matlab链传动的优化设计
基于matlab的平面连杆机构优化设计
基于matlab的平面连杆机构优化设计
基于Matlab的平面连杆机构优化设计是指利用Matlab软件平台，对平面连杆机构进行优化设计的过程。
平面连杆机构是一种常见的机械传动机构，广泛应用于各种机械系统中，如机械手、凸轮机构等。
优化设计是指通过数学建模、计算和分析，寻求满足一定性能要求的最优设计方案。
在基于Matlab的平面连杆机构优化设计中，通常需要建立机构的数学模型，包括几何模型和运动学模型。
几何模型描述机构的几何形状和尺寸，而运动学模型则描述机构的位置、速度和加速度等运动参数。
然后，利用Matlab 进行数值计算和分析，以确定最优的设计参数。
具体来说，基于Matlab的平面连杆机构优化设计可以分为以下几个步骤：1.建立数学模型：根据实际问题，建立平面连杆机构的几何模型和运动学模
型，将实际问题转化为数学问题。
2.定义优化目标：根据设计要求，定义优化目标函数，如最小化某个性能参
数、最大程度满足某个约束条件等。
3.确定设计变量：选择影响优化目标的主要参数作为设计变量，如连杆长度、
角度等。
4.约束条件：根据实际应用需求和机构运动特性，定义约束条件，如角度范
围、位移范围等。
5.求解优化问题：利用Matlab的优化工具箱进行数值计算，求解优化问题，
得到最优设计方案。
6.结果分析和验证：对优化结果进行分析和验证，确保最优设计方案的有效
性和可行性。
总之，基于Matlab的平面连杆机构优化设计是一种通过数学建模和数值计算来寻求最优设计方案的方法。
它可以帮助设计师快速找到满足性能要求的设计方案，提高设计效率和产品质量。
基于MATLAB的最终传动的优化设计
．
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｕｌ ｓｎ ｅ ｏ ｔ ｚ ｄ ｔｏｂ ｘ ｏ ｅ ＭＡＴ Ａ ｉ ｔ ｄ ｃ ｓｔｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｍａ ｎ ｇ ａ ａ ａ ｔｒｏ ｔ ｌｓｌ — ｓｒ ｃ ：Ｆ ｌ ｕ ｉ ｇｔ ｐｉ ｅ ｌｏ ｆ ｈ ｙ ｈ ｍｉ ｏ ｔ Ｌ Ｂ，ｎｒ ｕ ｅ ｈ ｔ ｏ ｆｔ ｉ ｅ ｒ Ｓｐ ｒ ｍｅｅ ｐ ｉ ｏｕ ｏ ｈ ｍａ ｔ ｎ ｉ ｅ ｆ ａ ｒ ｎ ｍｉｓ ｎ ｅ ｕ ｐ ｎ ， ｎ ｘ ｌ ｎ ｈ ｓａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｆ ｃｉｅ ｍｅｈ ｄ ｂ ｈ ｘ ｍｐｅ ｉ ｎ ｔ ｎ ｔ ｓ ｓ ｉ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｅ ｐ ａ ｓ ｔｉ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ｅ ｅ ｔ ｔ ｏ ｙ ｔ ｅ ｅ ａ ｌ ， ｏ ｈ ｉｌ ａ ｏ ｉ ｖ Ｋｅ ｒ ｓ：ｇ ａ ；ｆ ａ ｒ ｎ ｍｉｓ ｎ；ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｄ ｓｇ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｒ ｉ ｌ ｔ ｓ ｓｉ ｎ ａ ｏ ｈ ｐ ｍｉａ ｏ ｅ ｉｎ ；ＭＡ Ｌ ｉ ｉ Ｔ ＡＢ
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４
