【正文】 和工作機(jī)類型、傳動(dòng)位置要求及工作條件來(lái)確定。 在傳統(tǒng)的普通 v帶設(shè)計(jì)時(shí)，一般都按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行： ① 計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pc； ② 初選普通 V 帶的型號(hào) ； ③ 選取小帶輪的基準(zhǔn)直徑及大帶輪基準(zhǔn)直徑； ④ 驗(yàn)算帶速； ⑤ 初選中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ； ⑥ 驗(yàn)算小帶輪包角； ⑦ 確定 v 帶的根數(shù) ；⑧ 計(jì)算初拉力； ⑨ 計(jì)算帶輪軸上的壓力。 上 述步驟中，在小帶輪基準(zhǔn) 直 徑選取、帶的長(zhǎng)度和確定中心距時(shí)。都存在形成多方案的 可能性。其主要依據(jù)是：在小帶輪基準(zhǔn)直徑選取時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要求小帶輪 基準(zhǔn)直徑 要不小于給定的該類帶型的最小直徑。而帶輪基準(zhǔn)直徑的選取通常應(yīng)考慮系列值，不 應(yīng) 只考慮單個(gè)值。因?yàn)橹睆皆叫?， 單根帶允許傳遞的功率越小，帶的根數(shù)越多。對(duì)不同的傳遞功率要求的帶的根數(shù)也不 同 ，并且在設(shè)計(jì)時(shí)還對(duì)使用帶的最多根數(shù)有所限制。 在 V帶長(zhǎng)度的選取時(shí)，常規(guī)設(shè)計(jì)采用由初選的中心距根據(jù)公式計(jì)算出帶長(zhǎng)。而在設(shè)計(jì) 手 冊(cè) 上 帶的長(zhǎng)度有其系列，一般各帶 帶型 有 12～ 17種之多。并且?guī)чL(zhǎng)是影響帶的壽命的因素之一。常規(guī)設(shè)計(jì)步驟中有關(guān)帶長(zhǎng)的選取有一定的局限性 。 帶傳動(dòng)的帶速應(yīng)合理選擇 帶速對(duì)傳動(dòng)能力、傳動(dòng)帶壽命及軸與軸承所受壓力都有較人影響， 因 而有必要確定較合理的帶速，對(duì)小帶輪基準(zhǔn)直徑選擇亦有一定指導(dǎo)意義。選定小帶輪基準(zhǔn)直徑后，即 可 算出最大應(yīng)力點(diǎn)處最小應(yīng)力對(duì)應(yīng)的帶速。由 于 傳動(dòng)帶在循環(huán)變應(yīng)力下工作，最大應(yīng)力越小帶的壽命越長(zhǎng)；循環(huán)次數(shù)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，傳動(dòng)帶發(fā) 生疲勞破壞。初拉力是保證帶傳動(dòng)正常 工 作的重要因素。傳動(dòng)帶工作時(shí)的初拉力即在克服離心力作用的情況下使帶傳遞有效圓周力。充分發(fā)揮其傳動(dòng)能力。初拉力過(guò)小易出現(xiàn)打滑，傳動(dòng)能力不能充分發(fā)揮；過(guò)大則帶的壽 命降低，而且軸和軸承受力增大。傳遞一定功率時(shí)，帶速越高則有效圓周力越小，所需帶的根數(shù)越少，帶傳動(dòng)尺寸也越小；帶速過(guò)大，帶在單位時(shí)間內(nèi)繞過(guò)帶輪次數(shù)就增加，使其疲勞壽命降低，同時(shí)使離心力顯著增大，帶與帶輪間接觸壓力降低，傳遞有效圓周力 2 便減少。 設(shè)計(jì)時(shí)考慮中心距可調(diào)節(jié)的方案 確定中心距在常規(guī)設(shè)計(jì)過(guò)程中起著重要的作用，它決定著帶的長(zhǎng)度和小帶輪的包角。在選取帶傳動(dòng)的中心距時(shí)，一般 跟 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)估，而此經(jīng)驗(yàn)公式給出的取值范圍是比較大的。此時(shí)不同的設(shè)計(jì)者就有可能設(shè)計(jì)出不同的方案出來(lái)。 對(duì)于將 v帶傳 動(dòng)放在高速級(jí) 上 的裝置。由電機(jī)直接帶動(dòng)主動(dòng)帶輪，在安裝和工作中電機(jī)的位置是可以調(diào)整的，即中心距 a可調(diào)。對(duì)這類 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)， 據(jù)據(jù)傳 動(dòng) 的 結(jié) 構(gòu) 需 要 初 步 確 定 中 心 距 0a ， 其 取 值 范 圍 為 ：1 2 0 1 20 .7 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d? ? ? ?， 0a 確定后 ，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算出帶的計(jì)算長(zhǎng)度 Ld0: 2210 0 1 2 0()2 ( )24 ddd d d ddL a d d a? ?? ? ? ? 根據(jù)計(jì)算長(zhǎng)度 Ld0，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查 V帶長(zhǎng)度表中，選取和 Ld0相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld，再根據(jù) L來(lái)計(jì)算實(shí)際的中心距 0a 。由 于 這類 V帶傳動(dòng)的中心距是 可 以調(diào)整的，故 可以 采用 下 式作近似計(jì)算，即 00 2ddLLaa ???