Оптимизация параметров двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора. Курсовая работа (т). Сельское хозяйство.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Оптимизация параметров двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
МИНИСТЕРСТВО
ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
“Гомельский
государственный технический университет
Кафедра:
“Сельскохозяйственные машины”
“ основы проектирования с/х техники ”
«оптимизация
параметров двухступенчатого коническо-цилиндрического редуктора»
Выполнил:
студент гр. С-41 Короткевич А.Н. ___________
Проверил:
преподаватель Попов В.Б. ___________
Проверил:
преподаватель _Голопятин А.В._____________ ___________
. Введение. Назначение и область
применения редуктора
. Понятие об автоматизированном
проектировании зубчатых передач
. Автоматизированное проектирование
зубчатых передач при помощи программного комплекса КОМПАС
. Разработка математического описания
задачи оптимизации параметров редуктора
. Формирование алгоритма
многокритериальной оптимизации редуктора
. Редактирование и транслирование
подпрограммы пользователя
. Решение задачи многокритериальной
оптимизации параметров на ПЭВМ
. Анализ результатов расчётов,
формулировка и распечатка результата
.1 Расчёт цилиндрической передачи
тихоходная ступень
.2 Расчёт цилиндрической передачи
быстроходная ступень
В данном курсовом проекте производится оптимизация двухступенчатого
коническо - цилиндрического редуктора.
В ходе выполнения курсового проекта была произведена разработка
математического описания задачи оптимизации параметров редуктора, формирование
алгоритма многокритериальной оптимизации редуктора, редактирование и
транслирование подпрограммы пользователя, решение задачи многокритериальной
оптимизации параметров на ПЭВМ
Объем пояснительной записки: стр.: 53, иллюстраций: 4, таблиц: 3 .
1. Введение. Назначение и
область применения редуктора
Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых
или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для
передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема
привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные
или ременные передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространенной
тематикой курсового проектирования.
Назначение редуктора - понижение угловой скорости и
соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с
ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных
агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или
сварного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса,
валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают
также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри
корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства
для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного
редуктора).
Классифицируют редукторы по следующим основным признакам:
типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней
(одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); типу - зубчатых колес
(цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.); относительному
расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные);
особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью
и т. д.).
Область применения редукторов: cредства автoматизации
и сиcтемы управления, устройства регулирования, автoматические и
автоматизированные cистемы управления, cледящие мини-приводы, cредства
обработки и предcтавления информации, спeциальные инструменты, медицинская
тeхника. Наибольшее распространение в промышленности получили планетарные
редукторы и цилиндрические редукторы, выполненные по схеме взаимного
расположения электродвигателя и выходного вала. Такие механизмы пригодны для
использования в умеренных климатических условиях, при установке в помещении или
на открытом воздухе под навесом. В стандартном исполнении они грунтуются
краской методом окунания, а затем покрываются сине-серой алкидной эмалью
воздушной сушки. Имеются также и специальные покрытия. Для экстремальных
условий и установки на открытом воздухе имеется окраска для всемирного
использования. Верхняя предельная температура 105 K (при температуре
охлаждающей среды +40°C), Максимальная допустимая непрерывная температура
155°C.
2. Понятие об
автоматизированном проектировании зубчатых передач
Современные достижения науки и техники, возрастающая
функциональность современных изделий требуют выполнения проектных работ
большого объема. Требования к качеству проектов, срокам их выполнения
оказываются все более жесткими в условиях конкурентной борьбы за потребителя.
Удовлетворить эти требования путем количественного увеличения проектировщиков
невозможно, так как распараллеливание проектных работ не безгранично.
Решение проблемы возможно путем внедрения в практику
инженерного проектирования методов и средств автоматизированного
проектирования.
Цель автоматизации проектирования - повышение
качества, снижение материальных затрат, сокращение сроков проектирования и
повышение производительности труда проектировщиков.
