一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法及装置，利用遗传算法对滚动轴承的套圈定制的优化进行研究，以订制后套圈沟道尺寸偏差的区段数量最小化为优化目标，建立套圈订制优化模型。提高了定制生产效率以及轴承合套成功率、降低了零件库存、减少了生产批量，为企业订制优化生产研究提供了一种有效的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法及装置
本专利技术属于滚动轴承套圈定制
，具体涉及一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法及装置。
技术介绍
滚动轴承套圈定制是指根据轴承的径向游隙技术要求，将数量不配套的在库内(外)圈定制出与其合套的外(内)圈的过程。在轴承装配过程中，当套圈零件库存不能满足装配计划需求时，需要根据现有库存套圈以及技术要求进行订制生产。订制生产可以避免按工艺生产的盲目性，减少生产批量，从而减少零件库存，提高合套成功率。目前轴承企业在对套圈定制时，是根据工人经验将库存套圈的沟道尺寸偏差值分成区段和滚动体分配组合进行定制，其订制结果往往和工人的能力有很大关系，主观因素明显，容易造成订制结果离散程度较大，给后续生产带来困难。如果严格要求订制偏差，则严重降低生产效率，延长了生产周期；如果追求生产效率，放宽对订制偏差的要求，则容易导致生产的零件不符合订制要求，最终造成废品率高，增加生产成本。因此，在对套圈定制时，需要用科学的方法对套圈定制进行优化，以实现轴承订制生产的低成本、高效率运行，同时使订制结果聚集程度最高，便于后续加工生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法及装置，用于降低滚动轴承的内、外套圈库存，解决现有技术中根据人工经验进行套圈定制造成的生产效率降低、生产成本增加的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，包括以下步骤：1)给定n种在库套圈的沟道尺寸偏差和m种滚动体的直径偏差，从所述滚动体的直径偏差中，随机为每一个在库套圈的沟道尺寸偏差匹配一种直径偏差，用在库套圈和滚动体的匹配结果表示染色体的编码方式，形成初始种群；2)根据初始种群中每个染色体对应的待定制套圈的沟道尺寸偏差，将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，建立适应度函数，所述适应度函数与所述区段数量负相关；3)计算初始种群的适应度函数值，根据适应度函数值进行选择运算，然后进行交叉运算、变异运算，重复筛选基因组，直至达到设定的迭代次数，将适应度函数最大的染色体作为在库套圈和滚动体的最终匹配结果。所述滚动体的直径偏差满足以下公式：式中，n为在库套圈的沟道尺寸偏差的种类，k＝1,2,..,n，sk为第k种在库套圈的沟道尺寸偏差内的在库套圈数量，xkj为第k种尺寸偏差的套圈和第j种偏差的滚动体匹配结果，若匹配，xkj＝1，否则xkj＝0；GSj为第j种直径偏差的滚动体能装配混动轴承的数量。步骤2)中根据聚类算法将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，包括如下步骤：(1)将每一个待定制套圈的沟道尺寸偏差作为一个独立的簇，遍历两个簇之间的距离，找出所述距离中的最小值Y1，当最小值Y1小于设定的阈值a时，将具有最小值Y1的距离的两个簇合并成新簇B1；(2)在所述新簇B1和没有合并的簇中，遍历两个簇之间的最大距离，找出所述最大距离中的最小值Y2，当最小值Y2小于设定的阈值a时，将具有最小值Y2的距离的两个簇合并成新簇B2；(3)按照步骤(2)的方法继续对两个簇进行合并，在上一次合并得到的新簇BG和上一次没有合并的簇中，继续遍历两个簇之间的最大距离，直到找出所述最大距离中的最小值YG，且最小值YG大于设定的阈值a为止，最后得到的簇的数量为将待定制圈套的沟道尺寸偏差分成的区段数量。