Tính toán tối ưu kết cấu thân máy tiện dựa vào giải thuật di truyền

7 MC LC Trang tựa TRANG Quyết đnh giao đề tài Lý lch khoa hc i Li cam đoan ii Cm t iii Tóm tắt iv Mc lc vi Danh sách các ký hiệu và chữ viết tắt x Danh sách các hình xi Danh sách các bng xii Chng I: TNG QUAN 1.1 Đặt vnăđ 1 1.2 Mcăđíchănghiênăcu 2 1.3 Tng quan v các nghiên cuătrongăvƠăngoƠiănc 2 1.3.1. Các nghiên cuătrongănc 2 1.3.2. Các nghiên cuăngoƠiănc 3 1.4 ụănghĩaăkhoaăhc và thc tin 4 1.5 Nhim v và gii hn lunăvĕn 4 Chng II: CăS LÝ THUYT 2.1. Lý thuytăđộ tin cy 5 2.1.1 Khái nim 5 8 2.1.2 Tng quan v quáătrìnhăphơnătíchăđộ tin cy 5 2.2. Bài toán tiăuătheoăđộ tin cy 6 2.2.1. Bài toán tiău 6 2.2.2. Bài toán tiăuătheoăđộ tin cy 7 2.2.3. Phngăphápăgii bài toán tiăuătheoăđộ tin cy 7 2.3. Kt cu và bài toán tiăuăkt cu 9 2.3.1. Kt cu 9 2.3.2. Bài toán tiăuăkt cu 10 2.3.3. Các dng bài toán tiăuăkt cu 11 2.4. Các gii thut tiău 12 2.4.1. Gii thut tìm giá tr chính xác 12 2.4.2. Gii thut tìm giá tr tiăuădaăvƠoăđo hàm 14 2.4.3. Gii thut tin hóa 15 2.4.4. Monte Carlo 17 ChngăIII: GII THUT DI TRUYN 3.1. Gii thiu v gii thut di truyn 19 3.2. Trình t gii thut di truyn 20 3.2.1. Mã hóa 20 3.2.2. Hàm thích nghi 21 3.2.3. Chn lc cá th 21 3.2.4. Lai ghép 21 3.2.5. Đột bin 23 3.2.6. Điu kin dng ca gii thut 24 3.3. Xử lý ràng buộc trong gii thut di truyn 24 3.4. Cuătrúc thutăgiiădiătruynătngăquát 25 3.5. Nhơ ̣ năxe  tăgiiăthutădiătruyê  n 26 9 ChngăIV: KT CU THÂN MÁY TIN 4.1 Tng quan v máy Tin 27 4.1.1. Các kiu máy Tin 27 4.1.2. Hình dng chung bên ngoài ca máy tin 28 4.2 Thân máy 28 4.2.1. Thân máy 28 4.2.2. Một s hình dáng ca thân máy tin c trung bình 32 4.3 Vt liu thân máy 33 4.4 Tính toán thân máy theo phng pháp truyn thng 34 4.4.1. Chn s đ tính toán ca thân máy 34 4.4.2. Xácăđnhălcătácădngălênăthơnămáyătin 35 4.4.3. Tính bin dng ca thân máy 37 4.5 Hn ch 40 Chng V: NG DNG GII THUT DI TRUYN TÍNH TOÁN TIăUăKT CU THÂN MÁY TIN 5.1 Cácăbc tính toán bài toán tiău thân máy da vào gii thut di truyn 42 5.2 Chn máy 44 5.3 Các đnh các thông s căbn 44 5.3.1. Thông s ca máy tin 44 5.3.2. Tính toán tham s ngoi lcătácăđộngătĩnhălênătrc chính và thân máy 47 5.4 Gii quyt bài toán 51 5.4.1 Các bin thit k (thông s tính toán) 51 5.4.2 Chn hàm mc tiêu 51 10 5.4.3 Xácăđnh h ràng buộc 52 5.4.4 Dùng gii thut di truynăđ gii bài toán 52 5.5 So sánh viăphngăphápătínhăbằng tay 53 5.6 Gii thut Quy hoch tuyn tính 53 5.7 Đánhăgiáăkt qu thuăđc 55 Chng VI: KT LUN 6.1 Kt lun 56 6.2 Hn ch 56 6.3 Hng phát trin 56 Tài liu tham kho 58 Phălc 60 11 DANH MC CÁC T VIT TT KỦ hiê ̣ u Thuơ ̣ t ng ̃ GA NST Genetic Algorithm Nhim Sắc Th 12 DANH MC HÌNH VẼ HÌNH TRANG Hình 2.1. Vòng lặp tối u 8 Hình 2.2. S đồ gii bài toán tối u tổng quát 8 Hình 2.3. Phng pháp tuần tự 9 Hình 2.4. Gii thut quy hoch tuyến tính 14 Hình 2.5. Gii thut quy hoch đng 14 Hình 2.6. Gii thut leo đồi 15 Hình 3.1. S đồ gii thut di truyền 20 Hình 4.1. Hình dáng cu to chung ca máy tiện 28 Hình 4.2. Hình dáng thân máy tiện 30 Hình 4.3. Tiết diện ca thân máy 30 Hình 4.4. Hệ thống đng gân