【適用事例】modeFRONTIERを使った軸受形状の最適化

皆さま、こんにちは。

IDAJの営業部：担当Oです。

IDAJからご提供している多目的ロバスト設計最適化ツール「modeFRONTIER」は、自動車、重工業、電機、建築など、おかげざまで本当に様々な業界でご利用いただいています。

ここでは、世界最大の軸受メーカーであるSKF様で、modeFRONTIERを活用して軸受形状を最適化した事例をを紹介したいと思います。

最適化対象は、以下のコロ軸受で、軸受の外径・内径、コロの長さ・角度・径・クラウニング等を変数としています。

許容接触圧力範囲内で摩擦トルク（註：軸受を空転させるときに発生するトルク）を最小にする形状を探索するためにmodeFRONTIERを適用されました。

コロ軸受の設計変数

接触圧力が一定以上だと、軸受が塑性変形してしまうため、それ以下で摩擦トルクを最小にする形状を探索しています。最適化計算の結果、最初の形状に比べて摩擦トルクが34%も低減した形状の探索に成功しています。

最適化結果

さらにmodeFRONTIERのポスト処理のクラスタリング機能を使用して、摩擦トルクを軽減できないか検討しています。軸受のクラウニング（Race Profile Shape）の形状ごとに計算結果を色分けすると、クラウニングの形状5～10番が摩擦トルクが少ないことがわかります。

摩擦トルクの軽減検討

そこでクラウニングの形状を5～10に絞って最適化計算を再度実施すると、許容できる接触圧力以下で摩擦トルクをさらに下げられる形状を見つけることができ、最初の形状に比べて摩擦トルクを38%削減することができました。

このようにmodeFRONTIERは、最適化計算後にポスト処理機能を使用して分析することで、さらに良い形状を探索することが可能です。変数が多数あり、どれが最適な形状か分からないという課題をお持ちのお客様はmodeFRONTIERの使用を検討されてはいかがでしょうか？

本事例だけでなく最適化計算にご興味がおありであれば、ぜひ詳細をご説明いたします。お気軽に下記までお問い合わせください！

出典：ESTECO Resorce Center “Optimization Applied to the Bearing Design of an Automotive Subsystem”

https://www.esteco.com/modefrontier/optimization-applied-bearing-design-automotive-subsystem

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