بهینهسازی توان و وزن چرخدندههای ساده به کمک روشهای بهینهسازی فرا ابتکاری و روشهای اجزا محدود
محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
1 - فارغ التحصیل، دانشگاه علم و فرهنگ
2 - استادیار، دانشگاه علم و فرهنگ
کلید واژه: الگوریتم چرخه آب, چرخدنده ساده, بهینه سازی, الگوریتمهای فراابتکاری, الگوریتم شبکه عصبی,
چکیده مقاله :
چرخدندهها یکی از پرکاربردترین اجزای انتقال و یا تغییر قدرت محسوب میشوند که به وفور در صنعت به چشم میخورند. در طراحی چرخدنده ها، متغیرهای وزن، اندازه و راندمان از عوامل مهم و تاثیرگذار در یک طراحی بهینه محسوب میشوند، هرچند این عوامل گاهی در تضاد با یکدیگر هستند. از اینرو اهمیت بهینه سازی در چرخدنده ها امری ضروری قلمداد میشود. امروزه با توسعه رایانه ها و گسترش نرم افزارهای مهندسی در علم مکانیک میتوان در هزینه و در ساخت این چرخدنده ها پیشرفت قابل توجه ای کرد. چرخدنده مورد نظر در این تحقیق از نوع چرخدنده ساده است که البته این تحقیق قابلیت بسط به انواع دیگر چرخدنده ها را داراست. در این مقاله از نرم افزار انسیس و زبان برنامه نویسی متلب جهت مدلسازی و بهینه سازی چرخدنده ساده استفاده شده است. در این مطالعه، هدف افزایش بیشترین توان با کمترین وزن ممکن است. متغیرهای طراحی در این مقاله، توان، تعداد دندانه، مدول، و ضخامت چرخدنده هستند که به بهینهترین شکل ممکن با نرمافزار متلب بهینه سازی شده اند و سپس با نرمافزار انسیس مدلسازی و تحلیل مهندسی میشوند. در این میان، قیودی مانند قیود مربوط به تنشهای موجود، مدول، فاصله دو محور چرخدنده، راندمان، و ضرایب اطمینان نیز در نظر گرفته میشوند. نتایج حاصله از برنامه نویسی با خطای بسیار کمی نتایج حاصله از نرم افزار مهندسی را تایید میکند که این مهم مبین قابل قبول بودن مدل ریاضی ارایه شده در این مقاله است.
Gearing is one of the most efficient methods of transmitting power from a source to its application with or without change of speed or direction. In this paper, a spur gear model is optimized aiming to maximize its transmission power and minimize its weight. Several design variables named as transmitted power, number of pinion teeth, modules, and thickness of gears have been considered during optimization process. For the sake of optimization, two developed metaheuristics named as water cycle and neural net-work algorithms have been examined using MATLAB programming language platform. Besides, obtained optimization results have been validated and analyzed using well-known commercial computer aided engineering software ANSYS. Based on the ob-tained optimization results, optimum design has been found using optimizers and in terms of engineering analysis good agreement has been observed between the applied finite element approach.
