基于VB的帶傳動輔助設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化【畢業(yè)論文+開題報告+任務(wù)書】

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............................................................................................. 3 計(jì)參數(shù)的選擇 ............................................................................................. 4 據(jù)工況系數(shù) 已知所需傳遞的功率 p 確定計(jì)算功率 ............... 4 擇 v 帶帶型 ............................................................................ 5 計(jì)變量及其范圍 ......................................................................................... 5 定中心距 范圍 .......................................................................... 5 算相應(yīng)的帶長 有 取帶的基準(zhǔn)長度 ..................... 6 驗(yàn)算包角 .............................................................................................. 6 驗(yàn)算帶速 ....................................................................................... 7 帶進(jìn)行受力分析 ......................................................................................... 7 力分析 ................................................................................................ 7 的應(yīng)力分析 ........................................................................................ 7 的彈性滑動和打滑 ..................................................................................... 9 后確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件 ................................................................... 10 6 優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)例 .................................................................................................................. 15 10 結(jié)束語 .................................................................................................................... 16 謝辭 .............................................................................................................................. 17 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 28 附：程序代碼 .............................................................................................................. 29 摘 要 乎所以的車輛和機(jī)床，還有其它機(jī)械均應(yīng)用了 此，對 篇文章主要介紹了運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)對 化設(shè)計(jì)是20世紀(jì) 60年代發(fā)展起來的 一門新學(xué)科，它是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種相當(dāng)有效的、能尋找出最優(yōu)結(jié)果的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)仍然運(yùn)用了傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，但是它又不同于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)樗€采用了名為 軟件，該軟件能極大地提高工作效率和設(shè)計(jì)精度，并能很大程度地減少工作時間?？偟膩砜?，該設(shè)計(jì)包含數(shù)學(xué)模型的建立和程序的編制。前者應(yīng)當(dāng)被首先完成，然后才能進(jìn)行后者，因?yàn)槌绦虻木幹票仨氁詳?shù)學(xué)模型和其約束條件為基礎(chǔ)。當(dāng)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(jìn)行優(yōu)化，并得到結(jié)果。 關(guān)鍵詞 ： 機(jī)械設(shè)計(jì) ,數(shù)學(xué)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(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的傳動方式之一，它主要應(yīng)用于 機(jī)械領(lǐng)域，當(dāng)然在其它非機(jī)械領(lǐng)域也有十分廣泛的應(yīng)用。帶傳動是一種撓性傳動，其具有結(jié)構(gòu)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(diǎn)。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(jī)、大型機(jī)械中均有 隨著工業(yè)技術(shù)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(shè)計(jì)的數(shù)字化方法使 加多樣化、 精確化，產(chǎn)品質(zhì)量也得以提高。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化是把數(shù)學(xué)規(guī)劃與計(jì)算方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)，按照預(yù)定的目標(biāo)。借助于計(jì)算機(jī)的運(yùn)行尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的有關(guān)參數(shù)， 從而獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，其實(shí)也就是產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著我國對優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷地掌握和發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在國內(nèi)得到了迅速發(fā)展和普及應(yīng)用，現(xiàn)在該方法已應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)全過程。優(yōu)化設(shè)計(jì)過程要用到程序語言，該設(shè)計(jì)用的是 此本課題將是一個 優(yōu)化設(shè)計(jì)緊密相結(jié)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(shè)計(jì)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(jìn)行計(jì)算，最終輸出一個最優(yōu)結(jié)果。 2 設(shè)計(jì)要求 該設(shè)計(jì)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(zhuǎn)速、從動輪轉(zhuǎn)速和工況條件等）的情況下根據(jù) 據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)的原理，建立起帶傳動的參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)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(shí)現(xiàn)其參數(shù)化設(shè)計(jì)過程。 1. 根據(jù)已知條件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 2. 建立起數(shù)學(xué)模型 3. 將整個設(shè)計(jì)計(jì)算過程用 4. 建立起程序的運(yùn)行界面 5. 保證所得到的結(jié)果 是最優(yōu)化的 3 V 帶的類型與結(jié)構(gòu) 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(zhǔn)普通 些材料包括頂膠、抗拉體、底膠和包布。