基于遗传算法的提升机主轴装置可靠性优化设计

作     者：冯振华 

作者单位：太原科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：晋民杰

授予年度：2013年

学科分类：12[管理学] 081901[工学-采矿工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0819[工学-矿业工程] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：缠绕式提升机 主轴装置 遗传算法 有限元分析 可靠性优化 

摘      要：缠绕式提升机在矿山提升运输系统中占有重要的地位，是矿山四大固定设备之一。本文针对国内缠绕式提升机可靠性优化设计方面研究不足的现状，详细地分析了缠绕式提升机关键部件—主轴装置，并建立了主轴装置数学优化模型。由于主轴装置优化模型中包含离散变量和连续变量，而传统的优化方法不能处理离散变量，只能将所得的最优解进行圆整，而这可能导致所得到的圆整解不在可行域内。本文采用改进遗传算法对主轴装置进行优化设计，以混合编码策略分别处理连续变量和离散变量，同时采用精英选择策略，避免了蒙特卡罗方法在个体适应度值差异较大时而出现的早熟现象。同时文本将主轴装置优化设计与ANSYS有限元分析结合起来，利用有限元数值计算和响应面法来实现缠绕式提升机主轴装置的可靠性优化设计，以满足提升机可靠性和经济性的要求。并且通过提升机主轴装置优化算例验证本文方法具有较好的优化效果。 以VC++为平台，编写提升机主轴可靠性优化设计软件。首先在VC中编制遗传算法并调用ANSYS对主轴装置进行参数化建模、静力学分析和可靠性分析，然后把有限元静力分析和可靠性分析结果作为优化设计主程序的约束条件，对提升机主轴装置进行可靠性优化设计。 通过对提升机主轴可靠性优化设计软件的研发，可以快速实现主轴装置参数化可靠性优化设计，大大缩短新产品的研发周期，提高设计效率，而且与有限元分析结合起来，使设计更合理，计算更精确，产品更可靠，同时所研发软件可以应用于同类型产品设之中，具有很好的应用前景。