基于改进遗传算法的套筒滚子链传动优化设计
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要求。
关键 词 ：遗 传 算 法 ；套 筒滚 子链 传 动 ；优 化设 计
中图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｔ ｌ ４ Ｈ１ ２： Ｂ １ 文 献标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
为 了在 已知和规 定条件 下充分 发挥链 的最佳 传动 能力 ，选单列链 的传 递功效 最大 为设 计 目标 ，即 ：
第 ５ 期 （ 第 １ ２期 ） 总ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ６
２１ ０ ０年 １ 月 Ｏ
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵ Ｔ０Ｍ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎ ｏ． ５ Ｏｃ． ｔ
文 章 编 号 ：６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — １ ８ ０ １ ７—４ ３ ２ １ ）５０ ６—２
套 筒滚 子链 传动 独立 设计 参 数为 小链 轮 齿数 ｚ 、
链 节距 ｔ 中心距 的链 节数 Ｋ。 和 ，故 取设计 变量为 ：
（ ）根据 链速 的 限制 ，． ≤ ５ 得 ： ４ ０ ６ ≤１ ，
ｇ（ ） １ 一３． １ ０ 。 … ………… … （） ７ 一ｚ ｚ ７ １ ≥ ９ ｇ （ ） ９ ７ ８ ５ Ｘｚ ≥ Ｏ 。 … … … … … （ ０ ８ 一 ２ ． ３ － １ ２ １）
个 初始点 开始寻优 ，因而获得 的是 全局 最优解 。 传统 的二进制 编码 的 Ｇ 由于存 在易早 熟 和局部 Ａ
（
０・
） －． ｚ； （ ０。 Ｋ 为工 作情 况 系 数 ， 据 实 际情 况 ３ 。 根
取Ｋ ． ； 一１ ３ Ｐ为链 传动 所需传递 的负 载功率 ，Ｗ ； ｋ Ｋｚ 为 小 链 轮齿 数 系 数 ， ＝ （ １ ） ； 为传 动 比系 Ｋ ｚ／ ９ Ｋ 数 ，Ｋ ０ ９ ８３ ６ 一 ． ９ ４ ；Ｋ 为 中 心 距 系 数 ，Ｋ 一
基 于 改进 遗传 算 法 的套 筒 滚子链 传 动优 化设 计
张 元 通
（ 苏省 洪 泽 县 职教 中心 ，江 苏 洪 泽 江 ２３０） ２ １ ０
摘 要 ： 对传 统 算 法 在 套 筒 滚 子链 传 动优 化 设 计 中全局 寻优 能力 差 的 问题 ， 针 改进 了标 准 遗 传 算 法参 数 ， 运 用 并 退 火 罚 函 数处 理 约 束 ， 出 了基 于 改 进 遗 传 算 法 的套 筒 滚 子链 传 动优 化 设 计 的 方 法 。 发 了混 合 离散 变量 优 化 提 开 的改 进遗 传 算 法程 序 ， 出 了套 简 滚 子链 传 动 的混 合 离 散 变 量优 化 设 计 的 实 例 ， 得 优 化 参 数 符合 实 际生 产 的 给 所
０ ７ ３３ ＋０ ０ ８５ ３ ０ ０ ０ｌ ￣３ ． １ ２ ． ０ ｘ — ． ０ ｘ ／ 。 １ ３ 约 束 条 件 ．
寻优 能力差 的缺 陷 ，因而在 工程优化 中可能得不 到全 局最 优解 。套 筒滚子 链传动 的优化属 于混合 离散 变量 的非 系统优化 问题 ，本文通 过改进遗 传算法 对该传 动
（ ）根 据 传 动 中 心 距 的 限制 ，０≤ ａ ６ ｔ得 ： ３ ５ｔ ≤ ０， ｇ （ 一３ — ５ ≥ Ｏ 。 … … … … … … … … … （ ） ５Ｘ） ２ ０ ３ ７
ｇ （ ） ６ 一ｌ ≥ Ｏ 。 … … … … … … … … … （ ） ６Ｘ 一 ０ ｚ ３ ８
） 一 。 … … … … … － （） ． ２
遗 传 算 法 （ ｎ ｔ ｇ ｒ ｈ ＧＡ）由 美 国 Ｇｅ ｅｉ Ａｌｏ ｉ ｍ， ｃ ｔ
