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基于多目标遗传算法的气门弹簧优化设计
| 论文题名： | 基于多目标遗传算法的气门弹簧优化设计 |
| 关键词： | 气门弹簧;遗传算法;优化设计;综合性能;有限元分析 |
| 摘要： | 气门弹簧是配气结构中重要的组成零件,它的性能直接决定着内燃机是否能正常工作。汽车发动机发展趋势是小型化、高速化,这要求气门弹簧要有较高的强度,还要不断减少气门弹簧的安装空间。因此必须保证气门弹簧在上述要求下具有满足设计要求的综合性能。气门弹簧的优化问题可以归属为多目标优化问题,利用传统的设计方法对气门弹簧优化存在着一定的不足。多目标遗传算法是一种优秀的求解多目标优化问题的算法,已被广泛应用于解决工程领域中的多目标优化问题。 本文描述了NSGA-II算法求解气门弹簧多目标优化问题的详细过程,建立了气门弹簧的多目标优化模型。模型以气门弹簧的质量、自由高度、防共振性能最好作为目标函数,选取弹簧的工作圈数n、弹簧中径D和弹簧丝直径d作为决策变量。采用多目标遗传算法NSGA-II和基于参考点的R-NSGA-II算法分别对气门弹簧的多目标优化模型进行求解。对得到的优化结果进行了分析和研究,并选取一部分结果与传统设计方法的优化结果进行了比较,验证了计算结果的正确性和优化算法的有效性。采用 ANSYS Workbench对气门弹簧的实体模型进行了有限元分析,其刚度、变形量和强度均能满足设计要求,进一步验证了多目标优化结果的正确性。 本文的研究结果表明,多目标遗传算法NSGA-II能比传统方法更好地的实现气门弹簧的多目标优化。多目标遗传算法能够在协调各个目标函数的情况下得到比较理想的Pareto最优解集,比传统方法更能有效地提高气门弹簧的综合性能,是解决气门弹簧多目标优化问题的一个有效的工具,并且具有良好的工程应用前景。 |
| 作者： | 张光 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王犹建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江西理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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