thân máy 31 Hình 4.5. Thân máy tiện Charles Swing 33 Hình 4.6. Thân máy tiện Mascut 33 Hình 4.7. Thân máy tiện Fischer 33 Hình 4.8. Thân máy tiện Jessey Prince 33 Hình 4.9. Thân máy tiện Weiler 33 Hình 4.10. Thân máy tiện Martin 33 Hình 4.11. Thân máy tiện Rascher 33 Hình 4.12. Thân máy tiện Matra 33 Hình 4.13. Thân máy tiện Muser 33 Hình 4.14. Kết cu thân máy 34 Hình 4.15. S đồ lực và mômen tác dng trên máy tiện 35 Hình 5.1. Các bớc tính toán 43 Hình 5.2. Máy tiện Charles Swing 44 13 Hình 5.3. Kết cu thân máy tiện 46 Hình 5.4. Mặt cắt B-B 46 Hình 5.5. Mặt cắt A-A 46 Hình 5.6. Tiết diện ngang ca thành 48 Hình 5.7. Tiết diện ngang ca sn chéo 48 14 DANH MC BNG BIU BNG TRANG Bng 4.1. Bề dƠy thƠnh máy vƠ đng gân 32 Bng 4.2. Tr số k u , k x 39 Bng 4.3. Hệ số a, n 40 Bng 5.1. Dữ liệu thông số tính toán 52 Bng 5.2. Kết qu tính toán 53 Bng 5.3. Kết qu tính tay 53 Bng 5.4. Kết qu quy hoch tuyến tính 54 Bng 5.5. Kết qu so sánh 54 Bng 5.6. Sai lệch % giữa tính bằng GA và máy tiện Charles Swing 56 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 05 nă m 2013 15 Chng I: TNG QUAN 1.1 Đặt vnăđ Ngày nay, sn phẩm về máy công c trên th trng ngày càng phong phú và đa dng nhằm đáp ng th hiếu, yêu cầu… ca ngi tiêu dùng. Chính sự cnh tranh đó đƣ dn đến việc liên tc ci tiến các tính năng, công dng, cht lng, mu mã . . . ca sn phẩm. So với trớc đơy, các sn phẩm phi thỏa mãn về: đ bền, ổn đnh, làm việc không ồn, tiết kiệm vt liệu, ít tốn nhiên liệu, năng lng… Tuy nhiên , trong những năm gần đơy, thì ngoƠi những yêu cầu trên cần phi thêm các yêu cầu khác nh: tính thẩm mỹ, gn nhẹ, tiết kiệm không gian, phù hp ngi s dng, thân thiện với môi trng. Với những yêu cầu trên, bài toán thiết kế tr thành bào toán tối u. Miền thiết kế bƠi toán đc m rng do có nhiều ch tiêu đc xét đến hn, cũng vì thế số lng ràng buc tăng theo số yêu cầu cần phi thỏa mƣn. Nhng thi gian gii bài toán tối u cũng cần đc rút ngắn, li gii bƠi toán cũng gần với li gii chính xác. Đ có th gii quyết mt cách đúng đắn những bài toán kỹ thut ny sinh trong quá trình thiết kế máy mới, ngi thiết kế cần phi tính đến rt nhiều yếu tố ràng buc với nhau. Khi thiết kế máy công c cần tìm tòi những gii pháp tối u đ to nên kết cu u việt hn những cái hiện có. T đó so sánh những gii pháp khác nhau đ có li gii tối u. Trong quá trình thiết kế có th chia làm hai dng chính: có xét đến đ tin cy vƠ không xét đến đ tin cy. Khi thiết kế không xét đến đ tin cy thì các biến thiết kế là các giá tr đn đnh, không thay đổi trong quá trình thiết kế, chế to, s dng. . . . Quá trình thiết kế nƠy thng đn gin, ít tốn thi gian, chi phí. Tuy nhiên, mt số biến thiết kế nh ti trng tác dng, ng sut tới hn. . . thng lƠ các đi lng ngu nhiên, phân bố theo 16 quy lut xác sut nƠo đó trong quá trình thiết kế, chế to, s dng, do đó kết qu ca quá trình thiết kế nƠy thng không sát với thực tế, không s dng hết kh năng lƠm việc ca vt liệu. . . Với quá trình thiết kế có xét đến đ tin cy, các biến thiết kế đc xem là các đi lng ngu nhiên, phân bố theo quy lut nƠo đó. Do