【正文】 ......................23 優(yōu)化運算 ................................................................................................26 代碼編輯窗口 .........................................................................................268 設(shè)計實例 .......................................................................................................27謝辭 .................................................................................................................27主要參考文獻與資料 ........................................................................................271 緒論鏈傳動是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的傳動方式之一，它主要應(yīng)用于機械領(lǐng)域，當(dāng)然在其它非機械領(lǐng)域也有十分廣泛的應(yīng)用。鏈傳動是一種撓性傳動，其具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉、能緩沖吸振、能在較差的環(huán)境中工作等優(yōu)點。按照用途的不同，鏈條可分為三種，傳動鏈、輸送鏈、和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用于運輸和起重機械中。在一般機械傳動中，常用得是傳動鏈。傳動鏈又可以分為短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈）、齒形連燈類型。其中滾子鏈常用于傳動系統(tǒng)的低速級，一般傳遞功率在 100KW 以下，鏈速不超15m/s，推薦使用最大的傳動比 imax= 8。齒形鏈應(yīng)用較少。本課題主要討論滾子鏈。鏈傳動在機械中應(yīng)用得最廣，比如各摩托車、自行車、大型機械中均有鏈傳動的應(yīng)用。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，鏈已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，根據(jù)主要尺寸和抗拉載荷的不同可分為 A 和 B 兩種系列，其中 A 系列適用于以美國為中心的西半球， B 系列使用于歐洲區(qū)域。本課題主要研究 A 系列滾子鏈的設(shè)計。產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化方法使鏈傳動的設(shè)計方法、生產(chǎn)方法更加方便快捷，更加多樣化、精確化，產(chǎn)品質(zhì)量也得以提高。產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化是把數(shù)學(xué)規(guī)劃與計算方法應(yīng)用于機械設(shè)計，按照預(yù)定的目標(biāo)。借助于計算機的運行尋求最優(yōu)設(shè)計方案的有關(guān)參數(shù)， 從而獲得好的技術(shù)經(jīng)濟效果，其實也就是產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。隨著我國對優(yōu)化設(shè)計和計算機技術(shù)的不斷地掌握和發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計方法在國內(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、生產(chǎn)全過程。優(yōu)化設(shè)計過程要用到程序語言，該設(shè)計用的是 Visual Basic ，因此本課題將是一個 vb 與優(yōu)化設(shè)計緊密相結(jié)合的、在 windows 平臺上開發(fā)的一個具有參數(shù)優(yōu)化的鏈傳動設(shè)計程序。在開發(fā)完成之后，將會生成一個模塊，可在其上輸入相關(guān)參數(shù)，然后由程序自動進行計算，最終輸出一個最優(yōu)結(jié)果。2 設(shè)計要求 根據(jù)鏈傳動的設(shè)計理論，根據(jù)參數(shù)化設(shè)計的原理，建立起帶傳動的參數(shù)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，并采用一定的算法，編出程序來實現(xiàn)其參數(shù)化設(shè)計過程。 vb 程序語言表示3 鏈傳動簡況及本課題的研究意義 鏈傳動的分類及傳動特點鏈傳動是一種撓性傳動，它由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大鏈輪）組成。鏈條是由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成。內(nèi)鏈板和套筒之間、外鏈板和銷軸之間為過盈配合，滾子與套筒之間、套筒與銷軸之間為間隙配合。當(dāng)內(nèi)外鏈板相對擾曲時，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動。滾子是活套在套筒上的，工作時，滾子沿連輪齒廓滾動，這樣就可以減輕齒廓的磨損。鏈的磨損主要發(fā)生在銷軸與套筒的接觸面上。因此，內(nèi)外鏈板間應(yīng)留少許間隙，以便潤滑油滲入銷軸和套筒的摩擦面間。鏈輪是由輪齒、輪緣、輪輻和輪轂組成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運動和動力。鏈板一般制成 8 字形，以使它的各個橫截面具有接近相等得抗拉強度，同時也減小了鏈得質(zhì)量和運動時的慣性力。當(dāng)傳動大功率時，可采用雙排鏈或多排鏈。多排練的承載能力與排數(shù)成正比。但由于精度的影響，個排練承載的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過多。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時，接頭處可用用開口銷或癱瘓卡片來固定，一般前者用于大節(jié)距，后者用于小節(jié)距；當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，需采用過渡鏈節(jié)。由于過渡鏈節(jié)得鏈板要受附加彎矩得作用，所以在一般情況下最好不用奇數(shù)鏈節(jié)。滾子鏈和鏈輪嚙合得基本參數(shù)是節(jié)距 p,滾子外徑 d1, 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 p 是主要參數(shù)，結(jié)距增大時，鏈條中各零件的尺寸也要相應(yīng)的增大，可傳遞功率也隨著增大。鏈的使用壽命在很大程度上取決于鏈的材料及熱處理方法。因此，組成鏈的所有原件均需經(jīng)過熱處理，一提高其強度、耐磨性和耐沖擊性。與摩擦型得帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確得平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較?。绘湕l采用金屬材料制成，在同樣的使用條件下，鏈傳動的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時，鏈傳動能在高溫和濕潤得環(huán)境中工作。 