بهینه سازی توان و وزن چرخدنده های ساده به کمک روش های بهینه سازی فرا ابتکاری و روش های اجزا محدود

چرخدنده ها 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 می توان 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 بهینه ترین شکل ممکن با نرم افزار متلب بهینه سازی شده اند و سپس با نرم افزار انسیس مدل سازی و تحلیل مهندسی میشوند. در این میان، قیودی مانند قیود مربوط به تنش های موجود، مدول، فاصله دو محور چرخدنده، راندمان، و ضرایب اطمینان نیز در نظر گرفته می شوند. 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.