基于遗传算法的锥齿轮设计--毕业设计开题报告

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1、 2015 届毕业设计 课题名称： 基于遗传算法锥齿轮设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 01 学院名称： 机电工程学院 2015 年 03 月 30 日 一、 选题依据 1、背景 在各类机械产品的零件中，锥齿轮占有相当大的比重，提高锥齿轮的 设计质量和效率已成为提高机械产品质量和效率的关键。快速设计与制造 技术为制造业提高市场响应速度，广泛应用于航空、汽车、机床和自动化 生产线等各种机械中。 遗传算法（Genetic Algorithm, GA）最先是由美国 Mic-hgan 大学的 John Holland 于 1975 年提出的。遗传算法是模拟达

2、尔文的遗传选择和自然淘汰 的生物进化过程的计算模型。它的思想源于生物遗传学和适者生存的自然 规律，是具有“生存+检测”的迭代过程的搜索算法。遗传算法以一种群 体中的所有个体为对象，并利用随机化技术指导对一个被编码的参数空间 进行高效搜索。其中，选择、交叉和变异构成了遗传算法的遗传操作；参 数编码、初始群体的设定、适应度函数的设计、遗传操作设计、控制参 数设定等 5 个要素组成了遗传算法的核心内容。 Matlab 是 Matwork 公司的产品，是一个功能强大的数学软件，其优秀 的数值计算能力使其在工业界和学术界的使用率都非常高。Matlab 还十分 便于使用，它以直观、简洁并符合人们思维习惯的

3、代码给用户提供了一个 非常友好的开发环境。利用 Matlab 处理矩阵运算的强大功能来编写遗传算 法程序有着巨大的优势。 本次毕业设计主要是关于锥齿轮的设计计算。通过 Matlab 编写遗传算 法对锥齿轮进行设计。在此基础上，以 Matlab 为开发工具，开发出锥齿轮 设计系统。 2、目的 锥齿轮传动是机械传动中应用较为广泛的一种传动装置，传统的锥齿 轮传动的设计计算，过程复杂，需要查取很多图、表，设计费时、效率低， 且手工计算容易出错。随着计算机技术的发展，出现了新的设计模式，锥 齿轮传动的参数设计计算已由手工转向计算机自动完成。这样不但提高了 设计速度和质量，减少设计工件量，同时为现代高速

4、、多变、中少批量的 设计提供了必要的保障手段。 在工业工程中,许多最优化问题性质十分复杂, 很难用传统的优化方法来求解.自 1960 年以来,人们对求解这类难解问题日 益增加.一种模仿生物自然进化过程的、被称为“进化算法（evolutionary algorithm）”的随机优化技术在解这类优化难题中显示了优于传统优化算 法的性能。目前，进化算法主要包括三个研究领域：遗传算法、进化规划 和进化策略。其中遗传算法是迄今为止进化算法中应用最多、比较成熟、 广为人知的算法。用 Matlab 实现遗传算法进行锥齿轮的设计计算是锥齿轮 快速设计技术的需要，亦是我国锥齿轮产业升级的需要，具有重大的现实 意

5、义。 3、意义 在锥齿轮设计计算模块中，采用 Matlab 语言进行编程设计。之所以选 择 Matlab 语言作为开发工具，是因为 Matlab 是一种在 Windows 环境下的、 可视的面向对象的程序设计语言，它将 Windows 编程的复杂性封装起来， 使用可视化设计应用程序，提高了应用程序的开发效率，并且具有功能强 大，易学易用，编程简洁等特点。可满足锥齿轮类产品的系列化、标准化、 通用化的要求，实现在不同的参数和要求的情况下能够快速的、较为精确 的得出锥齿轮所需的各种参数，从而以减少零件的种数，缩短设计时间， 提高加工效率，便于生产管理，有利于产品的更新改型和获得较高的经济 效益。

6、其意义主要体现在以下几个方面： （1） 可使现有机械工业得到振兴， 并向高科技产业发展；（2）有利于企业根据市场变化，采用先进技术提高 产品的质量和新产品的开发，增加企业对市场快速应变能力；（3）有利于 降低成本，增强机械产品的竞争能力；（4）减轻机械产品设计、制造及装 配专业技术人员的劳动强度； （5） 缩短机械产品的设计、 制造和供货时间， 以赢得用户。 4、国内现状分析 在我国， 大多数国有锥齿轮装备制造企业的装备可靠性指标进步较慢， 致使锥齿轮行业的大部分主导精加工装备仍是以进口为主。但在用 Matlab 设计机械零件方面的技术已发展的日趋成熟，在现代工业中越来越能得到 广泛的应用。用 Matlab 设计机械零件已越来越受到我国设计人员的重视， 还有很大的发展空间。 5、国外现状分析 世界上一些工业发达国家， 对用汇编语言设计开发机械零件做了大量的 研究。用 Matlab 设计机械零件方面的技术早已发展成熟。但其他汇编语言 能处理的问题还不能太复杂，对于复杂形状的机械零件设计计算还有待于 进一步研究