v帶傳動課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 說 明 書</p><p>　　課程名稱 創(chuàng)新課程設(shè)計 </p><p>　　2013年1月18日</p><p>　　V帶傳動優(yōu)化設(shè)計任務(wù)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要···&#

2、183;····································

3、·········2</p><p>　　一、設(shè)計任務(wù)及要求······················&

4、#183;············3</p><p>　　二、建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型·················

5、3;·········4</p><p>　　三、編寫程序M文件······················

6、;·············7</p><p>　　四、計算結(jié)果··················

7、83;······················10</p><p>　　小結(jié)·········

8、3;····································&#

9、183;··11</p><p>　　參考文獻·····························&

10、#183;···············12</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　帶傳動是通過中間撓性件膠帶，把主動軸的運動和動力傳給從動軸的一種機械傳動形式，常用于兩軸相距較遠的場合。與其他機

11、械傳動相比，帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉和維護方便，是一種很廣的機械傳動。憂郁V帶傳動的摩擦力較大，傳遞功率也較大，傳動結(jié)構(gòu)緊湊，是帶傳動應(yīng)用中最為常見的一種傳動類型。</p><p>　　V帶傳動優(yōu)化設(shè)計一般是在滿足承載能力的前提條件下，要求傳動結(jié)構(gòu)緊湊，即實現(xiàn)帶的根數(shù)盡量少，帶的直徑和中心距盡量小。</p><p><b>　　Abstract</b></p&g

12、t;<p>　　The belt drive is flexible pieces of tape through the middle of the drive shaft movement and power is transmitted to the driven shaft in the form of a mechanical transmission, commonly used in the two-axis

13、 distant occasions. Compared with other mechanical transmission, belt transmission simple structure, low cost and easy maintenance, and wide is a mechanical transmission. Melancholy V-belt drive friction transfer power t

14、ransmission compact structure, is the most common form of transmission type</p><p>　　Belt transmission optimization design is generally require drive, compact structure, i.e. as little as possible to the roo

15、t of the number of the belt, with the diameter and center distance as small as possible to meet the carrying capacity of the premise conditions.</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p><b&

16、gt;　　（1）設(shè)計題目</b></p><p>　　設(shè)計帶式輸送機傳動裝置上的普通V帶傳動，已知電動機額定功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n=1440r/min，傳動比i=3，采用A型V帶，每天工作不超過10h。要求設(shè)計方案傳動結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　?。?）創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)容及工作量</p><p>　　1）根據(jù)題目要求簡歷本問題的數(shù)學模型；</p>

17、<p>　　2）運用所學的編程語言和算法知識編寫計算程序求解；</p><p>　　3）編寫V帶傳動優(yōu)化設(shè)計說明書，包括問題的數(shù)學模型、程序框圖、源程序清單及計算結(jié)果圖表等內(nèi)容。</p><p>　　二、建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型</p><p>　?。?）目標函數(shù)：包括三個分目標</p><p>　　1）小帶輪基準直徑 <

18、;/p><p><b>　　2）中心距 </b></p><p><b>　　其中， , 。</b></p><p>　　3）帶的根數(shù) </p><p>　　式中，工作情況系數(shù) =1.1（根據(jù)工作機械是帶式輸送機，每天工作不超過10h）。</p><p>　　單根V帶

19、傳動額定功率與小帶輪基準直徑的關(guān)系，根據(jù)A型V帶，轉(zhuǎn)速=1440r/min擬合直線方程為：</p><p>　　包角系數(shù)與小帶輪包角的關(guān)系，擬合為雙曲線函數(shù)方程：</p><p>　　帶的長度系數(shù)與V帶基準長度的關(guān)系，根據(jù)A型V帶，擬合為冪級數(shù)函數(shù)方程為：</p><p>　?。?）確定分目標及其權(quán)重</p><p>　　按照加權(quán)方法建立統(tǒng)一

20、的目標函數(shù)。考慮到各分目標的量綱不同，根據(jù)各分目標函數(shù)值的變化范圍：小帶輪的直徑==75~125mm，中心距=a=210~640mm，和帶的根數(shù)=z=1~6，取分目標goal=[80,400,4]。</p><p>　　按照一般規(guī)律，各分目標的權(quán)重為歌分目標的絕對值，即：w=abs(goal)</p><p>　　因此，建立統(tǒng)一的目標函數(shù)為</p><p><

21、b>　?。?）設(shè)計變量</b></p><p>　　根據(jù)V傳動的目標函數(shù)表達式可知，當帶型、傳動功率P、傳動比i和小帶輪的轉(zhuǎn)速已知時，其獨立設(shè)計變量是小帶輪的直徑和帶的基準長度。即</p><p><b>　?。?）邊界條件</b></p><p>　　1）根據(jù)V帶傳動的設(shè)計規(guī)范，A型帶輪的小帶輪的直徑允許最小直徑 </

22、p><p><b>　　即</b></p><p>　　可根據(jù)帶速不超過最大帶速,</p><p><b>　　即</b></p><p>　　因此，設(shè)計變量的取值范圍是</p><p>　　2）根據(jù)設(shè)計規(guī)范和A型V帶基準長度的范圍，得到設(shè)計變量的取值范圍是：</p>

