基于多学科协同算法的V型带传动优化.pdf

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1、机械设计与制造第2期160MachineryDesign&Manufacture2013年2月基于多学科协同算法的V型带传动优化陈江义，焦利明，范利格(郑州大学机械丁程学院，河南郑州450001)摘要：针对带传动优化过程中存在的多目标、多约束特点，采用多学科设计优化理论进行了v型带传动参数的优化设计。以中心距和皮带根数最小为同步优化目标，利用协同优化算法思想建立了两级优化数学模型，其中包括一个系统级模型和两个子系统级模型。运用iSIGHT软件对优化数学模型进行了求解，与现有文献的优化方法相比，中心距和皮带根数均有减小，可以简化结构并降低成本。计算结果表明多学科设

2、计优化在处理多目标优化问题时有明显的优越性．．关键词：多学科设计优化；协同优化算法；V带传动中图分类号：TH16；TH132．3+2文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)02一-0160—03OptimizationDesignofV-BeltTransmissionBasedonCollaborativeAlgorithmCHENJiang—yi，JIAOEi一．ruing，FANLi-ge(SchoolofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity，He’nanZhengzhou450001，China

3、)Abstract：Accordingtothecharacte~ticsofmulti-oh9；ectiveandmulti—constraintsexistintheoptionaldesignofbeltdrive，theparanwtersofV一6elttransmissionaredeterminedbasedontheideasofthemultidisciplinarydesignoptimization(MDO)．Tominimizethecenterdistanceandthepiecenumberofbeltsynchronously，at

4、wo-leveloptimalmodelincludingonegeneral，扎o(zezandtwosub—mo,ls如constructedbyvirtueofcollaborativeoptimizationalgorithm．Thenacommercial5owareiS1GHT／semployedtosolvethetwo一．1eveZmodeLhprovedtobebetterthanthoseprovidedbytheexistedliterature，andthecenterdistcmceandthepiecenumberofbeltarer

5、educed，whichcanpredigestthestructureandreducecost．Thisfact0sbowsthatMDOavaluabletoolformulti-objectiveoptimalproblemofmachinerydesign．KeyWords：MuitidisciplinaryDesignOptimization；CoHaborativeOptimization；V-BeltTransmission1引言2多学科协同优化算法V型带传动由于结构简单，传动平稳，能传递较大的功率，协同优化算法是国外某大学某教授提出的一种基于一

6、致性且具有过载保护的优点，在高速大功率传动中应用非常广泛。在等式约束的多学科设计优化方法。算法结构是⋯个两层优化模设计过程中，常要求在充分发挥单根带最大传递功率的基础上，型。其基本思想是：每个子系统在设计优化时可暂时不考虑其它按给定的条件选择最少的带根数，以简化结构降低成本。传统的子系统的影响，只需满足本子系统的约束，优化目标是使该子系设计或常规的优化方法是建立多目标优化模型，由于多目标优化统设计优化方案与系统级优化提供的目标方案的差异最小。各个问题的各个目标数之间往往存在相互竞争的关系，所以其中一子系统优化结果的不一致性，通过系统级优化来协调，系统级优个目标函

7、数的优化效果得到改善，通常要以其他目标函数优化效化和子系统优化之间经过多次迭代，最终找到一个可行的最优果的退化作为代价，因此它往往得不到整体最优解l】I。解。V型带传动的优化设计方面，前人已做过很多工作，文献㈦CO算法的数学描述为：以两带轮的体积和作为优化目标，将中心距和带的根数作为约束对于系统级的优化，给定X，z为没计变量，其巾，Z是对条件，采用改进遗传算法求解模型。文献噪取了不同的方法求应于子系统的辅助变量，系统级优化模型为解带传动的多目标优化模型。这些多目标优化问题的处理方法一fmiI1，I)【st．，．()=0般只能得到问题的有效解。文献ls针对不同的设

8、计条件分别提出解决方法，