v帶傳動課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　課程名稱 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì) </p><p>　　2013年1月18日</p><p>　　V帶傳動優(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>　　帶傳動是通過中間撓性件膠帶，把主動軸的運(yùn)動和動力傳給從動軸的一種機(jī)械傳動形式，常用于兩軸相距較遠(yuǎn)的場合。與其他機(jī)

11、械傳動相比，帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉和維護(hù)方便，是一種很廣的機(jī)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(jì)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(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)傳動裝置上的普通V帶傳動，已知電動機(jī)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(jì)方案傳動結(jié)構(gòu)緊湊。</p><p>　　（2）創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作量</p><p>　　1）根據(jù)題目要求簡歷本問題的數(shù)學(xué)模型；</p>

17、<p>　　2）運(yùn)用所學(xué)的編程語言和算法知識編寫計(jì)算程序求解；</p><p>　　3）編寫V帶傳動優(yōu)化設(shè)計(jì)說明書，包括問題的數(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10h）。</p><p>　　單根V帶

19、傳動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(zhǔn)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(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傳動的目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式可知，當(dāng)帶型、傳動功率P、傳動比i和小帶輪的轉(zhuǎn)速已知時，其獨(dú)立設(shè)計(jì)變量是小帶輪的直徑和帶的基準(zhǔn)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(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(biāo)的非線性的優(yōu)化問題。</p><p>

24、;　　三、M文件和運(yùn)算結(jié)果</p><p>　　V帶傳動多目標(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(zhǔn)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(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(jī)功率 P=%3.2fkW\n',P);</p><p>　　fprintf(' 電動機(jī)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(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)長度</b></p><p>　　Ld=input('根據(jù)A型V帶輪基準(zhǔn)長度系列圓整V帶基準(zhǔn)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(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(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>　　電動機(jī)功率 P = 4.00 kW </p><p>　　電動機(jī)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(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)長度系列圓整V帶基準(zhǔn)長度 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(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)。在這兩周的時間里，通過對V帶傳動優(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、培養(yǎng)了獨(dú)立解決機(jī)械設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題的能力，使我對于機(jī)構(gòu)的綜合以及運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析有一個較完整的概念，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軟件編寫程序的基礎(chǔ)知識。在程序運(yùn)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(xué)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(jì)使我能夠更好的運(yùn)用所學(xué)的知識，具有初步的對多目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的能力。</p><p>　　我認(rèn)為，課程設(shè)計(jì)這門課十分重要，他把所學(xué)的知識和實(shí)際相結(jié)合，讓我們對設(shè)計(jì)這類工作有了初步的了解，并能更好的認(rèn)清自我，找到所學(xué)知識中的漏洞，從而及時修補(bǔ)，對今后的工作起到了很重要的作用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><