Розробка програмного комплексу для оптимізації плоскоремінних передач

18

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА ДЕРЖАВНА МАШИНОБУДІВНА АКАДЕМІЯ

КАФЕДРА «КОМП'ЮТЕРНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

на тему: «Розробка програмного комплексу для оптимізації плоскоремінних передач»

з дисципліни: «Математичні методи дослідження операцій»

Краматорськ 2011

Завдання на курсовий проект

до дисципліни «Математичні методи дослідження операцій»

Група ІТ - 08 - 1 варіант № 13

Тема проекту: «Розробка програмного комплексу для оптимізації плоскоремінних передач»

Задача: «Оптимізувати цільову функцію що виражає дію ремінної передачі через пошук її максимального значення а також знайти максимальну допустиму силу, що діє на шарніри передачі при максимальному удільному зусиллі та довжині ременя».

Примітки:

- відсутні вихідні дані для тестових варіантів завдання призначити самостійно;

- проект необхідно виконати відповідно з вимогами до виконання курсового проекту по методах синтезу й оптимізації (див. файл «Структура КП.doc»);

- зміна й уточнення теми за згодою керівника можливо тільки на першому етапі роботи(1-2 тиждень);

- готовий проект повинен бути зданий на перевірку не пізніше, ніж за два дні до захисту.

Реферат

Курсовий проект з дисципліни «Математичні методи дослідження операцій» на тему: "Розробка програмного комплексу для розв'язання оптимізаційної задачі " студента групи ІТ-08-1 Панькова Артема Ігоровича містить ___ сторінок машинописного тексту, ___ малюнків, ___ таблиць, ___ сторінок додатка.

Мета курсового проекту - отримання навичок розробки інтелектуального програмного продукту для рішення задачі оптимізації(підтримки рішення) у заданій предметній області.

Розроблений програмний продукт дозволяє оптимізувати процес прийняття рішення по оптимізації плоскоремінної передачі. При цьому враховується тип виконання передачі, кут нахилу шківів передачі, режим роботи.

Матеріали проекту можуть бути використані для прийняття коректних та оптимальних рішень на машинобудівних підприємствах.

РЕМІННА ПЕРЕДАЧА, ВХІДНІ ПАРАМЕТРИ, ПЛОСКОРЕМІННА, КОЕФІЦІЄНТИ ВАЖЛИВОСТІ, РЕЖИМ РОБОТИ, ЦІЛЬОВА ФУНКЦІЯ, ПРОГРАМНИЙ ПРОДУКТ.

Зміст

• 1. Аналіз предметної області
• 1.1 Опис предметної області
• 1.2 Алгоритм розв'язку задачі наоптимізацію плоскоремінної передачі
• 2. Узагальнена постановка задачі
• 2.1 Оптимізація параметрів
• 3. Розробка програмного продукту
• 3.1 Підстави до розробки ПП з оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2 ТЗ для рішення задачі оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2.1 Основа для розробки ПП з оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2.2 Призначення розробки ПП з оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2.3 Вимоги до ПП з оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2.4 Вимоги до програмної документації
• 3.2.5 Техніко-економічні показникиПП з оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2.6 Порядок контролю й приймання ПП з оптимізації плоскоремінної передачі
• 3.2.7 Висновки про вибір моделі створення програмного продукту
• 3.3 Вибір мови програмування
• 3.4 Діаграма прецедентів
• 3.5 Модулі та їх взаємодія між собою
• 3.6 Керівництво користувача
• 3.6.1 Умови виконання програми
• 3.6.2 Виконання програми
• 3.7 Довідкова система
• 4. Приклад розрахунку плоскоремінної передачі
• Висновок
• Використана література
• Прикладення А
• Вступ
• В наш час одним з головних шляхів підвищення ефективності проектно-конструкторських робіт є автоматизація проектування на основі застосування ЕОМ. Одне з найважливіших напрямів автоматизації проектування конструкцій і технологій - оптимальне проектування.
• Для вирішення завдання оптимізації математичних моделей об'єктів або систем запропоновано досить багато різних алгоритмів та їх модифікацій. На жаль, жоден з них не має по відношенню до інших таких переваг, які дозволили б вважати його найбільш ефективним для вирішення будь-якої задачі. В якості критерію ефективності зазвичай приймають витрати машинного часу на вирішення завдання з даною точністю, число обчислень функції для досягнення оптимальної точки та ін.
• Практика вирішення складних завдань оптимізації вимагає використання, залежно від конкретної ситуації, різних алгоритмів та їх програмних реалізацій. Алгоритми безумовної оптимізації допомагають в значній мірі полегшити програмне конструювання і вибір відповідних алгоритмів при вирішенні екстремальних задач у системах автоматизованого проектування.
• В автоматизації виробництва і, зокрема, при розрахунку ремінних передач застосовуються програмні продукти, що використовують методи оптимізації, однак недостатньо часто через складність організації програмного коду і наявності великої кількості ДЕСТів, що регламентують розрахунки.

