Topologická optimalizace ozubeného kola

Abstract

Táto bakalárska práca sa zaoberá problematikou topologickej optimalizácie tela ozubeného kolesa. Cieľom je vykonať optimalizáciu pomocou rôznych softvérových riešení a porovnať výsledky s návrhom vytvoreným tradičnými výrobnými metódami. Počiatočný návrh bol vytvorený a podrobený analýze metódou konečných prvkov (FEM) v prostredí Ansys. Optimalizácia bola vykonaná pomocou nTop, Ansys a Altair Inspire. Všetky výsledky optimalizácie boli následne podrobené analýze metódou konečných prvkov a porovnané. Optimalizácia viedla k zvýšeniu celkovej deformácie zubu a miernemu nárastu napätia v koreni zubu, no na druhej strane preukázala priaznivé zníženie celkovej hmotnosti ozubeného kolesa. Táto práca poskytuje prehľadné zhrnutie rôznych prístupov k topologickej optimalizácii. Upozorňuje na možnosti a obmedzenia každého softvérového riešenia a predstavuje možné prístupy k tejto špecifickej oblasti optimalizácie.

This thesis is concerned with problematic of topology optimization of gear body. Aim is to perform the optimization using various software solutions and compare the results with the design created for traditional means of manufacturing. Initial design was created and subjected to Finite element analysis using Ansys. Optimization was performed using nTop, Ansys and Altair Inspire. All the results of optimization were in the end subjected to finite element analysis and compared. Optimization resulted in increase of total deformation of the tooth and slight increase in root stress, but on the other hand demonstrated favourable decrease in overall weight of the gear wheel. This thesis provides comprehensible summary of different approached to topological optimization. It brings into attention possibilities and limitations of each software solutions and presents possible approaches to this niche field of optimization.