【正文】 表112齒輪優(yōu)化設(shè)計結(jié)果參數(shù)符號設(shè)計方法齒輪基本參數(shù)MnZ1Z2βX1X2d1/mmd2/mmb/mma/mm原設(shè)計515521072174優(yōu)化設(shè)計41759157參數(shù)符號設(shè)計方法強度參數(shù)/MPaσF1σF2σH原設(shè)計3771228優(yōu)化設(shè)計4044241370注：計算數(shù)據(jù)來源于文獻[17]338。建立該齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，調(diào)用優(yōu)化方法程序庫，計算結(jié)果為表112?！纠?12】已知圓錐齒輪傳動，輸入功率P＝，主動輪轉(zhuǎn)速n1=664r/min,齒數(shù)比u=,壓力解an=20176。（4）其他一些限制：模數(shù)的要求，齒輪直徑的限制，中心距的限制，齒寬的限制。（2）為防止齒根彎曲疲勞所折斷，齒輪傳動必須滿足彎曲疲勞強度條件。（2）齒輪傳動傳遞的功率最大。（1）齒輪傳動的體積最小。當(dāng)中心距a給定時，其獨立參數(shù)有Zm以及變位系數(shù)X1（或X2）。 齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計、設(shè)計變量齒輪傳動在工業(yè)上的應(yīng)用極為廣泛，因此，齒輪及其減速器的優(yōu)化設(shè)計對提高齒輪傳動及其減速器的承載能力、延長壽命和減少其體積和重量等方面具有重要的技術(shù)價值和經(jīng)濟意義。同時，這樣做還可以減少膠帶根數(shù)，使傳動的軸向尺寸減少。膠帶根數(shù)3151800547160433520005003400200055415434002000548154245020004871482. 結(jié)果分析由上述結(jié)果可知，在合理的帶速范圍內(nèi)，三角膠帶的傳遞功率隨帶速增加而提高。解　輸入已知條件：點擊“設(shè)計計算”按鈕，得到下列設(shè)計結(jié)果（見表11－1）：表111　B型帶設(shè)計方案　　小帶輪直徑/mm計算項目125140150160180大輪節(jié)圓直徑/mm帶速/【例11－1】設(shè)計帶式運輸機動裝置中的V帶傳動，電動機功率P＝，轉(zhuǎn)速N1＝960r/min，V帶的傳動比i=，兩班制工作，要求傳動比誤差不超過177。當(dāng)程序加載后運行執(zhí)行指令，通過菜單輸入計算參數(shù)，顯示可行的設(shè)計方案。相關(guān)設(shè)計理論見文獻［18］、［20］。同時還可以確定篩體E左右移動的距離以便確定外形尺寸。圖11－4所示的是初步設(shè)計的慣性篩機構(gòu)（詳見圖3－3（b）），采用曲柄搖桿機構(gòu)作機構(gòu)的主體，當(dāng)主動曲柄AB等速回轉(zhuǎn)時，從動搖桿CD作擺動，從而使篩體E有較大變化的加速度，利用此加速度產(chǎn)生的慣力使被篩材料達到理想的篩分效果。（3）機構(gòu)的運動特性主要反映搖桿的角速度ω角加速度ε3的變化，通過調(diào)整幾何參數(shù)，可獲得不同的運動特性?！?8176。從模擬結(jié)果可以得到以下結(jié)論：（1）Ψ（Ф）曲線反映搖桿的擺動范圍；ψmax所對應(yīng)的橫坐標可以確定曲柄的極位夾角θ和機構(gòu)的行程速度比系數(shù)κ≈。圖11－2（a）為用戶在AutoCAD環(huán)境下，通過人機交互輸入方式輸入鉸鏈點A，B，C，D位置坐標后，程序自動生成的機構(gòu)簡圖并按運動參數(shù)動態(tài)模擬機構(gòu)運動。源程序及安裝說明可通過網(wǎng)址：。（5）由于AutoLISP具有文件操作功能，因此可以將圖形的幾何或非幾何信息寫入文件，傳遞給后讀的CAPP/CAM，也可以讀取其他外部程序生成的數(shù)據(jù)文件，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的圖形數(shù)據(jù)。當(dāng)需要輸入一個點時，既可以直接鍵入點的坐標，也可以用光標給出位置，還可以利用AutoCAD對光標的約束功能，捕捉已有實體上的特殊點；當(dāng)需要輸入一個值時，既可直接鍵入一個值，也可通過橡皮筋的長度給出。（2）具有強大的圖形調(diào)用和編輯功能，各種指令既可以直接鍵入，又可以用菜單選擇。