基于网格法地蜗杆传动优化设计.doc

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1、C语言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，已知参数：输入功率；蜗杆转速；传动比；由电动机驱动，载荷平衡。蜗杆材料，表面硬度，蜗轮材料为，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，在此以传动中心别具匠心为目标函数：式

2、中：——传动中心距；——蜗杆轴向和蜗轮端面模数；——蜗杆直径系数；　　　——蜗杆头数；　　　——蜗轮齿数；　　　——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: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，从中选择函数值最小的网格点。依次循环，直到网格之间的距离达到

3、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（一个足够大的正数）、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，各分点坐标为,式中:共有T个分点：（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，并与目标函数初值比较，若，则。否则，判别下一个网格点。（4）如果则停止计算，即为所求的最优点和最优值。否则取　　　　　转向步骤（2）继续计算。二.流程图i0

4、ntyesorno(intng,doublex[20])i=0h[i]=(b[i]-a[i])/m[i]i++i=foyesorno=0rno=0i0++三.源程序#include"st

5、dio.h"/*预处理命令*/#include"stdlib.h"#include"math.h"包含头函数main()*主函数*/{doublefun(doublex[20]);intyesorno(intng,doublex[20]);doublex[20];定义数组x[20],其中包括m,q,z1doublea[20]={2.0,7.0,2.0};/*定义网格区间上限*/doubleb[20]={8.0,25.0,3.0};/*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*/do

6、ubleeps=0.1;doublex0[20]={0.2,0.3};doublexmin[20],fmin;;//定义数组xmin[20]（m、q、z1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[20],h[20]表示的是利用网格法做出的间距doublehmax;;//定义最大间距inti;inti0,i1,i2;intng=10;/*参数约束条件个数*/do{for(i=0;i

7、[i];/*将区间[ai,bi]进行mi等分*/for(i2=0;i2<=m[2];i2++)/*网格法划分区间*/{x[2]=a[2]+i2*h[2];确定三维网格坐标x[2]=z1蜗杆头数for(i1=0;i1<=m[1];i1++){x[1]=a[1]+i1*h[1];x[1]=q直径系数for(i0=0;i0<=m[0];i0++){x[0]=a[0]+i0*h[0];if(yesorno(ng,x)==0)/*判断刚度与强度约束判断*/continue;f=fun(x);if(f>=f0)continue;for(i=0;

8、i