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1、目 录1 绪论12 设计要求13 V带的类型与结构13.1 带传动简介24 主要研究内容25 具体的设计及计算过程35.1 目标函数的确定35.2 设计参数的选择45.3 根据工况系数Ka和已知所需传递的功率p确定计算功率Pca45.4 由Pca和n1选择v带带型55.5 设计变量及其范围55.5.1 初定中心距a0的范围55.5.2 计算相应的带长ld0，并有ld0查取带的基准长度ld65.5.3 验算包角65.5.4 验算带速v175.6 对带进行受力分析75.6.1 拉力分析75.6.2 带的应力分析75.7 带的弹性滑动和打滑95.8 最后确定目标函数和约束条件106 优化设计方法10
2、7 最终操作界面128 vb操作窗口简介138.1 新建工程窗口138.2 代码编辑窗口：138.3 属性窗口148.4 对象窗口148.5 工具箱159 设计实例1510 结束语16谢辞17参考文献18附：程序代码191 绪论带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。带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。按照工作原理的不同，带传动可分为摩擦型和啮合型两种，根据传动带的截面形状的不同，摩擦型带传动又可分为平带传动、v带传动、圆带传动和多楔带传动，其中，v带传动在机械中应用得最
3、广，比如各种汽车、拖拉机、大型机械中均有v带的应用。随着工业技术的不断发展，v带已经标准化、系列化，根据截面尺寸的不同可分为Y、Z、A、B、C、D、E几种型号，V带还可分为普通V带、变速V带、窄型V带、切边V带、联组V带等。是产品设计的数字化方法使v带的生产更加方便快捷，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
4、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v带传动设计程序。在开发完成之后，将会生成一个模块，在其上输入一些参数，然后由程序自动进行计算，最终输出一个最优结果。2 设计要求该设计是在给出一些已知条件（诸如带传动所需传递的功率、主动轮转速、从动轮转速和工况条件等）的情况下根据v带传动的设计理论，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，其目的是得到最优的带轮直径和中心距，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
5、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 V带的类型与结构v带主要有普通V带、变速V带、窄型V带、切边V带、多楔v带、联组V带、齿形v带、宽v带大楔角v带等，这里主要介绍最常用的普通v带的传动。标准普通V带是用多种材料制成的无接头环形带，这些材料包括顶胶、抗拉体、底胶和包布。根据抗拉体结构的不同，普通v带分为帘布芯v带和绳芯v带两种。帘布芯v带制造方便;绳芯v带柔韧性好,主要用于载荷布大和带轮直径较小的场合。V带的截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽，传动时，v带的两个侧面和轮槽接触，靠槽面的摩擦
6、可以提供很大的摩擦力。另外，v带传动允许的传动比较大，且结构紧凑。3.1 带传动简介V带传动具有结构简单、价格低廉、缓冲吸振、对环境条件要求低等优点，但它也有一些不足之处：（1）带在带轮上打滑，不能传递动力。（2）带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断。（3）带的工作面磨损。（4）从动轴的扭振。（5）传动稳定性差，传动比不稳定带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏，因此，其设计准则是：载保证不打滑的条件下，带传动具有一定的疲劳强度和寿命。由于带传动中始终存在紧边和松边，所以带的弹性滑动是始终存在而无法避免的，带的弹性滑动只发生在带离开主、从动轮之前的那段弧上，在一般带传动中，弹性滑动的影响可以忽略不计。
7、但是，如果在带速不变的条件下，随着带传递的功率不断增加，带和带轮间的总摩擦力也随之曾加，弹性滑动所发生弧段的长度也相应扩大。当总摩擦力增加到临界值时，发生弹性滑动的区域也就扩大到整个接触弧。此时，如果带传递的功率再稍有增加就会出现带与带轮之间较为明显的相对滑动，即整体打滑。打滑不仅会加剧带的磨损，而且还降低从动轮的转速，甚至使传动失效，故应极力避免打滑。但是，当带所传递的功率突然增大而超过设计功率时，这种打滑却可以起到过载保护作用，但时间不能过久。较平带传动而言，v带传动能传递更大的扭矩，因为普通V带的截面形状为等腰梯形，依靠两侧面与带轮槽之间的摩擦力来传递运动和扭矩。4 主要研究内容在实际生
8、产中,带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带传动的最有效设计方法，使带传动的设计更加简单方便。进一步开发出设计带传动的专用设计程序，并通过设计程序,对各种尺寸进行初步的优化，对带传动的后续设计提供最有参考价值的数据。本文针对带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带传动的计算程序结构等，为实现带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，确定带传动的设计变量，建立目标
9、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，针对常用带传动的结构特点，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，对带传动进行再设计，进一步提高带传动的结构合理性、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
10、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，开发出带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：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。效率要高：算法的效率是指解题的效率，一般可用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。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。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采用，使得解题简便。5 具体的设计及计算
11、过程5.1 目标函数的确定 带传动的设计原则是在满足一定强度的条件下，使带的所占空间最小，设小带轮的直径为d1，中心距为a0，则目标函数为： F(x，y)=min(xy) （1）x代表小带轮直径，y代表中心距5.2 设计参数的选择 带传动的设计参数主要有中心距a0、带轮的基准直径d、传动比i、小带轮的包角、带速v、所需传递的功率p以及带的应力。 5.3 根据工况系数Ka和已知所需传递的功率p确定计算功率Pca Pca=Ka*p （2）其中工况系数Ka的值由表1查取：表1 工况系数选择表工 况Ka空、轻载启动重载启动每天工作小时数/h1616载荷变动微小液体搅拌机、通风机和鼓风机（7.5kw）、
12、旋转式水泵和压缩机(非离心式)、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械。1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载运输机1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、鄂式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.85.4 由Pca和n1选择v带带型选v带带型时需查图1：其中大写字母表示带型区，小写字母表示直径范围区：dz1=80100 dz2=5071 da1=112-140 da2=80-100 db1=160-220 db2=12
13、5-140 dc=200-315 dd1=455-500 dd2=355-400单位：mm 图1 普通v带选型图根据v带带型查表2确定小带轮的最小基准直径：（dmin）表2带轮最小基准直径选择表槽型YZABCDEdmin/mm205075125200355500设计过程中应该使小带轮直径大于dmin.5.5 设计变量及其范围5.5.1 初定中心距a0的范围中心距大，可以增带轮的包角，减少单位时间内带的循环次数，有利于提高带的寿命。但是中心距过大，则会加剧带的波动，降低带传动的平稳性，同时增大带传动的整体尺寸。中心距小，则有相反的利弊。一般初选带传动的中心距为0.7*（d1+d2）=a0=2*(d1+d2) （3）5.5.2 计算相应的带长ld0，并有ld0查取带的基准长度ld其中ld0=2*a0+*(d1+d2)/2+/4*a0 （4）再由Ld0查表3得到Ld。表3 V带的基准长度系列及长度系数基准长度Ld/mm 带长修正系数 Y Z A BCDE4000.960.874501.000.895001.020.915600.946300.960.817100.990.838001.000.85900