Основна мета курсового проекту з дисципліни «Математичні методи дослідження операцій» - одержання навичок розробки інтелектуального програмного продукту для рішення завдання оптимізації (підтримки рішення) у заданій предметній області

програмний плоскоремінний передача шків

1. Аналіз предметної області

1.1 Опис предметної області

Ремінні передачі

Передача механічної енергії, здійснювана гнучким зв'язком за рахунок тертя між ременем і шківом, називається ремінною. Ремінна передача складається з ведучого і веденого шківів, розташованих на деякій відстані одне від одного і ременя - приводу (рис. 1). Залежно від форми поперечного перерізу ременя, передачі бувають: плоскоремінні (рис. 2, І), кліноремінні (рис. 2, II) і круглоремінні (рис. 2, ІІІ). Найбільшого поширення в машинобудуванні отримали плоскі і клиновидні ремені. Плоскі ремені відчувають навіть мінімальну напругу вигину на шківах, клиновидні, завдяки клиновій дії на шківи, характеризуються підвищеною тяговою здатністю. Круглі ремені застосовують у невеликих машинах, наприклад, у машинах швейної та харчової промисловості, настільних верстатах.

Рисунок 1 -Конструкція ремінної передачі



Рисунок 2 -Види ремінної передачі

До переваг ремінних передач відносяться: можливість передачі обертального руху на великі відстані (до 15 м): простота конструкції і мала вартість; плавність ходу і ненаголошеності роботи; легкість догляду і обслуговування.

Однак ремінні передачі громіздкі, недовговічні в швидкохідних механізмах, створюють підвищені навантаження на вали та опори (підшипники), так як сумарне натяг гілок ременя значно більше окружної сили передачі. Крім того, під час експлуатації ремінної передачі не виключена можливість зіскакування і обриву ременя, тому ці передачі потребують постійного нагляду.

Плоскоремінна передача має просту конструкцію шківів і внаслідок великої гнучкості ременя має підвищену довговічність. Ця передача рекомендується при великих міжосьових відстанях (до 15 м) і високих швидкостях (до 100 м/с).

Ремені плоскоремінних передач.

Матеріал плоского приводного ременя повинен мати достатню міцність, зносостійкість, еластичність, добре зчеплюватись зі шківами і мати низьку вартість. Прорезинені ремені складаються із крученихшнурів, які розміщені у слою резини. Зверху покриті тканиною для забезпечення міцності конструкції. Міцні, еластичні ремені використовуються для широкого діапазону потужностей при передачі спокійних навантажень при швидкості < 35 м/с. Синтетичні ремені виготовляють із капронової тканини з переплетенням, що просвічується ,яку пропитують поліамідним розчином і покривають спеціальною поліамідною плівкою, яка забезпечує високий коефіцієнт тертя зі шківом. Нитки тканини передають навантаження . Маючи малу масу, ці ремені допускають роботу зі швидкостями < 100 м/с. Випускаються у вигляді замкнутої (безкінечної) стрічки. Використовуються в швидкохідних і зверхшвидкохідних передачах (наприклад, в приводах внутришньошліфувальних верстатів і т.п.). Резинотканиневі ремені складаються із декількох слоїв технічної тканини - прокладок, які пов'язані вулканізованою резиною. Тканина передає основну частину навантаження, а резина захищає її від ушкоджень і підвищує коефіциент тертя. Резинотканієві ремені вимагають більших габаритів передачі, тому область їх використання звужується. Текстильні ремені (бавовняно-паперові і шерстяні) мають низьку тягову спроможність і довговічність. Мають обмежене використання. Шкіряні ремені виготовляють із шкіри великої рогатої худоби. Вони мають високу тягову спроможність і довговічність. Рекомендуються для передачі перемінних і ударних навантажень. Через дефіцитність і велику вартість мають обмежене використання.

Кінці ременів плоскоремінних передач з'єднують склеюванням, зшиванням.

Шківи плоскоремінних передач.

Найбільше розповсюдження одержали литі шківи із чавуна марки СЧ15, які використовують при швидкості обертання <30 м/с. Сталеві зварні шківи допускають швидкості до 60 м/с. Для зниження центробіжних навантажень при високих швидкостях шківи виготовляють із алюмінієвих сплавів. В наш час використовуються шківи із пластмас. Вони мають малу масу і підвищений коефіцієнт тертя між ременем і шківом, але погано проводять тепло і не дуже зносостійкі.

