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针对起重机传统优化设计方法效率低、减重效果不理想等问题,结合现代智能优化算法对桥式起重机的关键构件进行轻量化设计研究。本文从主梁轻量化设计出发,着重分析主梁在尺寸优化过程中多维多约束的特点,提出使用改进的文化基因算法(Memetic Algorithm,MA)对主梁进行优化设计研究,主要内容如下:(1)介绍了国内外起重机轻量化设计和MA算法框架的研究现状,确定了构造并改进MA算法对桥式起重机主梁进行尺寸优化的轻量化思路。(2)研究主梁结构特点及其在各工况的受力特点,建立相应的截面面积尺寸优化设计的数学模型,包括设计变量的选取,目标函数的确定,还有需要满足的强度、刚度、稳定性、边界尺寸限制等约束条件不等式的计算。(3)研究MA算法框架的关键要素,将改进的实数编码的遗传算法和模拟退火算法进行融合构造出本文的基本MA算法,并提出比例搜索的加速策略并融入MA算法,最后形成本文的加速文化基因算法(Accelerating Memetic Algorithm,AMA)。通过应用本文算法对工程实例进行优化求解测试并与已有文献的优化数据进行对比,验证了本文算法的性能和优化效果的优越性。(4)以某公司实际生产的某型号起重机的箱形主梁为研究对象,通过多次试验测试确定AMA算法中的控制参数,并求解得到主梁截面尺寸的优化设计参数。结果表明,AMA算法的优化结果比现有主梁的截面面积减少了17.38%;最后通过ANSYS Workbench仿真分析与原模型对比,验证了优化结果的可行性和合理性。