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1、精选优质文档-倾情为你奉上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科学，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 tr
2、asmission are widely used for power transmission ,almost all the vehicles and machine tools and other machines comploy 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 desig
3、ning 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 scarch for the best result of the design bascd on the computer technology.the design still use the traditional means of machinery design,but it is very differe
4、nt from the traditional means, beacause it also adopt a soft ware named visual basic,which can gratly improve the work efficiency and accuracy and cut short the work time.Keywords chain transmission ;visual basic;design目录1引言-2设计要求-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-3.2主要研究内容-4链轮的常用材料的分析-5链传动各个参数的分析-5.1链
5、轮的齿形-5.2主动链轮的齿数和从动轮齿数-5.3传动比I-5.4中心距A-5.5链的节距P和链节数LP-5.6计算当量的单排链的计算功率-5.7链速计算-5.8链传动过程中的力-6 链传动优化设计的数学模型-6.1目标函数的确定-6.2链传动中设计变量的确定-6.3链传动设计中约束条件的确定- 6.4设计过程- （1）：设计变量- 6.5链传动设计的优化方法与结果-7链传动的优化设计的方法-7.1编程语言的选择- 7.2关于VISUAL BASIC-7.3 VISUAL BASIC的其它特性-7.4程序运行界-7.5优化运算-7.6代码编辑窗口-8设计实例-9结束语-谢辞-主要参考文献与资料
6、-1引言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。链传动是一种绕性传动，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磙子链（简称滚子链）、齿形链类型。其中滚子链常用于传动系统的低速级，一般传动递功率在100KM以下，链速不超15M|S，推荐设用最大的传动比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，比如摩托车、自行
7、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系列使用于欧洲地区。本课题主要研究A系列滚子链的设计，产品设计的数据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，产品的质量也得以提高。产品设计的数字化是把数学规划与计算机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，其实也是产品的优化设计，优化设计过程要用到程序语言，该设计用的是visual basic 6.o,因此本课题将是一个VB与优化设计
8、精密相结合的，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，然后有程序自动进行，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 链传动是一种绕性传动，它由链条和链轮（小链轮和大链轮）组成。链条是由滚子。
9、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，滚子和套筒之间、套筒与销轴之间为间隙配合。当内外相对绕曲时，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摩擦接触面上。因此，内外链板间应留少许间隙，以便润滑掺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。通过链轮轮齿和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的抗拉强度，同时也减少了链的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。多排链的承载能力与排数成正比。但由于精