Под автоматизацией проектирования понимается такой
способ проектирования при котором весь цикл проектных работ осуществляется
рационально распределенным взаимодействием человека и ЭВМ.
В настоящее время термин "автоматизация
проектирования" характеризует целое научно-техническое направление,
базирующееся на современных достижениях физики, математики, вычислительной
техники и теории проектирования.
Предметом автоматизации проектирования являются
формализация проектных процедур, структурирование и типизация процессов
проектирования, постановки, модели, методы и алгоритмы, информационная
поддержка решения проектных задач, а также технические средства и способы их
объединения в единую проектирующую систему.
Начальным этапом проектирования является разработка
технического задания многоступенчатых зубчатых передач (МЗП), которое
устанавливает их основное назначение и технико-экономические показатели.
Исходными данными при проектировании служат: общее передаточное отношение,
передаваемые нагрузки, числа оборотов входного или выходного валов, необходимая
долговечность, условия работы, технологические факторы изготовления. Требования
к компоновке агрегата в целом.
Синтез МЗП основывается на решении двух основных
задач. Первая- структурный синтез, т.е. построение схемы МЗП, включающее выбор
числа ступеней и схемы взаимного расположения зубчатых колёс. Если схема
передачи не определена в техническом задании, следующим и основным этапом
проектирования является её определение. Вторая задача- параметрический синтез,
когда конструктор распределяет общее передаточное отношение по ступеням,
выбирает относительную ширину зубчатых колёс, подбирает коэффициенты смещения с
дальнейшим расчётом зубчатых колёс на прочность.
В блоках 2-4, соответствующих этапу эскизного
проектирования, получаются результаты, дающие представление о структуре и
технико-экономических показателях МЗП. После анализа и утверждения полученных
результатов проводится уточнённый расчёт зубчатых передач, валов, подшипников м
соединений и выдача результатов, необходимых для разработки рабочей
документации. В противном случае корректируются исходные данные для блока 2 и процесс
повторяется до утверждения эскизного проекта.
Анализ результатов уточнённого расчёта элементов МЗП
может показать, что нарушены технические ограничения, вследствие чего требуется
корректировка исходных данных для блока 3 и повторение расчётов.
После утверждения результатов, полученных в блоке 5,
разрабатывается и оформляется техдокументация, часть которой модет быть
получена с помощью чертёжно-графических автоматов или других технических
средств получения твёрдой копии.
Рисунок 1. Схема процесса автоматизированного
проектирования МЗП с помощью ПЭВМ
проектирование зубчатый передача
оптимизация
Начальным этапом разработки метода
структурно-метрического синтеза МЗП с помощью ЭВМ (блоки 2 и 3) является
математическое моделирование, т.е. построение формального описания
многоступенчатой передачи, позволяющего однозначно воспроизвести её схему,
условия работы и другие признаки. Вначале строится модель первого уровня,
отличающаяся простым математическим описанием. На основе опыта её применения
создаётся модель следующего уровня, являющаяся более сложной и полной по
сравнению с предыдущей. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет
получена наиболее адекватная модель.
На первом этапе построения математической модели МЗП
определяется информация, необходимая для решения задачи, в состав которой
входят качественные и количественные исходные данные, зависимости между ними и
промежуточными переменными, определяемые из принятой методики расчёта зубчатых
передач на прочность.
Существует ряд независимых конструктивных параметров,
которые не могут быть вычислены однозначно по другим независимым параметрам. С
их помощью можно определить остальные параметры МЗП.
С увеличением количества независимых параметров
уточняется математическое описание МЗП и улучшаются возможности оптимального
проектирования. Однако сложнее становится реализация модели, и на некотором
этапе затраты на отыскание оптимального решения не оправдываются.
Анализ задачи оптимизации проектирования МЗП
показывает, что в её математическую модель можно ввести большое число
независимых переменных. Наибольший интерес представляют те из них, которые
оказывают существенное влияние на величину технико-экономических показателей
МЗП. В адекватной модели не должно быть пропущено ни одного существенного
параметра.
