一种叉车驱动桥半轴三相优化方法及系统与流程

本技术涉及结构优化，尤其涉及一种叉车驱动桥半轴三相优化方法及系统。

背景技术：

1、叉车驱动桥浮动半轴属于承受交变扭转载荷的旋转传动件，其花键齿数、轴身直径、过渡圆角半径三个结构参数共同决定半轴的疲劳寿命与制造成本，现有的半轴结构参数设计方法多借助遗传算法、粒子群算法等群体智能寻优手段，在预先设定的取值区间内对上述结构参数进行随机采样或迭代搜索，并结合疲劳强度校核公式或有限元仿真评估候选参数组合的性能，从中筛选出满足强度要求的参数组合。

2、然而，花键齿数作为整数变量决定花键连接部位的分度圆直径，轴身直径又须与花键分度圆直径保持强度连续性关系，过渡圆角半径的可取范围进而受轴身直径约束，三者之间存在依次传递的几何约束链条，现有方法通常将三个变量在各自固定区间内独立随机采样，未按这一约束链条对采样范围做逐级推导，导致生成的参数组合中相当比例落在实际不可行的区域，需要额外的校验与剔除步骤；同时，现有的搜索过程多采用单一阶段的随机寻优，未对搜索范围做由粗到细的分级收窄，前期大范围探索与后期小范围收敛混杂在同一寻优阶段中进行，收敛速度与搜索精度难以兼顾；此外，疲劳寿命与制造成本这两项相互牵制的性能指标往往被现有方法单独考核或简单取其一，未按二者此消彼长的关系进行加权综合评估。

3、在上述几何约束链条与分级寻优需求的基础上，若要按花键齿数、轴身直径、过渡圆角半径的依赖顺序生成参数种群，首先需要解决花键齿数变量的整数取值如何逐级推导出轴身直径与过渡圆角半径可行区间的问题；在此基础上，对推导得到的轴身直径与过渡圆角半径取值组合进行寻优时，如何在兼顾疲劳寿命与制造成本两项相互牵制指标的前提下实现搜索范围由粗到细的分级收敛，成为进一步需要解决的问题；由于花键齿数本身也需要参与寻优迭代，而齿数每次变动都会带动下游轴身直径与过渡圆角半径可行区间整体偏移，若齿数变动后仍对轴身直径与过渡圆角半径重新从头搜索，将造成已收敛的搜索结果被舍弃，如何在齿数发生小幅变动时复用已有的收敛结果而非重新搜索，以及复用后如何针对偏移后的可行区间对继承得到的取值进行修正，由此成为需要进一步解决的问题。

技术实现思路

1、本技术提供了一种叉车驱动桥半轴三相优化方法及系统，本技术要解决的技术问题是现有半轴结构参数优化方法未按三个结构参数之间的几何约束链条逐级生成可行参数、且寻优过程未实现分级收敛与继承复用而导致的搜索效率低、参数组合不可行比例高的问题；通过按约束链条生成参数种群并结合三相搜索与邻域继承机制，提高了参数搜索效率与最终结构参数组合的可行性与合理性。

2、第一方面，本技术提供了一种叉车驱动桥半轴三相优化方法，所述叉车驱动桥半轴三相优化方法包括：

3、步骤s1、对花键齿数变量进行种群编码处理，得到锚点种群，根据所述锚点种群对轴身直径变量和过渡圆角半径变量进行条件区间映射处理，得到卫星子种群；

4、步骤s2、通过三相搜索算法对所述卫星子种群进行固相开发处理、液相过渡处理和气相探索处理，得到锚点个体适应度值；

5、步骤s3、根据所述锚点个体适应度值对所述锚点种群进行所述三相搜索算法处理，在气相探索处理阶段生成新锚点个体，将所述新锚点个体与所述锚点种群中已有锚点个体的差值处于邻域范围内的情形，由所述已有锚点个体对应的所述卫星子种群继承处理获得所述新锚点个体对应的卫星子种群，并对继承获得的所述卫星子种群中超出可行域的个体进行边界修正处理，得到更新后锚点种群和更新后卫星子种群；

