(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210813280.2 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 东华大学 地址 201600 上海市松江区人民北路2 999 号 (72)发明人 汪俊亮　孙嘉豪　徐楚桥　张洁　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　柏子雵 (51)Int.Cl. D01H 7/04(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 双弹性介质的高速低功耗细纱锭子及其智 能设计优化方法 (57)摘要 本发明的一个技术方案是提供了一种双弹 性介质的高速低功耗细纱锭子。 本发 明的另一个 技术方案是提供了一种上述的双弹性介质的高 速低功耗细纱锭子的智能设计优化方法。 该高速 低功耗细纱锭子包括： 锭杆， 上支轴承、 弹性管、 止推轴承、 吸振卷簧、 内壳体、 外壳体、 弹性阻尼 介质和法兰座， 其中， 内壳体内吸振卷簧、 弹性管 配合润滑油与内、 外壳体间的弹性阻尼介质组成 双弹性介质系统， 抑制细纱锭子高速振动。 同时， 设计多目标驱动的遗传算法优化锭子关键部位 即吸振卷簧和弹性阻尼介质的结构参数， 提供一 种高速运转下高刚度、 低振幅的细纱锭子， 助力 细纱机进一 步提速降耗。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115369526 A 2022.11.22 CN 115369526 A 1.一种双弹性介质的高速低功耗细纱锭子， 其特征在于， 包括锭杆， 锭杆的顶部及底部 外分别套设有上支轴承以及止推轴承； 锭杆外还套设有弹性管， 且弹性管位于上支轴承与 止推轴承之间； 锭杆及弹性管设于内壳体内， 且内壳体位于上支轴承与止推轴承之间； 内壳 体、 上支轴承及止推轴承设于外壳体内； 内壳体与外壳体之间设有弹性阻尼介质； 止推轴承 下发设有位于外壳体内的吸振卷簧， 吸振卷簧、 弹性管配合润滑油与弹性阻尼介质组成双 弹性介质系统， 用于抑制细纱锭子的高速振动； 外壳体外套设有法兰座。 2.如权利要求1所述的一种双弹性介质的高速低功耗细纱锭子， 其特征在于， 所述上支 轴承套采用去内环的滚动轴承。 3.一种如权利要求1所述的双弹性介质的高速低功耗细纱锭子的智能设计优化方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 建立如权利要求1所述的双弹性介质的高速低功耗细纱锭子的细纱锭子结构模 型； 步骤2： 针对吸振卷簧的厚度ah、 弹性模量Eh以及弹性阻尼介质的厚度dtj、 粘度SI、 体积 Lv建立目标函数与约束， 并设计适应度值fitnes s函数， 其中： 所建立的目标函数与约束如下式所示： obj＝min(‑EI(ah， Eh， dtj,SI， Lv)， L(ah， Eh， dtj,SI， Lv)， Ec(ah， Eh， dtj,SI， Lv)) s.t. 0mm≤ah≤3mm 50N/mm2≤Eh≤200N/mm2 0mm≤dtj≤1mm 500cSt≤SI≤15 00mm 0ml≤Lv≤5ml 式中， EI()为锭子的抗弯刚度函数， L()为锭子的振幅函数， Ec()为锭子的纺纱能耗函 数 所设计的适应度值fitnes s函数fitnes s(Xi)如下式所示： 式中， β 、 γ分别为抗弯刚度、 振幅和能耗的权重系数， 依据对不同优化目标重视程度 设计； 步骤3： 基于步骤2建立的目标函数与约束以及设计的适应度值fitness函数， 采用多目 标驱动遗传算法寻找Pareto 最优解集。 4.如权利要求3所述的一种智能设计优化方法， 其特征在于， 步骤3中所述的多目标驱 动遗传算法具体包括以下步骤： 步骤301： 初始化父代种群X、 父代种群X的个数 数量N以及进化代数； 步骤302： 对父代种群X设计选择、 交叉、 变异操作方法， 生成子代种群X ″ ′； 步骤303： 合并父代种群X与子代种群X ″ ′， 形成新的种群Q； 步骤304： 对种群Q进行 快速非支配排序和拥挤度计算；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115369526 A 2步骤305： 根据局部优化搜索方法生成新父代种群， 包括以下步骤： 根据所计算个体非支配等级从小到大、 拥挤度从大到小进行排序， 选择种群Q中前N个 个体组成新的种群， 随机选择当前种群中20％的个体， 引入Ansys有限元分析比较所取个体 及其领域内解集， 若领域内个体效果优于本次迭代 时步骤302所述的父代种群X的原个体， 则进行交换， 反 之则保留原个 体， 优化生成新的父代种群X； 步骤306： 若未达到迭代终止条件， 则返回步骤302， 进行下一次迭代； 若达到迭代终止 条件， 则将获得的父代种群X作为Pareto 最优解集 判断终止条件， 循环步骤3或输出Pareto 最优解集。 5.如权利要求4所述的一种智能设计优化方法， 其特征在于， 所述步骤302包括以下步 骤： 步骤3021： 进行选择操作 每次从当前父代种群X中随机抽取3个个体， 计算其适应度值， 比较选择适应度值最小 的个体形成个体数量为N的子代种群X ′， X′＝[x′1,x′2,x′3,…,x′N]， 其中第i个个体x ′i表示 为： 表示从种群X中随机抽取3个 个体； 步骤3022： 进行交叉操作 依次从子代种 群X′中抽取相邻两个体， 各取一半， 构成新的个体x ″i， 形成个体数量为N 的子代种群X ″， X″＝[x″1,x″2,x″3,…,x″N]， 其中第i个 个体x″i表示为： 步骤3023： 进行变异操作 设立变异概率P变， 判断是否进行变异操作， 对需变异的个体根据实际情况设计多项式 函数C(x)进行变异操作， 形成个体数量为N的子代种群X ″ ′， 其中第i个个体x ″ ′i为： Pb为[0,1]内的一个随机数。 6.如权利要求3所述的一种智能设计优化方法， 其特征在于， 在所述步骤3之后， 还包 括： 步骤4： 根据所述Pareto最优解集， 调整所建立的细纱锭子模型结构的结构参数， 导入 Ansys有限元分析软件进一步分析对比， 最 终确定如权利要求 1所述的双弹性介质的高速低 功耗细纱锭子的最优结构参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115369526 A 3