Теоретические основы информатики

Метод оптимизации массы пластиковых деталей редуктора, изготавливаемых с помощью $3D$-печати, на основе генетического алгоритма

Т. Ю. Ким^ab, А. В. Печковская^a, Е. И. Печковский<sup>a

a</sup> Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси, ул. Сурганова, 6, 220012, г. Минск, Беларусь
^b Ургенчский филиал Ташкентского университета информационных технологий им. Мухаммеда аль-Хорезми, ул. аль-Хорезми, 110, 220100, г. Ургенч, Узбекистан

Аннотация: Приводится разработка функции пригодности для генетического алгоритма, направленной на минимизацию массы компонентов редуктора, изготавливаемых из полилактида методом FDM-печати. Для шестерен, оптимизируемых с помощью генетических алгоритмов, лучшие результаты могут быть получены в пространстве решений, которое формируется ограничениями на контактную прочность, выносливость при изгибе, статическую прочность вала и усталостную прочность. Показано, что эволюционная оптимизация конструкции пластиковых деталей, изготавливаемых методом FDM-печати, позволила уменьшить их массу без снижения прочности и функциональности. Предложен метод вычисления массы компонентов редуктора, превосходящий существующие методы по точности расчетов. Полученные результаты предполагается использовать при проектировании и прототипировании узлов робототехнических аппаратов, требовательных к массе деталей. Компьютерное моделирование выполнено в среде Matlab.

Ключевые слова: генетические алгоритмы; Matlab; редуктор; шестерня; зубчатое колесо; оптимизация; масса; эволюционные алгоритмы; 3D-печать; FDM-печать.

УДК: 044.942, 519.876.5

Поступила в редакцию: 30.08.2024
Исправленный вариант: 04.10.2024
Принята в печать: 18.10.2024