6、步骤s4、由所述更新后锚点种群和所述更新后卫星子种群中筛选获得满足约束条件的最优结构参数组。

7、第二方面，本技术提供了一种叉车驱动桥半轴三相优化系统，所述叉车驱动桥半轴三相优化系统包括：

8、编码模块，用于对花键齿数变量进行种群编码处理，得到锚点种群，根据所述锚点种群对轴身直径变量和过渡圆角半径变量进行条件区间映射处理，得到卫星子种群；

9、探索模块，用于通过三相搜索算法对所述卫星子种群进行固相开发处理、液相过渡处理和气相探索处理，得到锚点个体适应度值；

10、修正模块，用于根据所述锚点个体适应度值对所述锚点种群进行所述三相搜索算法处理，在气相探索处理阶段生成新锚点个体，将所述新锚点个体与所述锚点种群中已有锚点个体的差值处于邻域范围内的情形，由所述已有锚点个体对应的所述卫星子种群继承处理获得所述新锚点个体对应的卫星子种群，并对继承获得的所述卫星子种群中超出可行域的个体进行边界修正处理，得到更新后锚点种群和更新后卫星子种群；

11、筛选模块，用于由所述更新后锚点种群和所述更新后卫星子种群中筛选获得满足约束条件的最优结构参数组。

12、第三方面，提供了一种叉车驱动桥半轴三相优化设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述叉车驱动桥半轴三相优化设备执行上述的叉车驱动桥半轴三相优化方法。

13、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的叉车驱动桥半轴三相优化方法。

14、本技术提供的技术方案中，通过对花键齿数变量进行种群编码得到锚点种群，并根据锚点种群对轴身直径变量和过渡圆角半径变量进行条件区间映射得到卫星子种群，将三个原本相互关联的结构参数按照花键齿数决定轴身直径可行范围、轴身直径进一步决定过渡圆角半径可行范围的几何依赖关系逐级生成，使得种群中的每一个参数组合从生成之初即处于满足结构约束的可行范围内，避免了独立随机采样方式下大量参数组合因不满足几何约束而需要事后剔除的情形，减少了无效搜索所占用的计算资源，让搜索过程更多地集中在真正具有工程意义的可行域内展开。在此基础上，通过三相搜索算法对卫星子种群依次进行气相探索、液相过渡、固相开发处理，使搜索范围随处理阶段推进由大范围遍历逐步收窄至小范围精细调整，这种分级收敛的搜索节奏契合了结构参数优化问题中先保证覆盖面、再逐步逼近局部最优的一般规律，使锚点个体适应度值的评估建立在疲劳寿命与制造成本两项相互牵制指标的加权基础之上，让最终筛选得到的参数组合能够在强度性能与经济性之间取得较为均衡的结果。

15、针对花键齿数这一整数变量在寻优迭代中发生小幅变动的情形，本技术通过邻域继承处理令新锚点个体在与已有锚点个体花键齿数差值较小时直接复用已有锚点个体对应卫星子种群的收敛结果，并针对齿数变动带来的可行区间偏移对继承得到的个体进行边界修正，使搜索过程不必在齿数每次变动后都重新执行完整的三相搜索流程，减少了重复计算量。在叉车驱动桥半轴这一承受交变扭转载荷、结构参数间存在链式几何约束的具体应用场景中，上述编码方式、分级搜索机制与继承修正机制并非通用寻优算法的简单套用，而是针对花键齿数、轴身直径、过渡圆角半径三者依赖关系以及疲劳寿命与制造成本相互牵制这一具体工程背景所作的针对性设计，算法特征与应用领域的结构特性相互契合，才使得搜索效率与参数可行性的提升在该应用场景下得以实际发挥。