毕业设计（论文）-基于VB6.0链传动的优化设计与编程.doc

本科本科毕业论毕业论文 文 设计设计 论论文文题题目 基于目 基于 VB6 0 链传动链传动的的优优化化设计设计与与编编程程 学生姓名 学生姓名 所在院系 所在院系 机机电电学院学院 所学所学专业专业 机械机械设计设计制造及其自制造及其自动动化化 导师导师姓名 姓名 完成完成时间时间 摘要摘要 链传动被广泛应用于动力传递中 几乎所以的车辆和机床 还有其它机械均 应用了链传动传动装置 因此 对链传动的设计是十分重要和必要的 这篇文章主要介绍了运用优化设计对链传动进行设计的一般方法和具体 过程 优化设计是 20 世纪 60 年代发展起来的一门新学科 它是基于计算机技术 的一种相当有效的 能寻找出最优结果的设计方法 该设计仍然运用了传统的机 械设计方法 但是它又不同于传统的设计方法 它采用了名为 visual basic 的软 件 该软件能极大地提高工作效率和设计精度 并能很大程度地减少工作时间 关键词 链传动 visual basic 设计 Abstract The chain trasmission are widely used for power transmission almost all the vehicles and machine tools and other machines employ the chain transmission drive so the design of chain transmission drive is very important and necessary The article mainly introduce the method and the detailed process of the designing of the chain transmission drive by using Optimal Design which is a new subject developed from the 1960s and it is a fairly good way to search for the best result of the design based on the computer technology The design still use the traditional means of machinery design but it is very different from the traditional means because it also adopt a soft ware named Visual Basic which can greatly improve the work efficiency and accuracy and cut short the work time Keywords chain transmission visual basic design 目目录录 1 绪论绪论 5 2 设计设计要求要求 6 3 链传动简链传动简况及本况及本课题课题的研究意的研究意义义 6 3 1 链传动链传动的分的分类类及及传动传动特点特点 6 3 2 主要研究内容主要研究内容 7 4 链轮链轮的常用材料的分析的常用材料的分析 9 5 链传动链传动各个参数的分析各个参数的分析 9 5 1 链轮链轮的的齿齿形形 9 5 1 2 节节距距 10 5 2 主主动链轮动链轮的的齿齿数数和从和从动轮齿动轮齿数数 13 1z 2 z 5 3 传动传动比比I 13 5 4 中心距中心距A 13 5 5 链链的的节节距距P和和链节链节数数 LP 13 5 6 计计算当量的算当量的单单排排链链的的计计算功率算功率 16 5 6 1 当量功率当量功率 16 5 7 链链速速计计算算 17 5 8 链传动过链传动过程中的力程中的力 18 6 链传动优链传动优化化设计设计的数学模型的数学模型 19 6 1 目目标标函数的确定函数的确定 19 6 2 链传动链传动中中设计变设计变量的确定量的确定 19 6 3 链传动设计链传动设计中中约约束条件的确定束条件的确定 19 6 3 1 主主动轮齿动轮齿数数Z1 约约束束 19 6 3 2 节节距距 p 与中心距与中心距 a 比比值约值约束束 19 6 3 3 链链速速 v 的的约约束束 19 6 3 4 链轮链轮中心距中心距 a 的的约约束束 20 6 3 5 链节链节数数 Lp 的的约约束束 20 6 3 6 链链板疲板疲劳强劳强度限定的度限定的额额定功率定功率的的约约束束 20 0 p 6 3 7 链链条静条静强强度度 s 约约束束 20 6 4 设计过设计过程程 20 1 