哈工大机械设计电算实验(matlab)资料讲解.doc

此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除

机械设计电算实验

一：普通V带传动设计内容和任务
1、普通V带传动设计内容
给定原始数据：传递的功率P，小带轮转速n，传动比i及工作条件。
设计内容：带型号，基准长度Ld，根数Z，传动中心距a，带轮基准直径dd1、dd2，带轮轮缘宽度B，初拉力F0，和压轴力 FQ。
2、CAD任务：
（1）编制V带传动设计程序框图。
（2）编制V带传动设计原程序。
（3）按习题或作业中数据运行程序，要求对每一组数据各按三种V带型号计算，对每一种带型号选三种小带轮直径进行计算并输出所有结果。

二、变量标识符
序号
名称
代号
程序符号
单位
1
名义功率
P
p
kw
2
设计功率
Pd
pd
kw
3
工作情况系数
KA
kka

4
小带轮转速
n1
n
r/min
5
工作机载荷特性

载荷类型

6
原动机类型

原动机类型

7
工作年限

a年b班

8
带型号

V带带型

9
小带轮基准直径
dd1
dd1
mm
10
大带论基准直径
dd2
dd2
mm
11
带速
v
v
m/s
12
最大带速
vmax
vmax
m/s
13
预估中心距
a0
a0
mm
14
基准长度
Ld
ld
mm
15
实际中心距
a
aa
mm
16
小带轮包角
α1
r
度
17
V带根数
Z
z

18
基本额定功率
P0
po
kw
19
功率增量
ΔP0
pp0
kw
20
传动比系数
Ki
ki

21
长度系数
KL
kl

22
包角系数
Kα
ka

23
弯曲影响系数
Kb
kb

24
初拉力
F0
f0
N
25
压轴力
Q
fq
N
26
轮缘宽度
B
bb
mm

三、程序框图

开始
输入原始数据
P,n,i并选择电机
计算设计功率
由带型号确定最大带速，小带轮直径系，带的相关参数m，f，e 相关系数Kb
确定带型号
选择小带轮直径
验算带速
v<vmax?
计算大带轮直径
给定范围，预估中心距
A
A
计算Ld并取标准值，计算实际中心距并圆整
计算小带轮包角
计算选择相关系数：Kα， Ki 。
插值计算P0 ，计算ΔP0
计算带根数Z
Z<10?
计算相关参数
结束
下一型号带
下一带轮直径

