v帶傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)

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

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

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

4、#183;············3</p><p>　　二、建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型·················

5、3;·········4</p><p>　　三、編寫(xiě)程序M文件······················

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

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

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

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

10、#183;···············12</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　帶傳動(dòng)是通過(guò)中間撓性件膠帶，把主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給從動(dòng)軸的一種機(jī)械傳動(dòng)形式，常用于兩軸相距較遠(yuǎn)的場(chǎng)合。與其他機(jī)

11、械傳動(dòng)相比，帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉和維護(hù)方便，是一種很廣的機(jī)械傳動(dòng)。憂(yōu)郁V帶傳動(dòng)的摩擦力較大，傳遞功率也較大，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，是帶傳動(dòng)應(yīng)用中最為常見(jiàn)的一種傳動(dòng)類(lèi)型。</p><p>　　V帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)一般是在滿(mǎn)足承載能力的前提條件下，要求傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊，即實(shí)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(jì)任務(wù)及要求</b></p><p><b&

16、gt;　?。?）設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置上的普通V帶傳動(dòng)，已知電動(dòng)機(jī)額定功率P=4kW，轉(zhuǎn)速n=1440r/min，傳動(dòng)比i=3，采用A型V帶，每天工作不超過(guò)10h。要求設(shè)計(jì)方案?jìng)鲃?dòng)結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　?。?）創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量</p><p>　　1）根據(jù)題目要求簡(jiǎn)歷本問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型；</p>

17、<p>　　2）運(yùn)用所學(xué)的編程語(yǔ)言和算法知識(shí)編寫(xiě)計(jì)算程序求解；</p><p>　　3）編寫(xiě)V帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型、程序框圖、源程序清單及計(jì)算結(jié)果圖表等內(nèi)容。</p><p>　　二、建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型</p><p>　?。?）目標(biāo)函數(shù)：包括三個(gè)分目標(biāo)</p><p>　　1）小帶輪基準(zhǔn)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(jī)械是帶式輸送機(jī)，每天工作不超過(guò)10h）。</p><p>　　單根V帶

19、傳動(dòng)額定功率與小帶輪基準(zhǔn)直徑的關(guān)系，根據(jù)A型V帶，轉(zhuǎn)速=1440r/min擬合直線(xiàn)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(xiàn)函數(shù)方程：</p><p>　　帶的長(zhǎng)度系數(shù)與V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度的關(guān)系，根據(jù)A型V帶，擬合為冪級(jí)數(shù)函數(shù)方程為：</p><p>　?。?）確定分目標(biāo)及其權(quán)重</p><p>　　按照加權(quán)方法建立統(tǒng)一

20、的目標(biāo)函數(shù)?？紤]到各分目標(biāo)的量綱不同，根據(jù)各分目標(biāo)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(biāo)goal=[80,400,4]。</p><p>　　按照一般規(guī)律，各分目標(biāo)的權(quán)重為歌分目標(biāo)的絕對(duì)值，即：w=abs(goal)</p><p>　　因此，建立統(tǒng)一的目標(biāo)函數(shù)為</p><p><

21、b>　?。?）設(shè)計(jì)變量</b></p><p>　　根據(jù)V傳動(dòng)的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式可知，當(dāng)帶型、傳動(dòng)功率P、傳動(dòng)比i和小帶輪的轉(zhuǎn)速已知時(shí)，其獨(dú)立設(shè)計(jì)變量是小帶輪的直徑和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。即</p><p><b>　?。?）邊界條件</b></p><p>　　1）根據(jù)V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(guò)最大帶速,</p><p><b>　　即</b></p><p>　　因此，設(shè)計(jì)變量的取值范圍是</p><p>　　2）根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和A型V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度的范圍，得到設(shè)計(jì)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(guò)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(gè)三目標(biāo)的非線(xiàn)性的優(yōu)化問(wèn)題。</p><p>

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

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

26、2）-V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　P=4;i=3;n1=1440;KA=1.1; %已知條件：功率、傳動(dòng)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(dòng)機(jī)功率 P=%3.2fkW\n',P);</p><p>　　fprintf(' 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n1=%3.0fr/min\n',n1);</p><p>　　fprintf(' 傳動(dòng)比 i=%3.2f\n',i);</p><p&g

28、t;　　fprintf(' V帶型號(hào) 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(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)</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(jì)算結(jié)果圓整為規(guī)范值</p><p><b>　　%V帶輪基準(zhǔn)直徑</b></p><p>　　Dd1=input('根據(jù)A型V帶輪基準(zhǔn)直徑系列圓整小帶輪基準(zhǔn)直徑 Dd1=');</p><p>　　disp('大帶輪計(jì)算直徑計(jì)算值：'),Dd2j=Dd1*i;</p><p&

32、gt;　　Dd2=input('根據(jù)A型V帶輪基準(zhǔn)直徑系列圓整大帶輪基準(zhǔn)直徑 Dd2=');</p><p><b>　　%V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度</b></p><p>　　Ld=input('根據(jù)A型V帶輪基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列圓整V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)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(dòng)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(jì)算結(jié)果*********';</p><p>　　fprintf(' 小帶輪基準(zhǔn)直徑 Dd1=%3.0fmm\n',Dd1);</p><p>　　fprintf(' 大帶輪基準(zhǔn)直徑

35、 Dd2=%3.0fmm\n',Dd2);</p><p>　　fprintf(' V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=%3.0fmm\n',Ld);</p><p>　　fprintf(' 傳動(dòng)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(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)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(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果</b></p><p>　　==========已知條件========== </p><p>　　電動(dòng)機(jī)功率 P = 4.00 kW </p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n1 = 1440 r/min </p&g

45、t;<p>　　傳動(dòng)比 i = 3.00 </p><p>　　V帶型號(hào) 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(zhǔn)直徑系列圓整小帶輪基準(zhǔn)直徑 Dd1= 85</p><p>　　大帶輪計(jì)算直徑：Dd2j=255<

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

48、 = 85 mm </p><p>　　大帶輪基準(zhǔn)直徑 Dd2 = 250 mm </p><p>　　V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld = 1250 mm </p><p>　　傳動(dòng)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(jì)》是重要的課程設(shè)計(jì)之一，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力以及創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。在這兩周的時(shí)間里，通過(guò)對(duì)V帶傳動(dòng)優(yōu)化的設(shè)計(jì)及分析，進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識(shí)、培養(yǎng)了獨(dú)立解決機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際問(wèn)題的能力，使我對(duì)于機(jī)構(gòu)的綜合以及運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析有一個(gè)較完整的概念，并且進(jìn)一步提高了計(jì)算、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的能力，尤其是學(xué)習(xí)了運(yùn)用matlab軟件編寫(xiě)程序的基礎(chǔ)知識(shí)。在程序運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣錯(cuò)誤，我通過(guò)查找資料以及向老師同學(xué)請(qǐng)教之后都能

51、得到解決，感謝大家的幫助。同時(shí)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我能夠更好的運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，具有初步的對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的能力。</p><p>　　我認(rèn)為，課程設(shè)計(jì)這門(mén)課十分重要，他把所學(xué)的知識(shí)和實(shí)際相結(jié)合，讓我們對(duì)設(shè)計(jì)這類(lèi)工作有了初步的了解，并能更好的認(rèn)清自我，找到所學(xué)知識(shí)中的漏洞，從而及時(shí)修補(bǔ)，對(duì)今后的工作起到了很重要的作用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><