多段歯車装置の設計自動化の為の二段階最適化設計法

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。

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。