B
B

四、源程序与其说明
程序说明：
本程序用Matlab2010b软件编制，主要针对机械设计大作业上的题型设计。使用时只要打开m文件，并点击运行，按照提示进行即可。首先输入原始数据，然后根据自己的需要选择带型，中心距即可得到设计结果，无需再查找资料，方便高效,计算过程如有错误会进行提示，并返回到输入处进行改正。而且该程序可以直接计算下一带轮直径或者计算下一带型，比较方便。源程序如下(先复制到记事本，再新建一个m文件，粘贴)
clear all;
disp('欢迎使用本程序，请输入V带传动设计的原始数据');
p=input('电动机工作功率(kw) P=');
n=input('电动机满载转速(r/min) nm=');
i=input('第一级传动比 i1=');
a=input('请输入最短工作工作年限 a年b班 a=');
b=input(' b=');
disp('是否反复起动、正反转频繁或工作条件恶劣');
ka1=input('是请输入1，否请输入0。 请输入：');
disp('原动机类型:');
disp('I类原动机包括普通笼型交流电动机，同步电动机，');
disp(' 直流电动机（并激），n>=600r/min的内燃机')
disp('II类原动机包括交流电动机(双笼型、滑环式、单相、大转差率)，');
disp(' 直流电动机（复激、串激），单缸发动机，n<=600r/min的内燃机')
d1=input('请选择原动机的类型，输入1或2。请输入:');
disp('载荷类型：');
disp('1、载荷平稳；2、载荷变动小；3、载荷变动较大；4、载荷变动很大。');
e1=input('请选择载荷类型 请输入:');
c=[3 710 38 80;2.2 940 28 60;3 960 38 80;4 960 38 80];
if p==3&&n==710
d=38;
e=80;
disp('根据您的数据为您选择的电动机为 Y132M-8');
elseif p==2.2&&n==940
d=28;
e=60;
disp('根据您的数据为您选择的电动机为 Y112M-6');
elseif p==3&&n==960
d=38;
e=80;
disp('根据您的数据为您选择的电动机为 Y132S-6');
elseif p==4&&n==960
d=38;
e=80;
disp('根据您的数据为您选择的电动机为 Y132M1-8');
else
disp('欢迎继续使用本程序');
end
ka2=[1.0 1.1 1.2;1.1 1.2 1.3;1.2 1.3 1.4;1.3 1.4 1.5];
ka3=[1.1 1.2 1.3;1.2 1.3 1.4;1.4 1.5 1.6;1.5 1.6 1.8];
if d1<=1
k=ka2;
else
k=ka3;
end
if ka1>=1
kka=1.1*k(e1,b);
else
kka=k(e1,b);
end
pd=kka*p;
t2=1;
while t2==1
z=10;
while z>=10
disp('V带带型：1、Z型:dd1min=50mm；2、A型:dd1min=75mm；3、B型:dd1min=125mm');
x=input('请输入（1、2、3）来选择带型。 请选择：');
x1=[0.246 0.449 0.794;7.44 19.02 50.6;0.441 0.765 1.31;0.2925 0.7725 1.9875];
k1=x1(1,x);
k2=x1(2,x);
k3=(10^(-4))*x1(3,x);
kb=10^(-3)*x1(4,x);
vmax=25;
disp('优选带轮直径系列： 50 56 63 71 80 90 100')
disp(' 112 125 140 150 160 180 200')
disp(' 224 250 280 315 355 400 425')
disp(' 450 500 560 600 630 710 800')
dd1=input('请参考dd1min以及优选系列，输入小带轮基准直径(mm) dd1=');
v=pi*dd1*n/60/1000;
while v>=vmax
disp('请减小小带轮基准直径dd1');
dd1=input('请参考dd1min,重新输入小带轮基准直径(mm) dd1=');
v=pi*dd1*n/60/1000;
end
dd2=round(i*dd1);
a1=0.7*(dd1+dd2);
a2=2*(dd1+dd2);
disp('a1=');
disp(a1);
disp('a2=');
disp(a2);
a0=input('已知中心距a1<=a0<=a2,请输入a0的值（尽量为整数）。 a0=');
while a0<a1||a0>a2
disp('wrong!您输入的数值不在a1-a2之间，请重新输入');
a0=input('请重新输入a0的值（尽量为整数）。 a0=');
end
ld=2*a0+pi/2*(dd1+dd2)+(dd1-dd2)^2/4/a0;
kk=[400 0.87 0 0;450 0.89 0 0;500 0.91 0 0;560 0.94 0 0;630 0.96...
0.81 0;710 0.9 0.83 0;800 1.00 0.85 0.82;900 1.03 0.87 0.84;...
1000 1.06 0.89 0.86;1120 1.08 0.91 0.88;1250 1.10 0.93 0.90;...
1400 1.14 0.96 0.92;1600 1.16 0.99 0.95;1800 1.18 1.01 0.98;...
2000 0 1.03 1.00;2240 0 1.06 1.03;2500 0 1.09 1.05;2800 0 ...
1.11 1.07;3150 0 1.13 1.09;3550 0 1.17 1.13;4000 0 1.19 1.15;...
4500 0 0 1.18];
for g=1:22
if ld>=kk(g,1)&&ld<=kk(g+1,1)
if (ld-kk(g,1))>=(kk(g+1,1)-ld)
ld1=kk(g+1,1);
else
ld1=kk(g,1);
end
break
end
end
kl=kk(g,x+1);
aa=round(a0+(ld-ld1)/2);
r=180-(dd2-dd1)/aa*57.3;
rr=[220 1.20;210 1.15;200 1.10;190 1.05;180 1.00;170 0.98;160 0.95;...
150 0.92;140 0.89;130 0.86;120 0.82;110 0.78;100 0.73;90 0.68];
for ii=1:13
if r<=rr(ii,1)&&r>=rr(ii+1,1)
ka=rr(ii+1,2)+(r-rr(ii+1,1))/10*(rr(ii,2)-rr(ii+1,2));
break
end
end
p0=(k1*v^(-0.09)-k2/dd1-k3*v^2)*v;
if i==1.8
ki=1.1202;
elseif i>=2
ki=1.1372;
end
m=[0.06 0.1 0.17];
pp0=kb*n*(1-1/ki);
z=ceil(pd/(p0+pp0)/kl/ka);
if z<10
f0=500*pd/z/v*(2.5-ka)/ka+m(x)*v^2;
fq=2*z*f0*sin(r/2/180*pi);