Типи плоскоремінних передач

У залежності від розташування осей шківів і призначення розрізняються такі типи плоскоремінних передач:

· відкрита передача - при паралельних осях і обертанні шківів в одному напрямку (рис. 3, I);

· перехресна передача - при паралельних осях і обертанні шківів у протилежних напрямках (рис. 3, II);

· полуперехресна передача - при осях ременів, що схрещуються(рис. 3, III);

· кутова передача - при пересічних осях (рис. 3, IV);

· передача зі східчастими шківами (рис. 3, V), що дозволяє змінювати кутову швидкість веденого вала при постійній швидкості ведучого. Сходи шківів розташовуються так, щоб менша ступінь одного шківа перебувала порівняно більшої ступені іншого і т. д. Для зміни швидкості веденого шківа ремінь перекидають з однієї пари ступенів на іншу;

· передача з холостим шківом (рис. 3, VI), що дозволяє зупинити ведений вал при обертанні ведучого. На ведучому валу насаджений широкий шків 1, а на підпорядкованому два шківи: робочий шків 2, який з'єднаний з валом за допомогою шпонки, і холостий шків 3, що вільно обертається на валу. Ремінь, що зв'язує шківи, можна на ходу переміщати, з'єднуючи шків 1 зі шківами 2 або 3, відповідно включаючи або виключаючи ведений вал;

· передача з натяжним роликом, що забезпечує автоматичний натяг ременя і збільшення кута обхвату ременем меншого шківа (рис. 3, VII).



Рисунок 3 -Типи плоскоремінної передачі

1.2 Алгоритм розв'язку задачі розрахунку плоско ремінної передачі

1) Вибір типу ременя

Імпирично обираємо необхідний тип ременя, згідно цього вибору отримуємо вхідні дані кількість слоїв прокладок (ip)

2) Визначаємо діаметр меньшого шківа

Приймаємо найближчий діаметр шківа зі стандартного ряду.

3) Визначаємо швидкість ременя

V = 3.14d₁n₁/60000

3) Визначаємо діаметр більшого шківа

;

Приймаємо найближчий діаметр шківа зі стандартного ряду.

4) Визначаємо міжосьову відстань

5) Визначаємо довжину ременя

6)Визначаємо кут обхвату ременем меншого шківа

7) Визначаємо припустиме окружне зусилля

;

P0 - окружне зусилля

С0 - коефіцієнт нахилу шківів передачі (0.8 - при кути нахилу 60 - 80, 0.9 при куті нахилу 80 - 90, 1 - при куті нахилу ;

- коефіцієнт обхвату ременем меншого шківа

Сv - швидкісний коефіцієнт (1.0 - для плоскоремінних передач)

Ср- коефіцієнт режиму роботи ( 1.6 - для спокійної роботи, 1.7 - для роботи з помірними коливаннями, 2.0 - для роботи з різкими коливаннями)

8) Визначаємо ширину ременя

 - ширина ременя.

9) Визначаємо силу попереднього натяжіння ременя

F0=1,7*b*ip

10) Визначаємо силу, що діє на вали ремінної передачі

2. Узагальнена постановка задачі

2.1 Оптимізація параметрів

Оптимізація параметрів [4] - визначення таких номінальних значень внутрішніх параметрів X (...) об'єкта проектування, при яких функція f (x) - цільова функція, функція якості - приймає екстремальне (min і max) значення.

У процесі вирішення задачі оптимізації зазвичай необхідно знайти оптимальні значення деяких параметрів, що визначають це завдання. При вирішенні інженерних задач їх прийнято називати проектними параметрами, а в економічних задачах їх зазвичай називають параметрами плану. В якості проектних параметрів можуть бути, зокрема, значення лінійних розмірів об'єкта, маси, температури і т. п. Число n проектних параметрів x1, x2, ... , Xn характеризує розмірність (і ступінь складності) задачі оптимізації.

Вибір оптимального рішення проводиться за допомогою деякої залежною величини (функції), яка визначається проектними параметрами. Ця величина називається цільовою функцією (або критерієм якості). У процесі виконання завдання оптимізації повинні бути знайдені такі значення проектних параметрів, при яких цільова функція має мінімум (або максимум). Таким чином, цільова функція - це глобальний критерій оптимальності в математичних моделях, за допомогою яких описуються інженерні або економічні завдання.

Цільову функцію [2] можна записати у вигляді: U = f (x1, x2, ..., xn).

Прикладами цільової функції, що зустрічаються в інженерних і економічних розрахунках, є міцність або маса конструкції, потужність установки, обсяг випуску продукції, вартість перевезень вантажів, прибуток і т. п.

У разі одного проектного параметра (n = 1) цільова функція є функцією однієї змінної, і її графік - деяка крива на площині. При n = 2 цільова функція є функцією двох змінних, і її графік - поверхня в тривимірному просторі.

Цільова функція не завжди може бути представлена ??у вигляді формули. Іноді вона може приймати тільки деякі дискретні значення, задаватися у вигляді таблиці і т. п. У всіх випадках вона повинна бути однозначною функцією проектних параметрів.