采用自适应遗传算法对所述交叉运算的概率、变异运算的概率进行自适应调整，公式分别为：式中，Pc为交叉运算的概率，Pc1、Pc2均为固定值，其中Pc1＝0.9，Pc2＝0.6，fmax为每代群体中最大的适应度值，favg为每代群体中的平均适应度值，f'为要交叉的两个个体中较大的适应度值；Pm为变异运算的概率，Pm1、Pm2均为固定值，其中Pm1＝0.1，Pm2＝0.001，f为要变异个体的适应度值。采用2-Opt置换算法对每次迭代进化后的种群中适应度最大的染色体进行更新。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制装置，包括处理器，该处理器用于执行指令以实现以下方法：1)给定n种在库套圈的沟道尺寸偏差和m种滚动体的直径偏差，从所述滚动体的直径偏差中，随机为每一个在库套圈的沟道尺寸偏差匹配一种直径偏差，用在库套圈和滚动体的匹配结果表示染色体的编码方式，形成初始种群；2)根据初始种群中每个染色体对应的待定制套圈的沟道尺寸偏差，将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，建立适应度函数，所述适应度函数与所述区段数量负相关；3)计算初始种群的适应度函数值，根据适应度函数值进行选择运算，然后进行交叉运算、变异运算，重复筛选基因组，直至达到设定的迭代次数，将适应度函数最大的染色体作为在库套圈和滚动体的最终匹配结果。所述滚动体的直径偏差满足以下公式：式中，n为在库套圈的沟道尺寸偏差的种类，k＝1,2,..,n，sk为第k种在库套圈的沟道尺寸偏差内的在库套圈数量，xkj为第k种尺寸偏差的套圈和第j种偏差的滚动体匹配结果，若匹配，xkj＝1，否则xkj＝0；GSj为第j种直径偏差的滚动体能装配混动轴承的数量。步骤2)中根据聚类算法将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，包括如下步骤：(1)将每一个待定制套圈的沟道尺寸偏差作为一个独立的簇，遍历两个簇之间的距离，找出所述距离中的最小值Y1，当最小值Y1小于设定的阈值a时，将具有最小值Y1的距离的两个簇合并成新簇B1；(2)在所述新簇B1和没有合并的簇中，遍历两个簇之间的最大距离，找出所述最大距离中的最小值Y2，当最小值Y2小于设定的阈值a时，将具有最小值Y2的距离的两个簇合并成新簇B2；(3)按照步骤(2)的方法继续对两个簇进行合并，在上一次合并得到的新簇BG和上一次没有合并的簇中，继续遍历两个簇之间的最大距离，直到找出所述最大距离中的最小值YG，且最小值YG大于设定的阈值a为止，最后得到的簇的数量为将待定制圈套的沟道尺寸偏差分成的区段数量。采用自适应遗传算法对所述交叉运算的概率、变异运算的概率进行自适应调整，公式分别为：式中，Pc为交叉运算的概率，Pc1、Pc2均为固定值，其中Pc1＝0.9，Pc2＝0.6，fmax为每代群体中最大的适应度值，favg为每代群体中的平均适应度值，f'为要交叉的两个个体中较大的适应度值；Pm为变异运算的概率，Pm1、Pm2均为固定值，其中Pm1＝0.1，Pm2＝0.001，f为要变异个体的适应度值。采用2-Opt置换算法对每次迭代进化后的种群中适应度最大的染色体进行更新。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用遗传算法对滚动轴承的套圈定制的优化进行研究，以订制后套圈沟道尺寸偏差的区段数量最小化为优化目标，建立套圈订制优化模型。提高了定制生产效率以及轴承合套成功率、降低了零件库存、减少了生产批量，为企业订制优化生产研究提供了一种有效的方法。附图说明图1是滚动轴承的截面示意图；图2是采用凝聚层次聚类算法对n种内套圈沟道尺寸偏差进行分类的原理图；图3是用自适应遗传算法的定制方法流程图；图4是采用自适应遗传算法和聚类算法得到的最优解变化趋势图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。