设计变设计变量 量 20 6 5 链传动设计链传动设计的的优优化方法与化方法与结结果果 21 7 链传动链传动的的优优化化设计设计的方法的方法 21 7 1 编编程程语语言的言的选择选择 21 7 2 关于关于 VISUAL BASIC 22 7 3 VISUAL BASIC的其它特性的其它特性 22 7 4 程序运行界程序运行界 23 7 5 优优化运算化运算 26 7 6 代代码编辑码编辑窗口窗口 26 8 设计实设计实例例 27 谢谢辞辞 27 主要参考文献与主要参考文献与资资料料 27 1 绪论绪论 链传动是当今应用最为广泛的传动方式之一 它主要应用于机械领域 当然 在其它非机械领域也有十分广泛的应用 链传动是一种挠性传动 其具有结构简 单 传动平稳 价格低廉 能缓冲吸振 能在较差的环境中工作等优点 按照用途 的不同 链条可分为三种 传动链 输送链 和起重链 输送链和起重链主要用于 运输和起重机械中 在一般机械传动中 常用得是传动链 传动链又可以分为短节距精密滚子链 简称滚子链 齿形连灯类型 其中 滚子链常用于传动系统的低速级 一般传递功率在 100KW 以下 链速不超 15m s 推荐使用最大的传动比 imax 8 齿形链应用较少 本课题主要讨论滚 子链 链传动在机械中应用得最广 比如各摩托车 自行车 大型机械中均有链 传动的应用 随着工业技术的不断发展 链已经标准化 系列化 根据主要尺寸和抗拉载 荷的不同可分为 A 和 B 两种系列 其中 A 系列适用于以美国为中心的西半球 B 系列使用于欧洲区域 本课题主要研究 A 系列滚子链的设计 产品设计的 数字化方法使链传动的设计方法 生产方法更加方便快捷 更加多样化 精确化 产品质量也得以提高 产品设计的数字化是把数学规划与计算方法应用于机械 设计 按照预定的目标 借助于计算机的运行寻求最优设计方案的有关参数 从 而获得好的技术经济效果 其实也就是产品的优化设计 随着我国对优化设计和 计算机技术的不断地掌握和发展 优化设计方法在国内得到了迅速发展和普及 应用 现在该方法已应用于产品开发 设计 生产全过程 优化设计过程要用到 程序语言 该设计用的是 Visual Basic 6 0 因此本课题将是一个 vb 与优化设计 紧密相结合的 在 windows 平台上开发的一个具有参数优化的链传动设计程序 在开发完成之后 将会生成一个模块 可在其上输入相关参数 然后由程序自动 进行计算 最终输出一个最优结果 2 设计设计要求要求 根据链传动的设计理论 根据参数化设计的原理 建立起带传动的参数化设计的 数学模型 并采用一定的算法 编出程序来实现其参数化设计过程 1 根据已知条件进行设计计算 2 建立起数学模型 3 将整个设计计算过程用 vb 程序语言表示 4 建立起程序的运行界面 5 保证所得到的结果是最优化的 3 链传动简链传动简况及本况及本课题课题的研究意的研究意义义 3 1 链传动的分类及传动特点链传动的分类及传动特点 链传动是一种挠性传动 它由链条和链轮 小链轮和大链轮 组成 链条是 由滚子 套筒 销轴 内链板和外链板组成 内链板和套筒之间 外链板和销轴之 间为过盈配合 滚子与套筒之间 套筒与销轴之间为间隙配合 当内外链板相对 扰曲时 套筒可绕销轴自由转动 滚子是活套在套筒上的 工作时 滚子沿连轮 齿廓滚动 这样就可以减轻齿廓的磨损 链的磨损主要发生在销轴与套筒的接触 面上 因此 内外链板间应留少许间隙 以便润滑油渗入销轴和套筒的摩擦面间 链轮是由轮齿 轮缘 轮辐和轮毂组成 通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递 运动和动力 链板一般制成 8 字形 以使它的各个横截面具有接近相等得抗拉强 度 同时也减小了链得质量和运动时的惯性力 当传动大功率时 可采用双排链 或多排链 多排练的承载能力与排数成正比 但由于精度的影响 个排练承载的 载荷不易均匀 故排数不宜过多 当链节数为偶数时 接头处可用用开口销或瘫 痪卡片来固定 一般前者用于大节距 后者用于小节距 当链节数为奇数时 需采 用过渡链节 由于过渡链节得链板要受附加弯矩得作用 所以在一般情况下最好 不用奇数链节 滚子链和链轮啮合得基本参数是节距 p 滚子外径 d1 内链节内 宽 b1 其中节距 p 是主要参数 结距增大时 链条中各零件的尺寸也要相应的增 大 可传递功率也随着增大 链的使用寿命在很大程度上取决于链的材料及热处 理方法 因此 组成链的所有原件均需经过热处理 一提高其强度 耐磨性和耐 冲击性 与摩擦型得带传动相比 链传动无弹性滑动和整体打滑现象 因而能保 持准确得平均传动比 传动效率较高 又因链条不需要像带那样张的很紧 所以 作用于轴上的径向压力较小 链条采用金属材料制成 在同样的使用条件下 