【正文】 ......................23 優(yōu)化運(yùn)算 ................................................................................................26 代碼編輯窗口 .........................................................................................268 設(shè)計(jì)實(shí)例 .......................................................................................................27謝辭 .................................................................................................................27主要參考文獻(xiàn)與資料 ........................................................................................271 緒論鏈傳動(dòng)是當(dāng)今應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)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。鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)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)。按照用途的不同，鏈條可分為三種，傳動(dòng)鏈、輸送鏈、和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用于運(yùn)輸和起重機(jī)械中。在一般機(jī)械傳動(dòng)中，常用得是傳動(dòng)鏈。傳動(dòng)鏈又可以分為短節(jié)距精密滾子鏈（簡(jiǎn)稱滾子鏈）、齒形連燈類型。其中滾子鏈常用于傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)，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(dòng)比 imax= 8。齒形鏈應(yīng)用較少。本課題主要討論滾子鏈。鏈傳動(dòng)在機(jī)械中應(yīng)用得最廣，比如各摩托車、自行車、大型機(jī)械中均有鏈傳動(dòng)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(guó)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(jì)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化方法使鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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(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(guó)對(duì)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(guó)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(guò)程。優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程要用到程序語(yǔ)言，該設(shè)計(jì)用的是 Visual Basic ，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(tái)上開發(fā)的一個(gè)具有參數(shù)優(yōu)化的鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)程序。在開發(fā)完成之后，將會(huì)生成一個(gè)模塊，可在其上輸入相關(guān)參數(shù)，然后由程序自動(dòng)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 根據(jù)鏈傳動(dòng)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(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并采用一定的算法，編出程序來(lái)實(shí)現(xiàn)其參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程。 vb 程序語(yǔ)言表示3 鏈傳動(dòng)簡(jiǎn)況及本課題的研究意義 鏈傳動(dòng)的分類及傳動(dòng)特點(diǎn)鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，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(guò)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(duì)擾曲時(shí)，套筒可繞銷軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。滾子是活套在套筒上的，工作時(shí)，滾子沿連輪齒廓滾動(dòng)，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(rùn)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(guò)鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈板一般制成 8 字形，以使它的各個(gè)橫截面具有接近相等得抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也減小了鏈得質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。當(dāng)傳動(dòng)大功率時(shí)，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(gè)排練承載的載荷不易均勻，故排數(shù)不宜過(guò)多。當(dāng)鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，接頭處可用用開口銷或癱瘓卡片來(lái)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(shí)，需采用過(guò)渡鏈節(jié)。由于過(guò)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(shí)，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(guò)熱處理，一提高其強(qiáng)度、耐磨性和耐沖擊性。與摩擦型得帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確得平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)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??；鏈條采用金屬材料制成，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和濕潤(rùn)得環(huán)境中工作。 與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)得制造和安裝精度要求較低，成本也低。在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便的多。 鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間鏈輪的同向傳動(dòng)；運(yùn)動(dòng)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不易用在載荷變化很大、高速和急速反向的傳動(dòng)中。 鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩軸相距較遠(yuǎn)，低速重載，工作環(huán)境惡劣，以及其他不已采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。例如摩托車上應(yīng)用了鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)上大為簡(jiǎn)化，而且適用方便可靠；掘土機(jī)得運(yùn)行機(jī)構(gòu)就采用了鏈傳動(dòng)，它雖然經(jīng)常受到土塊、泥漿和瞬時(shí)過(guò)載的影響，依然能很好的工作。 主要研究?jī)?nèi)容 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是把數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計(jì)算方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助與電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案的有關(guān)參數(shù)，從而獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，進(jìn)而對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇進(jìn)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(dá)到最優(yōu)。 在實(shí)際生產(chǎn)中,鏈傳動(dòng)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鏈傳動(dòng)的最有效設(shè)計(jì)方法，使鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單方便。進(jìn)一步開發(fā)出設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)的專用設(shè)計(jì)程序，并通過(guò)設(shè)計(jì)程序,對(duì)鏈傳動(dòng)的各個(gè)參數(shù)尺寸進(jìn)行初步的優(yōu)化，對(duì)鏈傳動(dòng)的后續(xù)設(shè)計(jì)提供最有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。 本文所設(shè)計(jì)的鏈傳動(dòng)的方向和內(nèi)容，國(guó)內(nèi)國(guó)外沒有完整的可供參考的資料，完全是根據(jù)鏈傳動(dòng)的基本設(shè)計(jì)理論，優(yōu)化設(shè)計(jì)基本思想與 VB 技術(shù)相結(jié)合，在鏈傳動(dòng)參數(shù)化設(shè)計(jì)上的大膽有意義的探索！是鏈傳動(dòng)參數(shù)化設(shè)計(jì)一系列課題中很小的一部分！本文針對(duì)鏈傳動(dòng)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?jī)?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(tái)的關(guān)系和鏈傳動(dòng)的計(jì)算程序結(jié)構(gòu)等，為實(shí)現(xiàn)鏈傳動(dòng)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(duì)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，確定鏈傳動(dòng)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(duì)常用鏈傳動(dòng)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(duì)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(duì)鏈傳動(dòng)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高鏈傳動(dòng)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(duì)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(huì)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(duì)話，開發(fā)出鏈傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化自動(dòng)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：1）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。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(jì)算時(shí)間或計(jì)算函數(shù)的次數(shù)來(lái)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(guò)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(shí)，不會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)字長(zhǎng)截?cái)嗾`差迭代過(guò)程正常運(yùn)行，而中斷運(yùn)算過(guò)程。4）采用成熟的計(jì)算程序：對(duì)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(jiǎn)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(qiáng)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(wú)劇烈振動(dòng)及沖擊的鏈輪15Cr 20Cr 滲碳、淬火、回火50~60 HRC 有動(dòng)載荷及傳動(dòng)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(dòng)鏈輪2Z夾布膠木 功率小于 6kw、速度較高、要求傳動(dòng)平穩(wěn)和噪聲小的鏈輪5 鏈傳動(dòng)各個(gè)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(jì)比較靈活。在國(guó)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(shí)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(jì)算公式見表 2 和表 3 .表 2 滾子鏈輪的主要尺寸 名稱 符號(hào)計(jì)算公式 備注分度圓直徑 d d=p/sin(1800/z)齒頂圓直徑da