Ｍｉ ｉａ ｃ ｇ ｎ大学的 Ｈｏｌ ｄ教授 提 出 ，它是模 拟 生物在 ｈ ｌｎ ａ 自然 环境 中的遗传 和进化过 程而形成 的一 种 自适应 全
满 足 １≤ ≤ ２ 。 ９ ３
１ １ 设 计 变 量 ．
（ ）根据 链节距 的限制 ，． ≤ ￡ １ ． ， ： ２ ９ ５ ≤ ２７得
ｇ （ 一ｚ —９ ５ ０ 。 … … … … … … … … （ ） ３ ） ２ ．≥ ５
ｇ （ ） １ ． 一 １ ０ 。 … … … … … … … … （ ） ４Ｘ 一 ２ ７ ≥ ６
电机通 过链传动 带动皮 带运输机 ，电机 功率Ｐ 一 １ ｗ ， 电机 转 速 ， 一 ９ ０ｒｍｉ ，从 动 轮 转 速 ，一 Ｏｋ ｚ ７ ／ ｎ ２ 。 ３ ０ｒ ｍｉ ， ３ ／ ｎ 每天 工作 １ 。 发挥链 的最大传 动能力 ， ６ｈ 为
希望链 节距 ２ ７ｍｍ，中心距口 ０ｔ 小 链轮齿数 ≤１ ． ≤６ ，
进行 优化设计 ， 可在较 短时 间获得较 优 的设计 参数 ， 表 明了该方法 的有效性 。 １ 套筒滚子 链传动 的优化设 计
（ ）根据 小链轮齿 数 的限制 ，１ ≤ｚ≤２ ，得 ： １ ９ ３
ｇ （ ） － ＂一 １ ≥ Ｏ 。 … … … … … … … … … （ ） Ｘ － Ｚ ￣．。 ９ ３ ｇ （ 一２ － ３ ≥ ０ 。 … … … … … … … … … （ ） ２Ｘ） ３ ２ １ ４
局并行 的概 率搜索算 法 。遗 传算法不 需要求 导或其 他
辅助 知识 ，而只需要 影响搜 索方 向的 目标 函数 和相应
的适 应度 函数 。 ＧＡ是 从一个 种群开 始寻优 ， 而不 是从
一
其 中 ： 为 特定条件 下单列 链可传 递功 率 ， Ｗ ， 。 Ｐ。 ｋ Ｐ一
０ ０ ３ ∞× ９ ０ （ ・ ０ ｘ１ ７ ９ ）。 ｏ 。 一 １ ４ ２ ９ １ ８ （ 。 ． ６ ｘ ｏ×
ｘ一［ １ｔＫｏ １ ，３ 。 ……… … （ ） ２ ，， ］ 一 ， ３］ ２２ １
】 ２ 目标 函数 ．
收 稿 日期 ： ２１ —１１ ；修 回 日期 ：２ １—５１ ０ ００— ９ ００ ０—２
关键 词 ：遗 传 算 法 ；套 筒滚 子链 传 动 ；优 化设 计
中图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｔ ｌ ４ Ｈ１ ２： Ｂ １ 文 献标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
为 了在 已知和规 定条件 下充分 发挥链 的最佳 传动 能力 ，选单列链 的传 递功效 最大 为设 计 目标 ，即 ：
第 ５ 期 （ 第 １ ２期 ） 总ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ６
２１ ０ ０年 １ 月 Ｏ
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵ Ｔ０Ｍ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎ ｏ． ５ Ｏｃ． ｔ
文 章 编 号 ：６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — １ ８ ０ １ ７—４ ３ ２ １ ）５０ ６—２
套 筒滚 子链 传动 独立 设计 参 数为 小链 轮 齿数 ｚ 、
链 节距 ｔ 中心距 的链 节数 Ｋ。 和 ，故 取设计 变量为 ：
（ ）根据 链速 的 限制 ，． ≤ ５ 得 ： ４ ０ ６ ≤１ ，
ｇ（ ） １ 一３． １ ０ 。 … ………… … （） ７ 一ｚ ｚ ７ １ ≥ ９ ｇ （ ） ９ ７ ８ ５ Ｘｚ ≥ Ｏ 。 … … … … … （ ０ ８ 一 ２ ． ３ － １ ２ １）
个 初始点 开始寻优 ，因而获得 的是 全局 最优解 。 传统 的二进制 编码 的 Ｇ 由于存 在易早 熟 和局部 Ａ
（
０・
） －． ｚ； （ ０。 Ｋ 为工 作情 况 系 数 ， 据 实 际情 况 ３ 。 根
