基于遗传算法的掘进机截割头多目标优化设计

摘要

为提高掘进机的动态可靠性,基于虚拟样机技术建立掘进机刚柔耦合模型,对不同截割头结构参数下的回转台进行动态可靠性分析,依据机械优化设计理论建立以螺旋升角、半锥角和截线距为设计变量,以回转台最大等效应力的极小值为目标函数的评价函数,利用遗传算法得到最优的截割头结构参数。基于截割生产率和回转台应力对横摆速度进行多目标纵轴优化,得到了最优的横摆速度。结果表明,经过两次优化后,回转台最大应力值降低了18.495 MPa,疲劳寿命由3.067×10~4次提高到3.326×10~6次,生产率提高了18.6 t/h,预测误差均小于1.3%,满足设计要求。为截割头结构参数和运动参数的选取提供了数据支撑,为重型复杂机械设备优化设计提供了一种新的方法。