基于压力，独立速率的非对称的液压缸的摩擦模型[外文翻译].rar

附件C：译文

齿轮系统一体化的有限元分析及优化设计
Chien-Hsing Li, Hong-Shun Chiou, Chinghua Hung,
Yun-Yuan Chang,Cheng-Chung Yen
台湾，新竹，大学路100号，国立交通大学，机械工程系
台湾，新竹，工业技术研究院

摘要:本文通过齿轮系统的测试例子,建立了一批名为“一体化的有限元分析及优化设计”的模块。这一批模块由I - DEAS软件， ABAQUS / Standard和MOST软件作为预处理，分别对数值求解和优化。这种简单实用的方法是，通过这一模块能够搜索相关节点和单元，并自动对接触面进行分析。一个简单的齿轮副装置和完整的行星齿轮系统先后被用作测试的这一集成模块例子。输入传动装置的参数后，该模块将自动构造几何模型，通过分析得出解决接触应力的最佳解决方案。该结果将提高技术装备的系统设计。
关键词：有限元分析;优化设计;行星齿轮系统;接触应力分析

1. 介绍
传统上都是用简单的公式解决相当复杂的工程问题。而现代工程师通常会使用各种软件，以提高各阶段的研究和开发效率。然而，由于各种软件之间通常不能互相交互，这实际上使一体化的工作非常困难。例如，有限元软件广泛应用于各种工程问题，如结构分析，导热性和电磁问题等。优化设计软件包帮助解决优化设计的变量。一些商业项目已成功地将这两个系统结合起来合并为一个批处理模块，但它们的应用非常有限。许多实际设计问题，特别是那些需要采集几何参数做为设计变量时，仍需要工程师反复处理不同的CAD ， CAE技术，并优化软件。
对于齿轮系统的设计，首先根据齿轮原始的结构尺寸，使用CAD软件建立一个几何模型，在该模型上划分网格进行应力分析。如果分析的结果并不令人满意，由于未能分优化设计，齿轮结构尺寸必须修改，几何模型和有限元网格也必须重建。这些繁琐的步骤，必须反复进行，直至得到最优解。在本研究中，一个名为“一体化的有限元分析及优化设计”的批处理模块被开发出来用以缩短上述程序。齿轮的结构尺寸可以通过这个批处理模块得到最佳的解决方案，并且这一过程是自动进行的。因此，工程设计人员不再需要多次重建模型了。这样，就可以更有效率的为学术界和产业界研究齿轮系统。
三个软件， I - DEAS， ABAQUS / Standard和MOST分别用于模块预处理，有限元分析和优化。通过一个界面程序，连接这三个软件包。此外，联系节点和元素的搜索算法被开发，并纳入本单元，以解决齿轮系统分析的接触问题。
下面将用两个齿轮系统作为例子来验证测试这种集成模块的作用。第一个是一个小齿轮和一个齿轮组成的简单的齿轮系统，其中压力角被选定为设计变量和最小接触应力的目标函数。另一个是包括一个太阳齿轮，行星齿轮和三个一个固定齿圈的一个完整的行星齿轮系统。

2. 集成模块的组成
图1展示了组成集成模块的各个部分。下面将介绍各部分的详细内容。