Matlab遗传算法优化掘进机行星轮系减速器设计

"这篇文档是王庆海关于基于Matlab遗传算法优化掘进机行星轮系减速器的设计研究。文章探讨了如何利用Matlab软件中的遗传算法来建立行星轮系减速器的数学模型，并进行优化设计，以减小减速器的体积，提高掘进机的紧凑性和效率。文中提到，行星轮系减速器在掘进机中起着关键作用，需要具有大传动比、小体积和高可靠性。传统的设计方法可能无法达到最佳尺寸，而遗传算法可以实现更优的参数配置。作者通过实例分析，展示了在保证强度的前提下，如何通过遗传算法显著减小减速器体积，缩短设计周期。" 本文主要讨论了以下几个关键知识点： 1. **行星轮系减速器**：行星轮系减速器在煤矿井下的掘进机中起到至关重要的作用，它可以将电动机的高速转动转化为掘进头所需的适当速度。由于空间有限，这类减速器需具备大传动比、小体积和高可靠性的特点。 2. **Matlab遗传算法**：Matlab是一种强大的计算和仿真工具，其中的遗传算法是一种全局优化技术，模拟生物进化过程中的“适者生存”原则，通过迭代搜索找到问题的近似最优解。在此应用中，遗传算法被用来优化行星轮系减速器的结构参数，以减小其体积。 3. **两级行星轮系减速器**：文章涉及的减速器由两级行星轮系组成，每级都是NGW型行星轮系。这种设计可以提供大的传动比和紧凑的结构。为了进一步优化，作者选择减速器的箱体作为内齿圈，以减少体积。 4. **优化目标**：优化设计的目标是，在保持减速器性能的同时，最小化其体积。因此，体积最小化被定义为遗传算法的目标函数。 5. **优化流程**：首先，建立单级NGW型行星轮系的数学模型，然后对每一级进行独立优化。通过遗传算法，可以寻找最佳的参数组合，以实现体积最小化，同时满足设计要求。 6. **实际应用效果**：根据研究结果，采用遗传算法优化设计后，可以在保证强度的前提下显著减小减速器的体积，这不仅提高了设备的紧凑性，也缩短了设计时间，对于掘进机的工程应用具有积极意义。 7. **作者简介与研究背景**：作者王庆海等人来自山东南山铝业股份有限公司和烟台南山学院，他们专注于机械设计和CAE（计算机辅助工程）领域的研究，文章展示了他们在实际工程问题中的应用能力。 8. **关键词**：关键词包括“掘进机”，“行星轮系减速器”，“Matlab遗传算法”，这些关键词反映了文章的核心内容和技术手段。 通过这一优化设计方法，工程人员可以更高效地开发出适用于狭窄空间的掘进机减速器，提高设备的性能和工作效率，同时降低制造成本。该研究为机械工程领域提供了一种新的设计思路和工具，对于提升掘进机的技术水平具有指导价值。