В первые годы применения ЭВМ в процессе проектирования
бытовало мнение о снижении требований к квалификации проектировщиков при
использовании автоматизированного проектирования, однако эта точка зрения не
получила подтверждения практикой, так как инженер - проектировщик помимо
владения предметной областью должен знать модели, методы и методики
автоматизированного проектирования. А это предъявляет повышенные требования к
уровню профессиональной подготовки инженера, который помимо знания средств
автоматизированного проектирования должен уметь отбирать и эксплуатировать эти
средства в конкретном процессе создания определенного класса аппаратуры.
Практика разработки подключаемых модулей (plug-in) на языках Object
Pascal, C++ и других далеко не новая. Архитектура очень многих известных
программ трехмерной графики формируется открытой, обеспечивая пользователям
возможность самостоятельно расширять функциональность. Речь, в частности, идет
об Adobe Photoshop, 3D Studio Max (некоторые plug-in к 3D Studio Max по своим
возможностям даже превышают стандартные средства программы, к которой они
подключаются). Автоматизация управления неизбежно влечет за собой осуществление
системного подхода, так как она предполагает наличие саморегулирующейся
системы, обладающей входами, выходами и механизмом управлением. Уже само
понятие системы взаимодействия указывает на необходимость рассмотрения
окружающей среды, в которой она должна функционировать. Таким образом, система
взаимодействия должна рассматриваться как часть более обширной системы - АСУ
реального времени, тогда как последняя - системы управляемой среды.
3. Автоматизированное проектирование зубчатых
передач при помощи программного комплекса КОМПАС
Работу современного проектировщика практически невозможно представить без
использования систем автоматизированного проектирования. И в самом деле -
применение компьютера позволяет не только упростить процесс разработки и
ускорить получение конечного результата, с их помощью удается автоматизировать
многие этапы разработки. Возможности современных САПР дают возможность уже на
этапе создания обнаружить недоработки и избежать многих типичных ошибок, что в
конечном итоге приводит к увеличению надежности проектирования и
конструирования.
Компания "Аскон" давно известна своими разработками для
проектирования объектов в машиностроении и строительстве. Программа
"Компас 3D 12" на сегодняшний день превратился в очень мощный
продукт, с помощью которого создание изделия становится не просто простой задачей,
но и позволяет разработчику сконцентрировать свои усилия на самом процессе
разработки. На сегодняшний день программа позволяет не только проектировать
модели деталей и сборок, но и создавать всю необходимую документацию, чертежи,
технические требования. Причем все это с соблюдением всех нормативов и
стандартов ЕСКД. А благодаря тому, что в арсенале компании "Аскон"
имеется большое количество разнообразных программ и библиотек, которые
позволяют организовать интегрированный комплекс, "Компас 3D" становится
для разработчика не только инструментом моделирования. Он становится частью
единого комплекса, среди возможностей которого сопровождение разработки на всех
этапах вплоть до полного внедрения в производство и работы с проектом в
процессе жизненного цикла объекта.
КОМПАС-SHAFT 2D и КОМПАС-SHAFT 3D - это
интегрированные системы моделирования тел вращения. С их помощью можно без
особого труда создать простые ступени валов и втулок и построить на их
поверхностях различные конструктивные элементы (шлицевые, шпоночные и резьбовые
участки, канавки, кольцевые пазы и т.д.). Количество ступеней модели может быть
любым, а форма - различной: цилиндр, конус, шестигранник, квадрат, сфера,
спроектировать и рассчитать элементы механических передач, дополнить чертеж автоматически
сгенерированными видами и сечениями модели, таблицами параметров и выносными
элементами зубчатых передач, выполнить расчеты на прочность и долговечность
валов, подшипников и шлицев (в КОМПАС-SHAFT 2D).
