Вісники НТУ "ХПІ"
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2494
З 1961 р. у ХПІ видається збірник наукових праць "Вісник Харківського політехнічного інституту".
Згідно до наказу ректора № 158-1 від 07.05.2001 року "Про упорядкування видання вісника НТУ "ХПІ", збірник був перейменований у Вісник Національного Технічного Університету "ХПІ".
Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" включено до переліку спеціалізованих видань ВАК України і виходить по серіях, що відображають наукові напрямки діяльності вчених університету та потенційних здобувачів вчених ступенів та звань.
Зараз налічується 30 діючих тематичних редколегій. Вісник друкує статті як співробітників НТУ "ХПІ", так і статті авторів інших наукових закладів України та зарубіжжя, які представлені у даному розділі.
Переглянути
14 результатів
Результати пошуку
Документ Математична модель та алгоритм оптимізації за критерієм мінімальних контактних напружень зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Левін, Нікіта Олександрович; Устиненко, Олександр Віталійович; Бошанскі, Мірослав; Протасов, Роман Васильович; Бондаренко, Олексій Вікторович; Андрієнко, Сергій ВолодимировичЗниження маси та габаритів зубчастих передач є актуальною задачею сучасного машинобудування. Одним із перспективних шляхів її розв'язання є застосування зачеплення з опукло-увігнутим контактом зубців. Дослідження присвячено розробці математичної моделі та алгоритму оптимального проєктування циліндричних зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом робочих поверхонь. Критерій оптимальності: мінімальні контактні напруження з урахуванням конструктивних, геометричних та технологічних обмежень. Побудовано цільову функцію для випадка мінімізації контактних напружень: контактні напруження σH у зачепленні повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх обмежень. Визначені змінні проєктування: кут зачеплення в полюсі αС, радіус кривизни верхньої частини лінії зачеплення rkh, радіус кривизни нижньої частини лінії зачеплення rkd. Обрано метод розв’язання задачі оптимального проєктування – зондування простору параметрів проєктування. У якості пробних точок використовуються точки ЛПτ-послідовності. Розроблено алгоритм оптимального проєктування зубчастої передачі. Він враховує конструктивні, технічні та технологічні особливості останньої, а також дають змогу підвищити точність розрахунків за рахунок керуванням похибками обчислень. Основні етапи роботи алгоритму наступні: задання вхідних даних (числових обмежень на змінні проєктування, а також параметрів передачі та її навантаження); генерування ЛПτ-послідовності для змінних проєктування з одночасним урахуванням їхніх числових обмежень; перевірка функціональних обмежень; додаткові перевірочні розрахунки (при необхідності) контактної міцності зачеплення; формування масиву можливих варіантів розв'язку; пошук найкращого варіанта розв'язку (пробної точки, що відповідає мінімальному значенню цільової функції) шляхом сортування масиву.Документ Оптимальне проектування циліндричних зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом: цільова функція та змінні проектування(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Устиненко, Олександр Віталійович; Левін, Нікіта Олександрович; Бондаренко, Олексій Вікторович; Бошанскі, Мірослав; Протасов, Роман Васильович; Андрієнко, Сергій Володимирович; Матюшенко, Микола ВасильовичЗниження маси та габаритів зубчастих передач є актуальною задачею сучасного машинобудування. Одним із перспективних шляхів її розв'язання є застосування зачеплення з опукло-увігнутим контактом зубців. Тому дослідження присвячено розробці методів оптимального проектування циліндричних зубчастих передач з опукло-увігнутим контактом робочих поверхонь. Критерії оптимальності: мінімальні контактні напруження та (або) мінімальні відносні швидкості ковзання з урахуванням конструктивних, геометричних та технологічних обмежень. У якості об'єкта дослідження обрано С – С зачеплення, воно запропоновано словацькими вченими М. Бошанскі та М. Верешем. Побудовано цільову функцію для випадку мінімізації контактних напружень. Критерій оптимальності сформульовано так: контактні напруження σ H у зачепленні повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх обмежень. Також побудовано цільову функцію для випадка мінімізації відносних швидкостей ковзання профілів. Критерій оптимальності сформульовано так: відносні швидкості ковзання