它的優(yōu)點是：（1）AutoCAD具有寬松的運行環(huán)境和廣泛的用戶群體；有豐富的應(yīng)用軟件供用戶參考和使用；應(yīng)用軟件可以直接在AutoCAD的圖形編輯狀態(tài)下運行。相關(guān)理論和計算方法讀者可參閱文獻［16］、［17］、［18］。其目的在于研究評價機構(gòu)的運動及動力性能，或求出某些構(gòu)件上特定點的軌跡，以確定機構(gòu)的行程或外形尺寸。設(shè)計師進行優(yōu)化設(shè)計的主要工作是建立數(shù)學(xué)模型和分析優(yōu)化結(jié)果，相關(guān)處理方法和計算程序可參閱文獻［17］、［18］。這樣，在縮短設(shè)計周期的同時，大大提高了設(shè)計質(zhì)量，有效地確保所要求的技術(shù)經(jīng)濟指標。常規(guī)的機械設(shè)計是基于安全概念的“合格設(shè)計”各種幾何參數(shù)能夠保證零件安全就認為合格，但這不一定是最優(yōu)的。（3）將數(shù)據(jù)表格和線圖轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)的形式）存入數(shù)據(jù)庫。機械設(shè)計過程中一些常用數(shù)據(jù)表格和線圖在計算機中的存取一般有三種處理方式：（1）將數(shù)據(jù)表格和線圖轉(zhuǎn)化為程序存入內(nèi)存。在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，主要靠設(shè)計人員手工查取，十分繁瑣和費時。因此，在設(shè)計時要根據(jù)需要選擇和編制適用數(shù)據(jù)庫和接口程序。適用于CAD工程數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)必須是管理量大、類型及關(guān)系很復(fù)雜的數(shù)據(jù)，且信息模式是動態(tài)的。③優(yōu)化設(shè)計軟件，如IBM公司的ODL、我國的OPB－2等。②有限元分析軟件，如I－Deas,SAP5，ADINA，ANSYS等。2）計算和分析軟件計算和分析軟件主要用于解決工程設(shè)計中的各種數(shù)值和分析。但近年來隨著實體造型技術(shù)的日趨完善，不少CAD系統(tǒng)轉(zhuǎn)向采用實休造型技術(shù)來定義產(chǎn)品的幾何模型，進行分析、數(shù)控加工、輸出工程圖等。1）集成化CAD/CAM軟件集成化CAD/CAM軟件支持在二維和三維圖形方式下進行產(chǎn)品及其零件的定義。支撐軟件支撐軟件是系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上開發(fā)的滿足用戶共同需要的通用軟件或工具軟件，目前市場上所見到的各種商業(yè)化的CAD軟件大多屬于支撐軟件。如圖111所示。CAD是將人的主導(dǎo)性和與創(chuàng)造性放在首要地位，　同時充分發(fā)揮計算機的長處，使二者有機地結(jié)合起來，因此人機信息交流及交互工作方式是CAD系統(tǒng)最顯著的特點。自動化程度的進一步提高是有賴于這兩個過程的進一步集成，并由此奠定了現(xiàn)代計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS：Computer Integrated Manufacturing System）的基礎(chǔ)。在CAM過程中主要包括兩個軟件，一類叫計算機輔助工藝規(guī)程設(shè)計（CAPP：Computer Aider Proess Planning），另一類叫數(shù)據(jù)編程（NCP：NC　Programming）。制造過程是指從工藝過程設(shè)計開始，經(jīng)產(chǎn)品裝配直到進入市場為止。這種人機交互式的設(shè)計方法，就是計算機輔助設(shè)計CAD（Computer Aided Design）。縮短設(shè)計周期、提高設(shè)計質(zhì)量、發(fā)展設(shè)計理論、改進設(shè)計技術(shù)及方法已成為當(dāng)前機械設(shè)計的必然趨勢。而現(xiàn)代設(shè)計是以產(chǎn)品為總目標的一系列種類繁多的現(xiàn)代設(shè)計法和技術(shù)的綜合運用。