23、<p><b>　?。?）性能約束條件</b></p><p>　　1）帶速不超過最大帶速</p><p>　　2）小帶輪包角不小于</p><p><b>　　3）中心距大于</b></p><p>　　因此，這是一個三目標的非線性的優(yōu)化問題。</p><p>

24、;　　三、M文件和運算結(jié)果</p><p>　　V帶傳動多目標優(yōu)化設(shè)計的M文件包括：使用多目標優(yōu)化函數(shù)fgoalattain的主文件、目標函數(shù)文件VDCD_3mb_MB.m、非線性約束函數(shù)文件VDCD_3mb_YS.m和根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果設(shè)計規(guī)范圓整的M文件。</p><p>　　為方便計算機輔助設(shè)計計算，將單根A型V帶額定功率與小帶輪直徑擬合為直線方程，將包角系數(shù)與小帶輪的包角擬合為雙曲線

25、函數(shù)方程，以及將A型V帶的長度系數(shù)與V帶基準長度的關(guān)系擬合為冪級數(shù)方程。</p><p><b>　　編制M文件如下：</b></p><p>　　%V帶傳動多目標優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　%多目標：f(1)-小帶輪直徑，f(2)-中心距，f(3)-V帶根數(shù)</p><p>　　%設(shè)計變量：x（1）-小帶輪直徑，x（

26、2）-V帶基準長度</p><p>　　P=4;i=3;n1=1440;KA=1.1; %已知條件：功率、傳動比、轉(zhuǎn)速、工況系數(shù)</p><p><b>　　disp ''</b></p><p>　　disp ' ==========已知條件========== ';</p><p

27、>　　fprintf(' 電動機功率 P=%3.2fkW\n',P);</p><p>　　fprintf(' 電動機轉(zhuǎn)速 n1=%3.0fr/min\n',n1);</p><p>　　fprintf(' 傳動比 i=%3.2f\n',i);</p><p&g

28、t;　　fprintf(' V帶型號 A型V帶\n');</p><p>　　fprintf(' 工作情況系數(shù) KA=%3.2f\n',KA);</p><p>　　%V帶傳動多目標優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　P=4;i=3;n1=1440;KA=1.1;</p><p>　　x

29、0=[100;1250];</p><p>　　A=[];b=[];</p><p>　　Aeq=[];beq=[];</p><p>　　lb=[75;630];</p><p>　　ub=[331;4000];</p><p>　　goal=[80,400,4];</p><p>　　w=a

30、bs(goal);</p><p>　　[xopt,fopt]=fgoalattain(@VDCD_3mb_MB,x0,goal,w,A,b,Aeq,beq,lb,ub,@VDCD_3mb_YS)</p><p>　　%[xopt,fopt]=fminimax(@VDCD_3mb_MB,x0,A,b,Aeq,beq,lb,ub,@VDCD_3mb_YS)</p><p&

31、gt;　　%根據(jù)計算結(jié)果圓整為規(guī)范值</p><p><b>　　%V帶輪基準直徑</b></p><p>　　Dd1=input('根據(jù)A型V帶輪基準直徑系列圓整小帶輪基準直徑 Dd1=');</p><p>　　disp('大帶輪計算直徑計算值：'),Dd2j=Dd1*i;</p><p&

32、gt;　　Dd2=input('根據(jù)A型V帶輪基準直徑系列圓整大帶輪基準直徑 Dd2=');</p><p><b>　　%V帶基準長度</b></p><p>　　Ld=input('根據(jù)A型V帶輪基準長度系列圓整V帶基準長度 Ld=');</p><p><b>　　%V帶根數(shù)</b>&

33、lt;/p><p>　　z=input('確定帶根數(shù) z=');</p><p><b>　　%傳動中心距和包角</b></p><p>　　a1=Ld/4-pi*Dd1*(i+1)/8;a2=Dd1^2*(i-1)^2/8;a=a1+sqrt(a1^2-a2);</p><p>　　alpha=180-18

34、0*Dd1*(i-1)/pi/a; </p><p>　　disp ' *********計算結(jié)果*********';</p><p>　　fprintf(' 小帶輪基準直徑 Dd1=%3.0fmm\n',Dd1);</p><p>　　fprintf(' 大帶輪基準直徑

35、 Dd2=%3.0fmm\n',Dd2);</p><p>　　fprintf(' V帶基準長度 Ld=%3.0fmm\n',Ld);</p><p>　　fprintf(' 傳動中心距 a=%3.2fmm\n',round(a));</p><p>　　fprin

36、tf(' 小帶輪包角 alpha=%3.2f°\n',alpha);</p><p>　　fprintf(' V帶根數(shù) z=%3.0f\n',z);</p><p>　　%帶速、帶的初拉力和壓軸力</p><p><b>　　q=0.1;</b&g

37、t;</p><p>　　v=pi*Dd1*n1/6e4;</p><p>　　Kalp=alpha/(0.549636*alpha+80.396114);</p><p>　　F0=500*KA*P*(2.5/Kalp-1)/v/z+q*v^2;</p><p>　　Q=2*z*F0*sin(0.5*alpha*pi/180);</p

