压力机主梁的模糊优化设计.pdf

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1、设备设计／诊断维钞再制造现代制造工程2010年第5期压力机主梁的模糊优化设计刘大伟，焦国太(中北大学机电工程学院，太原030051)摘要：针对多因素多约束非线性的大型压力机主梁最优设计，提出一种模糊优化方法进行优化设计。在优化过程中，建立梯形隶属函数，采用最优水平截集清晰化模糊问题，设计结果表明方法较遗传算法更有效，为相关的设计提供了新思路。关键词：主梁；模糊优化；优化设计；遗传算法中图分类号：THl22文献标识码：A文章编号：167l—3133(2010)05—0127—03FuzzyoptimaldesignofmaingirderofpressingmachineUUDa—wei

2、．JIAOGuo．tai(CollegeofMechatronicsEngineeringofNorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Aimingatoptimaldesignofmaingiderofpressingmachine，withingnon—linearandmulti·eonstraniedandmulti-fac—tot's，fuzzyoptimizationwasputforward．Intheprocessofoptimization，thetrapezoidalmembershipfunctionw

3、asbuilt，theopticalcutsetwasinducedtoclearthequestion．Theresultofoptimizationdesignshownsthatthemethodismoreeffectivethanapplyinggeneticalgorithm．Thismethodprovidesanewideaforrelativedesign．Keywords：maingider；fuzzyoptiraization；optimizationdesign；geneticalgorithm0引言2主梁的模糊化数学模型建立‘13箱形主梁是大型压力机的关键部件

4、，在以往设计中都过于保守，本文在文献[1]遗传算法优化设计的基础上，为更进一步减轻主梁质量、节约材料，以质量为模糊优化目标函数进行优化设计。设计实践表明该方法具有可行性和有效性，对相关设计具有一定的参考意义。l主梁结构模型【l，2J压力机主梁截面示意如图1所示，设定腹板的高度为h、左右腹板的内问距为b、上／下盖板的厚度为艿。、腹板的厚度为6：等个四个主梁构件尺寸。62b62Z图1压力机主梁截面示意2．1力学模型压力机主梁受力简图如图2所示，压力机公称压力P=6．5×105kgf，压力跨度L=2000ram。图2压力机主梁受力简图2．2数学模型2．2．1设计变量及目标函数设计变量X为：X

5、=[^，b，6l，82]7=[戈l，并2，戈3，髫4]7目标函数，即主梁质量函数表达式F(菇)为：F(z)=印[2菇3(戈2+2戈4)+2xlz4]=0．0312[戈3(x2+2菇4)+名l石4]最／J、，即：minF(z)式中：P为材料密度，对于材料Q235A，P=7．8×10’kg／m3。2．2．2约束函数压力机正常运转与工作的条件：强度、刚度、腹板和盖板等的稳定度要求、制造要求及变量边界约束条件。】27现代制造工程2010年第5期设备设计／诊断维缈再制造1)正应力约束条件g(1)：压力机在工作时，主梁将受到铅垂方向弯矩作用，于是得：g(1)=3PL／{4[(b+262)(h+28

6、1)2一bh2]}≤[盯]式中：[盯]为许用应力，[盯]=170MPa。2)剪应力约束条件g(2)：·主梁剪应力主要由两腹板来承受，于是得：g(2)=P／(4硒2)=1592500／(xl石4)≤[r]式中：[丁]为许用剪切应力，[r]=95MPa。．3)折算应力约束条件g(3)：g(3)=P√孵／{16[(6+2如)(_

7、l+筋。)2一胁2]2}+3／(1矾2鹾)／4≤1．1[盯]4)静刚度条件(即挠度条件)g(4)：g(4)=11儿3／{64E[(b+282)(h+281)3一’6矿]}≤比]式中：E为材料的弹性模量，E=2．1×105MPa；[fv]为许用静挠度，[工]=L／70

8、0。5)局部稳定性条件：(1)腹板的高厚比h／B：。根据腹板稳定性要求，腹板的高度和厚度比值限制g(5)为：g(5)=子≤ml02(2)盖板的宽厚比。为了保证受压盖板的局部稳定性，盖板的宽度和厚度的比值限制g(6)为：g(6)：了b+282≤m2016)整体稳定性约束g(7)、g(8)：据我国现行设计规范，主梁横截面外廓尺寸在满足强度和刚度要求的同时，有如下限制：g(7)=詈≤m3g(8)=}≤m47)边界条件g(9)二g(16)：箱形主梁通过