профілів λ у крайніх точках зачеплення повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх обмежень. Визначені змінні проектування: кут зачеплення в полюсі α С , радіус кривизни верхньої частини лінії зачеплення r kh , радіус кривизни нижньої частини лінії зачеплення r kd . Обрано метод розв'язання задачі оптимального проектування. З усього різноманіття було обрано метод зондування простору параметрів проектування. У якості пробних точок використовуються точки ЛПτ-послідовності. Метод дає змогу оперувати значною кількістю параметрів – до 51, забезпечує достатньо велику кількість рівномірно-розподілених пробних точок – до 2 20 . У подальших дослідженнях планується сформувати систему обмежень на змінні проектування, розробити методики та алгоритми розв’язання задачі, а також провести тестові та перевірочні розрахунки з метою підтвердження та оцінки отриманих теоретичних результатів.Документ Оптимальне проєктування за масою трансмісії гусеничного транспортератягача МТ-ЛБ: математична модель, алгоритм, числовий експеримент(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Клочков, Ілля Євгенович; Устиненко, Олександр Віталійович; Бондаренко, Олексій Вікторович; Сєриков, Володимир Іванович; Андрієнко, Сергій ВолодимировичРозв'язання задачі оптимізації трансмісії легкого багатоцільового гусеничного транспортера-тягача МТ-ЛБ є перспективним напрямком досліджень, тому що дає змогу поліпшити масові характеристики машини, забезпечити навантажувальну здатність та довговічність трансмісії при модернізації. Побудовано математичну модель оптимізації трансмісії за масою, а саме: побудовано цільову функцію оптимізації трансмісії за масою, яка досить коректно враховує основні показники трансмісії; визначені змінні проєктування, у якості яких обрані основні геометричні параметри зачеплень (модулі та числа зубців); сформовано систему обмежень на змінні проєктування та запропоновано методику динамічного змінення обмежень на числа зубців коробки передач. Запропоновано послідовність перевірки обмежень, яка дозволить зменшити обсяг та час розрахунків для знаходження найкращого розв'язку. Розв'язання виконується на основі зондування простору параметрів, де у якості пробних точок в одиничному багатомірному кубі використовуються точки ЛПτ-послідовності. Також було розроблено прикладну методику та докладний алгоритм оптимального проєктування трансмісії. Вони враховують конструктивні, технічні та технологічні особливості останньої, а також дають змогу підвищити точність розрахунків за рахунок керування похибками обчислень передавальних відношень та рівності міжосьових відстаней зачеплень коробки передач та додаткового редуктора трансмісії. Були проведені числові експерименти для базового двигуна та інших 4 двигунів. Аналіз результатів дає змогу зробити висновок, що досягнуто суттєвого зменшення маси та габаритів трансмісії порівняно з базовою при навантаженнях, відповідних для типових режимів руху.Документ Метаевристичні алгоритми. Метафори-стратегії (оглядова стаття)(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр Віталійович; Сєриков, Володимир ІвановичОписано актуальність освітлення сучасних метаевристичних алгоритмів, освітлено ряд термінів та взаємозв'язків між ними, необхідність проведення класифікації, а також метафор, що використовуються для опису алгоритмів. Це дає змогу зрозуміти необхідність висвітлення вказаної теми та проведення досліджень літературних джерел стосовно питання. Розглянуто ряд термінів і категорій, а також взаємозв'язків між ними, що дало змогу запропонувати класифікацію метаевристичних алгоритмів. Запропоновано підхід до класифікації метаевристичних алгоритмів, що базується на термінах та поділі категорій, взятих з природничих наук. Відповідно до назв класів відбувається і їх наповнення. Це дає змогу об'єднати певний сегмент знань у кластер з єдиною термінологією. Розглянуто категорію "метафора" та її функції при формуванні метаевристичних алгоритмів, це дало змогу глибше зрозуміти можливості використання метафор у науковій діяльності та сформувати перелік вимог до них при описі алгоритмів. Проведено огляд цікавих, оригінальних та різноманітних метаевристичних алгоритмів, що дало змогу зрозуміти сучасні тенденції стосовно цього питання, визначити переваги та недоліки алгоритмів, а також зрозуміти та сформувати роль метафори при їх створенні чи описі. Також, огляд дає можливість виділити два інтелектуальних напрямки використання метафор: допомога підвищення розуміння та інтенсифікація донесення ідеї до цільової аудиторії вже розробленого алгоритму чи стратегії та розробка нових алгоритмів чи стратегій пошуку оптимальних параметрів. Розглянуто систему формування та оформлення нового знання і ролі метафори у ній. Сформовано системний трикутник "ідея-алгоритм-метафора", а також можливі шляхи розвитку в цій системі, що дає можливість визначення чи вибору розробником певного шляху та наступних його етапів.