取Ｋ ． ； 一１ ３ Ｐ为链 传动 所需传递 的负 载功率 ，Ｗ ； ｋ Ｋｚ 为 小 链 轮齿 数 系 数 ， ＝ （ １ ） ； 为传 动 比系 Ｋ ｚ／ ９ Ｋ 数 ，Ｋ ０ ９ ８３ ６ 一 ． ９ ４ ；Ｋ 为 中 心 距 系 数 ，Ｋ 一
基 于 改进 遗传 算 法 的套 筒 滚子链 传 动优 化设 计
张 元 通
（ 苏省 洪 泽 县 职教 中心 ，江 苏 洪 泽 江 ２３０） ２ １ ０
摘 要 ： 对传 统 算 法 在 套 筒 滚 子链 传 动优 化 设 计 中全局 寻优 能力 差 的 问题 ， 针 改进 了标 准 遗 传 算 法参 数 ， 运 用 并 退 火 罚 函 数处 理 约 束 ， 出 了基 于 改 进 遗 传 算 法 的套 筒 滚 子链 传 动优 化 设 计 的 方 法 。 发 了混 合 离散 变量 优 化 提 开 的改 进遗 传 算 法程 序 ， 出 了套 简 滚 子链 传 动 的混 合 离 散 变 量优 化 设 计 的 实 例 ， 得 优 化 参 数 符合 实 际生 产 的 给 所
０ ７ ３３ ＋０ ０ ８５ ３ ０ ０ ０ｌ ￣３ ． １ ２ ． ０ ｘ — ． ０ ｘ ／ 。 １ ３ 约 束 条 件 ．
寻优 能力差 的缺 陷 ，因而在 工程优化 中可能得不 到全 局最 优解 。套 筒滚子 链传动 的优化属 于混合 离散 变量 的非 系统优化 问题 ，本文通 过改进遗 传算法 对该传 动
（ ）根 据 传 动 中 心 距 的 限制 ，０≤ ａ ６ ｔ得 ： ３ ５ｔ ≤ ０， ｇ （ 一３ — ５ ≥ Ｏ 。 … … … … … … … … … （ ） ５Ｘ） ２ ０ ３ ７
ｇ （ ） ６ 一ｌ ≥ Ｏ 。 … … … … … … … … … （ ） ６Ｘ 一 ０ ｚ ３ ８
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遗 传 算 法 （ ｎ ｔ ｇ ｒ ｈ ＧＡ）由 美 国 Ｇｅ ｅｉ Ａｌｏ ｉ ｍ， ｃ ｔ
Ｍｉ ｉａ ｃ ｇ ｎ大学的 Ｈｏｌ ｄ教授 提 出 ，它是模 拟 生物在 ｈ ｌｎ ａ 自然 环境 中的遗传 和进化过 程而形成 的一 种 自适应 全
满 足 １≤ ≤ ２ 。 ９ ３
１ １ 设 计 变 量 ．
（ ）根据 链节距 的限制 ，． ≤ ￡ １ ． ， ： ２ ９ ５ ≤ ２７得
ｇ （ 一ｚ —９ ５ ０ 。 … … … … … … … … （ ） ３ ） ２ ．≥ ５
ｇ （ ） １ ． 一 １ ０ 。 … … … … … … … … （ ） ４Ｘ 一 ２ ７ ≥ ６
电机通 过链传动 带动皮 带运输机 ，电机 功率Ｐ 一 １ ｗ ， 电机 转 速 ， 一 ９ ０ｒｍｉ ，从 动 轮 转 速 ，一 Ｏｋ ｚ ７ ／ ｎ ２ 。 ３ ０ｒ ｍｉ ， ３ ／ ｎ 每天 工作 １ 。 发挥链 的最大传 动能力 ， ６ｈ 为
希望链 节距 ２ ７ｍｍ，中心距口 ０ｔ 小 链轮齿数 ≤１ ． ≤６ ，
进行 优化设计 ， 可在较 短时 间获得较 优 的设计 参数 ， 表 明了该方法 的有效性 。 １ 套筒滚子 链传动 的优化设 计
（ ）根据 小链轮齿 数 的限制 ，１ ≤ｚ≤２ ，得 ： １ ９ ３
ｇ （ ） － ＂一 １ ≥ Ｏ 。 … … … … … … … … … （ ） Ｘ － Ｚ ￣．。 ９ ３ ｇ （ 一２ － ３ ≥ ０ 。 … … … … … … … … … （ ） ２Ｘ） ３ ２ １ ４
局并行 的概 率搜索算 法 。遗 传算法不 需要求 导或其 他
辅助 知识 ，而只需要 影响搜 索方 向的 目标 函数 和相应
的适 应度 函数 。 ＧＡ是 从一个 种群开 始寻优 ， 而不 是从
一
其 中 ： 为 特定条件 下单列 链可传 递功 率 ， Ｗ ， 。 Ｐ。 ｋ Ｐ一
０ ０ ３ ∞× ９ ０ （ ・ ０ ｘ１ ７ ９ ）。 ｏ 。 一 １ ４ ２ ９ １ ８ （ 。 ． ６ ｘ ｏ×
ｘ一［ １ｔＫｏ １ ，３ 。 ……… … （ ） ２ ，， ］ 一 ， ３］ ２２ １
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收 稿 日期 ： ２１ —１１ ；修 回 日期 ：２ １—５１ ０ ００— ９ ００ ０—２