có xét đến các yếu tố ngu nhiên trong quá trình thiết kế nên kết qu sát với thực tế, s dng hết kh năng lƠm việc ca vt liệu, đm bo xác sut h hỏng trong quá trình s dng. . . Tuy nhiên đ có th thiết kế theo đ tin cy cần số lng thực nghiệm, nghiên cu, quan sát, ghi chép lớn do đó thng tốn kém, mt nhiều thi gian . . . và việc gii bài toán thiết kế thng gặp nhiều khó khăn phc tp. Ngày nay, với sự tiến b ca khoa hc kỹ thut, thì yêu cầu ca ngi s dng về tính tối u trong thiết kế lƠ điều tt yếu. Vì vy trong quá trình thiết kế đều xét đến ch tiêu đ tin cy nhằm hn chế các h hỏng xy ra trong quá trình làm việc, tiết kiệm nguyên vt liệu. . . Quá trình thiết kế tối u theo đ tin cy tng ng với việc gii bài toán tối u theo đ tin cy. Việc gii bƠi toán nƠy thng gặp rt nhiều khó khăn do miền thiết kế ngƠy cƠng đc m rng, các ràng buc tăng do phi đm bo nhiều yêu cầu hn, kỹ thut công nghệ phát trin nh hng đến quy trình sn xut sn phẩm. . . Việc tìm hiu các gii thut hiện có hay nghiên cu gii thut mới cho bài toán tối u vƠ so sánh gii thut về đ chính xác, thi gian thực hiện với các gii thut khác lƠ điều rt cần thiết đối với ngi kỹ s. 1.2 Mcăđíchănghiênăcu Đề tài này nghiên cu tính toán và tìm ra gii thut tối u cho ngi thiết kế có đc thân máy tiện với kết cu đn gin, gn, tiết kiệm không gian, không mt nhiều thi gian mà vn đáp ng đc yêu cầu về đ tin cy, tiết kiệm nguyên vt liệu. 1.3 Tng quan v các nghiên cuătrongăvƠăngoƠiănc 1.3.1. Các nghiên cuătrongănc [...]... t di truyền đ tối u thơn máy tiện rồi t đó m r ng cho các d ng thơn máy khác nh máy phay, máy bƠo, máy khoan… 1.5 Nhi m v và gi i h n lu năvĕn Nhiệm v c a lu n văn: - Nghiên c u bài toán tối u kết c u thân máy tiện - Tìm hi u lý thuyết đ tin c y áp d ng vào bài toán tối u kết c u thân máy - Tìm hi u các gi i thu t bài toán tối u - Lựa ch n gi i thu t thích h p cho bài toán tối u kết c u thân máy tiện. .. tiết di n cho khung thân máy bay - Tối u hóa hình d ng và ki u dáng trong thiết kế kết c u - Tối u hóa hình d ng c u trúc dựa trên gi i thu t di truyền 17 1.4 ụănghĩaăkhoaăh c và th c ti n - ụ nghĩa khoa h c: Lu n văn nghiên c u gi i thu t di truyền, tìm hi u lý thuyết đ tin c y áp d ng vào bài toán tối u kết c u thân máy tiện Lựa ch n gi i thu t thích h p cho bài toán tối u kết c u thân máy tiện -... n); về truyền đ ng kết c u máy nƠy có lo i có tr c vít me, có lo i không có tr c vít me - Máy tiện chép hình : đ c trang b các c c u chép hình đ gia công những chi tiết có hình dáng đặc biệt Lo i nƠy truyền đ ng ch có tr c tr n - Máy tiện chuyên dùng : ch đ gia công m t vƠi lo i chi tiết nh t đ nh nh : máy tiện ren chính xác, máy tiện hớt l ng, máy tiện tr c khuỷu, máy tiện bánh xe l a… - Máy tiện c... lo i trong phơn x 4.1.1 ng máy cắt ng c khí, với nhiều ch ng lo i khác nhau Các ki u máy Ti n Khó có th đ a ra m t cách phân lo i thích h p nh t cho các lo i máy tiện b i chúng r t đa d ng về kích th ớc, ki u dáng, ph Máy tiện có th đ ng th c truyền đ ng và m c đích c phân lo i thành các d ng sau: - Máy tiện v n năng : có hai