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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：式中：传动中心距；蜗杆轴向和蜗轮端面模数；蜗杆直径
2、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
3、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i0m0i1+doublefun(doublex20)int yesorno(int ng, double x20)i=0hi=(bi-ai)/mii+ini2=0x2=a2+i2*h2i1=0x1=a1+i1*h1i0=0x0=a0+i0*h0NYNYNYf=fun(x)x0i=xi
4、,xmini=xifo=fcontinueNYcontinueNYi2m2i=0NYi1=fo yesorno=0rno=0i0+三 .源程序 #includestdio.h /*预处理命令*/#includestdlib.h #includemath.h 包含头函数 main() *主函数*/double fun(double x20);int yesorno(int ng, double x20);double x20; 定义数组x20,其中包括m,q,z1 double a20=2.0,7.0,2.0; /*定义网格区间上限*/double b20=8.0,25.0,3.0; /*定义网
5、格区间下限*/int n=3;int m20=3,6,5; /*定义网格区间的等分值*/double eps=0.1;double x020=0.2,0.3;double xmin20,fmin; ;/定义数组xmin20（m、q、z1最小值）,最小传动中心距fmin double f0=10.0e5,f; 给出基本的传动中心距的数值double h20; /定义数组h20,h20表示的是利用网格法做出的间距double hmax; ;/定义最大间距 int i;int i0,i1,i2;int ng=10; /*参数约束条件个数*/dofor(i=0;in;i+) 精度使用网格法hi=(bi
6、-ai)/mi; /*将区间ai,bi进行mi等分*/for(i2=0;i2=m2;i2+) /*网格法划分区间*/x2=a2+i2*h2; 确定三维网格坐标x2=z1蜗杆头数for (i1=0;i1=m1;i1+)x1=a1+i1*h1; x1=q直径系数for(i0=0;i0=f0)continue;for(i=0;in;i+)x0i=xi;xmini=xi; 对于x20数组的数据分别赋值到x020,xmin20 f0=f; fmin=f;hmax=0.0; /*网格精度细化*/for(i=0;ihmax) hmax=hi; /*求最大间距hmax*/if(hmaxeps)for(i=0;
7、ieps);printf(the results:n);for(i=0;in;i+)printf(x%d=%10.5en,i,xmini);printf(f0=%10.5en,fmin);printf(hmax=%10.5en,hmax);return 0;int yesorno(int ng, double x20)int i,yesorno=1;double zp,z1,z2,z3,z4,z5;double gx20; /*网格区间三维坐标的约束条件*/gx0=-x0+2.0;gx1=-8.0+x0; /*蜗杆轴向和蜗杆端面模数m的范围：2.0=m=8.0*/ gx2=-25.0+x1;g
8、x3=-x1+7.0; /*蜗杆直径系数q的范围：7.0=q=25.0*/gx4=-x2+2.0;gx5=-3.0+x2; /*蜗杆头数z1的范围：2.0=z1=3.0*/gx6=-atan(x2/x1)+10.0*3.1415926/180;gx7=-20.0*3.1415926/180.0+atan(x2/x1); /*蜗杆导程角计算约束*/z1=-0.8881*2.0*x1/(x1+18.0*x2);zp=4.02*exp(z1);z2=x0*(x1+18.0*x2);z3=pow(z2,3.0);z4=0.125*z3;gx8=-252.0+170100.0*zp/sqrt(z4);
9、/*蜗杆接触强度校合计算*/z5=x1+1.0;gx9=-146.0+745000.0/(pow(x0,3.0)*x2*(0.5+sqrt(z5); /*蜗杆弯曲强度校合*/for(i=0;i0.0)yesorno=0;break;return( yesorno);double fun(double x20)double f;f=0.5*x0*(x1+18*x2);return(f); 四.运行结果 五、结果分析程序运行结果是：模数m=7.96098蜗杆直径系数q=12.9986蜗杆头数=2.39967中心距a=223.675=7.803mm6 校核查机械设计手册，选择标准尺寸：a/min:
10、250i: 18m /mm: 8d1 /mm: 80z1: 2z2： 36x2: -0.1: 85706普通圆柱蜗杆传动的基本参数及其匹配(摘自GB 10085-1988 neq DIN3976-1980)标准传动比。蜗轮齿面接触强度校核：根据表面材料查表： 根据接触系数： 载荷平稳，使用系数： =1.00 传动比：i=18 转矩 查图表，传动效率 转速不变，转速系数 寿命系数 接触疲劳强度的最小安全系数，取校核合格。七、心得 计算机基础强化是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。通过这次计算机强化训练，从理论到实践，在整整一星期的c语言程序设计，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次强化训练使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
