基于网格法的蜗杆传动优化设计

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1、语、▲s实训报告学院专业姓名学号一、设计题目：基于网格法的蜗杆传动优化设计。蜗杆与涡轮可用来传递空间两交错轴间的运动和动力。由于其具有传动比大且结构紧凑等优点，在各类机械设备的传动系统中应用广泛。设计一普通圆柱蜗杆，己知参数：输入功率P=蜗杆转速A=96(k/min;传动比由电动机驱动，载荷平衡。蜗杆材料20&，表面硬度〃〃cm8,蜗轮材料为ze&w-i，离心铸造，蜗杆减速器每日8h，全年按300个工作日计，要示工作寿命不低于10年。根据以上条件进行优化设计，通常在满足使用要求的前提下，以结构尺寸是否紧凑、传动效率是否较高作为评判设计优劣的指标，在此以传动中

2、心别具匠心为目标函数：a=m{q+z2)/2=m{q+z,)/2式中：〃传动中心跑；一一蜗杆轴向和蜗轮端面模9一一蜗杆直径系数；z＞一一蜗杆头数；z2蝴轮齿数；一一工程传动比；分析：由上式可知传动中心别具匠心与模数、蜗杆直径系数和蜗杆头数有关。此三个参数可作为独立设计变量，即与此相对应，目标函数可写为:yw=xl(x2+&3)/2在进行蜗杆传动设计时，各参数应满足强度和刚度方面的要求，应用网格法可求解这一问题。网格法是约束直接优化方法中较为简单的一种方法，它的基本思想是将可行域分为许多网格，求出满足设计约束的网格点上的目标函数值，比较它们的大小，从中选择函数

3、值最小的网格点。依次循环，直到网格之间的距离达到控制精度，即可得满足精度要求的近似最优解。网格法的算法步骤为：（1）给定目标函数初值Z（—个足够大的正数）、对应各设计变量=的等分数和计算精度£。（2）将区间进行％等分，间距为叫，各分点坐标为（t）.,r=FT（m+1）V式中=1，2’…州，/=1，2,…"，共有T个分点：i=i（3）对T个分点按顺序逐一进行可行性检查，放弃那些不满足设计约束〜W^w=］，2,…W的网格点，计算满足设计约束的网格点所对应的目标函数值/d，并与目标函数初值,比较，若/，则否则，判别下一个网格点。（4）如果max

4、^£则停止计算，，，即为所求的最优点和最优值。否则取木4*ai=xt-bt二久+/?'•（/=1，2,…，/?）转向步骤（2）继续计算。二.流程图Q三.源程序#include"stdio.h”/*预处理命令*/#include"stdlib.hnmain()*主函数doublefun(doublex[20]);intyesorno(intng，doublex[20]);doubleX[2O]；定义数组x[201，其中包括m，q，zldoublea[20]={2.0,7.0,2.0};/*定义网格区间上限*/doubleb[20]={8.0,25.0,3.0}

5、;/*定义网格区间下限*/intn=3;intm[20]={3,6,5};/*定义网格区间的等分值*/doubleeps=0.1;doublex0[20]={0.2,0.3};doublexmin[20]，fmin;;//定义数组xminpo]（m、q、zi最小值），最小传动中心距fmindoublef0=10.0e5,f;给出基本的传动中心距的数值doubleh[20];//定义数组h[20i,h『20i表示的是利用网格法做出的间距doublehmax;;//定义最大间S巨inti0，il，i2;intng=10;/*参数约束条件个数*/dofor(i=0

6、;i=fO)

7、continue;for(i=0;ihmax)hmax=h[i];/*求最大间距hmax*/if(hmax>eps){for(i=0;ieps);printf(’’theresults:’’)；for(i

8、=0;i