與齒輪傳動相比，鏈傳動得制造和安裝精度要求較低，成本也低。在遠距離傳動時，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕便的多。 鏈傳動的主要缺點是：只能實現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動；運動時不能保持恒定的瞬時傳動比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時有噪聲；不易用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動中。 鏈傳動主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不已采用齒輪傳動的場合。例如摩托車上應(yīng)用了鏈傳動，結(jié)構(gòu)上大為簡化，而且適用方便可靠；掘土機得運行機構(gòu)就采用了鏈傳動，它雖然經(jīng)常受到土塊、泥漿和瞬時過載的影響，依然能很好的工作。 主要研究內(nèi)容 機械優(yōu)化設(shè)計是把數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計算方法應(yīng)用于機械設(shè)計，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助與電子計算機的運算尋求最優(yōu)的設(shè)計方案的有關(guān)參數(shù)，從而獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果，進而對機械零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇進行優(yōu)化，從而在滿足一定工作條件下，使工作零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇盡可能達到最優(yōu)。 在實際生產(chǎn)中,鏈傳動的優(yōu)化設(shè)計關(guān)系到生產(chǎn)成本的減低。本文的研究目的是尋求鏈傳動的最有效設(shè)計方法，使鏈傳動的設(shè)計更加簡單方便。進一步開發(fā)出設(shè)計鏈傳動的專用設(shè)計程序，并通過設(shè)計程序,對鏈傳動的各個參數(shù)尺寸進行初步的優(yōu)化，對鏈傳動的后續(xù)設(shè)計提供最有參考價值的數(shù)據(jù)。 本文所設(shè)計的鏈傳動的方向和內(nèi)容，國內(nèi)國外沒有完整的可供參考的資料，完全是根據(jù)鏈傳動的基本設(shè)計理論，優(yōu)化設(shè)計基本思想與 VB 技術(shù)相結(jié)合，在鏈傳動參數(shù)化設(shè)計上的大膽有意義的探索！是鏈傳動參數(shù)化設(shè)計一系列課題中很小的一部分！本文針對鏈傳動設(shè)計中設(shè)計變量的性質(zhì)不同、取值離散性大和受設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)限制多等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立、繪圖程序編制與支撐平臺的關(guān)系和鏈傳動的計算程序結(jié)構(gòu)等，為實現(xiàn)鏈傳動的優(yōu)化設(shè)計與參數(shù)化繪圖的一體化提供依據(jù)和實現(xiàn)的手段。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： （1）根據(jù)機械設(shè)計實際問題和對設(shè)計所提出的要求，建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，確定鏈傳動的設(shè)計變量，建立目標(biāo)函數(shù)、約束條件等具體的優(yōu)化設(shè)計計算的數(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)的計算程序，針對常用鏈傳動的結(jié)構(gòu)特點，建立設(shè)計變量與各個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)雜程度等進行分析； （3）根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果，對鏈傳動進行再設(shè)計，進一步提高鏈傳動的結(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，進行必要的修正后再作運算，對運算結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，使其滿足實際要求。 （4）在具體的設(shè)計中，會遇到某一優(yōu)化設(shè)計問題，可采用不同的算法求解，為提高設(shè)計和繪圖效率，實現(xiàn)人機對話，開發(fā)出鏈傳動優(yōu)化設(shè)計與參數(shù)化自動繪圖軟件包提出具體的實施方案，并遵循以下幾個原則：1）可靠性要好：在合理的精度要求下，在一定的計算時間內(nèi)，求解優(yōu)化問題的成功率越高，可靠性越好。2）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算時間或計算函數(shù)的次數(shù)來衡量，最好選用不計算梯度與海色矩陣的優(yōu)化方法，盡可能選用計算過程中調(diào)用函數(shù)值次數(shù)少的優(yōu)化方法。3）穩(wěn)定性要好 ：遇到高度非線性的偏心率大的函數(shù)時，不會因為計算機字長截斷誤差迭代過程正常運行，而中斷運算過程。4）采用成熟的計算程序：對現(xiàn)有的成熟的計算程序應(yīng)盡可能的采用，使得解題簡便。4 鏈輪的常用材料的分析 鏈輪輪齒要具有足夠得耐磨性和強度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪得，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好得材料制造。鏈輪常用的材料和應(yīng)用范圍見表 1.表 1 鏈輪常用的材料及齒面硬度材料 熱處理 熱處理后的硬度應(yīng)用范圍15 ，20 滲碳 、 淬火 、回火50~ 60HRC Z=25 ,有沖擊載荷的主、從鏈輪35 正火 160~200HBS 在正常工作條件下，齒數(shù)較多（z25）的鏈輪50、ZG310~570淬火 、回火 40~50 HRC 無劇烈振動及沖擊的鏈輪15Cr 20Cr 滲碳、淬火、回火50~60 HRC 有動載荷及傳動較大功率得重要鏈輪（z25 ）35SiMn 、40Cr 、35CrMo 淬火、回火 40~50 HRC 使用優(yōu)質(zhì)鏈條的重要鏈輪Q235 、Q275 焊接后退火 140 HRC 中等速度、傳遞中等功率的較大鏈輪普通灰鑄鐵 淬火、回火 260~280 HBS 25 的從動鏈輪2Z夾布膠木 功率小于 6kw、速度較高、要求傳動平穩(wěn)和噪聲小的鏈輪5 鏈傳動各個參數(shù)的分析 鏈輪的齒形 滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，其鏈輪齒形得設(shè)計比較靈活。在國標(biāo) GB/T12341997 中沒有規(guī)定具體得鏈輪齒形，僅僅規(guī)定了最小和最大得齒槽形狀及其極限參數(shù)。實際齒槽形狀取決于加工輪齒得刀具和加工方法，并應(yīng)使其位于最小和最大齒槽形狀之間。 節(jié)距鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條節(jié)距 p,套筒的最大外徑 d1，排距 pt 和齒數(shù)鏈輪的主要尺寸和計算公式見表 2 和表 3 .表 2 滾子鏈輪的主要尺寸 名稱 符號計算公式 備注分度圓直徑 d d=p/sin(1800/z)齒頂圓直徑da