Багатооб’єктивна оптимізація двоступеневої циліндричної коробки передач з подвійними передачами на другому ступіні з використанням техніки пилки для зменшення площі днища та підвищення ефективності

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322992

Ключові слова:

метод SAW, метод MEREC, циліндрична коробка передач, передавальне число, ККД коробки передач, днище коробки передач, MCDM, MOOP

Анотація

Двоступінчасті циліндричні редуктори з двома передачами на другому ступені широко використовуються в різних галузях промисловості. Ця конструкція коробки передач допомагає збільшити вантажопідйомність, збільшує рівномірний розподіл сил і мінімізує робочий шум. Однією з важливих проблем у розробці цього типу коробки передач є одночасна оптимізація кількох проектних критеріїв, включаючи ефективність трансмісії та загальний розмір. Оптимізація конструкції коробки передач передбачає більше, ніж вибір відповідної конфігурації коробки передач; це потребує повного підходу, який збалансовує продуктивність із розміром, забезпечує стабільну роботу та мінімізує виробничі витрати. Це дослідження було проведено для розробки методу розв’язання задачі багатоцільової оптимізації (MOOP), пов’язаної з конструкцією двоступеневої циліндричної коробки передач (TSHG), що містить подвійні передачі на другому ступені (DGSS). Основна увага приділяється двом єдиним цілям: максимізації ефективності коробки передач і мінімізації площі днища коробки передач. У цьому дослідженні досліджуються три основні конструктивні параметри: передавальне число першого ступеня (u1), коефіцієнт ширини передачі першого ступеня (Xba1) і другого ступеня (Xba2). Процес оптимізації проводився в два окремі етапи. Початкова фаза була зосереджена на задачі оптимізації з однією метою, спрямованою на мінімізацію розриву між рівнями змінних. Другий етап був зосереджений на роботі з MOOP для визначення оптимальних параметрів проекту. Метод простого адитивного зважування (SAW) використовувався для вирішення проблеми багатокритеріального прийняття рішень (MCDM), тоді як метод MEREC використовувався для встановлення ваг критеріїв. Впровадження SAW у цьому контексті представляє нову методологію, яка спрощує ідентифікацію оптимального рішення, одночасно підвищуючи точність результатів. Крім того, вирішення проблеми MOOP у двоетапний підхід скорочує процес вирішення та підвищує точність результатів. Запропоновані оптимізовані значення основних конструктивних параметрів мають на меті підвищити ефективність коробки передач і максимізувати простір для установки, тим самим полегшуючи потенційне застосування в різних галузях промисловості