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一
采用较大 的齿宽 ， 但过 宽易 造成偏 载 ， 一般取 ｂ＝（ ７一ｌ ） １ｍ （ ｍ为齿轮模数） 。
１
ｆ ５
式 ：＝ 。 合 ：ｅｓ ｃｏ一 中 ２ ； 角 ａｃ（ ｏ￣ ０啮 ｒｏａ，。 ￥ ／
综上所述 ， 令设计变！ ， ， ］ ＝［ ｂ ， ｉｘ＝［ｌ ：屯， ｔ ｍ，， ， ］
基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计研究
基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计研究I. 内容概述随着工业自动化的发展，多级齿轮传动系统在各个领域得到了广泛的应用。
然而由于其复杂的结构和工作条件，齿轮传动系统的可靠性一直是设计者关注的重点。
为了提高齿轮传动系统的可靠性，本文提出了一种基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计方法。
首先本文对多级齿轮传动系统的工作原理进行了详细的阐述，包括齿轮啮合、齿面接触、磨损和疲劳等方面的问题。
在此基础上，分析了齿轮传动系统的可靠性评价指标体系，包括寿命、失效率、维修性等关键性能指标。
其次针对多级齿轮传动系统的可靠性优化设计问题，本文提出了一种基于遗传算法和粒子群优化算法的多目标优化设计方法。
通过对比分析不同优化算法的优缺点，最终确定了基于MATLAB的遗传算法作为本研究的主要优化方法。
本文以某型号齿轮传动系统为例，运用所提方法对其进行了多目标可靠性优化设计。
实验结果表明，所提方法能够有效地提高齿轮传动系统的可靠性指标，为实际工程应用提供了有力的理论支持。
A. 研究背景和意义随着科学技术的不断发展，齿轮传动技术在各个领域的应用越来越广泛。
齿轮传动具有传动效率高、承载能力大、传动精度高等优点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
然而齿轮传动系统的可靠性一直是制约其性能的重要因素，为了提高齿轮传动系统的可靠性，降低故障率，保证设备的正常运行，需要对齿轮传动系统进行多目标可靠性优化设计。
目前基于数值计算的可靠性优化设计方法已经成为齿轮传动系统研究的主要手段。
MATLAB作为一种广泛应用于工程领域的数值计算软件，具有强大的数学运算能力和图形化编程功能，为齿轮传动系统的可靠性优化设计提供了有力的支持。
因此基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计研究具有重要的理论和实际意义。
首先研究基于MATLAB的多级齿轮传动多目标可靠性优化设计方法有助于提高齿轮传动系统的可靠性。
通过合理的参数设置和优化策略选择，可以有效地提高齿轮传动系统的可靠性指标，降低故障率，延长设备使用寿命。
基于MATLAB的链传动的可靠性优化设计_覃岭
0 1
)
2
S
2 n
+
1
(
55Pp0)
2
S
2 p
2
68
机械传动
2009 年
其中, Sn 、Sp 分别为小链轮转数标准差和链节距标准 1
差。 Sn = Cn n1
1
Sp = Cp p 其中, n1、Cn 为小链轮转数均值和变异系数; p 、Cp 分 别为链节距均值和变异系数。一般取 Cn= 0. 05、Cp = 0. 003 3。
套筒滚子链的传动, 要求在一定条件下, 具有最大
的传动能力。因此, 滚子链的优化设计是在充分发挥
