基于VB的帶傳動輔助設計及參數(shù)優(yōu)化【畢業(yè)論文+開題報告+任務書】

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............................................................................................. 4 據(jù)工況系數(shù) 已知所需傳遞的功率 p 確定計算功率 ............... 4 擇 v 帶帶型 ............................................................................ 5 計變量及其范圍 ......................................................................................... 5 定中心距 范圍 .......................................................................... 5 算相應的帶長 有 取帶的基準長度 ..................... 6 驗算包角 .............................................................................................. 6 驗算帶速 ....................................................................................... 7 帶進行受力分析 ......................................................................................... 7 力分析 ................................................................................................ 7 的應力分析 ........................................................................................ 7 的彈性滑動和打滑 ..................................................................................... 9 后確定目標函數(shù)和約束條件 ................................................................... 10 6 優(yōu)化設計方法 .......................................................................................................... 10 7 最終操作界面 .......................................................................................................... 12 8 作窗口簡介 ...................................................................................................... 13 建工程窗口 ............................................................................................... 13 碼編輯窗口： ........................................................................................... 13 性窗口 ....................................................................................................... 14 象窗口 ....................................................................................................... 14 具箱 ........................................................................................................... 15 9 設計實例 .................................................................................................................. 15 10 結束語 .................................................................................................................... 16 謝辭 .............................................................................................................................. 