链 传动的整体尺寸较小 结构较为紧凑 同时 链传动能在高温和湿润得环境中工 作 与齿轮传动相比 链传动得制造和安装精度要求较低 成本也低 在远距离 传动时 其结构比齿轮传动轻便的多 链传动的主要缺点是 只能实现平行轴间链轮的同向传动 运动时不能保持 恒定的瞬时传动比 磨损后易发生跳齿 工作时有噪声 不易用在载荷变化很大 高速和急速反向的传动中 链传动主要用在要求工作可靠 两轴相距较远 低速重载 工作环境恶劣 以及其他不已采用齿轮传动的场合 例如摩托车上应用了链传动 结构上大为简 化 而且适用方便可靠 掘土机得运行机构就采用了链传动 它虽然经常受到土 块 泥浆和瞬时过载的影响 依然能很好的工作 3 2 主要研究内容主要研究内容 机械优化设计是把数学规划理论和计算方法应用于机械设计 按照预定的 目标 借助与电子计算机的运算寻求最优的设计方案的有关参数 从而获得较好 的技术经济效果 进而对机械零件结构参数的选择进行优化 从而在满足一定工 作条件下 使工作零件结构参数的选择尽可能达到最优 在实际生产中 链传动的优化设计关系到生产成本的减低 本文的研究目的 是寻求链传动的最有效设计方法 使链传动的设计更加简单方便 进一步开发出 设计链传动的专用设计程序 并通过设计程序 对链传动的各个参数尺寸进行初 步的优化 对链传动的后续设计提供最有参考价值的数据 本文所设计的链传动的方向和内容 国内国外没有完整的可供参考的资料 完全是根据链传动的基本设计理论 优化设计基本思想与 VB 技术相结合 在链 传动参数化设计上的大胆有意义的探索 是链传动参数化设计一系列课题中很 小的一部分 本文针对链传动设计中设计变量的性质不同 取值离散性大和受设计标准 限制多等关键技术问题 研究优化设计数学模型的建立 绘图程序编制与支撑平 台的关系和链传动的计算程序结构等 为实现链传动的优化设计与参数化绘图 的一体化提供依据和实现的手段 主要包括以下几个方面的内容 1 根据机械设计实际问题和对设计所提出的要求 建立优化设计的数学模 型 确定链传动的设计变量 建立目标函数 约束条件等具体的优化设计计算的 数学模型 2 按照数学模型的性质 选择适当的优化方法 和相应的计算程序 针对常 用链传动的结构特点 建立设计变量与各个几何尺寸之间的基本关系 为参数化 绘图接口模块程序编制提供依据 对设计变量数 约束条件数 目标函数和约束 函数的复杂程度等进行分析 3 根据优化计算结果 对链传动进行再设计 进一步提高链传动的结构合理 性 寻求几何尺寸的最佳组合 协调零件之间的尺寸关系 分析输出结果是否达 到预期的目的 检查数学模型 所用优化方法及输入数据是否正确 进行必要的 修正后再作运算 对运算结果进行数据处理 使其满足实际要求 4 在具体的设计中 会遇到某一优化设计问题 可采用不同的算法求解 为 提高设计和绘图效率 实现人机对话 开发出链传动优化设计与参数化自动绘图 软件包提出具体的实施方案 并遵循以下几个原则 1 可靠性要好 在合理的精度要求下 在一定的计算时间内 求解优化问题 的成功率越高 可靠性越好 2 效率要高 算法的效率是指解题的效率 一般可用算法所用计算时间或 计算函数的次数来衡量 最好选用不计算梯度与海色矩阵的优化方法 尽可能选 用计算过程中调用函数值次数少的优化方法 3 稳定性要好 遇到高度非线性的偏心率大的函数时 不会因为计算机字 长截断误差迭代过程正常运行 而中断运算过程 4 采用成熟的计算程序 对现有的成熟的计算程序应尽可能的采用 使得 解题简便 4 链轮链轮的常用材料的分析的常用材料的分析 链轮轮齿要具有足够得耐磨性和强度 由于小链轮轮齿的啮合次数比大 链轮得 所受的冲击也较大 故小链轮应采用较好得材料制造 链轮常用的材料 和应用范围见表 1 表 1 链轮常用的材料及齿面硬度 材料 热处理热处理后的硬 度 应用范围 15 20渗碳 淬火 回火 50 60HRC Z25 的链轮 40 50 ZG310 570 淬火 回火40 50 HRC无剧烈振动及冲击的链轮 15Cr 20Cr渗碳 淬火 回 火 50 60 HRC有动载荷及传动较大功率 得重要链轮 z25 的从动链轮 2 Z 夹布胶木 功率小于 6kw 速度 较高 要求传动平稳和噪 声小的链轮 5 链传动链传动各个参数的分析各个参数的分析 5 1 链轮链轮的的齿齿形形 滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合 其链轮齿形得设计比较灵活 在国 标 GB T1234 1997 中没有规定具体得链轮齿形 仅仅规定了最小和最大得齿 槽形状及其极限参数 实际齿槽形状取决于加工轮齿得刀具和加工方法 并应使 其位于最小和最大齿槽形状之间 5 1 2 节节距距 链轮的基本参数是配用链条节距 p 