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基于MATLAB的恒力吊优化设计六 口 冷真龙 四川工程职业技术学院机 电工程系 四川德阳 618000 摘 要：在分析恒力吊机构的基础上，建立了恒力吊机构优化数学模型和弹簧优化数学模型。利用MATLAB遗传算 法工具，优化出机构参数、弹簧参数，经对比显示，性能显著提高，成本降低，同时对其它机械产品设计提供 了有益的参考。 关键词：恒力吊 优化设计 MATLAB 遗传算法 中图分类号：TH136；TP31 文献标识码 ：A 文章编号：1000—4998(2009)02—0013—03 热力发 电设 备 中很 多装 置 (热力 发 电厂 的气 管 、水 管 、烟管 、风管 、燃烧器及 空气预 热器等 )在 高温下工 作 ，由于热胀 冷 缩 的原 因 ，在 冷态 和 热态 间 ，管道 系统 内悬 吊点 的热位移 很 大 ，可 达几 毫米 到几百毫米 。当热 位移大于 10mm就要求采用恒 力 吊架 ，以避 免管道 系 统产生危 险 的弯 曲应力及不利 的应力转移 。 德 阳是 中国重装基地 ，发 电设备是重装基地 的拳 头产 品。恒力 吊是火 力发 电设 备 的重要 辅件 ，且价 格 昂 贵 ，其性 能直接影 响到火力发 电设备安全性 、可靠性 。 因此进行恒力 吊机构 的优化设计 ，对提高其性 能 (恒 定 度 )起着重 要作 用 。 1 恒力吊机构分析 四连杆 机构恒 力 吊是基 于 力矩 的平衡 原理 而设计 的 ，图1所示 为 四连杆 机 构恒 力 吊结 构 图 。其 弹簧 拉杆 由两根连杆组成 ，一根弹簧连杆 只作平动 以保证弹簧 在整个行程 中不作摆动 ，另一根弹簧连杆一端与只作 平移 的弹簧连杆连接 ，另一端与弹簧力矩杠杆连接 ，在 整个行程 中作平面运动 。 2 恒力吊受力分析 图2所 示为恒 力 吊受力 分析 图 。 厶为载荷连杆 OA 长度 ，厶为弹簧力矩 连杆 OC 得 ：w= (-／asinfl／cos0+So)-／acos(口一0) 长度 ，厶为弹簧组作平 面运动连杆 CD长度 ，s为弹簧 ÷[L~cos(卢一a)CO80】 (1) 的压缩量 DD， 为额定载荷 ， 为弹簧 刚度 。 式 中 ：So为恒 力 吊初始状态 时的弹簧压缩量 。 OA与 OM 的夹角 a为初始状态 ，载荷连杆与水 平夹 角 =30。；OC与 OC。夹 角 的 口为 载荷 连杆 瞬时 3 MATLAB遗传优化 状 态 与初 始状 态 夹角 ；CD与 C。D。的夹 角 为 弹簧 组 MATLAB是 从 概 念 设 计 、算 法 开 发 、建模 仿 真 出 连杆瞬 时状态 与初始 状态 夹角 。 发 ，实时实现理想 的集 成环 境 。 HC1上 HD ，0V上 D1Cl，PCl上 DC。 遗传算法 以达尔文 的适者生存 、优胜劣态 的进化 根据力矩平衡原理 ：Mt= 原则为基础 ，使用群体有哪些信誉好的足球投注网站技术 ，通过对 当前群体施加 ★德阳市工业项 目(编号：2003GG003—1) 遗传 学 的基本操作 ，即选择 、交叉 、变异等 ，从而产生 出 收稿 日期：2008年9月 新 的一代群体 ，并逐步使群体进化到包含或接近最优 机械制造47卷 第534期 2009／2 回 解 的状态 。 簧 的中径 D 、弹簧的 圈数 n3个 独立 变量为设计变量 ， 由于遗传算法 的优点和广泛 的应用 ，MATLAB7专 且口：X= 【l，2，3】= 【d，D2，n】 门设计遗传算法与直接搜 索工具箱 (GeneticAlgorithm (2)目标 函数 。目标 函数可 以以不 同的 目的作为 目 andDireetSearchToolbox