Біографії авторів

Binh Duc Vu, Viet Tri University of Industry

PhD

Faculty of Mechanical Engineering

Hung Quoc Tran, Hanoi University of Industry

PhD

Faculty of Mechanical Engineering

Thanh Van Dinh, East Asia University of Technology

PhD

Department of Electronics and Electrical

Trang Van Nguyen, Thai Nguyen University of Technology

PhD

Faculty of Mechanical Engineering

Minh Khac Nguyen, Thai Nguyen University of Technology

PhD

Faculty of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Khai, D. Q., Linh, N. H., Danh, T. H., Tan, T. M., Cuong, N. M., Hien, B. T. et al. (2022). Calculating Optimum Main Design Factors of a Two-Stage Helical Gearboxes for Minimum Gearbox Mass. Advances in Engineering Research and Application, 314–325. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22200-9_34
  2. Jelaska, D. (2012). Gears and Gear Drives. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781118392393
  3. Le, X.-H., Vu, N.-P. (2023). Multi-Objective Optimization of a Two-Stage Helical Gearbox Using Taguchi Method and Grey Relational Analysis. Applied Sciences, 13 (13), 7601. https://doi.org/10.3390/app13137601
  4. Vu, D.-B., Tran, H.-D., Dinh, V.-T., Vu, D., Vu, N.-P., Nguyen, V.-T. (2024). Solving a Multi-Objective Optimization Problem of a Two-Stage Helical Gearbox with Second-Stage Double Gear Sets Using the MAIRCA Method. Applied Sciences, 14 (12), 5274. https://doi.org/10.3390/app14125274
  5. Dinh, V.-T., Tran, H.-D., Vu, D.-B., Vu, D., Vu, N.-P., Do, T.-T. (2024). Multi-Objective Optimization for Finding Main Design Factors of a Two-Stage Helical Gearbox with Second-Stage Double Gear Sets Using the EAMR Method. Symmetry, 16 (7), 783. https://doi.org/10.3390/sym16070783
  6. Dinh, V.-T., Tran, H.-D., Tran, Q.-H., Vu, D.-B., Vu, D., Vu, N.-P., Nguyen, T.-T. (2024). Multi-Objective Optimization of a Two-Stage Helical Gearbox Using MARCOS Method. Designs, 8 (3), 53. https://doi.org/10.3390/designs8030053
  7. Abuid, B. A., Ameen, Y. M. (2003). Procedure for Optimum Design of a Two-Stage Spur Gear System. JSME International Journal Series C, 46 (4), 1582–1590. https://doi.org/10.1299/jsmec.46.1582
  8. Wang, H., Wang, H.-P. (1994). Optimal engineering design of spur gear sets. Mechanism and Machine Theory, 29 (7), 1071–1080. https://doi.org/10.1016/0094-114x(94)90074-4
  9. Yokota, T., Taguchi, T., Gen, M. (1998). A solution method for optimal weight design problem of the gear using genetic algorithms. Computers & Industrial Engineering, 35 (3-4), 523–526. https://doi.org/10.1016/s0360-8352(98)00149-1
  10. Huang, H.-Z., Tian, Z.-G., Zuo, M. J. (2005). Multiobjective optimization of three-stage spur gear reduction units using interactive physical programming. Journal of Mechanical Science and Technology, 19 (5), 1080–1086. https://doi.org/10.1007/bf02984029
  11. Golabi, S., Fesharaki, J. J., Yazdipoor, M. (2014). Gear train optimization based on minimum volume/weight design. Mechanism and Machine Theory, 73, 197–217. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2013.11.002
  12. Patil, M., Ramkumar, P., Shankar, K. (2017). Multi-Objective Optimization of Spur Gearbox with Inclusion of Tribological Aspects. Journal of Friction and Wear, 38 (6), 430–436. https://doi.org/10.3103/s1068366617060101
  13. Liu, S., Li, B., Gan, R., Xu, Y., Yang, G. (2023). Multi-Objective Optimization of Two-Stage Helical Pairs in Helical Hydraulic Rotary Actuator Using Ensemble of Metamodels and NSGA-II. Actuators, 12 (10), 385. https://doi.org/10.3390/act12100385
  14. Alam, J., Panda, S. (2021). A comprehensive study on multi-objective design optimization of spur gear. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 51 (9), 5272–5298. https://doi.org/10.1080/15397734.2021.1996246
  15. Istenes, G., Polák, J. (2024). Investigating the Effect of Gear Ratio in the Case of Joint Multi-Objective Optimization of Electric Motor and Gearbox. Energies, 17 (5), 1203. https://doi.org/10.3390/en17051203
  16. Hung, T. Q., Tung, L. A. (2023). Application of Taguchi Technique and Grey Relational Analysis for Multi-Target Optimization of Two-stage Helical Gearboxes. Advances in Image and Video Processing, 11 (6), 372–387. https://doi.org/10.14738/aivp.116.16104
  17. Huy, T. Q., Binh, N. V., Thanh, D. V., Danh, T. H., Trang, N. V. (2023). Optimization of a Two-stage Helical Gearbox with Second Stage Double Gear Sets to Reduce Gearbox Mass and Increase Gearbox Efficiency. Wseas Transactions on Applied and Theoretical Mechanics, 18, 287–298. https://doi.org/10.37394/232011.2023.18.27
  18. Dinh, V.-T., Tran, H.-D., Bui, T.-D., Vu, D.-B., Vu, D., Vu, N.-P., Truong, T.-T.-H. (2024). Multi-Objective Optimization of a Two-Stage Helical Gearbox with Second Stage Double Gear-Sets Using TOPSIS Method. Processes, 12 (6), 1160. https://doi.org/10.3390/pr12061160
  19. Chat, T., Uyen, L. V. (2007). Design and calculation of Mechanical Transmissions Systems. Vol. 1. Hanoi: Educational Republishing House.
  20. Dinh, V.-T., Tran, H.-D., Vu, D.-B., Vu, D., Vu, N.-P., Luu, A.-T. (2024). Application of a Multi-Criterion Decision-Making Method for Solving the Multi-Objective Optimization of a Two-Stage Helical Gearbox. Machines, 12 (6), 365. https://doi.org/10.3390/machines12060365
  21. Hartati, S., Harjoko, A., Wardoyo, R., Kusumadewi, S. (2006). Fuzzy multi-attribute decision making (Fuzzy MADM). Yogyakarta: Graha Ilmu, 364.
  22. Keshavarz-Ghorabaee, M. (2021). Assessment of distribution center locations using a multi-expert subjective-objective decision-making approach. Scientific Reports, 11 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-021-98698-y
Багатооб’єктивна оптимізація двоступеневої циліндричної коробки передач з подвійними передачами на другому ступіні з використанням техніки пилки для зменшення площі днища та підвищення ефективності

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-02-24

Як цитувати

Vu, B. D., Tran, H. Q., Dinh, T. V., Nguyen, T. V., & Nguyen, M. K. (2025). Багатооб’єктивна оптимізація двоступеневої циліндричної коробки передач з подвійними передачами на другому ступіні з використанням техніки пилки для зменшення площі днища та підвищення ефективності. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(4 (133), 72–80. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.322992

Номер

Том 1 № 4 (133) (2025): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Binh Duc Vu, Hung Quoc Tran, Thanh Van Dinh, Trang Van Nguyen, Minh Khac Nguyen

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.