Цільових функцій може бути декілька. Наприклад, при проектуванні виробів машинобудування одночасно потрібно забезпечити максимальну надійність, мінімальну матеріаломісткість, максимальний корисний об'єм (або вантажопідйомність). Деякі цільові функції можуть виявитися несумісними. У таких випадках необхідно вводити пріоритет тієї чи іншої цільової функції.

У цій роботі в якості вхідних параметрів були обрані: P1 - потужність, n - частота обертання, U - передавальне число, i- число слоїв прокладок ременя, P0-окружне зусилля. В якості проектних параметрів були обрані: Q- сила, що діє на вали ремінної передачі, lp - довжина ременя, P -удільне окружне зусилля. В якості цільової функції була обрана функція, яка враховує ці три критерії (малюнок 2). При цьому кожен із критеріїв має свій коефіцієнт значимості, які користувач може задавати (чим важливіше параметр, тим більше коефіцієнт значимості). Цільова функція обчислюється за такою формулою 1.

f (P, Q, lp) = k1 * P + k2 * Q + k3 * lp, (1)

де k1, k2, k3 - коефіцієнти призводять вихідні параметри до безрозмірних, чим важливіше параметр, тим вище коефіцієнт.



Рисунок 4 - Входні і вихідні параметри

Програмний продукт дозволяє знайти максимальну допустиму силу, що діє на шарніри передачі при максимальному удільному зусиллі та довжині ременя.

3. Розробка програмного продукту

3.1 Підстави до розробки ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Алгоритми даного типу задачі застосовуються в деяких невеликих програмних пакетах науково-дослідницьких програм, а купувати пакет програм заради одного методу обчислення недоцільно. Цей метод не є важким для кодування та потребує невеликих фінансових, матеріальних та трудових ресурсів для забезпечення даної мети. Купуючи програмний продукт такого роду користувач витрачає майже той самий час для ознайомлення з програмою, що й її розробкою, крім того необхідність ознайомлення з даним пакетом займе багато часу й зусиль.

3.2 ТЗ для рішення задачі оптимізації плоскоремінної передачі

Програмний продукт (ПП) [1] представляє собою модель автоматизованної інформаційної системи для оптимізації розрахунків плоскоремінної передачі. ПП может використовуватися як частина розробки при створенні АІС для сучасних проектів та розробок.

3.2.1 Основа для розробки ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Розробка ведеться на основі індивідуального завдання до курсової роботи з дисципліни «Математичні методи дослідження операцій»

Організація, що затвердила цей документ: ДДМА

Дата затвердження: 1 квітня 2011 р.

Тема розробки: «ПП з оптимізації плоскоремінної передачі».

3.2.2 Призначення розробки ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

ПП призначений для здійснення швидкого, точного та автоматичного розрахунку плоскоремінної передачі, використовуючи методи оптимізації, може використовуватися як частина розробки або самостійно.

3.2.3 Вимоги до ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Вимоги до функціональних характеристик

Програмний комплекс повинен виконувати наступні функції:

а) забезпечити наглядне представлення вхідної та розрахункової інформації;

б) виводити значення оптимізації цільової функції

в) мати інтуїтивно зрозумілий інтерфейс.

Вимоги до надійності ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Серед вимог до надійності необхідно виділити наступні:

а) ПК не повинен приводити до збоїв в роботі ОС;

б) ПК повинен забезпечувати обробку інформації, введеної користувачем.

Умови експлуатації ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Умови експлуатації ПМК визначаються СанПиН 2.2.2 545-96 «Гігійнічні вимоги до відеодисплейних терміналів, персональним обчислювальним машинам та організації роботи».

Вимоги до складу та параметрів технічних засобів

CPU: 1GHz або вище

ОЗП: 512 MB или выше

Видеоадаптер та мониіор: VGA (640 x 480) Super VGA (800 x 600) або більша роздільна здатність.

Вільне місце на HDD: 50Мб або більше.

Пристрої взаємодії клавіатура та миша.

Вимоги до інформаційної та програмної сумісності

Головною вимогою для данного продукта є наявність мови програмування Borland Delphi7.0 та незалежність від апаратної платформи.

3.2.4 Вимоги до програмної документації

Програмна документація повинна містити:

а) робочий проект ПМК;

б) вихідні коди ПМК з коментарями;

в) керівництво користувача;

г) контекстно-залежну допомогу;

д) керівництво по встановленню ПМК.

3.2.5 Техніко-економічні показники ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Економічна ефективність від впровадження ПП забезпечується за рахунок скорочення витрат часу на ручні розрахунки плоско ремінних передач.

Вартість розробки ПП становить 300 грн.