套筒的最大外径 d1 排距 pt和齿数链轮 的主要尺寸和计算公式见表 2 和表 3 表 2 滚子链轮的主要尺寸 名称符 号 计算公式备注 分度圆直 径dd p sin 1800 z 齿顶圆直 径 dadamin d p 1 1 6 z d1 damax d 1 25p d1 和 mina d 对于最小齿槽 maxa d 形状和最大齿槽形 状均可应用 受到刀具限制 maxa d 齿根圆直 径 dfdf d d1 齿高ha hamin 0 5 p d1 hamax 0 625p 0 5d1 a b 2 Ha 为节距多边形 以上部分的齿高 用于绘制放大尺寸 的齿槽形状 见表 9 2 确定的最 大轴凸缘 直径 dgdg pcot 1800 z 1 04h2 0 76 h2 为内链板 高度 见表 9 1 注 da dg 值取整数 其他尺寸精确到 0 01mm 表 3 滚子链链轮轴向齿廓尺寸 计算公式备注名称符号 p 12 7P 12 7 P 12 7 时 使 用者和客户同意 也 可以使用 p 12 7 时的 齿宽 b1 为为内节 内宽 见表 9 1 齿宽单排 双 排 三排 bf10 93b1 0 91b1 0 95b1 0 93b1 齿侧倒角 公称a b 0 13p 公称a b 齿侧半径 公称x r p 公称x r 齿全宽bf1bf1 n 1 pt bf1n 为排数 5 1 3 链轮结链轮结构构 小直径得链轮可制成整体式 图 1a 中等尺寸链轮可制成孔板式 图 1b 大直径的链轮 常可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上 图 1c 图 1 链轮结构 5 2 主主动链轮动链轮的的齿齿数数 z1和从和从动轮齿动轮齿数数 z2 小链轮的齿数 z1少 可减小外轮廓尺寸 但齿数过少 会增加运动的不均匀 性和动载荷 链条在进入和退出啮合时 链节间的相对转角增大 链传动的相对 圆周力增大 从整体上加速铰链和链轮的磨损 可见 小链轮的齿数不易过少 链轮的最少齿数 zmin 9 一般 z1 17 对于高速传动或承受冲击载荷的链传动 不少于 25 且连轮齿应淬硬 1 z 小链轮的齿数 z1也不易过大 在传动比给定时 z1大 大链轮齿数 z2也相应 得增大 其结果不仅增大了传动的总体尺寸 而且容易发生跳齿和脱链 从另一 方面限制了链条的使用寿命 当给定磨损量 即链节的增常量p 一定时 链轮的齿数越多 链轮上一个 链节所对得圆心角越小 铰链所在的圆的直径的增加量越大 铰链会更加接 d 近齿顶 从而增大了跳链和脱链的机会 从这个意义上讲 链轮的齿数不易过多 通常限定链轮的最大齿数 zmax 150 一般不大于 114 由于链节数是偶数 为使 链条和链轮磨损均匀 通常取链轮齿数为奇数 并尽可能于链节数互质 从动轮齿数 z2 i z1 从动轮转速 n2 i n1 5 3 传动传动比比 i 传动比过大 链条在小链轮上的包角就会过小 参与啮合的齿数减小 每个 轮承受的载荷增大 加速轮齿的磨损 且易出现跳齿和脱链现象 一般链传动的 传动比 i 6 常去 i 2 3 5 之间 链条在小链轮上的包角不应小于 120 5 4 中心距中心距 a 中心距过小 单位时间内链条的绕转次数增多 链条伸曲次数和应力循环次 数增多 因而加剧了链的磨损和疲劳 同时 由于中心距小 链条在小链轮上的 包角变小 i 不等于 1 每个轮齿所受的载荷增大 且易出现跳齿和脱链现象 中 心距过大 松边垂度过大 传动时造成送边颤动 因此在计及时 若中心距不受 其他条件限制 一般可取 a 30 50 p 最大取 amax 80p 有张紧装置或托板时 amax可以大于 80p 若中心距不能调整 amax 30p 5 5 链链的的节节距距 p 和和链节链节数数 Lp 节距 p 越大 承载能力就越高 但总体尺寸增大 多边形效应显著 振动 冲 击和噪声等严重 为使结构紧凑和延长寿命 应尽量选择较小节距得单排链 速 度高 率大时 宜选用小节距的多排链 如果从经济上考虑 当中心距小 传动比 大时 应选小节距得多排链 中心距大 歘动笔小时 应选大节距的单排链 a 4 p 22 2 12 8 2 21 2 21zzzz Lp zz Lp Lp 0 2 0 2 12 2 212 a pzzzz p a 式中 a 为中心距 mm p 为链节数 mm Lp 为链节数 应取整数 5 6 计计算当量的算当量的单单排排链链的的计计算功率算功率 5 6 1 当量功率当量功率 根据链传动的工作状况 主动链轮齿数和链条排数 将链传动所需传动的功 率修正为当量的单排链的计算功率 Pca ka kz p 式中 工况系数 见表 5 a k 主动链轮齿数系数 见图 2 z k P 传递的功率 kw 图 2 齿轮系数 kz 