表112齒輪優(yōu)化設(shè)計結(jié)果參數(shù)符號設(shè)計方法齒輪基本參數(shù)MnZ1Z2βX1X2d1/mmd2/mmb/mma/mm原設(shè)計515521072174優(yōu)化設(shè)計41759157參數(shù)符號設(shè)計方法強度參數(shù)/MPaσF1σF2σH原設(shè)計3771228優(yōu)化設(shè)計4044241370注：計算數(shù)據(jù)來源于文獻[17]第11章　現(xiàn)代機械設(shè)計方法機械設(shè)計是生產(chǎn)機械產(chǎn)品的第一道工序，設(shè)計質(zhì)量的高低，直接影響機械產(chǎn)品的技術(shù)水平和經(jīng)濟效果，因此，設(shè)計的過程是設(shè)計－評價－再設(shè)計的反復(fù)過程。建立該齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，調(diào)用優(yōu)化方法程序庫，計算結(jié)果為表112。【例112】已知圓錐齒輪傳動，輸入功率P＝，主動輪轉(zhuǎn)速n1=664r/min,齒數(shù)比u=,壓力解an=20176。（4）其他一些限制：模數(shù)的要求，齒輪直徑的限制，中心距的限制，齒寬的限制。（2）為防止齒根彎曲疲勞所折斷，齒輪傳動必須滿足彎曲疲勞強度條件。（2）齒輪傳動傳遞的功率最大。（1）齒輪傳動的體積最小。當(dāng)中心距a給定時，其獨立參數(shù)有Zm以及變位系數(shù)X1（或X2）。 齒輪傳動的優(yōu)化設(shè)計、設(shè)計變量齒輪傳動在工業(yè)上的應(yīng)用極為廣泛，因此，齒輪及其減速器的優(yōu)化設(shè)計對提高齒輪傳動及其減速器的承載能力、延長壽命和減少其體積和重量等方面具有重要的技術(shù)價值和經(jīng)濟意義。同時，這樣做還可以減少膠帶根數(shù)，使傳動的軸向尺寸減少。膠帶根數(shù)3151800547160433520005003400200055415434002000548154245020004871482. 結(jié)果分析由上述結(jié)果可知，在合理的帶速范圍內(nèi)，三角膠帶的傳遞功率隨帶速增加而提高。解　輸入已知條件：點擊“設(shè)計計算”按鈕，得到下列設(shè)計結(jié)果（見表11－1）：表111　B型帶設(shè)計方案　　小帶輪直徑/mm計算項目125140150160180大輪節(jié)圓直徑/mm帶速/【例11－1】設(shè)計帶式運輸機動裝置中的V帶傳動，電動機功率P＝，轉(zhuǎn)速N1＝960r/min，V帶的傳動比i=，兩班制工作，要求傳動比誤差不超過177。當(dāng)程序加載后運行執(zhí)行指令，通過菜單輸入計算參數(shù)，顯示可行的設(shè)計方案。相關(guān)設(shè)計理論見文獻［18］、［20］。同時還可以確定篩體E左右移動的距離以便確定外形尺寸。圖11－4所示的是初步設(shè)計的慣性篩機構(gòu)（詳見圖3－3（b）），采用曲柄搖桿機構(gòu)作機構(gòu)的主體，當(dāng)主動曲柄AB等速回轉(zhuǎn)時，從動搖桿CD作擺動，從而使篩體E有較大變化的加速度，利用此加速度產(chǎn)生的慣力使被篩材料達到理想的篩分效果。（3）機構(gòu)的運動特性主要反映搖桿的角速度ω角加速度ε3的變化，通過調(diào)整幾何參數(shù)，可獲得不同的運動特性?！?8176。從模擬結(jié)果可以得到以下結(jié)論：（1）Ψ（Ф）曲線反映搖桿的擺動范圍；ψmax所對應(yīng)的橫坐標可以確定曲柄的極位夾角θ和機構(gòu)的行程速度比系數(shù)κ≈。圖11－2（a）為用戶在AutoCAD環(huán)境下，通過人機交互輸入方式輸入鉸鏈點A，B，C，D位置坐標后，程序自動生成的機構(gòu)簡圖并按運動參數(shù)動態(tài)模擬機構(gòu)運動。源程序及安裝說明可通過網(wǎng)址：。（5）由于AutoLISP具有文件操作功能，因此可以將圖形的幾何或非幾何信息寫入文件，傳遞給后讀的CAPP/CAM，也可以讀取其他外部程序生成的數(shù)據(jù)文件，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的圖形數(shù)據(jù)。當(dāng)需要輸入一個點時，既可以直接鍵入點的坐標，也可以用光標給出位置，還可以利用AutoCAD對光標的約束功能，捕捉已有實體上