基于VB6.0的V型帶參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc

目錄1緒論.12設(shè)計(jì)要求.13V帶的類型與結(jié)構(gòu).13.1帶傳動簡介.24主要研究內(nèi)容.25具體的設(shè)計(jì)及計(jì)算過程.35.1目標(biāo)函數(shù)的確定.35.2設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇.45.3根據(jù)工況系數(shù)Ka和已知所需傳遞的功率p確定計(jì)算功率Pca.45.4由Pca和n1選擇v帶帶型.55.5設(shè)計(jì)變量及其范圍.55.5.1初定中心距a0的范圍.55.5.2計(jì)算相應(yīng)的帶長ld0，并有l(wèi)d0查取帶的基準(zhǔn)長度ld.65.5.3驗(yàn)算包角.65.5.4驗(yàn)算帶速v1.75.6對帶進(jìn)行受力分析.75.6.1拉力分析.75.6.2帶的應(yīng)力分析.75.7帶的彈性滑動和打滑.95.8最后確定目標(biāo)函數(shù)和約束條件.106優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.107最終操作界面.128vb操作窗口簡介.138.1新建工程窗口.138.2代碼編輯窗口：.138.3屬性窗口.148.4對象窗口.148.5工具箱.159設(shè)計(jì)實(shí)例.1510結(jié)束語.16謝辭.17參考文獻(xiàn).18附：程序代碼.191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(jià)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、v帶傳動、圓帶傳動和多楔帶傳動，其中，v帶傳動在機(jī)械中應(yīng)用得最廣，比如各種汽車、拖拉機(jī)、大型機(jī)械中均有v帶的應(yīng)用。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，v帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，根據(jù)截面尺寸的不同可分為Y、Z、A、B、C、D、E幾種型號，V帶還可分為普通V帶、變速V帶、窄型V帶、切邊V帶、聯(lián)組V帶等。是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化方法使v帶的生產(chǎn)更加方便快捷，更加多樣化、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VisualBasic6.0，因此本課題將是一個(gè)vb與優(yōu)化設(shè)計(jì)緊密相結(jié)合的、在windows平臺上開發(fā)的一個(gè)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(gè)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(gè)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)v帶傳動的設(shè)計(jì)理論，根據(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(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算過程用vb程序語言表示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3V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V帶、齒形v帶、寬v帶大楔角v帶等，這里主要介紹最常用的普通v帶的傳動。標(biāo)準(zhǔn)普通V帶是用多種材料制成的無接頭環(huán)形帶，這些材料包括頂膠、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v帶和繩芯v帶兩種。簾布芯v帶制造方便；繩芯v帶柔韌性好,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(shí)，v帶的兩個(gè)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，v帶傳動允許的傳動比較大，且結(jié)構(gòu)緊湊。3.1帶傳動簡介V帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)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(shí)，發(fā)生彈性滑動的區(qū)域也就擴(kuò)大到整個(gè)接觸弧。此時(shí)，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(shí)，這種打滑卻可以起到過載保護(hù)作用，但時(shí)間不能過久。較平帶傳動而言，v帶傳動能傳遞更大的扭矩，因?yàn)槠胀╒帶的截面形狀為等腰梯形，依靠兩側(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(jià)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(gè)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(gè)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(gè)原則：可靠性要好：在合理的精度要求下，在一定的計(jì)算時(shí)間內(nèi)，求解優(yōu)化問題的成功率越高，可靠性越好。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(shí)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。穩(wěn)定性要好：遇到高度非線性的偏心率大的函數(shù)時(shí)，不會因?yàn)橛?jì)算機(jī)字長截?cái)嗾`差迭代過程正常運(yùn)行，而中斷運(yùn)算過程。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5.1目標(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d1，中心距為a0，則目標(biāo)函數(shù)為：F(x，y)=min(xy)（1）x代表小帶輪直徑，y代表中心距5.2設(shè)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a0、帶輪的基準(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。5.3根據(jù)工況系數(shù)Ka和已知所需傳遞的功率p確定計(jì)算功率PcaPca=Ka*p（2）其中工況系數(shù)Ka的值由表1查取：表1工況系數(shù)選擇表工況Ka空、輕載啟動重載啟動每天工作小時(shí)數(shù)/h1616載荷變動微小液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（7.5kw）、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。載荷變動較大制磚機(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）5.4由Pca和n1選擇v帶帶型選v帶帶型時(shí)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)：dz1=80100dz2=5