齿轮轴在Pro/ENGINEER中的优化设计

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优化设计是近年来发展起来的一门新的学科。最优化技术和计算机技术在设计领域的应用，为工程设计提供了一种重要的科学设计方法。本文用齿轮和齿轮轴的例子来阐述优化设计，目的在于从众多的设计方案中寻到最优方案，提高设计效率和设计质量。

利用FEA做结构和热力分析，提供了一种在给定工作条件和材料的情况下评估模型应力、应变和热分布的方法。使用这些分析工具和其他Pro/ENGINEER内置的函数，可以对用户定义的目标进行测量。通常这一目标和许多设计尺寸直接相联系。改变这些尺寸的值或者设计变量，自定义的目标也相应改变。优化设计就是对于用户自定义的设计目标，自动搜寻这些变量的最佳值。在大多数应用中，规定了一系列的设计约束来指定所允许的设计变量的边界。
　　一、概述
　　在Pro/ENGINEER中，优化设计工具通过一系列设计分析迭代来逼近目标，同时满足定义的任一设计限制，它也可以用来测试某一设计对特定约束或者限制的可行性。在可行性分析中，无需定义目标。
在这个案例中，笔者用齿轮和齿轮轴的例子来阐述优化设计的方法，如图1所示。  
为了简化问题，笔者假定齿轮轴是一个钢制作的实体，考虑最小质量为设计目标，选择齿轮宽度d4作为设计变量。其他已知参数如表所示。
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