Документ Оптимальне проєктування евольвентних циліндричних прямозубцевих передач з підвищеним коефіцієнтом перекриття: цільова функція, змінні проєктування та обмеження(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Устиненко, Олександр Віталійович; Черельов, Станіслав Володимирович; Бошанскі, Мірослав; Протасов, Роман Васильович; Бондаренко, Олексій Вікторович; Левін, Нікіта ОлександровичЗниження маси та габаритів евольвентних циліндричних прямозубцевих передач є актуальною задачею сучасного машинобудування. Одним із перспективних шляхів її розв'язання є застосування зачеплення зі збільшеною робочою висотою зубців та коефіцієнтом торцевого перекриття εα ≥ 2. Дослідження присвячено розробці методів оптимального проєктування саме таких передач. Критерій оптимальності сформульовано наступним чином: контактні напруження у полюсі зачеплення повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх конструктивних, геометро-кінематичних та технологічних обмежень, насамперед, при забезпеченні коефіцієнта торцевого перекриття εα ≥ 2. Визначені змінні проєктування: коефіцієнти висоти головки зубців вихідних контурів шестерні та колеса h˟ₐ₁ , h˟ₐ₂ ; кут профілю вихідного контуру α; коефіцієнт зміщення вихідного контуру шестерні X₁. Сформовано систему обмежень на змінні проєктування: основне функціональне обмеження на мінімальну величину коефіцієнта торцевого перекриття – εα ≥ 2; обмеження на коефіцієнти висоти головки зубців вихідних контурів шестерні та колеса h˟ₐ₁, h˟ₐ₂ ; обмеження на кут профілю вихідного контуру α; обмеження на значення коефіцієнтів зміщення вихідного контуру X₁, X₂; відсутність підрізання ніжок зубців шестерні та колеса; відсутність загострення вершин зубців шестерні та колеса; відсутність інтерференції у зачепленні; умова забезпечення згинальної міцності зубців шестерні та колеса. Обрано метод розв’язання задачі оптимального проєктування. З усього різноманіття було обрано метод зондування простору параметрів проєктування. У якості пробних точок використовуються точки ЛПt-послідовності. Метод дає змогу оперувати значною кількістю параметрів – до 51, забезпечує достатньо велику кількість рівномірно-розподілених пробних точок – до 2 ²°. У подальших дослідженнях планується розробити методики та алгоритми розв'язання задачі, а також провести тестові та перевірочні розрахунки з метою підтвердження та оцінки отриманих теоретичних результатів.Документ Огляд сучасного використання генетичних та еволюційних алгоритмів. Стратегії, можливості (оглядова стаття)(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр Віталійович; Протасов, Роман Васильович; Клочков, Ілля Євгенович; Воронцов, Борис Сергійович; Матюшенко, Микола Васильович; Калінін, Павло МиколайовичСучасні тенденції оптимально-раціонального проєктування технічних об’єктів перетинають велику кількість напрямів їх реалізації. Одним із цікавих та перспективних напрямів є генетичні та еволюційні алгоритми (ГА та ЕА). Автори просувають використання ГА та ЕА у якості апарата розв’язання задач оптимально-раціонального проєктування складних механічних систем. Описано актуальність освітлення сучасних методів, підходів та стратегій реалізації ГА та ЕА, а також розглянуто їх прикладну реалізацію, що дало змогу виявити цікаві напрями досліджень, які з подальшою адаптацією чи модифікаціями можуть бути використані для розв’язання задач оптимально-раціонального проєктування редукторів, коробок передач та трансмісій. Освітлено основні загальні напрями літератури стосовно ГА та ЕА, а також на прикладах висвітлено практичне використання ГА та ЕА в: технічній та технологічній діяльності, фізиці, будівництві, водних системах, нанотехнологіях, аналітичному та імітаційному моделюванні, електричних та електронних системах, моделюванні штучного інтелекту та нейронних мережах, інформаційних технологіях, економічній теорії, управлінні та менеджменті, маркетингу, соціології, біології та медицині. Це дало змогу зрозуміти сучасні наукові тенденції стосовно цього питання, визначити переваги та недоліки існуючих напрямів і підходів та допомогло обрати вектор подальшої наукової думки, визначитися з цікавими підходами, стратегіями та методами. Зважаючи на певні особливості ЕА, автори віддають перевагу саме їм. А з огляду стратегій, то перспективними є гібридизація з іншими методами, максимальна насиченість всіх етапів «випадковістю» та можливість навчання (організації пам’яті) алгоритму подібно до нейронних мереж.