nhóm : Máy tiện tr n vƠ máy tiện ren vít - Máy tiện v n năng đ c chế t o... ngăphápăgi i bài toán t iă uătheoăđộ tin c y Với bài toán tối u theo đ tin c y, việc gi i bài toán này cần s d ng 2 vòng lặp tối u lồng vào nhau Vòng ngoài là thiết kế tối u, vòng trong lƠ phơn tích đ tin c y nh hình 2.1 BƠi toán tối u thoe đ tin c y là m t d ng c a bài toán tối u có xét đến đ tin c y 21 Tối u hƠm m c tiêu Phân tích ng c đ tin c y RB1 Phân tích ng c đ tin c y RBm Hình 2.1 Vòng lặp tối u Tuy... v Lo i bƠi toán nƠy đƣ đ đầy đ , có th gi i đ ng kết c nghiên c u khá c những kết c u ph c t p và số biến thiết kế khá lớn H ớng nghiên c u hiện nay là tìm cách gi m khối l 25 ng tính toán bằng cách tìm ph ng pháp lặp h i t nhanh vƠ tăng m c đ chính xác c a kết qu Bài toán tối u tiết di n ngang đ c chia lƠm hai tr ng h p - Tối u tiết di n ngang với biến thiết kế liên t c - Tối u tiết di n ngang với... thiết kế r i r c b Bài toán t iă uăhìnhădáng Trong bài toán này c u trúc c a kết c u không thay đổi, v n đề lƠ xác đ nh kích th ớc và hình dáng c a kết c u c Bài toán t iă uăc u trúc N i dung c a bài toán này là quy lu t phân bố tối u v t liệu hoặc các phần t kết c u bao gồm c số l ng phần t và v trí các nút k c liên kết với đ t Bài toán tối u c u trúc ph c t p h n nhiều, nh ng kết qu nh n đ c là triệt... chăđộng T ng tự nh quy ho ch tuyến tính, nh ng quy ho ch đ ng tối u cho t ng giai đo n Khi có sự thay đổi trong m t giai đo n nƠo đó, ch cần tính tiếp, không ph i tính l i t đầu nh quy ho ch tuyến tính Do cũng dựa trên nền t ng c a quy ho ch tuyến tính nên cũng khó có th áp d ng cho bài toán tối u có xét đến ch tiêu đ tin c y Giai đo n 1 Hình 2.5 2.4.2 Tối u Giai đo n 2 Tối u Tối u Giai đo n n Gi i thu t... khi n a,b,d,e : Các tay g t đ di đ ng các khối bánh răng bên trong h p tốc đ c : Tay g t dùng đ đóng m ly h p, trên c s đóng m máy vƠ đ o chiều tr c chính 4.2 Thân máy 4.2.1 Thân máy Thân máy là b ph n quan tr ng, trên thân máy lắp t t c những b ph n chính yếu c a máy Thân máy dùng làm chuẩn đ lắp đặt các b ph n khác B ph n quan 42 ... truyền gi i quyết bài toán thiết kế tối u dầm bê tông cốt thép - Tối u kết c u thân máy bằng gi i thu t di truyền - Nghiên c u tối u hình d ng kết c u trên c s đ tin c y 1.3.2 Các nghiên c uăngoƠiăn Quá trình nghiên c u về tối u đ c c nghiên c u và thực hiện t r t lâu Công trình đầu tiên về tối u có th k đến Galileo Galilei với việc tối u hình dáng trong tài liệu “LỦ thuyết về hình d ng v t th với . 31 Hình 4.5. Thân máy tiện Charles Swing 33 Hình 4.6. Thân máy tiện Mascut 33 Hình 4.7. Thân máy tiện Fischer 33 Hình 4.8. Thân máy tiện Jessey Prince 33 Hình 4.9. Thân máy tiện Weiler 33. Weiler 33 Hình 4.10. Thân máy tiện Martin 33 Hình 4.11. Thân máy tiện Rascher 33 Hình 4.12. Thân máy tiện Matra 33 Hình 4.13. Thân máy tiện Muser 33 Hình 4.14. Kết cu thân máy 34 Hình 4.15 cu gii thut di truyền, tìm hiu lý thuyết đ tin cy áp dng vào bài toán tối u kết cu thân máy tiện. Lựa chn gii thut thích hp cho bài toán tối u kết cu thân máy tiện. - ụ nghĩa