Рисунок 2.Программый комплекс КОМПАС-3D
В системе КОМПАС-SHAFT 3D ступени и элементы,
созданные при помощи библиотеки, пополняют дерево построения модели КОМПАС-3D.
Соответственно, редактировать их можно только средствами этой системы
трехмерного твердотельного моделирования.
Библиотеку КОМПАС-SHAFT 3D можно использовать как
инструмент для построения новых ступеней и дополнительных элементов на
цилиндрических ступенях моделей, созданных в КОМПАС-3D. Это позволит избежать
кропотливых действий по созданию эскизов конструктивных элементов и выполнения
формообразующих операций. В системе КОМПАС-SHAFT 3D построение шлицев, канавок,
проточек и т.д. сводится к указанию рабочих поверхностей и выбору параметров
элементов.
Рисунок 3. Библиотека КОМПАС-Shaft в Программном комплексе КОМПАС-3D
Если же в распоряжении конструктора окажутся системы
КОМПАС-SHAFT 2D или КОМПАС-SHAFT 3D, расчет параметров и создание модели станут
этапами автоматизированного проектирования. Потребуется лишь вызвать нужную
команду, ввести исходные данные и запустить задачу на выполнение.
Геометрический расчет будет выполнен в соответствии с ГОСТ 16532-70
"Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет
геометрии". При расчете эвольвентного профиля и переходной кривой
прямозубых колес используется методика, разработанная учеными
Санкт-Петербургского Государственного морского технического университета. Эта
методика, в частности, учитывает вид и степень изношенности формообразующего
инструмента, что позволяет максимально точно рассчитать и построить профиль
зуба.
По окончании расчета конструктор получит сведения о
качестве зацепления. Если все параметры в норме, уже на этом этапе можно
создать модель (рис. 5). Но можно продолжить расчет и проверить проектируемую
передачу на прочность и долговечность. Расчет будет выполнен согласно ГОСТ
21354-87 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего
зацепления. Расчет на прочность".
Опыт специалистов, которые активно используют
КОМПАС-SHAFT 2D и КОМПАС-SHAFT 3D, показал, что эти взаимодополняющие системы
помогают не только существенно ускорить процесс проектирования тел вращения. Не
менее важно, что они избавляют конструктора от массы рутинных действий и
трудоемких операций, которые неизбежно сопровождают процесс проектирования
валов и зубчатых колес.
4. Разработка математического описания задачи
оптимизации параметров редуктора
Крутящий момент на входе TI = 100 Н×м
Частота вращения на входе nэл = 713 мин-1
Общее передаточное отношение u = 16,7
Продолжительность работы t = 7 лет
Твердость зубчатых шестерен HB = 235-262
Твердость зубчатых колес HB = 235-262
Передаточное
отношение второй (тихоходной) ступени, ;
Коэффициент
ширины конической шестерни относительно диаметра,yбд б;
Коэффициент
ширины цилиндрической шестерни относительно диаметра,yбд т;
Модуль
зацепления быстроходной передачи, mб;
Модуль
зацепления тихоходной передачи, mт;
Число
зубьев конической шестерни, z1;
Число
зубьев цилиндрической шестерни, z2.
Технические ограничения - это аналитические или алгоритмические
зависимости, формирующие область допустимых значений.
