适应值，然后选择群体中具有较高适应值的一部分个体进入交配池，进行交叉与变异，为新个体的产生提供机会。遗传算法具有如下一些突出特点：(1)遗传算法通过目标构造适应度参数建立变量个体映射关系I望塑些翌竺l二]进行选择算子操作——]F=匹壹圃r．．．．—．JL．—

6、1I繁殖后代个体I输}H最优解N函数来计算适配值，不需要图1遗传算法基本流程其他的推导和辅助信息，从而对问题的依赖较小。(2)遗传算法是从许多初始点开始并行操作，因万方数据42机械传动2010年而可以有效地防止搜索过程收敛于局部最优，而且有较大的可能求得伞部的最优解。(3)遗传算法在解空间内进行的是启发式搜索和并行计算，其搜索效率往往优于其他方法。2主减速器优化设计的数学模型设计一单级式主减速器，采用直齿圆柱齿轮传动，结构参数如图1所示，已知其齿数比，小轮轴转矩孔=100N·in，单向传动，非对称布置，两齿轮材料：小齿轮40Cr，调质，齿面硬度liB为250．280，[盯Ⅳ]1=68

7、0MPa，[拶F]l-288MPa；大齿轮45钢，调质，齿面硬度liB为220—250，[a11]2=550MPa，[O"F]2=204MPa，取载荷系数k=1．28。‘j≥．妒7户n入‘＼◇‘一曰一图2汽车主减速器结构简图2．1确定目标函数[2】以一对齿轮分度圆柱体积之和最小为优化目标，则齿轮传动重量最轻，成本最低。其目标函数为以石)=7l"(D12+D22)B／4=(1+tt2)(m91)39d／42．2选取设计变量由目标函数的表达式知，设计变量为X=