bb=round((z-1)*15+20);
disp('所选原动机种类：')
if d1==1
disp('I类原动机');
else
disp('II类原动机');
end
disp('所选带型为：');
if x==1
disp('Z型V带');
elseif x==2
disp('A型V带');
else
disp('B型V带');
end
disp('小带轮直径(mm) dd1=')
disp(dd1);
disp('大带轮直径(mm) dd2=')
disp(dd2);
disp('实际中心距(mm) a0=');
disp(aa);
disp('小带轮包角（角度） α=');
disp(r);
disp('V带根数 Z=');
disp(z);
disp('V带的基准长度(mm) Ld=');
disp(ld);
disp('初拉力(N) F0=');
disp(f0);
disp('作用在轴上的压力(N) FQ=');
disp(fq);
disp('带轮轮缘宽度(mm) B=');
disp(bb);
end
end
t1=input('是否计算下一种带轮直径？ 1、yes；2、no。 请选择：');
while t1==1
disp('优选带轮直径系列： 50 56 63 71 80 90 100')
disp(' 112 125 140 150 160 180 200')
disp(' 224 250 280 315 355 400 425')
disp(' 450 500 560 600 630 710 800')
dd1=input('请参考dd1min以及优选系列，重新输入小带轮基准直径(mm) dd1=');
v=pi*dd1*n/60/1000;
while v>=vmax
disp('请减小小带轮基准直径dd1');
dd1=input('请参考dd1min,重新输入小带轮基准直径(mm) dd1=');
v=pi*dd1*n/60/1000;
end
dd2=round(i*dd1);
a1=0.7*(dd1+dd2);
a2=2*(dd1+dd2);
disp('a1=');
disp(a1);
disp('a2=');
disp(a2);
a0=input('已知中心距a1<=a0<=a2,请输入a0的值（尽量为整数）。 a0=');
while a0<a1||a0>a2
disp('wrong!您输入的数值不在a1-a2之间，请重新输入');
a0=input('请重新输入a0的值（尽量为整数）。 a0=');
end
ld=2*a0+pi/2*(dd1+dd2)+(dd1-dd2)^2/4/a0;
kk=[400 0.87 0 0;450 0.89 0 0;500 0.91 0 0;560 0.94 0 0;630 0.96...
0.81 0;710 0.9 0.83 0;800 1.00 0.85 0.82;900 1.03 0.87 0.84;...
1000 1.06 0.89 0.86;1120 1.08 0.91 0.88;1250 1.10 0.93 0.90;...
1400 1.14 0.96 0.92;1600 1.16 0.99 0.95;1800 1.18 1.01 0.98;...
2000 0 1.03 1.00;2240 0 1.06 1.03;2500 0 1.09 1.05;2800 0 ...
1.11 1.07;3150 0 1.13 1.09;3550 0 1.17 1.13;4000 0 1.19 1.15;...
4500 0 0 1.18];
for g=1:22
if ld>=kk(g,1)&&ld<=kk(g+1,1)
if (ld-kk(g,1))>=(kk(g+1,1)-ld)
ld1=kk(g+1,1);
else
ld1=kk(g,1);
end
break
end
end
kl=kk(g,x+1);
aa=round(a0+(ld-ld1)/2);
r=180-(dd2-dd1)/aa*57.3;
rr=[220 1.20;210 1.15;200 1.10;190 1.05;180 1.00;170 0.98;160 0.95;...
150 0.92;140 0.89;130 0.86;120 0.82;110 0.78;100 0.73;90 0.68];
for ii=1:13
if r<=rr(ii,1)&&r>=rr(ii+1,1)
ka=rr(ii+1,2)+(r-rr(ii+1,1))/10*(rr(ii,2)-rr(ii+1,2));
break
end
end
p0=(k1*v^(-0.09)-k2/dd1-k3*v^2)*v;
if i==1.8
ki=1.1202;
elseif i>=2
ki=1.1372;
end
m=[0.06 0.1 0.17];
pp0=kb*n*(1-1/ki);
z=ceil(pd/(p0+pp0)/kl/ka);
if z<10
f0=500*pd/z/v*(2.5-ka)/ka+m(x)*v^2;
fq=2*z*f0*sin(r/2/180*pi);
bb=round((z-1)*15+20);
disp('所选原动机种类：')
if d1==1
disp('I类原动机');
else
disp('II类原动机');
end
disp('所选带型为：');
if x==1
disp('Z型V带');
elseif x==2
disp('A型V带');
else
disp('B型V带');
end
disp('小带轮直径(mm) dd1=')
disp(dd1);
disp('大带轮直径(mm) dd2=')
disp(dd2);
disp('实际中心距(mm) a0=');
disp(aa);
disp('小带轮包角（角度） α=');
disp(r);
disp('V带根数 Z=');
disp(z);
disp('V带的基准长度(mm) Ld=');
disp(ld);
disp('初拉力(N) F0=');
disp(f0);
disp('作用在轴上的压力(N) FQ=');
disp(fq);
disp('带轮轮缘宽度(mm) B=');
disp(bb);
end
t1=input('是否计算下一种带轮直径？ 1、yes；2、no。 请选择：');
end
t2=input('是否计算下一型号带？ 1、yes；2、no。 请选择：');
if t2==2
disp('欢迎下次使用本程序')
end
end
clear all;
五、运算示例

5.1.5方案
方案
电动机工作功率Pd/kW
电动机满载转速nm/(r/min)
工作机的转速nw/(r/min)
第一级传动比
轴承座中
心高H/mm
最短工作
年限
工作环境
5.1.5
3
710
80
2
170
3年3班
室内、清洁

运算结果截图：

若选择A带，第一次计算带轮直径界面

计算下一种带轮直径界面

A型带计算结果—1

A型带计算结果—2

A型带计算结果—3

Z型带计算结果—1

Z型带计算结果—2

Z型带计算结果—3

B型带计算结果—1

B型带计算结果—2

B型带计算结果—3

六、设计总结
通过这段时间的V带传动设计，一方面我对V带传动设计过程有了更深的了解，另一方面也让我对程序设计的一般过程与规范以及注意事项有了一定的认识。同时在程序设计的过程中，我对Matlab这款软件有了一定的了解，学习了一些基本的应用。
通过这次设计，锻炼了我们各方面的能力，比如合作能力、自学能力等，使我们获益颇丰！
只供学习与交流