1. Параметрические
(имеют вид );
Передаточное
отношение тихоходной передачи ;
Модуль
зацепления быстроходной передачи ;
Модуль
зацепления тихоходной передачи ;
Коэффициент
ширины конической шестерни относительно диаметра
Коэффициент ширины цилиндрической шестерни относительно диаметра 0.6100)) then writeln('недопустимое количество зубьев цилиндрической
шестерни');((zlk<16) or (zlk>100)) then writeln('недопустимое количество
зубьев конической
шестерни');:=TI*0.97*ul;:=TII*0.98*u2;:=nl/ul;:=n11/u2;:=n1*3.14/30;:=n11*3.14/30;:=n111*3.14/30;=965;:=674;:=60*n1*t*0.578;:=60*n1*t*0.578;:=60990000;:=25810000;:=exp((l/6)*ln(NHlim1/nhe1));:=exp((l/6)*ln(NHlim2/nhe2));:=0.9*sigmaHlim1*ZN1*1.07/1.2;:=0.9*sigmaHlim2*ZN2*
1.038/1.1;:=0.5*(sigmaHl+sigmaH2);sigmaH1sigmaHP
then writeln ('значение
sigmah>sigmaHP');:=965;:=674;:=60*nl*t*0.578;:=60*n1*t*0.578;:=6.099*
10000000;:=2.686* 10000000;:=exp((l
/6)*ln(CNHIim1/Cnhe1));:=exp((l/6)*ln(CNHIim2/Cnhe2));:=CsigmaHlim1*CZN1/l.2;:=CsigmaHlim2*CZN2/l.09;:=0.5*(CsigmaH1+CsigmaH2);CsigmaH1(sigmaFP2/sigmaFlim2) then
sigf1:=(sigmaFP1/sigmaFiim1) else
sigf1:=(sigmaFP2/sigmaFlim2);(CsigmaFP1/CsigmaFlim1)>(CsigmaFP2/CsigmaFlim2)
then sigf2:=(CsigmaFP1/CsigmaFlim1) else sigf2:=(CsigmaFP2/CsigmaFlim2);(sigmaFP1>sigmaFlim1)
then writeln('1');(sigmaFP2>sigmaFlim2) then
writeln('2');(CsigmaFP1>csigmaFlim1) then
writeln('3');(CsigmaFP2>CsigmaFlim2) then writeln('4');(CsigmaHPsigmaFlim1)
or (sigmaFP2>sigmaFlim2) or (CsigmaFP1>CsigmaFliml) or
(CsigmaFP2>CsigmaFlim2) then begin('The functional limitation in the program
FUNC has been violated');:=false;;(CsigmaHPaw) then beginfunctional limitation in the program FUNC
has been violated');:=false;;lim=true then
begin[l]:=aw;[2}:=V;[3]:=abs((sigmaHP/sigmaH)-sigf1);
{цилиндрическая}[4]:=abs((CsigmaHP/sigmaHK)-sigf2); {коническая}]:=abs(Yl-Y2);;begin[l]:=9999;[2]:=9999;[3]:=9999;[4]:=9999;[5]:=9999;;('value
aw=(',f[1],')');(value V=(',f[2],')');('value 3=(',f[3],')');(value
4=(',f[4],')');(value 5=(',f[5],')');(f1,
e:\optim\optl\FUN.OPT');(f1);(f1,f[1]);(f1,f[2]);(f1,f[3]);(f1,f[4]);(f1,fI5]);(f1);.
Задача многокритериальной оптимизации формально представляется как задача
нелинейного программирования, включающая: процедуру анализа, выбор управляемых
параметров и назначение границ их изменения, а также определение функциональных
ограничений и критериев оптимальности.
Внутренние параметры редуктора делятся на постоянные и управляемые,
последними варьируют в процессе поиска оптимального решения. К постоянным
параметрам были отнесены такие параметры как: внешний вид колес первой и второй
ступеней, передаточное отношение второй ступени (конической передачи); окружная
сила; скорость ленты; диаметр барабана; коэффициент суточной загрузки и срок
службы редуктора.
внешний вид колес первой и второй ступеней;
передаточное число второй ступени (конической передачи);
. Переменные (управляемые) параметры:
передаточное отношение первой ступени;
-
отношение ширины венца к межосевому расстоянию для первой ступени, ;
внешний
окружной модуль для конической передачи;
коэффициент
ширины зубчатого венца для конической передачи .