表 5 工况系数 ka 主动机械特性 平稳运转轻微冲 击 中等冲击 从动机械特性电动机 汽轮 机和燃气轮机 带有 液力耦合器的内燃 机 6 缸或 6 缸以上带机械 式联轴器的内 燃机 经常启 动的电动机 一日两次以 上 少于 6gang 带 机械式联轴器的内 燃机 平稳运 转 离心式的泵和 压缩机 印刷 机 均匀加料 的带式输送机 纸张压光机 自动扶梯 液 体搅拌机和滚 料机 回转干 燥炉 风机 1 01 11 3 中等冲 击 3 缸或 3 缸以 上的泵和压缩 机 混凝土搅 拌机 载荷非 恒定的输送机 固体搅拌机和 混料机 1 41 51 7 严重冲 击 刨煤机 电铲 轧机 球墨机 橡胶加工机械 压力机 剪床 单缸或双缸的 1 81 92 1 泵和压缩机 石油钻机 5 6 2 极限功率极限功率 链传动的过程中 链条受到一定的拉伸载荷 因此 链条有一定的疲劳强度 限定 0 003 z11 08 n10 9 0 P p p 0028 0 3 4 25 式中 为链板疲劳强度限定的额定功率 kw 0 P Z1为小链轮齿数 n1为小链轮转速 r min P 为链条节距 mm 5 7 链链速速计计算算 因为链是有刚性链节通过销轴铰接而成 当链绕在链轮上时 其链节与相应 的轮齿啮合后 这一段链条即将曲折成正多边形的一部分 该正多边形的边长等 于链条的节距 p 边数等于链轮齿数 z 链轮每转过一圈 链条走过 zp长 对于高 速链传动一般推荐链速 v 0 6 15 m s 而链速可如下计算 v 单位为 m s 为 V z1n1p 60000 z2n2p 60000 式中 z1 z2 分别为主 从动链轮的齿数 n1 n1 分别为主 从动链轮的转速 r m 因为链传动为啮合传动 链条和链轮之间没有相对滑动 所以平均链速和平 均传动比都是常数 但是 仔细观察铰链链节随同链轮转动的过程就会发现 链 传动的瞬时传动比并非常数 5 8 链传动过链传动过程中的力程中的力 链传动在安装时 应使链条受到一定的张紧力 张紧力是通过使链条保持 一定的垂度所产生的的悬垂拉力来获得的 链传动张紧的目的主要是使松边不 致过松 以免出现链条的不正常啮合 跳齿或脱链 因为链传动为啮合传动 所 以与带传动相比 链传动所需的张紧力要小得多 链传动在工作时 存在紧边拉 力和松边拉力 如果不计传动中的动载荷 则紧边拉力和松边拉力分别为 F1 Fe Fc Ff F2 Fc Ff 式中 有效圆周力 N e F 离心力引起的拉力 N c F 悬垂拉力 N f F 有效圆周力为 Fe 1000p v 式中 p 传递的功率 kw v 链速 m s 离心力引起的拉应力 Fc qv2 式中 q 为链条单位长度的质量 kg m 悬垂拉力 Ff为 Ff 100Kfqa 式中 a 链传动的中心距 mm 垂度系数 见图 3 图中 f 为下垂度 为中心 f K 线与水平面夹角 本文取 0 图 3 悬垂拉力 6 链传动优链传动优化化设计设计的数学模型的数学模型 6 1 目目标标函数的确定函数的确定 滚子链传动的设计 一般应在满足一定限制与预定工作可靠度的条件下 有 效的减小机械产品的空间尺寸 也就是链轮的空间体积最小 综合考虑下确定 确定目标函数 Minf x1 x2 x3 f p z1 a 6 2 链传动链传动中中设计变设计变量的确定量的确定 链传动过程中主要的设计参数是主动轮齿数 z1 主动轮转速 n1 从动轮齿数 i z1 从动轮转速 i n1 传动比 i 中心距 a 传递功率 P 节距 p 链节数 Lp X x x1 x2 T z1 p a T 6 3 链传动设计链传动设计中中约约束条件的确定束条件的确定 6 3 1 主主动轮齿动轮齿数数 z1约约束束 z1 170 120 i z10 公式中的参数的确定和使用情况具体可参见本文 5 2 6 3 2节节距距 p 与中心距与中心距 a 比比值约值约束束 a p 300 50 a p0 公式中的参数的确定和使用情况具体可参见 GB1243 1 83 规定 6 3 3 链链速速 v 的的约约束束 Z1n1p 60000 0 6 0 15 z1n1p 60000 0 公式中的参数的确定和使用情况具体可参见本文 5 6 6 3 4 链轮链轮中心距中心距 a 的的约约束束 0 2 12 8 2 122 442 22 2 zzzz p ap a pa 10 a 100000 公式中的参数的确定和使用情况具体可参见本文 5 4 6 3 5 链节链节数数 Lp 的的约约束束 Lp a pzzzz p a 2 2 12 2 212 Lp N 公式中的参数的确定和使用情况具体可参见本文 5 5 6 3 6 链链板疲板疲劳强劳强度限定的度限定的额额定功率定功率的的约约束束 0 p ka kz p 0 003 08 1 