基于烟花算法的采煤机截割部行星机构优化设计

作者

吴卫东马杨蔡树文周兴平徐威
单位

黑龙江科技大学教学质量评估中心黑龙江科技大学机械工程学院
摘要

为提高采煤机截割部末级行星机构的承载能力,选择齿轮、模数及变位系数等7个主要参数作为设计变量,在传动比、重合度约束等11个不等式和3个等式约束的条件下,建立以行星齿轮弯曲应力和总体积为目标函数的优化模型。考虑行星机构优化模型的多峰特性,采用烟花算法进行求解,引入Sigmoid函数构建自适应爆炸半径和学习算子改进烟花算法,通过6种典型测试函数进行标准测试和偏移测试。结果表明:改进型烟花算法表现出较好的寻优能力和稳健性;优化后,总体积降低0.95%,太阳轮弯曲应力为302 MPa,行星轮弯曲应力为299 MPa,内齿圈弯曲应力为224 MPa,分别减少15.9%、15.8%和16.7%。
关键词

采煤机截割部行星机构烟花算法多目标优化
基金项目(Foundation)

黑龙江省属本科高校基本科研业务费专项资金项目（2018-KYYWF-1165）；
文章目录

0 引言
1 数学模型的建立
1.1 设计变量的选取
1.2 目标函数的确定
1.3 约束条件的确定
(1)传动比约束
(2)重合度约束
(3)齿顶厚约束
(4)齿轮过渡曲线干涉约束
(5)齿面接触强度约束
(6)行星齿轮的领接条件约束
(7)齿轮的无侧隙啮合
(8)行星轮系同心条件
(9)装配条件
2 改进的烟花算法
2.1 烟花算法
(1)种群的初始化
(2)爆炸火花的范围和数量
(3)子代火花生成
(4)高斯变异火花
(5)迭代选择方式
2.2 改进策略
(1)自适应爆炸范围
(2)学习算子
3 算法仿真测试
3.1 标准函数的测试
3.2 偏移函数测试
4 优化模型的求解
5 结论
引用格式

吴卫东,马杨,蔡树文,周兴平,徐威.基于烟花算法的采煤机截割部行星机构优化设计[J].黑龙江科技大学学报,2021,31(05):666-672.
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