проверка
допускаемого отклонения при вычислении точного передаточного числа для
конической передачи;
проверка
контактных напряжений для конической передачи;
проверка
зубьев на выносливость по напряжениям изгиба для конической передачи;
прочностные
возможности по контактной выносливости для цилиндрической передачи;
прочностные
возможности по выносливости на изгиб для цилиндрической передачи.
Критерий
оптимальности - показатель или характеристика объекта, по которому оценивается
качество проектирования. В данном случае критериями оптимальности являются:
межосевое расстояние тихоходной ступени, объем редуктора, равнопрочность контактных
напряжений и напряжений изгиба тихоходной ступени, равнопрочность контактных
напряжений и напряжений изгиба быстроходной ступени, разность равнопрочностей I
и II ступеней.
где - высота; -
ширина; - длина.
.
Равнопрочность контактных напряжений и напряжений изгиба первой ступени:
где - реальные контактные напряжения первой ступени;
-
предельные контактные напряжения первой ступени.
.
Равнопрочность контактных напряжений и напряжений изгиба второй ступени
где - реальные контактные напряжения второй ступени;
-
предельные контактные напряжения второй ступени.
.
Разность равнопрочностей I й II ступени редуктора.
.
Передаточное отношение второй (тихоходной) ступени, .
.
Коэффициент ширины конической шестерни относительно диаметра, ;
.
Коэффициент ширины цилиндрической шестерни относительно диаметра, ;
.
Модуль зацепления быстроходной передачи, ,
.
Модуль зацепления тихоходной передачи, .
.
Число зубьев конической шестерни, ;
.
Число зубьев цилиндрической шестерни, .
Анализ
данных, полученных при помощи ЭВМ.
Было
проведено 25 экспериментов. Исходными данными являются:
крутящий
момент на входном и выходном валах;
частота
вращения входного и выходного валов;
твердость
зубчатых шестерен и колес;
передаточные
числа на быстроходной и тихоходной ступенях, а также общее передаточное число
редуктора;
количество
чисел зубьев шестерен и колес на быстроходной и тихоходной ступенях;
модули
быстроходной и тихоходной передач;
После
проведения 25 экспериментов была получена таблица 1 с основными параметрами
редуктора.
В
таблице 1 приведены параметры редуктора, являющиеся переменными в
экспериментах.
В
таблице 2 приведены критерии оптимальности рассчитанные для всех опытов.
Таблица
1. Основные параметры редукторов.
Равнопрочность контактных и
изгибных напряжений 1-й ступени. По возрастанию
Равнопрочность контактных и
изгибных напряжений 2-й ступени. По возрастанию
Разность равнопрочно
1. Межосевое
расстояние тихоходной ступени Курсовая работа (т). Сельское хозяйство.
Курсовая работа: Трансформации при переводе (на материале общественно-политических текстов)
Учебное пособие: Методические указания к дипломному проекту Разработка конструкций и технологии изготовления
Как Оформить Цитату В Начале Эссе
Курсовая работа: Регулирование денежного обращения. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Мировой рынок капитала
Курсовая Работа Развитие Творческого Воображения
Курсовая работа по теме Инвестиции в основной капитал
Значение Бж Сочинение
Профессиональных Заболеваниях Реферат
Реферат: Студентка СПбМТК
Реферат: Трипольская культура
Образец Речь На Защиту Диссертации
Принципы Исполнительного Производства Курсовая
Реферат по теме Войны, как историческое явление
Курсовая работа по теме Рококо в разных видах искусства
Итоговое Сочинение Темы Направлений Сочинений 2022
Первый Звонок Сочинение
Дипломная работа по теме Инструменты фондовой торговли, процесс их функционирования и возможные пути развития
Сочинение по теме Называние и познание в теории грамматики
Мельник Мельник Эсса Эсса Песня
Сочинение: Грибоедов а. с. - Традиции и новаторство комедии а. с. грибоедова
Похожие работы на - Психологическая культура родителей (на примере русской и бурятской семьи)
Дипломная работа: Социальная адаптация граждан уволенных с военной службы по контракту