Документ Основні тенденції та напрями в оптимальному проектуванні трансмісій колісних машин (оглядова стаття)(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр ВіталійовичСучасні вимоги до процесу проектування будь-якого технічного об’єкту є дуже жорсткими. Спрямованість та незалежність, скорочення часу на процес, максимальна автоматизація процесу, комплексність – все це є невід’ємними характеристиками сучасного проектування. Тому досить широко розповсюджені підходи до оптимального проектування технічних систем. Для технічних об’єктів доцільно вживати термін оптимально-раціонального проектування. У даній роботі розглянуті механічні ступінчасті трансмісії. Слід зауважити, що механічні ступінчасті трансмісії є одним із найрозповсюджених видів і охоплюють всі класи машин, від легкових, через вантажні автомобілі, до військових машин та техніки спеціального призначення. Ця розповсюдженість призвела до великого ряду компонувальних схем та різної агрегато-насиченості. Вказані аспекти змусили інженерів до формулювання ряду специфічних вимог щодо механічних ступінчастих трансмісій, які вилилися у певні якісні характеристики – критерії, та застосування різних концепцій, методик та підходів до проектування. Для авторів є цікавими саме механічні ступінчасті трансмісії колісних машин, як розповсюджений сегмент транспортної техніки. Таким чином, освітлення методів, підходів та напрямків до оптимально-раціонального проектування механічних ступінчастих трансмісій колісних машин є актуальною задачею, яка дасть змогу виявити «білі плями» цього питання, визначити переваги та недоліки існуючих напрямів, допоможе обрати вектор подальшої наукової думки, визначитися з підходами та методами до оптимально-раціонального проектування механічних ступінчастих трансмісій колісних машин. Освітлено декілька загальних напрямів проектування механічних ступінчастих трансмісій колісних машин: вибір параметрів трансмісії, врахування динаміки крутильних коливань, раціональний розподіл крутних моментів між ведучими колесами, розподіл потужностей у трансмісії, обрання раціональних фаз перемикання тощо. Описані основні об’єкти досліджень та розповсюджені методи розв’язання задач проектування. Надано графічне подання викладеного матеріалу, що дає змогу швидко орієнтуватися у питанні, а при необхідності модифікувати існуючі чи синтезувати нові задачі.Документ Приклад багатокритеріальної оптимізації двоступінчастого редуктора за допомогою модифікованого еволюційного алгоритму(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр Віталійович; Клочков, Ілля Євгенович; Сєриков, Володимир Іванович; Воронцов, Борис Сергійович; Кириченко, Ірина ОлексіївнаРобота присвячена розв’язанню задачі вибору оптимальних геометричних параметрів зачеплень двоступеневого циліндричного редуктора у випадку багатьох критеріїв при використанні модифікованого еволюційного алгоритму (ЕА). Розглядається актуальність задачі, записано параметри проектування, цільові функції, обмеження на параметри проектування. Виходячи з окресленої постановки задачі, було запропоновано модифікований ЕА. Для створення початкових тестових точок було запропоновано використовувати LP-τ послідовність, це дає змогу зменшити початкову популяцію точок і наблизити ЕА до справді «випадкового» процесу. Розглянута схема запропонованого алгоритму, яка дає уявлення про послідовність операцій, які проводяться з популяціями тестових точок на кожному етапі еволюційного процесу. Пропонується підхід, який дає змогу перейти від багатьох критеріїв до одного шляхом введення конструктором шкали важливості та присвоєння важливості кожного з критеріїв, пошуку зміщення розв’язання для кожної пробної точки відносно бажаного, яке пропонується використовувати як об'єднуючий критерій. Наведено розв’язання конкретної задачі вибору оптимальних параметрів для редуктора. Для наданої задачі визначаються вхідні дані, числові та функціональні обмеження, формуються цільові функції. Результати розв’язання показані у кількох форматах презентації: табличному та графічному, що дає змогу якісно інтерпретувати та аналізувати результати. Зроблено висновки щодо тестування запропонованого алгоритму для розв’язання конкретної задачі оптимізації конструкції. Запропоновано подальші шляхи вдосконалення цієї методології.