Стадії й етапи розробки наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Стадії й етапи розробки

Етап/Строк виконання	Зміст робіт	Процентне відношення, %
Технічне завдання 10.04.11 20.04.11	Аналіз і формалізація вимоги до ПП, планування робіт для розробки прикладення.	7
Ескізний проект 20.04.11 30.04.11	Попередня розробка ПП	15
Технічний проект 30.04.11 15.05.11	Реалізація робочої версії ПП	50
Робочий проект 15.05.11 15.06.11	Коректування та доробка програмного забезпечення та розробка документації.	20
Впровадження 15.06.11 15.07.11	Розробка заходів щодо впровадження й супроводу ПП	8

3.2.6 Порядок контролю й приймання ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

Контроль коректності функціонування й придатності ПП до експлуатації виконується спільно Розроблювачем і Замовником ПП на підставі вимог до ПП, надаваних Замовником. Рішення про приймання в експлуатацію приймається на підставі акту тестових випробувань.

3.2.7 Висновки про вибір моделі створення програмного продукту

У ході виконання курсової роботи були придбані навички аналізувати й формалізувати вимоги замовника, розраховувати витрати на створення програмного продукту, виконувати планування робіт, становити технічне завдання на створення програмного продукту, а так само навички розробки ПП.

3.3 Вибір мови програмування

Для виконання курсової роботи я вибрав мову Object Pascal та середу розробки Delphi. Delphi поєднує в собі зручність візуальних методів розробки, продуктивність оптимізуючого компілятора й потужність. Delphi дозволяє багаторазово використати один раз створений код, зменшуючи час, витрачений на розробку. Це потужна мова програмування, що включає обробку помилкових ситуацій, що дозволяють підвищити надійність програм. Нові й поліпшені способи доступу до даних, збільшення ймовірності повторного використання коду, завдяки спадкуванню візуальних форм і інші можливості цього інструмента.

3.4 Діаграма прецедентів

Для заданої предметної області основною метою є отримання максимально показнику цільової функції за введеними параметрами.



Рисунок 5 - UML-діаграма «Ввод параметрів для розрахунку та оптимізації плоскоремінної передачі»

Основні функції керування ПП з оптимізації плоскоремінної передачі

- задати початкові параметри передачі;

- задати коефіцієнти важливості складових цільової функції;

- задати тип плоскоремінної передачі, кут нахилу шківів, режим роботи передачі;

- розрахувати плоско ремінну передачу;

- побудувати графік залежності цільової функції від її параметрів;

- оптимізувати розрахунки плоскоремінної передачі;

- зберегти отримані дані в текстовому файлі.

3.5 Модулі та їх взаємодія між собою

Діаграма переходів наведена на рисунку 6.

Рисунок 6 - Діаграма переходів станів(STD)



Рисунок 7 - Контекстна діаграма програмного продукту

3.6 Керівництво користувача

3.6.1 Умови виконання програми

Для запуска програми переконайтесь у відповідність вашого комп'ютера системним вимогам, викладеним в пункті 3.1. Якщо Ваш комп'ютер має такі ресурси, то з диску, прикладеному до курсової роботи, скопіюйте файл Project1.exe та запустіть його. Посля встановлення програми на Вашому комп'ютері приступайте до роботи.

3.6.2 Виконання програми

Розроблений програмний продукт дозволяє проводити розрахунок плоскорменних передач з елементами оптимізації. При розрахунку враховується тип виконання передачі, кут нахилу шківів передачі , режим роботи..

Програма дозволяє знайти максимальну допустиму силу, що діє на шарніри передачі при максимальному удільному зусиллі та довжині ременя, викликати довідкову систему.

В результаті проектування був розроблений програмний продукт, назва якого Project1.exe. Додаток не вимагає для своєї роботи ніякого додаткового ПЗ.

Для виконання завдання до курсової роботи була вибрана мова Object Pascal (середовище розробки Delphi7).

Для підтримки роботи даного розробленого продукту потрібна наявність наступного ПЗ: Windows 2000/XP/2003, Vista, Windows 7.

Користувач також може аналізувати результати при зміні деяких вхідних параметрів, представляти результати аналізу наочно і у вигляді графіків.

Кнопка «Оптимізувати» проводить оптимізацію цільової функції

F(Q, lp, P) = K1*Q + K2*lp + K3*P,

за декілька кроків та дозволяє знайти максимуми параметрів а також побудувати графіки залежностей значення функції від окремих параметрів.

Кнопка «Зберегти у файл» дозволяє зберегти отримані дані у текстовому файлі у каталозі програми.

Кнопки «Очистити» дозволяють очистити поле для виведення інформації та поле для побудови графіків.



Рисунок 8 - Головна форма програми

3.7 Довідкова система

В розробленому програмному продукті є наявність довідкової інформації. Для отримання довідкової інформації необхідно натиснути в головному меню Справка ->Вызов справки. При цьому виникне виклик help-документа, створеного за допомогою Microsoft Help Workshop.



Рисунок 9 - Вікно довідки

Довідкова система складається з трьох розділів: «Загальні відомості», «Опис предметної області» та «Інформація по ПП».

