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针对现役大型矿井提升机主轴装置筒壳、人孔周边以及主轴上不时有裂纹产生的问题,对主轴装置整体进行典型多工况数值模拟,分析确认其薄弱环节,并结合基于神经网络的响应面法与多目标遗传算法,对薄弱处进行目标驱动优化设计。研究结果表明:主轴装置关键部件卷筒以及主轴的刚度和强度均符合使用要求,但在人孔周边,主轴左轴承处以及卷筒筒壳上均存在明显应力集中,计算结果与主轴装置常见故障基本一致;优化后人孔周边应力减少约11.37%。研究方法与成果可被企业设计部门用作校核主轴装置结构设计可靠性以及解决人孔开裂问题的可行参考,同时也为同类工程机械设计提供了方法,具有推广意义。