Investigación sobre la Optimización Multi-Objetivo del Moldeo de Engranajes Helicoidales Basada en un Algoritmo Genético Mejorado
Autores: Zhou, Shengmao; Zhang, Dehai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación sobre la Optimización Multi-Objetivo del Moldeo de Engranajes Helicoidales Basada en un Algoritmo Genético Mejorado
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Diseño tradicional
Engranajes helicoidales
Optimización multiobjetivo
Conformado de engranajes
Algoritmo genético
Amplitud de vibración
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Los métodos tradicionales de diseño y conformación de engranajes helicoidales pueden tener dificultades para cumplir simultáneamente con los requisitos de múltiples indicadores de rendimiento, como la precisión de la superficie de los dientes, la capacidad de carga y la eficiencia de transmisión. Este estudio intenta superar estas limitaciones a través de un método de optimización multiobjetivo y lograr la optimización integral de múltiples indicadores de rendimiento. Este documento tiene como objetivo mejorar la transmisión de potencia del sistema de engranajes y reducir la vibración y el ruido. Se evalúan los impactos de la conformación de engranajes a través de la carga normal por unidad de longitud de la superficie del engranaje helicoidal y la amplitud de vibración del engranaje. Primero se determinaron los esquemas de conformación de engranajes tradicionales utilizando teorías y fórmulas clásicas. Luego, se aplicó un algoritmo genético mejorado para buscar parámetros óptimos de conformación de engranajes helicoidales. Se desarrolló un modelo de masa concentrada de ocho grados de libertad del sistema de transmisión de engranajes helicoidales, considerando el acoplamiento de flexión-torsión-axial, basado en la segunda ley de Newton y se resolvió mediante el método de Runge-Kutta de cuarto orden. Las comparaciones mostraron que el esquema de conformación tradicional redujo la carga normal máxima por unidad de longitud en un 20.6% y la amplitud de vibración del sistema en un 18.3%. En contraste, el algoritmo genético mejorado logró reducciones mayores del 26.34% y 27.2%, respectivamente. Ambos métodos disminuyeron efectivamente la carga normal máxima por unidad de longitud y la amplitud de vibración del sistema, siendo el algoritmo genético mejorado el que produjo resultados superiores. Este trabajo ofrece una base teórica clave y una referencia para mejorar la transmisión de carga, reducir costos y mitigar la vibración y el ruido en los sistemas de transmisión de engranajes.
Descripción
Los métodos tradicionales de diseño y conformación de engranajes helicoidales pueden tener dificultades para cumplir simultáneamente con los requisitos de múltiples indicadores de rendimiento, como la precisión de la superficie de los dientes, la capacidad de carga y la eficiencia de transmisión. Este estudio intenta superar estas limitaciones a través de un método de optimización multiobjetivo y lograr la optimización integral de múltiples indicadores de rendimiento. Este documento tiene como objetivo mejorar la transmisión de potencia del sistema de engranajes y reducir la vibración y el ruido. Se evalúan los impactos de la conformación de engranajes a través de la carga normal por unidad de longitud de la superficie del engranaje helicoidal y la amplitud de vibración del engranaje. Primero se determinaron los esquemas de conformación de engranajes tradicionales utilizando teorías y fórmulas clásicas. Luego, se aplicó un algoritmo genético mejorado para buscar parámetros óptimos de conformación de engranajes helicoidales. Se desarrolló un modelo de masa concentrada de ocho grados de libertad del sistema de transmisión de engranajes helicoidales, considerando el acoplamiento de flexión-torsión-axial, basado en la segunda ley de Newton y se resolvió mediante el método de Runge-Kutta de cuarto orden. Las comparaciones mostraron que el esquema de conformación tradicional redujo la carga normal máxima por unidad de longitud en un 20.6% y la amplitud de vibración del sistema en un 18.3%. En contraste, el algoritmo genético mejorado logró reducciones mayores del 26.34% y 27.2%, respectivamente. Ambos métodos disminuyeron efectivamente la carga normal máxima por unidad de longitud y la amplitud de vibración del sistema, siendo el algoritmo genético mejorado el que produjo resultados superiores. Este trabajo ofrece una base teórica clave y una referencia para mejorar la transmisión de carga, reducir costos y mitigar la vibración y el ruido en los sistemas de transmisión de engranajes.