， 考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距的變動(dòng)范圍為 amin=a– ； max da a L?? 。 對(duì)于中心距可調(diào)的 V帶傳動(dòng)裝置，當(dāng)安裝的空間尺寸給定時(shí)，初選中心距可 不 按范圍值進(jìn)行選取， 而 直接由空間尺寸決定。在這種情況下，帶傳動(dòng)的張緊裝置采用定期張緊和自動(dòng)張緊裝置。 設(shè)計(jì)中 v 帶傳動(dòng)的壽命應(yīng)予以充分考慮 常規(guī)的 V帶設(shè)計(jì)中沒有將帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)壽命作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)。而在實(shí)際使用中帶的使用壽命是必須考慮的問(wèn)題。而帶的壽命和帶傳動(dòng)的帶輪直徑、傳動(dòng)比、帶速、帶長(zhǎng)以及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等有關(guān)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在考慮 上 述 因素 或變量取值時(shí)沒有明確 V帶傳動(dòng)壽命的問(wèn)題 ， 造成有些 V帶設(shè)計(jì)使用壽命較低。 優(yōu)化的定義 優(yōu)化是科學(xué) 研究 、工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域的重要研究工具。它所研究的問(wèn)題是討論在眾多的方案中尋找最優(yōu)方案。例如，工程設(shè)計(jì)中怎樣選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，使設(shè)計(jì)方案既滿足設(shè)計(jì)要求又能降低成本；資源分配中，怎樣分配有限資源，使 3 分配方案既能滿足各方面的基本要求，又能獲得好的經(jīng)濟(jì)效益；在人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域中，諸如此類，不勝枚舉。優(yōu)化這一技術(shù)，正是為這些問(wèn)題的解決，提供理論基礎(chǔ)和求解方法，它是一門應(yīng)用廣泛 、實(shí)用性很強(qiáng)的科學(xué)。 常見 V 帶傳動(dòng)的幾種優(yōu)化方法 ? 基于 Kisssoft的 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ? 基于 Visual Basic的 V型帶傳動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ? 用 EXCEL 20xx實(shí)現(xiàn) 普通 v帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)的輔助計(jì)算方法 ? 模糊數(shù)學(xué)理論確定 V帶傳動(dòng)的應(yīng)用 ? 基于 MFC的普通 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ? 基于遺傳算法的普通 V帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) ? 基于 MATLAB關(guān)于 V帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)化方法的確定 通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，常見的 V帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中， 軟件平時(shí)接觸較少；而使用 EXCEL 20xx 進(jìn)行設(shè)計(jì) 的方法是一種新穎但是仍然計(jì)算繁瑣，而且優(yōu)化效果一般的方法；模糊數(shù)學(xué)理論確定 V 帶傳動(dòng)的應(yīng)用方法是利用 模糊數(shù)學(xué)理論，采用加權(quán)平均法確定中心距，提高確定中心距的科學(xué)性 的方法，這種方法與 MATLAB 多目標(biāo)優(yōu)化法有異曲同工之妙，但是沒用借助計(jì)算機(jī)的輔助計(jì)算，計(jì)算量大；基于 MFC 的設(shè)計(jì)方法，程序編寫復(fù)雜，相比之下沒有 VB和 MATLAB 使用方便；通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)使用 MATLAB 和 VB是相對(duì)更為方便和高效的方法，在本次設(shè)計(jì)中選用 MATLAB 進(jìn)行 V 帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，關(guān)于選擇 MATLAB進(jìn)的突出優(yōu)點(diǎn)在下一節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)的說(shuō)明。 4 編程效率高 它是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，允許用數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫程序，且比 Basic、 Fortran 和 C 等語(yǔ)言更加接近我們書寫計(jì)算公式的思維方式，用Matlab 編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問(wèn)題。