1.设计变量

以筒体端部法兰厚度B、扁形抗剪螺钉个数n及公称直径d、扁形抗剪螺钉和顶盖及筒体端部法兰的啮合长度l、顶盖环槽处的直径D_h及其厚度H等6个参数为设计变量，即

X=（x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆）^T=（B，n，d，l，D_h，H）^T （10-75）

2.目标函数

以新型小顶盖快启式全自紧高压密封装置的最小总制造成本为优化目标，目标函数可表达为

式中 ρ——材料密度（kg/m³）；

α₁、α₂、α₃——分别为单位质量筒体端部法兰、扁形抗剪螺钉和顶盖的制造成本（万元/t）；

L——法兰高度（mm）。

3.约束条件

（1）扁形抗剪螺钉 扁形抗剪螺钉的强度条件为

式中 τ——每个扁形抗剪螺钉的平均切应力（MPa）；

D_g——外O形密封环密封直径（mm），取D_g=D_i+d_o，其中，D_i为容器内径（mm），d_o为O形密封环直径，一般取d_o=10mm；

p_d——设计压力（MPa）；

d_b——扁形抗剪螺钉的根径（mm）；

n——扁形抗剪螺钉数目；

l——扁形抗剪螺钉和顶盖的实际啮合长度，一般取l=（3～5）d_b；

η——扁形抗剪螺钉削弱系数，为弦长除以直径，一般取η=0.7；

ξ——螺纹啮合修正系数，为螺纹牙根部的宽度与螺距之比，对普通螺纹取ξ=0.75；(www.daowen.com)

[τ]^t——设计温度下材料的许用切应力（MPa），一般取[τ]^t=0.577[σ]^t，其中[σ]^t为设计温度下顶盖、筒体端部法兰和扁形抗剪螺钉材料许用应力最小值。

扁形抗剪螺钉和3～4只定位销沿环槽周向均布，总数取4的整数倍，且最小间距应满足扳手操作空间的要求，即

n+（3-4）=4k （10-78）

扁形抗剪螺钉和顶盖及筒体端部法兰的啮合长度，一般取3～5倍的扁形抗剪螺钉公称直径，即

（2）筒体端部法兰的强度条件

（3）顶盖 顶盖纵向截面的弯曲应力应满足式（10-83）的要求：

其厚度应满足式（10-84）的要求：

式中 C——厚度附加量（mm）；

∑d——顶盖纵向截面上所有开孔的孔径之和（mm）；

D_i——容器内直径（mm）；

k——整数；

K——结构特征系数，根据支撑情况取K=0.21；

ν——开孔削弱系数；

[σ]_p^t——设计温度下顶盖的许用应力（MPa）。

若顶盖兼作管板，为使其布管区面积跟平垫密封一样，顶盖环槽处的直径D_h应不小于容器内直径，即

D_h≥D_i （10-85）