4. Приклад розрахунку плоскореміної передачі

Вхідні дані:

P_вых = Р₁ = 6 кВт

n_вщ = n₁ =2900 мин^-1

T_вщ = T₁ =19,8 Н м

U_рп = 1,4

1) Вибір типу ременя

Імпирично обираємо необхідний тип ременя, згідно цього вибору отримуємо вхідні дані кількість слоїв прокладок

2) Визначаємо діаметр меньшого шківа

мм,

Приймаємо найближчий діаметр шківа зі стандартного ряду мм.

3) Визначаємо швидкість ременя

V = 3.14d₁n₁/60000 = 3.14*2900*140/60000 = 21,2м/с

3) Визначаємо діаметр більшого шківа

;

мм,

Приймаємо найближчий діаметр шківа зі стандартного ряду d2= 200 мм.

4) Визначаємо міжосьову відстань

мм.

5) Визначаємо довжину ременя

=1895,12 мм.

6)Визначаємо кут обхвату ременем меншого шківа

7) Визначаємо припустиме окружне зусилля

;

P0 - окружне зусилля

С0 - коефіцієнт нахилу шківів передачі (0.8 - при кути нахилу 60 - 80, 0.9 при куті нахилу 80 - 90, 1 - при куті нахилу ;

( при куті нахилу ;

- коефіцієнт обхвату ременем меншого шківа

;

Сv - швидкісний коефіцієнт (1.0 - для плоскоремінних передач)

Ср- коефіцієнт режиму роботи ( 1.6 - для спокійної роботи, 1.7 - для роботи з помірними коливаннями, 2.0 - для роботи з різкими коливаннями)

8) Визначаємо ширину ременя

- ширина ременя.



H;

мм,

9) Визначаємо силу попереднього натяжіння ременя

F0=1,7*b*ip

F0=1,7*b*ip=1,7*51,5*3=309 Н.

10) Визначаємо силу, що діє на вали ремінної передачі

H.

Висновок

В даній роботі було проведено вивчення теоретичного матеріалу з предметної області, аналіз, реалізація розрахунку та створення програмного продукту для оптимізації плоскоремінної передачі, знайти максимальну силу, що діє на шківи ремінної передачі, максимальну довжину ременя, та максимальне удільне окружне зусилля. При цьому враховується тип виконання передачі, кут нахилу шківів передачі, режим роботи.

Програмний продукт супроводили докладною пояснювальною запискою та простою довідковою системою.

Використання програмного продукту може бути різним - від демонстрації як приклад у начальних цілях до використання на підприємствах, у конструкторських бюро, в проектних інститутах для розрахунку та оптимізації плоскоремінних передач. Це значно збільшить ефективність та прибутковість таких підприємств.

Використана література

1. Гольштейн, Е.Г. Линейное программирование./ Гольштейн, Е.Г., Юдин, Д.Б. Теория, методы и приложения. - М., Наука, 1969. - с. 424;

2. Грешилов, А.А. Прикладные задачи математического программирования: учебное пособие для ВУЗов./ Грешилов, А.А. - М., Логос, 2006. - с. 286;

3. Зайченко, Ю.П. Исследование операций./ Зайченко, Ю.П. - 2-ое издание, перер. и доп. - Киев., Высшая школа, 1979. - с. 392;

4. Таха. Введение в исследование операций./ Таха, Хэмди, А. - 6-е изд. - М., Изд. дом «Вильямс», 2001. - с. 912.

5. Кузнецов А.В., Сакович В.А., Холод Н.И. ”Высшая математика. Математическое программирование ”, Минск, Высшая школа, 2001г.

6. Красс М.С., Чупрынов Б.П. ”Основы математики и ее приложения”, Издательство “Дело”, Москва 2001г.

7. Карнаух С.Г. “ Расчеты механических передач. Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию для студентов механических специальнотей”, ДДМА, Краматорск 2004г.

8. В.И. Ермаков “Общий курс высшей математики”, Москва, Инфра-М, 2000г.

Прикладення А

unit Unit1;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, ExtCtrls, StdCtrls, Buttons, TeEngine, Series, TeeProcs, Chart,

Menus, OleCtnrs, Math;

type

TForm1 = class(TForm)

Panel1: TPanel;

Label11: TLabel;

GroupBox1: TGroupBox;

Label1: TLabel;

Label5: TLabel;

Label6: TLabel;

Label7: TLabel;

Edit1: TEdit;

Edit2: TEdit;

Edit6: TEdit;

Edit7: TEdit;

GroupBox2: TGroupBox;

Label8: TLabel;

Label9: TLabel;

Label10: TLabel;

Edit8: TEdit;

Edit9: TEdit;

Edit10: TEdit;

RadioGroup1: TRadioGroup;

RadioGroup2: TRadioGroup;

BitBtn1: TBitBtn;

BitBtn2: TBitBtn;

Label12: TLabel;

Chart1: TChart;

MainMenu1: TMainMenu;

N1: TMenuItem;