38、><p>　　fprintf(' 帶速 v=%3.2fm/s\n',v);</p><p>　　fprintf(' 帶的初拉力 F0=%3.2fN\n',F0);</p><p>　　fprintf(' 帶的壓軸力 FQ=%3.2fN\n&

39、#39;,Q);</p><p>　　%V帶傳動多目標優(yōu)化設(shè)計的目標函數(shù)文件</p><p>　　function f=VDCD_3mb_MB(x)</p><p>　　P=4;i=3;KA=1.1;</p><p>　　f(1)=x(1);</p><p>　　a1=x(2)/4-pi*x(1)*(i+1)/8;&l

40、t;/p><p>　　a2=x(1)^2*(i-1)^2/8;</p><p>　　a=a1+sqrt(a1^2-a2);</p><p><b>　　f(2)=a;</b></p><p>　　P0=0.02424*x(1)-1.112879;</p><p><b>　　DP0=0.17

41、;</b></p><p>　　alpha=180-180*x(1)*(i-1)/pi/a;</p><p>　　Kalp=alpha/(0.549636*alpha+80.396114);</p><p>　　KL=0.20639*x(2)^0.211806;</p><p>　　f(3)=KA*P/(P0+DP0)/Kalp/

42、KL;</p><p>　　%V帶傳動多目標優(yōu)化設(shè)計的約束函數(shù)文件</p><p>　　function[c,ceq]=VDCD_3mb_YS(x)</p><p>　　i=3;n1=1440;</p><p>　　c(1)=pi*x(1)*n1/6e4-25;</p><p>　　a1=x(2)/4-pi*x(1)*

43、(i+1)/8;</p><p>　　a2=x(1)^2*(i-1)^2/8;</p><p>　　a=a1+sqrt(a1^2-a2);</p><p>　　c(2)=120-180*(1-x(1)*(i-1)/a/pi);</p><p>　　c(3)=0.7*x(1)*(i+1)-a;</p><p><b

44、>　　ceq=[];</b></p><p><b>　　四、計算結(jié)果</b></p><p>　　==========已知條件========== </p><p>　　電動機功率 P = 4.00 kW </p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速 n1 = 1440 r/min </p&g

45、t;<p>　　傳動比 i = 3.00 </p><p>　　V帶型號 A型V帶 </p><p>　　工作情況系數(shù) KA = 1.10 </p><p>　　xopt= 1.0e+0.03 *</p><p><b>　　0.0872</b></p><p&g

46、t;<b>　　1.2500</b></p><p><b>　　fopt=</b></p><p>　　87.1734 339.9626 4.3587</p><p>　　根據(jù)A型V帶輪基準直徑系列圓整小帶輪基準直徑 Dd1= 85</p><p>　　大帶輪計算直徑：Dd2j=255<

47、/p><p>　　根據(jù)A型V帶輪基準直徑系列圓整大帶輪基準直徑 Dd2= 250</p><p>　　根據(jù)A型V帶輪基準長度系列圓整V帶基準長度 Ld= 1250</p><p>　　確定帶根數(shù) z= 5</p><p>　　*********計 算 結(jié) 果*********</p><p>　　小帶輪基準直徑 Dd1

48、 = 85 mm </p><p>　　大帶輪基準直徑 Dd2 = 250 mm </p><p>　　V帶基準長度 Ld = 1250 mm </p><p>　　傳動中心距 a = 348.00 mm </p><p>　　小帶輪包角 alpha = 151.98 度 </p><p>　　V帶

49、根數(shù) z = 5 </p><p>　　帶速 v = 6.41 m/s </p><p>　　帶的初拉力 F0 = 120.59 N </p><p>　　帶的壓軸力 FQ = 1170.00 N </p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　《創(chuàng)

50、新課程設(shè)計》是重要的課程設(shè)計之一，是培養(yǎng)學生機械設(shè)計能力以及創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。在這兩周的時間里，通過對V帶傳動優(yōu)化的設(shè)計及分析，進一步鞏固和加深了所學的理論知識、培養(yǎng)了獨立解決機械設(shè)計中的實際問題的能力，使我對于機構(gòu)的綜合以及運動學和動力學分析有一個較完整的概念，并且進一步提高了計算、計算機輔助設(shè)計的能力，尤其是學習了運用matlab軟件編寫程序的基礎(chǔ)知識。在程序運行的過程中會出現(xiàn)各種各樣錯誤，我通過查找資料以及向老師同學請教之后都能

51、得到解決，感謝大家的幫助。同時，通過這次課程設(shè)計使我能夠更好的運用所學的知識，具有初步的對多目標進行優(yōu)化的能力。</p><p>　　我認為，課程設(shè)計這門課十分重要，他把所學的知識和實際相結(jié)合，讓我們對設(shè)計這類工作有了初步的了解，并能更好的認清自我，找到所學知識中的漏洞，從而及時修補，對今后的工作起到了很重要的作用。</p><p><b>　　參考文獻</b><