基于多目标拓扑优化技术的齿轮结构优化设计

发布时间：2021-08-04 08:53

　　为加强齿轮刚度和对外界激励的抑制能力,减少齿轮制造的材料使用率,引入多目标拓扑优化理论并运用OptiStruct对齿轮最佳结构进行设计。首先,依据齿轮的实际工作状况,基于HyperMesh分别以刚度和一阶固有频率为优化目标,以优化前后体积比为约束条件构建齿轮的SIMP优化模型并运用OptiStruct进行求解。然后,采用折衷规划法定义多目标函数,基于层次分析法计算决策矩阵并确定多目标函数的权重因子。最后,运用OptiStruct求解出齿轮结构的最佳材料分布。优化结果表明,优化后的齿轮不仅提高了力学性能和抑制振动能力,还降低了齿轮材料的使用率,实现齿轮结构的轻量化设计。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(05)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

齿轮结构有限元模型及工况条件

运用OptiStruct进行优化求解，经过35步优化迭代可得齿轮静态拓扑优化后的材料分布情况，如图2所示。优化迭代后，直齿轮柔度最大值和最小值，如表2所示。

运用OptiStruct进行优化求解，经过39次迭代步得模态拓扑优化后齿轮结构的材料分布形式，如图3所示。通过优化前后对齿轮的模态特性比较，其一阶固有频率和质量，如表3所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MATLAB小型灌木割灌机构传动系统优化设计[J]. 杨春梅,郭明慧,马岩,刘千军,杨铁.  机械传动. 2017(03)
[2]基于混合离散方法的多级齿轮传动系统振动优化[J]. 张丽娟.  机械传动. 2017(01)
[3]逻辑齿轮的建模及齿廓参数优化[J]. 金建军,王玉闯,刘德平.  组合机床与自动化加工技术. 2016(11)
[4]平流泵用非圆齿轮副的优化设计及实验分析[J]. 胡紫阳,杨辉,李大柱,韩江.  中国机械工程. 2016(22)
[5]基于多目标拓扑优化的全柔顺并联机构构型固有振动频率研究[J]. 朱大昌,宋马军.  中国机械工程. 2015(13)
[6]降低斜齿轮噪声的对角修形优化设计[J]. 蒋进科,方宗德,王峰.  振动与冲击. 2014(07)
[7]微型柔性机构的多目标计算机辅助拓扑优化设计[J]. 左孔天,赵雨东,钟毅芳,陈立平.  计算机辅助设计与图形学学报. 2006(06)

硕士论文
[1]基于静/动态多目标拓扑优化理论的弹性微变形并联机构构型综合与设计[D]. 宋马军.江西理工大学 2016



本文编号：3321406