本专利技术的滚动轴承套圈定制可描述为：轴承装配过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)给定n种在库套圈的沟道尺寸偏差和m种滚动体的直径偏差，从所述滚动体的直径偏差中，随机为每一个在库套圈的沟道尺寸偏差匹配一种直径偏差，用在库套圈和滚动体的匹配结果表示染色体的编码方式，形成初始种群；2)根据初始种群中每个染色体对应的待定制套圈的沟道尺寸偏差，将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，建立适应度函数，所述适应度函数与所述区段数量负相关；3)计算初始种群的适应度函数值，根据适应度函数值进行选择运算，然后进行交叉运算、变异运算，重复筛选基因组，直至达到设定的迭代次数，将适应度函数最大的染色体作为在库套圈和滚动体的最终匹配结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)给定n种在库套圈的沟道尺寸偏差和m种滚动体的直径偏差，从所述滚动体的直径偏差中，随机为每一个在库套圈的沟道尺寸偏差匹配一种直径偏差，用在库套圈和滚动体的匹配结果表示染色体的编码方式，形成初始种群；2)根据初始种群中每个染色体对应的待定制套圈的沟道尺寸偏差，将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，建立适应度函数，所述适应度函数与所述区段数量负相关；3)计算初始种群的适应度函数值，根据适应度函数值进行选择运算，然后进行交叉运算、变异运算，重复筛选基因组，直至达到设定的迭代次数，将适应度函数最大的染色体作为在库套圈和滚动体的最终匹配结果。2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，其特征在于，所述滚动体的直径偏差满足以下公式：式中，n为在库套圈的沟道尺寸偏差的种类，k＝1,2,..,n，sk为第k种在库套圈的沟道尺寸偏差内的在库套圈数量，xkj为第k种尺寸偏差的套圈和第j种偏差的滚动体匹配结果，若匹配，xkj＝1，否则xkj＝0；GSj为第j种直径偏差的滚动体能装配混动轴承的数量。3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，其特征在于，步骤2)中根据聚类算法将待定制圈套的沟道尺寸偏差按照设定的尺寸偏差阈值分成区段，包括如下步骤：(1)将每一个待定制套圈的沟道尺寸偏差作为一个独立的簇，遍历两个簇之间的距离，找出所述距离中的最小值Y1，当最小值Y1小于设定的阈值a时，将具有最小值Y1的距离的两个簇合并成新簇B1；(2)在所述新簇B1和没有合并的簇中，遍历两个簇之间的最大距离，找出所述最大距离中的最小值Y2，当最小值Y2小于设定的阈值a时，将具有最小值Y2的距离的两个簇合并成新簇B2；(3)按照步骤(2)的方法继续对两个簇进行合并，在上一次合并得到的新簇BG和上一次没有合并的簇中，继续遍历两个簇之间的最大距离，直到找出所述最大距离中的最小值YG，且最小值YG大于设定的阈值a为止，最后得到的簇的数量为将待定制圈套的沟道尺寸偏差分成的区段数量。4.根据权利要求1所述的基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，其特征在于，采用自适应遗传算法对所述交叉运算的概率、变异运算的概率进行自适应调整，公式分别为：1式中，Pc为交叉运算的概率，Pc1、Pc2均为固定值，其中Pc1＝0.9，Pc2＝0.6，fmax为每代群体中最大的适应度值，favg为每代群体中的平均适应度值，f'为要交叉的两个个体中较大的适应度值；Pm为变异运算的概率，Pm1、Pm2均为固定值，其中Pm1＝0.1，Pm2＝0.001，f为要变异个体的适应度值。5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的滚动轴承套圈定制方法，其特征在于，采用2-Opt置换算法对每次迭代进化后的种群中适应度最大的染色体进行更新。6.一种基于遗传...

【专利技术属性】
技术研发人员：许林明，杨晓英，张志文，林春荣，程攀攀，万林，张艳娇，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41