隨著環(huán)保標準收緊以及消費者對燃效的要求越來越高，汽車制造商需要開發(fā)出更輕的組件幫助實現(xiàn)車輛低排放以及高里程。德國福伊特（Voith）公司旗下的Voith Turbo部門專注于開發(fā)汽車、軌道列車的液力傳動、制動系統(tǒng)。其認為，達到上述目標的方法之一就是增強變速箱的效率。

福伊特公司將材料輕量化作為提升變速箱效率的最重要方法。雖然工程師在開發(fā)階段已經盡可能地優(yōu)化變速箱設計，但他們認為仍然有提升效率的空間。為了優(yōu)化自動變速箱組件結構，福伊特公司利用FE-DESIGN公司的Tosca Structure軟件進行優(yōu)化工作。

Tosca Structure是一款針對非參數(shù)結構優(yōu)化的模塊化軟件系統(tǒng)。Voith Turbo公司利用這款軟件對變速箱中的行星架組件進行了優(yōu)化。行星齒輪傳動系統(tǒng)中包含一個或多個外部行星齒輪，圍繞內部中心齒輪旋轉。而該系統(tǒng)本身也可圍繞中心齒輪一同旋轉。

從左至右依次為行星齒輪架原始設計、計算機輔助工程設計、軟件設計以及結構精簡后的輕量化設計

首先，工程師利用Tosca Structure軟件制定出功能區(qū)域和組件連接領域，剩余的空間則被定義為“有效設計空間（available design space）”。在首先確保了組件的功能性和可制造性之后，才對其進行優(yōu)化設計。通過該方法，行星架上的功能剛度（指軸承的耐久性和每個行星齒輪側面的負載相等）得到了保證。

隨后Tosca Structure會自動定義出多余的力通量區(qū)域，并在計算機中模擬去除這部分的材料。由于生產過程中的各項標準已經直接設定在軟件中，因此在利用CAD系統(tǒng)優(yōu)化時可以直接對鑄造參數(shù)進行改動。

Voith Turbo公司商用車技術負責人Bernd W?hrle表示：“通過Tosca Structure軟件，我們找到了節(jié)省材料并提高自動變速箱行星齒輪機構效率的最好方案。”

新設計的齒輪架組件相比上一代產品的重量下降了30%。更緊湊的行星架結構意味著在變速箱模具中能夠容納更多的組件，也就是說以相同的鑄造過程生產出更多的鑄造件。