其最大传动能力的基础上, 按照已知条件确定最佳的
传动参数。在此, 取多排链传动的功率达到最大为目
标函数, 即
minf (
V)=
KAP
[ 1] 167
P0KZK aK iKm
2 约束条件
2. 1 可靠性约束条件 单列链所能传递的最大功 率 Pmax大 于单列链传
36
@ n
103
1
-
x1x2 [
0
g9( x ) =
x 1x 2-
72
@ 104 n1
[
0
3 基于 MATLAB 的优化设计
3. 1 MATLAB 的数学模型 根据前述的设计变量、目标函数和约束条件可知,
链传动的优化设计属于约束非线性规划问题的求解。
MATLAB 求解约束非线性规划问题的函数是 fmincon, 其数学模型为[ 1] 200- 201
fmincon ( @ fun, x0, A, b, Aeq, beq, Lb, Ub, cNlcc,
opt ions, P1, P2, ,)
基于matlab的齿轮传动系统优化设计
基于matlab的齿轮传动系统优化设计
首先，需要了解齿轮传动系统的工作原理。
齿轮传动是通过齿轮的啮合传递动力和转
矩的一种传动方式。
齿轮的设计和制造对齿轮传动系统的性能起着重要作用。
因此，在设
计齿轮传动系统时需要考虑以下因素：
1. 齿轮的模数和压力角：模数和压力角是影响齿轮啮合效果的重要参数。
在设计齿
轮时，需要根据传动效果和工作环境选择合适的模数和压力角。
2. 齿轮的材料：齿轮的材料对其承载能力和寿命有着直接影响。
选用合适的材料能
够提高齿轮传动的可靠性和寿命。
3. 齿轮的精度：齿轮的精度是影响齿轮传动质量的重要因素。
齿轮的精度越高，传
动效率就越高。
1. 建立齿轮运动学模型：利用Matlab建立齿轮的运动学模型，包括齿轮的轴线、基
圆半径、齿顶高度、齿根高度等参数。
通过计算这些参数，可以确定齿轮传动的基本参数。
2. 计算齿轮的振动和强度：利用Matlab计算齿轮的振动和强度，预测齿轮的可靠性
和寿命。
可以根据计算结果对齿轮设计进行调整，提高齿轮传动的质量。
3. 优化齿轮传动的效率：利用Matlab分析齿轮传动的效率，找到影响效率的因素，
并进行调整。
可以通过改变齿轮的材料、精度等因素来提高传动效率。
总之，齿轮传动系统的优化设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素。
利用Matlab进行优化设计可以提高设计效率和设计质量，为齿轮传动系统的优化提供技术支持。
基于RecurDyn和MATLAB的链传动仿真系统
个重要 方向。 目前 ，在该领域 的研究一般采用在三维建模软 数化设计的要求。
３Ｉ ￣ Ａ３软 件介 绍 ．ＬＴＬｄ Ｖ
件 （ １ ｒ／ Ｎ Ｉ Ｅ Ｒ）中进行链轮和链节 的三维实体建模 ，之 ￣ ＰｏＥ Ｇ Ｎ Ｅ ３ 后再导入Ａ Ｍ 软件进 行仿真分析。但是这一过程造成 了工作 Ｓ Ｄ Ａ
性。 因此要 充分分析 链传 动的运动 学和动 力学 ，可 以采 用计 在Ｒ Ｃ Ｄ ｎ ｅ ｕ ｙ 软件中 ，链 传动部分 的链节 、主动轮和从动 ｒ
算机仿真来进行。
２ＲｅｕＤ ｎ 件 介 绍 ． ｃｒｙ软 Ｒ ｃ ｒ ｙ 软 件是 由韩 国 Ｆ ｎ ｔｏ Ｂ ｙ 司基 于递 归算 法 开 ｅｕＤ ｎ ｕ ｃ ｉｎ ａ 公
—
一 ． √
《 二●
２ 传 动 系统 虚拟 样机 的组 成 ． 链
虚拟样机技术 （ ｉｔ ａ ｒｔｔ ｐｎ ，Ｖ 是一种基于产 Ｖｒｕ ｌＰｏ ｏｙ ｉｇ Ｐ） 品计 算机仿 真模 型的数字 化设计 方法 。以机械 系统 运动学 、 多体 动 力学 、有 限元分析 和控 制理论 为核心 ，加上 成熟 的三
５ Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ与制造业信 息化 ・ｗ ｎ ｖ ． ｍ．ｎ ２ Ａ ／Ａ ｗｗ ｉ ｏ ｏｃ ｃ ｄ ｏ
栏 目主持 ：黎 艳 投 稿 信 箱 ： Ｌ ＠ｉｎ ｖ ． ｍ． ｉ ｄ ｏ ｏｃ ｃ ｙ ｏ ｎ
（续 ）
滚 子 直 径Ｄ 链 节 数 链轮 直 径ｄ
１．５ｍｍ １ ０ ８ ９ ３ ．４ ｍ１ ８３ ４ｒ ｉ
２ １ ３ ０
３ ．４ ８３ ４ｍｍ ６０ｎｍ ０ １ Ｉ０ ０ － ２ Ｓ ６ ６ １Ａ ｌ．５ １ ９０ ｍ ｎ
理 论和完 全递 归算法 ，非常适 合求解 大规模 以及复 杂接触 的 多体 动力学 问题 。而且其所 开发 的成型 的模型库 ，如齿轮 、
MATLAB在链传动设计中的应用_陈国华
文章编号:1004-2539(2005)06-0079-02MAT LAB在链传动设计中的应用(南京工业大学, 江苏南京 210009) 陈国华 程本松摘要 利用MAT LAB软件的强大数值计算和图形界面(G UI)可视化功能,对套筒滚子链进行传动设计,可以有效地缩短设计时间、提高工作效率。
本文将在此环境下探索链传动设计这一新的方法。
关键词 套筒滚子链 传动 MAT LAB 引言套筒滚子链传动是机械中最常用的传动形式之一。
链传动常规设计主要是根据实际输入功率、传动比等要求,依据机械零件设计手册中的许用功率曲线等图表,确定链的型号、节距等主要参数。
其设计过程相当繁琐、复杂。
如在设计结果中发现某个参数不符合要求,还需重新计算,这就更突出了其设计过程的繁琐。
[1]本文将利用MAT LAB工具开发出套筒滚子链链传动的应用程序。
将它代替传统的手工设计计算过程,其特点是方便、准确。
在设计过程中,将链传动设计中的所有图表编译成M函数,用户只需在可视化界面中输入相应的参数,通过调用M函数,即可得到链传动设计所需的各种参数。
1 程序设计理论依据1.1 套筒滚子链传动设计步骤1)链轮齿数的选择 设计要点是从选择小齿轮的最小齿数出发,计算出链传动常规设计过程中的其它参数。
再根据表〈小链轮齿数的选择〉[2]进行验证,如不符合要求,重新选取小齿轮的齿数重新计算,直到满足表中的要求才跳出循环。
2)计算功率P ca 根据动力种类和工作载荷性质而确定工作情况系数K A,这需要建立一个二维矩阵,通过两个参数确定矩阵中的K A值。
传递的功率P可在用户界面的输入区中得到。
最后根据公式计算出P ca。
3)计算链节距p 根据〈滚子链规参数表〉[2],要得到链节距p,必须先求出链型号。
选取单排链的链号,可在《A系列滚子链的额定功率曲线》[2]中,根据输入的转速n1和功率P0确定。
4)计算链条链节数L p、中心距a1、链长L等参数值 可直接利用计算公式编程计算得出。
基于MATLAB套筒滚子链传动的优化设计
链传动的设计公式 为 ［２］ Ｐ０≥ｋｚｋＫｉｋＡＰａｋｐ 式中，Ｐ０ 为特定条件下单 列 链 可 传 功 率，ｋＷ；Ｐ 为 链 传动所需传递的负载功率，ｋＷ；ＫＡ 为工作 情 况 系 数， 根据原动机为电动机，工作机中等冲击，取 ＫＡ ＝１．３； ｋｚ 为小链轮齿数系数；ｋｉ 为 传 动 比 系 数；ｋａ 为 中 心 距 系数；ｋｐ 为多列链系数。
链 传 动 的 中 心 距 ，ｍｍ。
⑷ 由链速 的 限 制 ０．６ ｍ／ｓ≤ｖ≤１５ ｍ／ｓ，又ｖ＝
［ 槡 ］ ａ＝ｔ４ （Ｌｐ－ｚ１＋２ｚ２）＋