根據(jù)抗拉體結(jié)構(gòu)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(yīng)的輪槽，傳動時， v 帶的兩個側(cè)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(jié)構(gòu)緊湊。 傳動簡介 V 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、緩沖吸振、對環(huán)境條件要求低等優(yōu)點(diǎn)，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(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：載保證不打滑的條件下，帶傳動具有一定的疲勞強(qiáng)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(jì)。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(yīng)擴(kuò)大。當(dāng)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(kuò)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(zhuǎn)速，甚至使傳動失效，故應(yīng)極力避免打滑。但是，當(dāng)帶所傳遞的功率突然增大而超過設(shè)計(jì)功率時，這種打滑卻可以起到過載保護(hù) 作用，但時間不能過久。較平帶傳動而言， 為普通 靠兩側(cè)面與帶輪槽之間的摩擦力來傳遞運(yùn)動和扭矩。 4 主要研究內(nèi)容 在實(shí)際生產(chǎn)中 ,帶傳動的優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)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(shè)計(jì)方法，使 帶傳動 的設(shè)計(jì)更加簡單方便。進(jìn)一步開發(fā)出設(shè)計(jì) 帶傳動 的專用設(shè)計(jì)程序，并通過設(shè)計(jì)程序 ,對 各種 尺寸進(jìn)行初步的優(yōu)化，對帶傳動的后續(xù)設(shè)計(jì)提供最有參考價值的數(shù)據(jù)。 本文針對 帶傳動 設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)變量的性質(zhì)不同、取值離散性大和受設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)限制多等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究優(yōu)化設(shè)計(jì) 數(shù)學(xué)模型的建立、繪圖程序編制與支撐平臺的關(guān)系和 帶傳動 的計(jì)算程序結(jié)構(gòu)等，為實(shí)現(xiàn) 帶傳動 的優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化繪圖的一體化提供依據(jù)和實(shí)現(xiàn)的手段。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： （ 1）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)際問題和對設(shè)計(jì)所提出的要求，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，確定帶傳動的設(shè)計(jì)變量，建立目標(biāo)函數(shù)、約束條件等具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型； （ 2）按照數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法，和相應(yīng)的計(jì)算程序，針對常用帶傳動的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立設(shè)計(jì)變量與各個幾何尺寸之間的基本關(guān)系，為參數(shù)化繪圖接口模塊程序編制提供依據(jù)，對設(shè)計(jì)變量數(shù)，約束條件數(shù)，目 標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的復(fù)雜程度等進(jìn)行分析； （ 3）根據(jù)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果， 對 帶傳動 進(jìn)行再設(shè)計(jì)， 進(jìn)一步提高 帶傳動的結(jié)構(gòu)合理性 、尋求幾何尺寸的最佳組合 , 協(xié)調(diào)零件之間的尺寸關(guān)系；分析輸出結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期的目的，檢查數(shù)學(xué)模型，所用優(yōu)化方法及輸入數(shù)據(jù)是否正確，進(jìn)行必要的修正后再作運(yùn)算，對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使其滿足實(shí)際要求。 （ 4）在具體的設(shè)計(jì)中，會遇到某一優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，可采用不同的算法求解，為提高設(shè)計(jì)和繪圖效率，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，開發(fā)出 帶傳動 優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化自動繪圖軟件包提出具體的實(shí)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(jì)算時間內(nèi)，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(jì)算時間或計(jì)算函數(shù)的次數(shù)來衡量，最好選用不計(jì)算梯度與海色矩陣的優(yōu)化方法，盡可能選用計(jì)算過程中調(diào)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?yàn)橛?jì)算機(jī)字長截斷誤差迭代過程正常運(yùn)行，而中斷運(yùn)算過程。 ④采用成熟的計(jì)算程序：對現(xiàn)有的成熟的計(jì)算程序應(yīng)盡可能的采用，使得解題簡便。 5 具體的設(shè)計(jì)及計(jì)算過程 標(biāo)函數(shù)的確定 帶傳動的設(shè) 計(jì)原則是在滿足一定強(qiáng)度的條件下，使帶的所占空間最小，設(shè) 小帶輪的直徑為 心距為 目標(biāo)函數(shù)為： F(x， y)= （ 1） 計(jì)參數(shù)的選擇 帶傳動的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有中心距 輪的基準(zhǔn)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(yīng)力。 據(jù)工況系數(shù) 已知所需傳遞的功率 p 確定計(jì)算功率 a*p （ 2） 其中工況系數(shù) 值由表 1查取： 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(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（ 旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)(非離心式 )、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩、鋸木機(jī)和木工機(jī)械。 荷變動較大 制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動篩、紡織機(jī)械、重載運(yùn)輸機(jī) 載荷變動很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、鄂式等）、磨碎機(jī)（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(zhǔn)直徑 ：（ 表 2 帶輪最小基準(zhǔn)直徑選擇表 槽型 Y Z A B C D E 0 50 75 125 200 355 500 設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該使小帶輪直徑大于 計(jì)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(nèi)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(yàn)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(yīng)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(nèi)帶的循環(huán)次數(shù)，不利于提高帶傳動的疲勞強(qiáng)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(yīng)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(yīng)力條件，相應(yīng)公式： s 10000 x g2(x) '彎曲應(yīng)力，相應(yīng)公式： E*h/ = 1200000000 20 E * x / g3(x, y) '離心拉應(yīng)力，相應(yīng)公式： q*v*v/A x * y ub '設(shè)置“退出”按鈕 ub '設(shè)置“計(jì)算”按鈕 x, p, ub '設(shè)置“清除”按鈕 "" "" "" "" "" "" ub