10、度的影响，个排链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。由于过渡链节的链板要受附加弯矩的作用，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，可传递率也随着增大。链的使用说明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，一是提高其强度、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
11、动比，传动效率高；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就要求较低，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
12、且适用方便可靠；掘土机的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
13、，对链传动的后续设计提供最有参考价值的数据。本文所设计的来呢传动的方向和内容，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，是链传动的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；（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
14、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，和相应的技术程序，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，约束条件数，目标函数和约束函数的复杂程序等进行分析；（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，进行必要的修整后再作运算，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
15、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，可靠性越好。2） 效率要高；算法的效率是指解题的效率，一般可以算法所用计算时间或计算函数的次数来衡量，最好选用不计算梯度与海色矩阵的优化方法，尽可能选用计算过程中调用函数值次数少的优化方法。3） 稳定性要好；遇到高度非线性的偏心率大的函数时，不会因为计算机字长截断误差迭代过程正常运行，而中断运算过程。4） 采用成熟的计算程序；对现有的成熟的计算程序应尽可能的
16、采用，使得解题简便。4 链轮的常用材料的分析 链轮轮齿要具有足够得耐磨性和强度。由于小链轮轮齿的啮合次数比大链轮得所的冲击也较大，故小轮齿应采用较好的材料制造。链轮常用的材料和应用范围而见表1 表1 链轮常用的材料及齿面硬度夹布胶木 - 功率小于6KW、速度较高、要传动平稳和噪声小的链轮 5 链传动各个参数的分析5.1.1链轮的齿形 滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，其链轮齿形得设计比较灵活。在国标GB/T1234-1997中没有规定具体得链轮齿形，仅仅规定了最小和最大的齿槽形状及其极限参数。实际齿槽形状取决于加工轮齿的刀具和加工方法，并应使其位于最小和最大齿槽形状之间。5.1.2 节距 链轮
17、的基本参数是配用链条节距P，套筒的最大外径d，排距p1和齿数链轮的主要尺寸和计算公式见表2和表3。表2 滚子链轮的主要尺寸 注：Da、Dg值取整数、其他尺寸精确到0.01mm。表3 滚子链链轮轴向齿廓尺寸 5.1.3链轮结构 小直径的链轮可制成整体式（图1a），中等尺寸链轮可制成孔板式（图1b），大径的链轮，常可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上（图1c）5.2主动链轮的齿数Z1和从动轮齿数Z2 小链轮的齿数Z1少，可减小外轮廓尺寸，但齿数过少，会增加运动的不均匀性和动载荷；链条在进入和退出啮合时，链节间的相对转角增大，链传动的相对圆周力增大从整体上加速铰链和链轮的磨损。可见，小链轮的齿数不易过少
18、。链轮的最少齿数Z=9.一般Z1=17，对于高速传动或承受冲击载荷的链传动，Z1不少于25，且连轮齿应淬硬。 小链轮的齿数Z1也不易过大。在传动比给定时Z1大，大齿轮齿数Z也相应的增大，起结果不仅增大了传动的总体尺寸，而且容易发生跳齿和脱链，从另一方面限制了链条的使用寿命。 当给定磨损量，即链节的增常量*P一定时，链轮的齿数越多，链轮上一个链节所对的圆心角越小，铰链所在的圆直径的增加越大，铰链会更加接近齿顶，从而增大了跳链和脱链的机会。从这个意义上讲，链轮的齿数不易过多。通常限定链轮的最大齿数Z=150，一般不大于114。由于链节数是偶数，为使链条和链轮磨损均匀，通常取链轮齿数为奇数，并尽可能
19、于链节数互质。 从动轮齿数Z2=i*Z1 从动轮转速n2=i*n15.3传动比i 传动比过大，链条在小链轮上的包角就会过小，参与啮合的齿数减小，每个轮承受的载荷增大，加速轮齿的磨损，且易出现跳齿和脱链现象。一般链传动的传动比i=0120-i*z1=0(2)节距p与中心距a比值约束a/p-30=050-a/p=0(3)链速v的约束 6.4设计过程（1）设计变量： （2）目标函数：考虑链传动空间体积最小，故取 (3) 约束条件： 1)主动轮齿数Z1约束 2）节距p中心距比值约束 3）链速v的约束 4）链轮中心距a的约束 5）链节数Lp的约束 6）链板疲劳强度限定的额定功率po的约束 7）链条静强度