因此， Matlab 語(yǔ)言也可通俗地稱為演算紙式科學(xué)算法語(yǔ)言由于它編寫簡(jiǎn)單，所以編程效率高，易學(xué)易懂。 用戶使用方便 MATLAB 語(yǔ)言是一種解釋執(zhí)行的語(yǔ)言（在沒被專門的工具編譯之前），它靈活、方便，其調(diào)試程序手段豐富，調(diào)試速度快，需要學(xué)習(xí)時(shí)間少。人們用任 何一種語(yǔ)言編寫程序和調(diào)試程序一般都要經(jīng)過(guò)四個(gè)步驟：編輯、編譯、連接以及執(zhí)行和調(diào)試。各個(gè)步驟之間是順序關(guān)系，編程的過(guò)程就是在它們之間作瀑布型的循環(huán)。MATLAB 語(yǔ)言與其它語(yǔ)言相比，較好地解決了上述問(wèn)題，把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體。它能在同一畫面上進(jìn)行靈活操作快速排除輸入程序中的書寫錯(cuò)誤、語(yǔ)法錯(cuò)誤以至語(yǔ)意錯(cuò)誤，從而加快了用戶編寫、修改和調(diào)試程序的速度，可以說(shuō)在編程和調(diào)試過(guò)程中它是一種比 VB 還要簡(jiǎn)單的語(yǔ)言。 擴(kuò)充能力強(qiáng) 高版本的 MATLAB 語(yǔ)言有豐富的庫(kù)函數(shù)，在進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算 時(shí)可以直接調(diào)用，而且 MATLAB 的庫(kù)函數(shù)同用戶文件在形成上一樣，所以用戶文件也可作為 MATLAB 的庫(kù)函數(shù)來(lái)調(diào)用。因而，用戶可以根據(jù)自己的需要方便地建立和擴(kuò)充新的庫(kù)函數(shù)，以便提高 Matlab 使用效率和擴(kuò)充它的功能。另外，為了充分利用 Fortran、 C 等語(yǔ)言的資源，包括用戶已編好的 Fortran， C 語(yǔ)言程序，通過(guò)建立 Me 調(diào)文件的形式，混合編程，方便地調(diào)用有關(guān)的 Fortran， C 語(yǔ)言的子程序。 語(yǔ)句簡(jiǎn)單，內(nèi)涵豐富 MATLAB 語(yǔ)言中最基本最重要的成分是函數(shù)，其一般形式為「 a， 6， c?? ] = fun（ d， e， f，??），即一個(gè)函數(shù)由函數(shù)名，輸入變量 d， e， f,??和輸出變量 a， b， c??組成，同一函數(shù)名 F，不同數(shù)目的輸入變量（包括無(wú)輸入變量）及不同數(shù)目的輸出變量，代表著不同的含義（有點(diǎn)像面向?qū)ο笾械亩鄳B(tài)性。這不僅使 Matlab 的庫(kù)函數(shù)功能更豐富，而大大減少了需要的磁盤空間，使得 Matlab編寫的 M 文件簡(jiǎn)單、短小而高效。 5 高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算 MATLAB 語(yǔ)言象 Basic、 Fortran 和 C 語(yǔ)言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符， 而且這些運(yùn)算符大部分可以毫無(wú)改變地照搬到數(shù)組間的運(yùn)算，有些如算術(shù)運(yùn)算符只要增加“”就可用于數(shù)組間的運(yùn)算，另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫(kù)函數(shù)，使之在求解諸如信號(hào)處理、建模、系統(tǒng)識(shí)別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問(wèn)題時(shí)，顯得大為簡(jiǎn)捷、高效、方便，這是其它高級(jí)語(yǔ)言所不能比擬的。在此基礎(chǔ)上，高版本的 Matlab 已逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其它領(lǐng)域。 方便的繪圖功能 MATLAB 的繪圖是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)，例如線性坐標(biāo)、對(duì)數(shù)坐標(biāo)，均只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù)，在圖上標(biāo) 出圖題、 XY 軸標(biāo)注，格繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令，簡(jiǎn)單易行。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整自變量可繪出不變顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線或多重線。這種為科學(xué)研究著想的設(shè)計(jì)是通用的編程語(yǔ)言所不及的。 總之， MATLAB 語(yǔ)言的設(shè)計(jì)思想可以說(shuō)代表了當(dāng)前計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展方向。 帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉、緩沖吸震，是一種常見的機(jī)械傳動(dòng)，其常規(guī)設(shè)計(jì)是以保 證帶 傳動(dòng)不發(fā)生打滑又有足夠疲勞壽命為 設(shè) 計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行的選擇設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)結(jié)果很難達(dá)到最優(yōu)。 