（Ｌｐ
－ｚ１
＋ｚ２ ２
）２－８（ｚ２２－πｚ１
）２
ｚ１ｔｎ１／６０ ０００，则 约 束 条 件 为 ｇ７（Ｘ）＝１５－０．０１６ １７ｘ１ｘ２≥０
（１）
ｇ８（Ｘ）＝０．０１６ １７ｘ１ｘ２－０．６≥０
套筒滚子链传动是机械传动中常用的传动形式 之 一 ，对 套 筒 滚 子 链 传 动 的 优 化 设 计 具 有 一 定 的 重 要 性。套筒滚 子 链 传 动 传 统 的 设 计 方 法 中，有 些 参 数 （如小齿轮的齿数ｚ１，中心距ａ）是 在 初 选 的 基 础 上 进 行考虑的，而各 个 参 数 的 设 计 是 单 独 进 行 考 虑 的，这 样往往会使设 计 结 果 不 能 达 到 优 化。 如 果 用 ＭＡＴ－ ＬＡＢ 进行设计，将设计 参 数 进 行 综 合 考 虑，使 设 计 参 数 达 到 一 个 最 优 组 合 ，便 可 以 使 传 动 能 力 达 到 一 个 充 分的 发 挥，使 设 计 结 果 趋 向 合 理 化。 另 外，应 用 ＭＡＴＬＡＢ 软件进行设计还可以减少传统设计中烦琐 的 计 算 ，缩 短 设 计 时 间 ，提 高 工 作 效 率 。
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《链传动的优化设计》
题目
电动机通过链传动带动运输机，传动功率P=10kW，电动机转速n1=970r/min，从动轮转速n2=330r/min，希望链节距t<=12.7mm，中心距α≤60t。
原设计方案用三排链，链节距t=12.7mm，中心距α=55t，小链轮z1=25.为发挥链的最大传动能力，试改良原设计方案。
解：取kA=1.3
19≤z1≤25
9.5≤t≤12.7
50≤α≤60
0.6≤v≤15
z 1 x 1
(1)设计变量X= t = x 2
αx 3
(2)寻优数学模型minf(X)=(kA*P)/(P0*kx*kα*ki)
约束条件
g1(x)=19-x1≤0
g2(x)=x1-25≤0
g3(x)=9.5-x2≤0
g4(x)=x2-12.7≤0
g5(x)=50*x2-x3≤0
g6(x)=x3-60*x2≤0
g7(x)=37.1134-x1*x2≤0
g8(x)=x1*x2-972.835≦0
(3)优化程序
首先编写目标函数M文件myfun.m:
再编写非线性约束函数M文件mycon.m:
主程序：
运行结果
即最少的链排数为1.1619
所以得到较好的设计方案为（最优解）
z1=23,z2=67;t=12, α=762;zp(排数)=2
源程序分析：我们在处理链传动问题上，应用了Matlab优化工具箱进行优化
问题求解，调用了fmincon函数来求解，fmincon函数是优化工具箱中较为通用的一个函数，基本上可以解决单目标优化的各种问题。
在这过程中，不用编写大量的优化算法程序，提高了设计效率，同时优化工具箱选用较可靠的优化算法，设计精度也得到较好的提高。
程序框图
学习《优化设计》课程的体会：
工程实际问题多种多样，例如有静态问题、动态问题、离散问题、确定性问题、模糊性问题、连续性问题等等。
然而求解问题时，首先要根据问题遵循的基本问题或模型，通过实验法、解析法或数值方法来实现。
如今利用优化设计和计算机求解问题越来越方便。
学习《优化设计》的过程中，虽然还未运用得十分熟练，但是对于基本的功能都有了较高的提高，同时将优化设计运用到实际问题当中（链传动的优化设计），使我们对优化设计有了更深的领悟。
体会到学以致用总会让人感到自豪，
也给予我们学习的动力。