1 z 9 0 1 n p p 0028 0 3 5 24 公式中的参数的确定和使用情况具体可 参见本文 5 6 1 5 6 2 6 3 7 链链条静条静强强度度 s 约约束束 0 6 100 3600000000 11 11 60000000 2 qak pnzq pnz Q f 公式中的参数的确定和使用情况具体可参见本文 5 7 5 8 6 4 设计过设计过程程 1 设计变量 X x x1 x2 T z1 p a T 2 目标函数 考虑链传动空间体积最小 故取 Minf x1 x2 x3 f p z1 a 3 约束条件 1 主动轮齿数 z1 约束 z1 170 120 i z10 2 节距 p 与中心距 a 比值约束 a p 300 50 a p0 3 链速 v 的约束 0 6 0 60000 11pnz 15 0 60000 11pnz 4 链轮中心距 a 的约束 0 2 12 8 2 122 442 22 2 zzzz p ap a pa 10 a 100000 5 链节数 Lp 的约束 Lp a pzzzz p a 2 2 12 2 212 Lp N 6 链板疲劳强度限定的额定功率的约束 0 p ka kz p 0 003 08 1 1 z 9 0 1 n p p 0028 0 3 5 24 7 链条静强度 s 约束 0 6 100 3600000000 11 11 60000000 2 qak pnzq pnz Q f 6 5 链传动设计链传动设计的的优优化方法与化方法与结结果果 链传动设计中的参数优化设计中 参数优化设计是工程问题转化为参数优化 问题 它采用数学规划理论 借助于计算机的高速运算和逻辑判断能力 从满足 设计要求的一切可行方案中 按照预定的目标 自动寻找最优化的设计方案 在 参数优化设计中 设计变量既有连续变量 又有整数变量 还有离散变量 是一个混 合型设计变量 在优化中 可以把所有的设计变量都作为连续变量来处理 经过计 算 当寻找出最优点后 再按整型点处理 优化方法采用共轭方向法的改进法 网格法 并用 VB 编写了轴参数优化设计源程序 11 7 链传动链传动的的优优化化设计设计的方法的方法 7 1 编编程程语语言的言的选择选择 随着计算机技术的飞速发展 编程语言也随之突飞猛进地发生了变化 Visual Basic 简称 VB 它是 Microsoft 公司推出的一种 Windows 应用程序开发 工具 Visual Basic 具有简单易学 操作方便 功能强大等特点 已经成为普通用 户首选的程序设计语言 利用 Visual Basic 程序设计语言 可以很方便地设计出 在 Windows 环境下运行的绘图应用程序 它比较起别的编程语言来 在绘图方 面具有直观的特点 不用太多的叙述语言 是一种很好的视图化语言 7 2 关于关于 Visual Basic Microsoft Visual Basic 简称 VB 是在 Windows 操作平台下设计应用程序的 最迅速 最简捷的工具之一 不论是初学者还是专业开发人员 VB 都为他们提 供了一整套的工具 可以轻松地开发应用程序 因此 VB 一直被作为大多数电 脑初学者的首选入门编程语言 Visual 是的指采用可视化的开发图形用户界面 GUI 的方法 一般不需要编 写大量代码去描述界面元素的外观和位置 而只要把需要的控件拖放到屏幕上 的相应位置既可方便设计图形用户界面 Basic 指的是 BASIC 语言 因为 VB 是 在原有的 BASIC 语言的基础上发展起来的 VB 是 Microsoft 的一种通用程序设计语言 包含在 Microsoft Excel Microsoft Access 等众多 Windows 应用软件中的 VBA 都使用 VB 语言 以共用 户进行二次开发 目前制作网页使用较多的 VBScript 脚本语言也是 VB 的子集 利用 VB 的数据访问特性 用户可以对包括 Microsoft SQL Server和其他企 业数据库在内的大部分数据库格式创建数据库和前端应用程序 以及可调整的 服务器端部件 利用 ActiveX TM 技术 VB 可使用如 Microsoft Word 字处理器 Microsoft Excel 电子数据表及其他 Windows 应用程序提供的功能 甚至可直接 使用由 VB 专业版或企业版创建的应用程序和对象 用户最终创建的程序是一个真正的 EXE 文件 可以自由发布 VB 提供了学习版 专业版和企业版 用以满足不同的开发需要 企业版允 许专业人员以小组的形式来创建强大的分布式应用程序 它包括专业版的所有 特性 7 3 Visual Basic 的其它特性的其它特性 在 Visual Basic 以前的版本中 由于仍然摆脱不了解释执行的代码运行机制 