20、s的约束 6.5链传动设计的优化方法与结果 链传动设计的参数优化设计中是工程问题转化为参数优化问题，它采用数学规划理论，借助计算机高速运算和逻辑判断能力。从满足设计要求的一切可行方案中，设计变量既有连续变量，又有整数变量，还有离散变量，是一个混合型设计变量。在优化中，可以把所有的设计变量作为连续变量来处理，经过计算，当找出最优点后，再按整型点处理。优化方法采用共轭方向法的改进法网格法，并用VB编写了轴参数优化设计源程序7.链传动优化设计的方法7.1编程语言的选择 VB程序设计具有面向对象的可视化程序设计的特点，其方法是在窗体上放置可视化的对象，然后对它们的属性、事件和方法进行程序设计。与其他编
21、程语言一样，在用VB进行设计时，要掌握变量、语法等基础知识。7.2关于VISUAL BASIC基本概念 在VB中，对象是一个非常重要概念。世界上存在的任何事物都可以称之为对象。从天体中的太阳、月亮、地球，到生活中常见的物品，如报纸、衣服、裤子和鞋袜，都可以看做对象。对象是具体存在的，每个对象都是唯一的，他们有自己的个性。窗体、控件都被看作对象。任何一个对象都可由事件、属性和方法描述。（1）窗体 窗体是一个对象，在大部分设计过程当中都要用到，它起着容器的作用，各种各样的控件都可以放在窗体中。（2）控件 这些控件是用来与用户交互、完成输入输出任务的部件，并按应用程序的要求，实现窗体和各控件之间相互
22、配合，完成复杂任务。（3）属性 对象的属性是指对象本身的特性，不同的对象具有不同的属性（4）事件 事件是指在对象上发生的事情，大部分控件都有自己的事件。当触发对象的事件时，事件就得响应，完成特定的工作。（5）方法 在VB中，方法是对象的一个重要组成部分，它反应了对象本身的功能，这些功能由特定的内部函数和过程完成。对象的方法可以直接使用，用户不需了解方法是如何实现的。 7.3 VISUAL BASIC的其它特性（1） 可视化设计VB具有“所见即所得“的功能。在程序设计时，头脑中所想像的应用程序界面，完全可以通过键盘与鼠标完成，而不用编制大量的代码。如果需要修改，也可利用键盘或鼠标完成，而不用编制
23、大量的代码。（2） 事件驱动编程 在VB中把窗体及控件称为对象。这些对象组成了与用户交互的图形界面（也称为用户接口或用户界面）。在设计应用程序时，必须考虑到用户如何与程序进行交互。用户通过鼠标和键盘与应用程序进行交互是最直接、最方便的，这时那些对象必须对鼠标、键盘操作所引起的事件作出相应。因此，VB编程重点是编写事件驱动过程的代码。（3）面向对象的程序设计VB是面向对象的程序设计语言，它将代码和数据结合在一个个对象中，用户只需了解每个对象能完成何种任务，而不需要知道对象是如何工作的。软件开发人员主要编写事件驱动过程的代码，使对象对用户的操作作出响应。（4）易学易用、开发周期短 VB简单易学，界
24、面友好，容易使用。VB提供的大量功能强大的控件，能帮助开发人员在较短时间内用少量语句编写出应用程序，缩短了开发周期。 7.4程序运行界 运行VB6.0，选择菜单栏上的（新建）/（标准exe）命令，进入VB编程环境，如图4所示。 （1）设计窗口 设计窗口是用户编写的应用程序运行时将要显示的窗口界面，用户在上面添加各种控件，可以显示文字，图形，图像等如图5 （2）工具箱 显示标准的VB控件及已添加到工程中的任何控件和可插入对象，标准工具箱共有包括图片框，文本框，数据，对象连接和嵌入等内的20个控件。 （3）属性窗口 属性是VB语言的一个重要概念，VB的每一个对象均有属性，通过属性窗口可以设置窗体、
25、控件等对象的属性值，这种方法称为设计时改变对象的属性值。 （4）工程窗口包含了创建的VB工程文件，比如窗体FORM，模块MODLE（5）代码窗口 代码窗口是书写源程序的地方，在代码窗口的对象下拉表框中选择窗体或控件名，在过程下拉列表框中选择该对象的事件名，代码窗口将自动出现该对象的事件过程的首尾两行代码，只需在中间输入源程序即可，若输入源程序有语法错误，VB自动出现警示信息并用红字显示错误代码。 7.5优化运算运用最优化建立数学模型，输入相应的参数，得到最优化结果，由此设计链传动的传动优化设计程序运行界面如图13所示 7.6代码编辑窗口8设计实例 例题，设计一齿轮链传动其传动功率10KW，主动
26、轮链速200r/min，传动比3，最大载荷12345N，载荷平稳，优化设计参数输入，及结果。9结束语 通过本次毕业设计，使我对VB有了一定的了解和掌握，基本熟悉了VB语言和机械设计之间的联系，基本掌握了用机械设计思想和运用VB程序设计方法对链传动进行简单的参数化设计。而且通过这次毕业设计中还使我具备了一下几方面的能力； （1）使我对机械设计思想的认识有了进一步的提高，进一步提高了严谨负责的工作态度。 （2）加强了论文格式及排版的能力，以及抓图工具的能力 （3）提高了查阅中外资料和阅读资料并查找有效信息的能力 （4）提高了和老师、同学讨论，解决问题的能力谢辞主要参考文献与资料（1）机械原理与机械设计 张策 机械工业出版社 2004.10 （2）VB.NET编程入门 麦中凡等 北京航空航天大学出版社 2003.2 （3）SQL Server 2000数据库教程唐学忠 电子工业出版社 2005.5 （4）陈立周，机械设计优化方法（J），北京大学学报。1988（5）贾瑞芬，张翔，优化设计方法的发展与应用情况，福建农林大学，机电工程学院学报2003（2）专心-专注-专业