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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

基本信息

批准号：
03F03220
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 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F03220/
关键词：
歯車多段歯車装置最適化設計強度設計配置設計

项目摘要

本研究は、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て、第一段階(基本設計段階)では、歯車の強度設計をもとに、モジュール、歯数、圧力角、歯幅、などの基礎諸元設計と歯車の空間的位置を定めるための初期配置設計解を求める。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、ねじれ角、転位係数、歯形修正、などの歯車の詳細設計解を求める。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。一方、多段歯車装置は、特に、はすば歯車で構成されている場合、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同時に行った。本研究の研究実績は(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、基礎諸元設計と初期配置設計解を求めるための自動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、歯車の詳細設計解を求めるための詳細最適化設計アルゴリズムを開発した。(3)以上の最適化設計アルゴリズムとともに、設計システムの工業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多様な解析プログラムを開発した。

This study aims to develop the optimal design of multi-stage gear units, and to implement the automatic design of gear units in practice. The design optimization process consists of two stages: the first stage (basic design stage) and the second stage. The strength of the vehicle is designed according to the design parameters, such as the number of teeth, the pressure angle, the width of teeth, and the position 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 parameter, the angle, the position coefficient, the tooth shape correction, and the detailed design solution of the vehicle. This design stage includes detailed design, configuration design, and solution modification. In the case of one-stage and multi-stage gear units, the structure of the gear unit and the shaft load are important problems. This study aims to analyze the load on each shaft of the whole gear unit and the necessary factors for the actual design of the multi-stage gear unit. The main achievements of this study are as follows: (1) The development of strength design, basic element design and initial configuration design of multi-stage gear mechanism; (2)To ensure the performance and manufacturing possibility of multi-stage gear, the basic design shall be developed according to the initial design solution, the new optimization parameters shall be developed according to the detailed design solution of gear. (3)The above optimization design is based on the consideration of industrial applicability of the design system, analysis of shaft load of each section, analysis of efficiency and vibration initiation force of the device, and development of multi-section analysis and optimization design necessary for practical design of multi-section vehicle devices.