Документ Використання псевдовипадкових послідовностей в еволюційних алгоритмах при раціональному проектуванні зубчастих циліндричних редукторів та коробок передач(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр ВіталійовичСтаття присвячена використанню псевдовипадкових послідовностей в еволюційних алгоритмах (ЕА) при раціональному проектуванні зубчастих циліндричних редукторів та коробок передач. Розглянуто основні теоретичні викладки рівномірно розподілених послідовностей та ЛПτ-послідовностей, які дають змогу оцінити можливості цих послідовностей та проаналізувати перспективи застосування при реалізації еволюційних алгоритмів. Розглянуто основні теоретичні викладки, що стосуються ЕА. Описано алгоритмічну схему класичного ЕА, яка наочно ілюструє його роботу та функціонування. Це дало змогу критично оцінити можливі етапи, на яких актуально використовувати ЛПτ-послідовності як псевдовипадковий фактор. Запропоновано віддати на розсуд псевдовипадковості наступні етапи: генерацію початкової популяції, підбір батьківських пар, схрещування та мутацію. Розглянуто "внутрішні" можливості ЛПτ-послідовністі, а саме – можливість використання таблиці чисельників для реалізації можливості отримання у різних експериментах для однієї задачі пробних точок з відмінними координатами. Це дає змогу більш щільно дослідити простір параметрів проектування та поліпшити етап генерації початкової популяції, досягти її урізноманітнення та збільшення у декілька разів, що дає змогу знайти кінцевий результат швидше та якісніше. Розглянуто особливості використання ЛПτ-послідовності при схрещуванні. Рекомендовано для кожної обраної батьківської пари за ЛПτ-послідовністю обирати один з описаних методів схрещування. Це дає змогу наблизити процес формування нащадків до реального еволюційного процесу, коли процес носить випадковий характер. Розглянуто особливості та наочно проілюстровано використання ЛПτ-послідовностей при реалізації рекомендованих генетичних операторів схрещування для батьківських пар. Розглянуто особливості та наочно проілюстровано використання ЛПτ-послідовностей при реалізації рекомендованого генетичного оператора мутації. Таким чином, створено теоретичну базу для подальшої апробації та реалізації випадкового фактору в еволюційних алгоритмах.Документ Можливість використання та адаптація генетичних алгоритмів для раціонального проектування зубчастих циліндричних редукторів та коробок передач(НТУ "ХПІ", 2019) Бондаренко, Олексій Вікторович; Устиненко, Олександр Віталійович; Сєриков, Володимир ІвановичСтаття присвячена можливості використання та адаптації генетичних алгоритмів (ГА) для раціонального проектування зубчастих циліндричних редукторів та коробок передач. Розглянуто основні теоретичні положення методу ЛПτ-пошуку, які дають змогу оцінити можливості цього методу та проаналізувати перспективи його розширення, використовуючи ідеологію ГА. Розглянуто основні теоретичні положення, що стосуються ГА. Надано основні відмінності ГА від класичних методів оптимізації. Описано алгоритмічну схему класичного ГА. Приведено аналіз основних генетичних операторів обрання батьків, схрещування та мутацій. Проведено оцінку основних генетичних операторів за їх продуктивністю та зручністю використання, і визначено їх вибір для подальшої роботи. Розглянуто можливі варіанти модифікацій послідовностей ГА, зважаючи на особливості задачі раціонального проектування зубчастих циліндричних редукторів та коробок передач. Першим надано алгоритм, який дає змогу значно збільшити кількість життєздатних особин, тобто пробних точок, що задовольняють числовим та функціональним обмеженням задачі, тим самим нівелювати недолік обмеження на максимально можливу кількість пробних точок у ЛПτ-пошуку. Наступним описано алгоритм, який направлений насамперед на відбір більш якісних пробних точок та створення відповідної популяції, що притаманно генетично-еволюційним алгоритмам (ГЕА). Він базується на операторі – відсіві менш якісних точок, а також обов’язковому використанні оператора мутації. Таким чином, створено теоретичну базу для подальшої апробації запропонованих модифікацій алгоритмів ГА.