所以在相当的程度上制约了 Visual Basic 的发展 从 Visual Basic5 0 版本开始 在 Visual Basic 中制作的应用程序都改变为编译执行 使得 Visual Basic 的代码 效率有了很大的提高 同时执行的速度也大幅度加快 12 当然在 Visual Basic 中还有其它特性 例如 面向对象的编程语言 结构化程序设计 事件驱动的程序设计 支持动态链接库 应用程序之间的资源共享 7 4 程序运行界程序运行界 运行 VB 6 0 选择菜单栏上的 新建 标准 exe 命令 进入 VB 编程环境 如图 4 所示 图 4 VB 编程环境 1 设计窗口 设计窗口是用户编写的应用程序运行时将要显示的窗口界面 用户在上面 添加各种控件 可以显示文字 图形 图像等如图 5 图 5 设计窗口 2 工具箱 显示标准的 VB 控件及已添加到工程中的任何 ActiveX 控件和可插入对象 标准工具箱共有包括图片框 文本框 数据 对象链接和嵌入等在内的 20 个控件 能够实现显示或绘制图像图形 显示可以编辑的文本 访问数据库中的数据 链 接或嵌入其他程序到 VB 程序中等基本功能 除标准控件外 还可以用添加 ActiveX 控件的方式得到更多的控件 使得编 程功能更多 方法是选用 工程 部件 控件 命令 出现选择对话框 勾选需要 的控件名前的方框 就可将该控件添加进工共箱 要将已添加进工具箱且程序未 使用的控件取消 去掉控件名前方框中的对钩即可如图 6 图 6 工具箱窗口 3 属性窗口 属性是 VB 语言的一个重要概念 VB 的每一个对象均有属性 通过属性窗 口可以设置窗体 控件等对象的属性值 这种方法称为设计时改变对象的属性值 若用程序代码设置对象属性 则称为运行时改变对象的属性值如图 5 打开某一控件的属性窗口 可以采用以下任意一种方法 1 先选定控件 比如在窗体上单击该控件 然后按 F4 键 2 先选定控件 比如在窗体上单击该控件 然后单击工具栏上的属性图标 3 选择 视图 属性 命令 然后在 属性 窗口上部的下拉列表框 选择某件 图 7 属性窗口 4 工程 窗口 工程 窗口包含了创建的 VB 工程文件 比如窗体 Form 模块 Module 应用 工程 窗口功能的方法是在 工程 窗口上单击鼠标右键 比如想要将 工程 在软盘上作一备份 可用鼠标右键单击 工程 窗口上的任一项 再在出现 的菜单上选择 另存为 命令 就可以将源程序作一备份了如图 8 图 8 工程 窗口 5 代码窗口 代码窗口是书写源程序的地方 在代码窗口 如图 7 的对象下拉列表框中选 择窗体或控件名 在过程下拉列表框中选择该对象的事件名 代码窗口将自动出 现该对象的事件过程的首尾两行代码 只需在中间输入源程序即可 若输入源程 序有语法错误 VB 自动出现警示信息并用红字显示错误代码 图 9 代码窗口 6 窗体布局 窗口 如图 10 用鼠标拖动 窗体布局 窗口中的白色窗体 可以调整程序运行时窗体在屏 幕上的显示位置 图 10 窗体布局 窗口 7 菜单栏 菜单栏上的菜单命令 指明了 VB 能够完成的功能 单击菜单栏 如图 11 上 的菜单标题 会下拉显示各菜单项命令 有些菜单项以浅灰色显示 表名在当前 状态下不可用 图 11 菜单栏窗口 8 工具栏 工具栏上的图标 代表一些经常使用的命令 单击某图标 与单击菜单命令 或按下快捷键的效果一样 将鼠标指针停留在图标上 会儿 将出现该图标的中 文名称 在工具栏上单击鼠标右键 将显示工具栏选择菜单 如图 12 图 12 工具栏窗口 7 5 优优化运算化运算 运用最优化方法建立数学模型 输入相应的参数 得到最优化结果 由此 设计链传动的传动优化设计程序运行界面如图 13 所示 图 13 运算窗口 7 6 代代码编辑码编辑窗口窗口 图 14 代码编辑窗口 8 设计实设计实例例 例 设计一齿轮链传动其传动功率 10kw 主动轮转速 200r min 传动比 3 最 大载荷 12345N 载荷平稳 优化设计参数输入 及结果 图 15 计算结果 9 结结束束语语 通过本次毕业设计 使我对 Visual Basic 有了一定的了解和掌握 基本熟悉 了 Visual Basic 语言和机械设计之间的联系 基本掌握了用机械设计思想和运用 Visual Basic 程序设计方法对链传动进行简单的参数化设计 使我对 Visual Basic 这种计算机语言有了更进一步的认识 能够运用 Visual Basic 软件按链传动的设 计思想和链传动的几个重要参数的约束条件建立目标函数并进行参数化设计 而且通过这次毕业设计中还使我具备了以下几方面的能力 1 使我对机械设计思想的认识有了进一步的提高 进一步提高了严谨负责的 工作态度 2 锻炼了用计算机语言 Visual Basic 