N2: TMenuItem;

N3: TMenuItem;

BitBtn3: TBitBtn;

BitBtn4: TBitBtn;

N4: TMenuItem;

OleContainer1: TOleContainer;

Edit4: TEdit;

Label3: TLabel;

RadioGroup4: TRadioGroup;

Memo1: TMemo;

Series1: TLineSeries;

Series2: TLineSeries;

Series3: TLineSeries;

procedure BitBtn1Click(Sender: TObject);

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure BitBtn3Click(Sender: TObject);

procedure BitBtn4Click(Sender: TObject);

procedure BitBtn2Click(Sender: TObject);

procedure N2Click(Sender: TObject);

procedure N4Click(Sender: TObject);

// procedure RadioGroup4Click(Sender: TObject);

// procedure BitBtn2Click(Sender: TObject);

//procedure N2Click(Sender: TObject);

// procedure BitBtn3Click(Sender: TObject);

// procedure BitBtn4Click(Sender: TObject);

// procedure BitBtn5Click(Sender: TObject);

// procedure N5Click(Sender: TObject);

// procedure N4Click(Sender: TObject);

// procedure Label2Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

var

Form1: TForm1;

P1, U, n, Q, k1, k2, k3, max_func, min, d1op, v, d2op, lp, P,P0,C0,Ca,Cv,Cp,a1,Ft,b,d1,d2,e,aop,F0,max_Q,max_p,max_lp,func,min2,x,x2:real;

j,i_min,ap:integer;

d_tabl, d_tabl2,mas_raz1, mas_raz2: array [0..11] of real;

{ z1op, lpop, z2op, Kv, Kz1, ap, Ka, Ku, Kr, Kj, Kp, Ksm, Ke, Pizn_dop, k1, k2, k3: real;

P1,t1, t2, t3, hsum, U, n, Km, Knag, pop, min, p, a0,a, func,max_func,max_pizn_dop, max_a, max_lp,yy:real;

z1, z2, j, i_min, lp: integer;

p_tabl, mas_raz: array [0..5] of real; }

implementation

//uses Unit2;

{$R *.dfm}

procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject);

var i: integer;

begin

aop:=0;

min:=10000;

max_func:=-10000000;

d_tabl[0]:=71.0;

d_tabl[1]:=80.0;

d_tabl[2]:=90.0;

d_tabl[3]:=100.0;

d_tabl[4]:=112.0;

d_tabl[5]:=125.0 ;

d_tabl[6]:=140.0 ;

d_tabl[7]:=160.0 ;

d_tabl[8]:=180.0 ;

d_tabl[9]:=200.0 ;

d_tabl[10]:=224.0 ;

d_tabl[11]:=250.0 ;

P1:=StrToFloat(Edit1.Text);

n:=StrToFloat(Edit2.Text);

j:=StrToInt(Edit7.Text);

U:=StrToFloat(Edit6.Text);

P0:=StrToFloat(Edit4.Text); //Допускаемое окружное усиление (из таблицы 72,73)

k1:=StrToFloat(Edit8.Text);

k2:=StrToFloat(Edit9.Text);

k3:=StrToFloat(Edit10.Text);

d1op:=1100*exp(1/3*ln(P1/n)); //Ориентировочное значение диаметра первого шкива

for i:=0 to 11 do // Поиск ближайшего табличного значения диаметра первого шкива

begin

x:=d1op-d_tabl[i];

mas_raz1[i]:=abs(x);

end;

for i:=0 to 11 do

begin

if (mas_raz1[i]<min) then

begin

min:=mas_raz1[i];

i_min:=i;

// Memo2.Lines.Add(' mas_raz ='+FloatToStrF(mas_raz1[i], ffFixed, 5,2 )+

// ' min ='+FloatToStrF(min, ffFixed, 5,2 )+

// ' i_min = '+FloatToStrF(i_min, ffFixed, 5,2 ) );

end;

end;

d1:=d_tabl[i_min]; // Назначаем диаметр первого шкива

v:=3.14*d1*n/60000; // Скорость ремня

case RadioGroup1.ItemIndex of

0: e:=0.02;

1: e:=0.015;

end;

d2op:=U*d1*(1-e); // Ориентировочное значение диаметра второго шкива

min:=1000000;

for i:=0 to 11 do // Поиск ближайшего табличного значения диаметра первого шкива

begin

x2:=d2op-d_tabl[i];

mas_raz2[i]:=abs(x2);

end;

for i:=0 to 11 do

if (mas_raz2[i]<min) then

begin

min:=mas_raz2[i];

i_min:=i;

// Memo2.Lines.Add(' mas_raz2 ='+FloatToStrF(mas_raz2[i], ffFixed, 5,2 )+

// ' min ='+FloatToStrF(min, ffFixed, 5,2 )+

// ' i_min = '+FloatToStrF(i_min, ffFixed, 5,2 ) );

end;

d2:=d_tabl[i_min]; // Назначаем диаметр второго шкива

case RadioGroup1.ItemIndex of

0: aop:=2*(d1+d2); // Ориентировочное межосевое расстояние

1: aop:=d1+d2;

end;

