多段歯車装置の設計自動化の為の二段階最適化設計法

多级齿轮装置设计自动化的两步优化设计方法

• 批准号: 03F00220
• 负责人: 久保 愛三
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00220/
• 关键词: 歯車; 多段歯車装置; 強度設計; 配置設計; 最適設計

本研究の目的は、多段歯車装置の最適化設計アルゴリズムを開発し、それをもとにして実際の歯車設計で実用可能な自動設計プログラムを開発することである。設計アルゴリズムは二段階の設計最適化過程で構成されている。第一段階(基本設計段階)では、歯車の強度設計をもとに基礎諸元設計(モジュール、歯数、圧力角、歯幅)と初期配置設計解(歯車の空間的位置)を求める。第二段階(詳細設計段階)では、歯車装置の性能と製作可能性を保証するために、基本設計段階で求めた初期設計解から新たな最適化関数を構築し、歯車の詳細設計解(ねじれ角、転位係数、歯形修正、など)を求める。この設計段階では詳細設計パラメタの決定のみならず、基礎設計パラメタと配置設計解の変更も含む。特に、はすば歯車で構成されている多段歯車装置の場合、歯車装置の構造による装置の効率と軸受荷重が重要な問題になる。本研究では歯車装置全体の効率と各段の軸受荷重の解析など、多段歯車装置の実際設計に必要となる様々な解析プログラムの開発も目指す。今までの研究実績は1)多段歯車装置を構成している歯車の強度設計プログラムを開発し、基礎諸元設計(モジュール、歯数、圧力角、歯幅)と初期配置設計解(歯車の空間的位置)を求めるための基本設計アルゴリズムを開発した。2)多段歯車装置の性能と製作可能性を保証するために、基本設計アルゴリズムで求めた初期設計解から新たな最適化関数を構築し、歯車の詳細設計解(ねじれ角、転位係数、歯形修正、など)を求めるための詳細設計アルゴリズムを開発している。3)以上の最適化設計アルゴリズムとともに、設計システムは将来的な実用性を考慮し、各段の軸受荷重、装置の効率や振動起振力の解析など、多段歯車装置の実際設計に必要となる様々な解析プログラムの開発している。今後、開発した自動設計システムを実際の設計問題に適用し、検証及び改良を行い、実用に耐えうることを確認する予定である。

The purpose of this study is to develop the optimal design of multi-stage gear units, and to implement the automatic design of gear units in practice. The design ariel management system consists of a two-stage design optimization process. The first stage (basic design stage) is the strength design of the vehicle, the design of the basic elements (the number of teeth, the pressure angle, and the width), and the initial configuration design solution (the location of the space of the vehicle). The second stage (detailed design stage) is to ensure the performance and manufacturing possibility of the vehicle device. The basic design stage is to obtain the initial design solution. The new optimization factor is to construct the detailed design solution of the vehicle (angle, position coefficient, tooth shape correction). This design stage includes detailed design, configuration design, and solution modification. In particular, in the case of multi-stage gear units, the performance of gear units and shaft loads are important issues. This paper presents the analysis of the load on the shaft of the whole gear unit, the necessary analysis and development instructions for the practical design of the multi-stage gear unit. The results of this study are as follows: 1) The strength design of multi-stage dental device is developed, and the basic design elements (tooth number, pressure angle and tooth width) are developed. The initial configuration design solution (the position of dental space) is developed. 2)To ensure the performance and manufacturing possibility of multi-stage gear, the basic design shall be completed, the initial design solution shall be obtained, the new optimization relation shall be constructed, and the detailed design solution of gear (angle, position coefficient, tooth shape correction, etc.) shall be obtained. 3)The above optimization design is based on the consideration of the future practicality of the design system, the analysis of the shaft load of each section, the efficiency of the device and the vibration initiation force, and the development of the analysis of the optimization process necessary for the practical design of the multi-section motorcycle device. In the future, the development of automatic design system, the application, verification and improvement of design problems, the implementation of resistance, and the confirmation of design problems