基于VB的链传动辅助设计及参数优化

基于VB的链传动辅助设计及参数优化目录1 绪论52 设计要求63 链传动简况及本课题的研究意义63.1 链传动的分类及传动特点63.2 主要研究内容74 链轮的常用材料的分析95 链传动各个参数的分析95.1 链轮的齿形95.1.2 节距105.2 主动链轮的齿数和从动轮齿数 135.3 传动比i135.4 中心距a135.5 链的节距p和链节数Lp135.6 计算当量的单排链的计算功率165.6.1 当量功率165.7链速计算175.8 链传动过程中的力186 链传动优化设计的数学模型196.1 目标函数的确定196.2 链传动中设计变量的确定196.3链传动设计中约束条件的确定196.3.1 主动轮齿数z1约束196.3.2 节距p与中心距a比值约束196.3.3 链速v 的约束196.3.4链轮中心距a 的约束206.3.5链节数Lp的约束206.3.6 链板疲劳强度限定的额定功率的约束206.3.7 链条静强度s约束206.4 设计过程20(1) 设计变量：206.5 链传动设计的优化方法与结果217 链传动的优化设计的方法217.1 编程语言的选择217.2 关于Visual Basic227.3 Visual Basic的其它特性227.4 程序运行界237.5 优化运算267.6 代码编辑窗口268设计实例27谢辞27主要参考文献与资料27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 AbstractThe 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 ; design1 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 链传动简况及本课题的研究意义3.1 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 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