17 參考文獻 ...................................................................................................................... 28 附：程序代碼 .............................................................................................................. 29 摘 要 乎所以的車輛和機床，還有其它機械均應用了 此，對 篇文章主要介紹了運用優(yōu)化設計對 化設計是20世紀 60年代發(fā)展起來的 一門新學科，它是基于計算機技術的一種相當有效的、能尋找出最優(yōu)結果的設計方法。該設計仍然運用了傳統(tǒng)的機械設計方法，但是它又不同于傳統(tǒng)的設計方法，因為它還采用了名為 軟件，該軟件能極大地提高工作效率和設計精度，并能很大程度地減少工作時間?？偟膩砜矗撛O計包含數(shù)學模型的建立和程序的編制。前者應當被首先完成，然后才能進行后者，因為程序的編制必須以數(shù)學模型和其約束條件為基礎。當所以工作完成以后，我們可以得到一個操作界面，在該操作界面上有一些文本框和按鈕，我們可以輸入一些已知條件，然后由程序自 動進行優(yōu)化，并得到結果。 關鍵詞 ： 機械設計 ,數(shù)學模型 n so of is of of by is a 960s,it is a to of on of it is it a of be on it’s is we a in we a do to 1 緒論 帶傳動是當今應用最為廣泛的傳動方式之一，它主要應用于 機械領域，當然在其它非機械領域也有十分廣泛的應用。帶傳動是一種撓性傳動，其具有結構簡單、傳動平 穩(wěn)、價格低廉、能緩沖吸振、能在較差的環(huán)境中工作等優(yōu)點。按照工作原理的不同，帶傳動可分為摩擦型和嚙合型兩種，根據(jù)傳動帶的截面形狀的不同，摩擦型帶傳動又可分為平帶傳動、 帶傳動和多楔帶傳動，其中， 如各種汽車、拖拉機、大型機械中均有 隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展， 列化，根據(jù)截面尺寸的不同可分為 Y、 Z、 A、 B、 C、 D、 V 帶還可分為 普通 速 型 邊 組 產(chǎn)品設計的數(shù)字化方法使 加多樣化、 精確化，產(chǎn)品質量也得以提高。 產(chǎn)品設計的數(shù)字化是把數(shù)學規(guī)劃與計算方法應用于機械設計，按照預定的目標。借助于計算機的運行尋求最優(yōu)設計方案的有關參數(shù)， 從而獲得好的技術經(jīng)濟效果，其實也就是產(chǎn)品的優(yōu)化設計。隨著我國對優(yōu)化設計和計算機技術的不斷地掌握和發(fā)展，優(yōu)化設計方法在國內得到了迅速發(fā)展和普及應用，現(xiàn)在該方法已應用于產(chǎn)品開發(fā)、設計、生產(chǎn)全過程。優(yōu)化設計過程要用到程序語言，該設計用的是 此本課題將是一個 優(yōu)化設計緊密相結合的、在 臺上開發(fā)的一個具有參數(shù)優(yōu)化的 v 帶傳動 設計程序。在開發(fā)完成之后，將會生成一個模塊，在其上輸入一些參數(shù)，然后由程序自動進行計算，最終輸出一個最優(yōu)結果。 2 設計要求 該設計是在給出一些已知條件（諸如帶傳動所需傳遞的功率、主動輪轉速、從動輪轉速和工況條件等）的情況下根據(jù) 據(jù)參數(shù)化設計的原理，建立起帶傳動的參數(shù)化設計的數(shù)學模型，其目的是得到最優(yōu)的帶輪直徑和中心距，并采用一定的算法，編出程序來實現(xiàn)其參數(shù)化設計過程。 1. 根據(jù)已知條件進行設計計算 2. 建立起數(shù)學模型 3. 將整個設計計算過程用 4. 建立起程序的運行界面 5. 保證所得到的結果 是最優(yōu)化的 3 V 帶的類型與結構 v 帶主要有 普通 V 帶、變速 V 帶、窄型 V 帶、切邊 V 帶、多楔 v 帶、聯(lián)組 形 里主要介紹最常用的普通 準普通 些材料包括頂膠、抗拉體、底膠和包布。根據(jù)抗拉體結構的不同，普通 v 帶分為簾布芯 布芯 繩芯 主要用于載荷布大和帶輪直徑較小的場合。 V 帶的截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽，傳動時， v 帶的兩個側面和輪槽接觸，靠槽面的摩擦可以提供很大的摩擦力。另外， 結構緊湊。 傳動簡介 V 帶傳動具有結構簡單、價格低廉、緩沖吸振、對環(huán)境條件要求低等優(yōu)點，但它也有一些不足之處： （ 1）帶在帶輪上打滑，不能傳遞動力。 （ 2）帶由于疲勞產(chǎn)生脫層、撕裂和拉斷。 （ 3）帶的工作面磨損。 （ 4）從動軸的扭振。 （ 5）傳動穩(wěn)定性差，傳動比不穩(wěn)定 帶傳動的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此，其設計準則是：載保證不打滑的條件下，帶傳動具有一定的疲勞強度和壽命。由于帶傳動中始終存在緊邊和松邊，所以帶的彈性滑動是始終存在而無法避免的，帶的彈性滑動只 發(fā)生在帶離開主、從動輪之前的那段弧上，在一般帶傳動中，彈性滑動的影響可以忽略不計。但是，如果在帶速不變的條件下，隨著帶傳遞的功率不斷增加，帶和帶輪間的總摩擦力也隨之曾加，彈性滑動所發(fā)生弧段的長度也相應擴大。當總摩擦力增加到臨界值時，發(fā)生彈性滑動的區(qū)域也就擴大到整個接觸弧。此時，如果帶傳遞的功率再稍有增加就會出現(xiàn)帶與帶輪之間較為明顯的相對滑動，即整體打滑。打滑不僅會加劇帶的磨損，而且還降低從動輪的轉速，甚至使傳動失效，故應極力避免打滑。但是，當帶所傳遞的功率突然增大而超過設計功率時，這種打滑卻可以起到過載保護 作用，但時間不能過久。