隨著各種優(yōu)化方法的發(fā)展和成熟，人們紛紛提 出 了對(duì)這種傳 動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 但用 C語(yǔ)言等一般的算法語(yǔ)言需要對(duì)所用優(yōu)化方法理解的基礎(chǔ)上，編寫復(fù)雜而較長(zhǎng)的優(yōu)化算法程序和調(diào)試，使許多人望而卻步。而 MATLAB軟件的優(yōu)化工具箱可以使大家從復(fù)雜的編程中解脫出來(lái)，設(shè)計(jì)人員只需給出設(shè)計(jì)參數(shù)，編寫幾個(gè)簡(jiǎn)單的M文件，再調(diào)用相應(yīng)的優(yōu)化函數(shù)就可完成，非常簡(jiǎn)單方便。 本文以 V帶傳動(dòng)沒計(jì)為例，分析建立了 V帶傳動(dòng)多 目 標(biāo)優(yōu)化設(shè) 計(jì) 數(shù) 學(xué) 模型，提出 了 應(yīng) 用 MATLAB實(shí)現(xiàn)的方法和過(guò)程，并以小帶輪 直徑 和帶 輪中心距為優(yōu)化目標(biāo)的舉例說(shuō)明。 第一章 緒論。 主要闡述了本課題的背景、研究目的和意義等，概括了 V 帶傳動(dòng) 優(yōu)化設(shè)計(jì)的幾種方法并通過(guò)比較選擇 MATLAB 進(jìn)行優(yōu)化 、 MATLAB 的語(yǔ)言特點(diǎn) ，并對(duì)論文研究?jī)?nèi)容做了概述。 第二章 MATLAB 技術(shù)研究。對(duì)于 MATLAB 優(yōu)化設(shè)計(jì)的所需要用到的主要內(nèi)容和功能 —— M文件、曲線擬合和優(yōu)化工具箱 —— 進(jìn)行研究。 第三章 基于 MATLAB的 V帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要由實(shí)際案例出發(fā)，先通過(guò)常規(guī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后 基于 MATLAB進(jìn)行 Ｖ 帶傳動(dòng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì) —— 先 建立以 帶輪直徑 和中心距最小為綜合目標(biāo)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 ， 并運(yùn)用權(quán)重因子將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化成 6 單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題 —— 最后 與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果比較 ，效果明顯。 第四章 總 結(jié)與展望。在最后評(píng)價(jià)了該設(shè)計(jì)的結(jié)果，歸納了 MATLAB優(yōu)化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供幫助的老師表示感謝。 7 第二章 MATLABD 技術(shù)研究 用 MATLAB 語(yǔ)言編寫的程序，稱為 M 文件。 M 文件有兩種形式 ： 腳本文件（ Script File）；函數(shù)文件（ Function File ）。這兩種文件的擴(kuò)展名，均為“ . m” 。 腳本文件和函數(shù)文件 M 腳本文件（ Script File)—— 實(shí)際上是一 串 MATLAB 指令集合。 對(duì)于比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題 ，在命令窗口中直接輸入指令 。 對(duì)于復(fù)雜計(jì)算，采用腳本文件（ Script file）最為合適 。 MATLAB 只是按文件所寫的指令執(zhí)行。與在命令窗口逐行執(zhí)行文件中的所有指令，其結(jié)果是一樣的。沒有輸入?yún)?shù)，也不返回輸出參數(shù) M 腳本文件的特點(diǎn)：腳本文件的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，只是一串按用戶意圖排列而成的（包括控制流向指令在內(nèi)的） MATLAB 指令集。腳本文件運(yùn)行后 ，所產(chǎn)生的變量都駐留在 MATLAB 基本工作空間（ Base workspace）中。只要用戶不使用清除指 令（ clear）， MATLAB 指令窗不關(guān)閉，這些變量將一直保存在基本工作空間中。 M 函數(shù)文件（ Function File ）與腳本文件不同 ，函數(shù)文件猶如一個(gè)“黑箱”，把一些數(shù)據(jù)送進(jìn)并經(jīng)加工處理，再把結(jié)果送出來(lái)。 MATLAB 提供的函數(shù)指令大部分都是由函數(shù)文件定義的 .用戶可以根據(jù)需要編輯自己的 m 函數(shù)，它們可以像庫(kù)函數(shù)一樣方便的調(diào)用，從而極大地?cái)U(kuò)展了MATLAB 的能力?？梢暂斎?yún)?shù)，也可返回輸出參數(shù)。 例：編寫一個(gè)函數(shù)文件，實(shí)現(xiàn)直角坐標(biāo) (x,y)與極坐標(biāo) (r,θ )之間的轉(zhuǎn)換。 function [r,theta] = tran(x,y) r =sqrt(x*x+y*y)。 theta =atan(y/x)。 調(diào)用 tran 函數(shù) x0=3。y0=4。 [r,t]=tran(x0,y0)