//aop<=5500

while aop<=5500 do

begin

lp:=2*aop+0.5*3.14*(d1+d2)+sqr(d2-d2)/4*aop; // Длина ремня

case RadioGroup2.ItemIndex of

0: C0:=1; //Коэффициент, учитывающий наклон передачи к горизонту

1: C0:=0.9;

2: C0:=0.8;

end;

a1:=180-((d2-d1)/aop)*57; // Угол обхвата ремнем первого шкива

Ca:=1-0.003*(180-a1); //Коэффициент охвата ремнем первого шкива

Cv:=1; //Коэффициент скорости

case RadioGroup2.ItemIndex of

0: Cp:=1.6; //Коэффициент режима работы

1: Cp:=1.7;

2: Cp:=2;

end;

P:=P0*C0*Ca*Cv/Cp; //Допустимое удельное усилие

Ft:=1000*P1/v; //Окружная сила(полезная)

b:=Ft/P; //Ширина ремня

b:=round(b); // В расчётах используем ближайшее целое значение ширины ремня

F0:=1.7*b*j; // Сила предварительного натяжения

Q:=abs(2*sin(a1/2)*F0);// Сила действия на валы ременной передачи

func:=k1*Q + k2*lp+P*k3;

Chart1.Series[0].AddXY(Q, func);

Chart1.Series[1].AddXY(lp, func);

Chart1.Series[2].AddXY(P,func);

if func > max_func then

begin

max_func:=func;

max_Q:=Q;

max_lp:=lp;

max_p:=P;

end;

Memo1.Lines.Add('При aop='+FloatToStrF(aop, ffFixed, 5,2)+

' Q='+FloatToStrF(Q, ffFixed, 5,2)+

' lp='+ FloatToStrF(lp, ffFixed, 5,2)+

//' d1='+FloatToStrF(d1, ffFixed, 5,2)+

// ' d2='+FloatToStrF(d2, ffFixed, 5,2)+

' P='+FloatToStrF(P, ffFixed, 5,2));

aop:=aop+100;

end;

Memo1.Lines.Add(' ');

Memo1.Lines.Add(' РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ:');

Memo1.Lines.Add(' ');

Memo1.Lines.Add('Исходные данные: ');

Memo1.Lines.Add(' ');

Memo1.Lines.Add(' P1, кВт = '+FloatToStrF(strtofloat(edit1.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' n1, 1/мин = '+FloatToStrF(strtofloat(edit2.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' U = '+FloatToStrF(strtofloat(edit6.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' j = '+FloatToStrF(strtofloat(edit7.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' P0 = '+FloatToStrF(strtofloat(edit4.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' K1 = '+FloatToStrF(strtofloat(edit8.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' K2 = '+FloatToStrF(strtofloat(edit9.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' K3 = '+FloatToStrF(strtofloat(edit10.Text), ffFixed,5,2));

Memo1.Lines.Add(' ');

Memo1.Lines.Add(' Значение целевой функции F(Q,lp,P)=' + FloatToStrF(max_func, ffFixed,5,2)+ #13#10 +

' Сила действия на валы ременной передачи,Н = ' +FloatToStrF(max_Q, ffFixed,5,2)+#13#10+

' Длина ремня, мм = '+FloatToStrF(max_lp, ffFixed,5,2) + #13#10+

' Допускаемое окружное удельное усилие, Вт= ' +FloatToStrF(max_p, ffFixed,5,2));

end;

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

begin

Application.HelpFile := 'Help.HLP';

d_tabl2[0]:=71.0;

d_tabl2[1]:=80.0;

d_tabl2[2]:=90.0;

d_tabl2[3]:=100.0;

d_tabl2[4]:=112.0;

d_tabl2[5]:=125.0 ;

d_tabl2[6]:=140.0 ;

d_tabl2[7]:=160.0 ;

d_tabl2[8]:=180.0 ;

d_tabl2[9]:=200.0 ;

d_tabl2[10]:=224.0 ;

d_tabl2[11]:=250.0 ;end;

procedure TForm1.BitBtn3Click(Sender: TObject);

begin

Memo1.Clear;

end;

procedure TForm1.BitBtn4Click(Sender: TObject);

begin

Memo1.Lines.SaveToFile('file.txt');

end;

procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject);

var i: integer;

begin

for i:=0 to 2 do

begin

Chart1.Series[i].Clear;

end;

end;

procedure TForm1.N2Click(Sender: TObject);

begin

Form1.Close;

end;

procedure TForm1.N4Click(Sender: TObject);

begin

Application.HelpCommand(HELP_FINDER, 0);

end.

Размещено на Allbest.ru

...