較平帶傳動而言， 為普通 靠兩側面與帶輪槽之間的摩擦力來傳遞運動和扭矩。 4 主要研究內容 在實際生產(chǎn)中 ,帶傳動的優(yōu)化設計關系到生產(chǎn)成本的減低。 本文的研究目的 是尋求 帶傳動 的最有效設計方法，使 帶傳動 的設計更加簡單方便。進一步開發(fā)出設計 帶傳動 的專用設計程序，并通過設計程序 ,對 各種 尺寸進行初步的優(yōu)化，對帶傳動的后續(xù)設計提供最有參考價值的數(shù)據(jù)。 本文針對 帶傳動 設計中設計變量的性質不同、取值離散性大和受設計標準限制多等關鍵技術問題，研究優(yōu)化設計 數(shù)學模型的建立、繪圖程序編制與支撐平臺的關系和 帶傳動 的計算程序結構等，為實現(xiàn) 帶傳動 的優(yōu)化設計與參數(shù)化繪圖的一體化提供依據(jù)和實現(xiàn)的手段。主要包括以下幾個方面的內容： （ 1）根據(jù)機械設計實際問題和對設計所提出的要求，建立優(yōu)化設計的數(shù)學模型，確定帶傳動的設計變量，建立目標函數(shù)、約束條件等具體的優(yōu)化設計計算的數(shù)學模型； （ 2）按照數(shù)學模型的性質，選擇適當?shù)膬?yōu)化方法，和相應的計算程序，針對常用帶傳動的結構特點，建立設計變量與各個幾何尺寸之間的基本關系，為參數(shù)化繪圖接口模塊程序編制提供依據(jù)，對設計變量數(shù)，約束條件數(shù)，目 標函數(shù)和約束函數(shù)的復雜程度等進行分析； （ 3）根據(jù)優(yōu)化計算結果， 對 帶傳動 進行再設計， 進一步提高 帶傳動的結構合理性 、尋求幾何尺寸的最佳組合 , 協(xié)調零件之間的尺寸關系；分析輸出結果是否達到預期的目的，檢查數(shù)學模型，所用優(yōu)化方法及輸入數(shù)據(jù)是否正確，進行必要的修正后再作運算，對運算結果進行數(shù)據(jù)處理，使其滿足實際要求。 （ 4）在具體的設計中，會遇到某一優(yōu)化設計問題，可采用不同的算法求解，為提高設計和繪圖效率，實現(xiàn)人機對話，開發(fā)出 帶傳動 優(yōu)化設計與參數(shù)化自動繪圖軟件包提出具體的實施方案，并遵循以下幾個原則： ①可靠性要好 ：在合理的精度要求下，在一定的計算時間內，求解優(yōu)化問題的成功率越高，可靠性越好。 ②效率要高：算法的效率是指解題的效率，一般可用算法所用計算時間或計算函數(shù)的次數(shù)來衡量，最好選用不計算梯度與海色矩陣的優(yōu)化方法，盡可能選用計算過程中調用函數(shù)值次數(shù)少的優(yōu)化方法。 ③穩(wěn)定性要好 ：遇到高度非線性的偏心率大的函數(shù)時，不會因為計算機字長截斷誤差迭代過程正常運行，而中斷運算過程。 ④采用成熟的計算程序：對現(xiàn)有的成熟的計算程序應盡可能的采用，使得解題簡便。 5 具體的設計及計算過程 標函數(shù)的確定 帶傳動的設 計原則是在滿足一定強度的條件下，使帶的所占空間最小，設 小帶輪的直徑為 心距為 目標函數(shù)為： F(x， y)= （ 1） 計參數(shù)的選擇 帶傳動的設計參數(shù)主要有中心距 輪的基準直徑 d、傳動比 i、小帶輪的包角、帶速 v、所需傳遞的功率 p 以及帶的應力。 據(jù)工況系數(shù) 已知所需傳遞的功率 p 確定計算功率 a*p （ 2） 其中工況系數(shù) 值由表 1查?。? 表 1 工況 系數(shù)選擇表 工 況 、輕載啟動 重載啟動 每天工作小時數(shù) /h 16 16 載荷變動微小 液體攪拌機、通風機和鼓風機（ 旋轉式水泵和壓縮機(非離心式 )、發(fā)電機、金屬切削機床、印刷機、旋轉篩、鋸木機和木工機械。 荷變動較大 制磚機、斗式提升機、往復式水泵和壓縮機、起重機、磨粉機、沖剪機床、橡膠機械、振動篩、紡織機械、重載運輸機 載荷變動很大 破碎機（旋轉式、鄂式等）、磨碎機（球磨、棒磨、管磨） 擇 v 帶帶型 選 需查圖 1：其中大寫字母表示帶型區(qū)，小寫字母表示直徑范圍區(qū)： 0~100 0~71 1206025005555位： 圖 1 普通 v 帶選型圖 根據(jù) 確定小帶輪的最小基準直徑 ：（ 表 2 帶輪最小基準直徑選擇表 槽型 Y Z A B C D E 0 50 75 125 200 355 500 設計過程中應該使小帶輪直徑大于 計變量及其范圍 定中心距 范圍 中心距大，可以增帶輪的包角，減少單位時間內帶的循環(huán)次數(shù)，有利于提高帶的壽命。但是中心距過大，則會加劇帶的波動，降低帶傳動的平穩(wěn)性，同時增大帶傳動的整體尺寸。中心距小，則有相反的利弊。一般初選帶傳動的中心距為 d1+=1200 （ 6） 驗算帶速 帶傳動的功率一定時，提高帶速，可以降低帶傳動的有效拉力，相應地減少帶的根數(shù)或者 v 帶的橫截面積，總體上減少帶傳動的尺寸 ;但是，提高帶速，也提高了 加了單位時間內帶的循環(huán)次數(shù)，不利于提高帶傳動的疲勞強度和壽命。降低帶速則有相反的利弊。由此可見，帶速不宜過高或過低，一般應該在 5~25m/s。 因此有 5=0.7(x+y) （ 18） g（ x， y） = （ 20） h(x， y) : h(x， y)=1800 g(x,y) >=1200 （ 21） v（ x）： 5= 424 * 0 = 120 / 180) p = 5 <= = 25) f i * j < b b = i * j i j f f i j g1(x) '拉應力條件，相應公式： s 10000 x g2(x) '彎曲應力，相應公式： E*h/ = 1200000000 20 E * x / g3(x, y) '離心拉應力，相應公式： q*v*v/A x * y ub '設置“退出”按鈕 ub '設置“計算”按鈕 x, p, ub '設置“清除”按鈕 "" "" "" "" "" "" ub