软件同机械设计过程有机结合的能力 3 进一步提高了实践动手能力 4 加强了论文格式及排版的能力 以及抓图工具的使用 5 提高了和老师 同学讨论 解决问题的能力 6 提高了查阅中外资料和阅读资料并查找有效信息的能力 谢谢辞辞 在本毕业设计承蒙指导老师的认真指导和热心帮助 特别是在星期天 节假 日指导老师放弃休息时间 耐心地辅导我们 才使我在本次毕业设计得以按规定 的时间顺利的完成 我们指导老师丰富的实践经验和渊博的知识以及严谨负责 的 认认真真工作态度已经深深的印在我的脑海里了 对我影响很大 通过指导 老师的热心认真的指导 使我能够对机械设计基本知识能够认真学习并得到提 高 对有关设计资料进行有效的查阅 在运用软件时能够融会贯通 总之在整个 设计过程中指导老师给予我了充分耐心的指导 在此我向指导老师以及曾帮助 过我的同学表示真诚的感谢 主要参考文献与主要参考文献与资资料料 1 濮良贵 纪名刚 机械设计 M 高等教育出版社 2001 2 成大先 机械设计手册 链传动及其联接 M 化学工业出版社 2004 3 徐道远 朱为玄 王向东等 材料力学 M 河海大学出版社 2006 4 冯启高 傅宇 工程力学 M 电子科技大学出版社 2001 5 曾振祥 CAD 建模与优化设计 J 湘潭大学机械工程学院学报 2000 2 100 120 6 傅晓锦 链轮目标优化设计 J 绍兴文理学院学报 1999 4 210 230 7 杨顶信 机械优化设计方法与评判指标 J 山西晋城广播电视大学学报 2006 6 109 120 8 张济川 链传动的结构优化设计 J 西安交通大学机械工程学院学报 2003 2 310 320 9 柳林林 孙炎 机械工程中结构形状的优化设计 J 哈尔滨制药总厂 2001 310 330 10 陈立周 机械设计优化方法 J 北京大学学报 1988 3 370 390 11 周蔼如 官士鸿 林伟建 Visual Basic 程序设计 M 电子工业出版社 2004 2 12 李小平 高转速高精度链传动优化设计的研究 J 常州信息职业技术学 院学报 2003 3 110 140 13 吴原生 许和变 形状优化设计算法的探讨 J 华北工学院专科学校学报 1992 6 210 230 14 谢新平 机械优化设计 J 江西省农业机械研究所 1998 70 110 15 胡自化 基于 Visual Basic 开发机械优化设计 CAI 系统 J 湘潭大学学 报 1999 5 100 110 16 贾瑞芬 张翔 优化设计方法的发展与应用情况 J 福建农林大学 机电工 程学院学报 2003 2 102 130 附录 1 程序清单 Public a As Single z1 As Single n1 As Single P1 As Single p As Single Pca As Single i1 As Single Q1 As Single q As Single f As Single m As Single w As Single kz As Single kf As Single aa As Single pp As Single zz As Single Private Sub Command1 Click MsgBox 1 从动机平稳 主动机平稳 ka 1 0 2 从动机平稳 主动机轻微冲击 ka 1 1 3 从动机平稳 主动机中等冲击 ka 1 3 4 从动机中等冲击 主动机 平稳 ka 1 4 5 从动机中等冲击 主动机轻微冲击 ka 1 5 6 从动机中等冲击 主动机中等冲击 ka 1 7 7 从动机严重冲击 主动机平 稳 ka 1 8 8 从动机严重冲击 主动机轻微冲击 ka 1 9 9 1 从动 机严重冲击 主动机中等冲击 ka 2 1 End Sub Private Sub Command3 Click 计算按钮 Q1 Val Text4 Text m Val Text9 Text q Val Text10 Text n1 Val Text1 Text P1 Val Text2 Text i1 Val Text3 Text Select Case m Case 1 ka 1 Case 2 ka 1 1 Case 3 ka 1 3 Case 4 ka 1 4 Case 5 ka 1 5 Case 6 ka 1 7 Case 7 ka 1 8 Case 8 ka 1 9 Case 9 ka 2 1 Case Else MsgBox 输入错误 请重新输入 End Select Dim min As Double min 1E 19 Dim i As Single Dim j As Single Dim k As Single For i 10 To 60 Step