【正文】 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 I 摘 要 優(yōu)化設計的方法有多種 ，一般的就只是單純的計算，運用數(shù)學方程式對彈簧的各個參數(shù)加以優(yōu)化，后來人們有了更多更新的方法對其進行優(yōu)化，例如， 蟻群算法 、 Matlab、遺傳算法等等。 在不同的 機構(gòu)或零件優(yōu)化設計中，參數(shù)的性質(zhì)也對優(yōu)化設計有著至關重大的影響。 其 中 變量參數(shù)有些是實數(shù)，還有些是 整 數(shù)，這就影響了在設計中用到 的變量有著不同的選擇，可以是實數(shù)變量或者整數(shù)變量甚至是混合變量。此次 論文 對 壓縮 彈簧進行優(yōu)化設計 。 首先 ,要確定目標函數(shù)與設計變 量；其次，確定約束函數(shù)；最后，建立數(shù)學模型，利用計算機求出優(yōu)化結(jié)果。 此次設 計運用了 vb編程，并且根據(jù)彈簧參數(shù)特性運用了實數(shù)變量進行優(yōu)化設計。 與經(jīng)驗設計方法相比較，采用優(yōu)化設計方法可節(jié)約原材料， 并且有效實用。 因此，優(yōu)化設計方法 在機械設計行業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景 。 關鍵詞 ： 壓縮彈簧；優(yōu)化設計；遺傳算法 ； 整數(shù)變量； VB編程 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 II Abstract There are many optimization design methods ,which are generally to optimize all the parameters of a spring by using the pure caculation and mathematic equation and there are more and newer methods to do it such as Matlab geic algorithm and so on since then . In the optimization design of the various machinery and ponents ,the character of the parameter takes a great effect on the design .There are some real number ,some integer of all the variable parameters ,which decide the choice of the parameters used including real variable or integeral variable and even mixed variable in the design The paper dissertates the optimation design of the pressing ,ascertain the object function and the design variable 。Second ,ascertain the restriction function 。At last ,build the mathematic model and get the optimation result by author does the optimation design by utilizing the VB weave and by utilizing the real variable accoding to the character of the variable of the sping. Compared with the experiential design ,using the optimization design can cut down the cost and is efficient and the optimization design owns the wide view in the machining design . Key words : pressing spring 。 optimization design 。 geic algorithm 。integeral variable 。 VB weave. 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 III 目 錄 摘要 ....................................................................................................................I ABSTRACT ......................................................................................................... II 目錄 .................................................................................................................III 第 1 章 緒論 .................................................................................................... 1 課題研究的背景和意義及其研究現(xiàn)狀 .............................................................................. 1 論文主要研究內(nèi)容 .............................................................................................................. 2 第 2 章 遺傳算法的原理及改進 .................................................................... 2 遺傳算法概述 ...................................................................................................................... 2 算法的基本步驟 .................................................................................................................. 4 遺傳算法的基本要點 .......................................................................................................... 5 遺傳算法的約束問題處理方式 .......................................................................................... 9 遺傳算法的發(fā)展前景 ........................................................................................................ 12 第 3 章 傳動優(yōu)化數(shù)學模型的建立 .............................................................. 13 彈簧相關參數(shù)的選擇確定 ……………………………………………………………… 彈簧優(yōu)化設計數(shù)學模型的建立 ………………………………………………………… 第 4 章 齒輪傳動優(yōu)化設計的遺傳算法實現(xiàn)方法 ....................................... 19 設計變量的編碼 ................................................................................................................ 19 群體規(guī)模的選擇 ................................................................................................................ 21 初始解的產(chǎn)生 .................................................................................................................... 21 目標函數(shù)和適應函數(shù)的產(chǎn)生 ............................................................................................ 22 選擇復制操作 .................................................................................................................... 24 交叉操作 ............................................................................................................................ 25 變異運算 ............................................................................................................................ 26 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 IV 終止規(guī)則 ............................................................................................................................ 29 優(yōu)化算例 ............................................................................................................................ 29 優(yōu)化設計程序代碼 .......................................................................................................... 29 結(jié)論 ................................................................................................................. 42 參考文獻 ......................................................................................................... 43 致謝 ................................................................................................................. 45 附錄 1 英文參考資料 附錄 2 英文參考資料的中文翻譯 青島理工大學本科畢業(yè)設計（論文）說明書 1 第 1 章 緒論 課題研究的背景和意義 及其研究現(xiàn)狀 課題研究的背景和意義 遺傳算法 (Geic Algorithm, GA)是近年來迅速發(fā)展起來的一種全新的隨機搜索與優(yōu) 化算法 ,其基本思想是基于 Darw in的進化論和 Mendel的遺傳學說。該算法由密執(zhí)安大學教授 Holland及其學生于 1975年創(chuàng)建。作為一種通用的問題求解方法，遺傳算法采用簡單的編碼技術來表示各種復雜的結(jié)構(gòu)并通過對一組編碼表示進行簡單的遺傳操作和優(yōu)勝劣汰的自然選擇來指導學習和確定搜索的方向。 與此同時，基于遺傳算法的 機械優(yōu)化設計是以數(shù)學規(guī)劃論為理論基礎，運用計算機求機械設計最優(yōu)參數(shù)的現(xiàn)代先進設計方法．利用計算機進行優(yōu)化設計，無論在機構(gòu)綜合、通用機構(gòu)零部件設計方面，還是在各種專業(yè)機械和工藝裝備的設計方面都取 得了顯著成果．彈簧的優(yōu)化設計有其結(jié)構(gòu)要求或其它規(guī)定，諸如強度、剛度、穩(wěn)定 性、結(jié)構(gòu)等的限制．因此彈簧優(yōu)化設計的含意是：選擇設計變量，使目標函數(shù)值為最優(yōu) (極大或極小 )，并滿足所有的技術性能及其它要求． 研究現(xiàn)狀 壓縮彈簧 優(yōu)化設計的基本原理是在滿足強度等約束前提下，對 彈簧的簧絲直徑、彈簧中徑、彈簧圈數(shù) 等參數(shù)進行優(yōu)化設計，以達到減小體積或提高運行可靠性、承載能力等目的。設計變量中