同步帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    同步帶傳動(dòng)是愈來(lái)愈受到重視的一種新型機(jī)械傳動(dòng)。優(yōu)化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，兩者結(jié)合，可使傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案得以優(yōu)化。本文介紹以傳動(dòng)中心距最小為優(yōu)化目標(biāo)的同步帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并舉例說(shuō)明它的優(yōu)化效果。
    同步帶傳動(dòng)是由一根內(nèi)周表面具有等間距齒的封閉環(huán)行傳動(dòng)帶和具有相應(yīng)齒的帶輪組成(如附圖所示)。工作時(shí)，依靠帶的凸齒與帶輪齒槽相嚙合，來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，這是一種新型的機(jī)械傳動(dòng)，具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、維護(hù)方便、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低等突出的優(yōu)點(diǎn)。因此，無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外，同步帶的應(yīng)用日益廣泛，已迅速及廣泛進(jìn)入齒輪、鏈,V帶等傳統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域，并取得滿意的效果。如紡織機(jī)械中，用同步帶傳動(dòng)代替V帶傳動(dòng)節(jié)能效果非常明顯，很好地解決了紡織機(jī)械v帶傳動(dòng)效率低、能耗大的主要矛盾。印刷、食品、醫(yī)療杭械等設(shè)備上采用同步帶傳動(dòng)代替.了原育的齒輪、鏈.V帶傳動(dòng)，取得了節(jié)能、無(wú)潤(rùn)滑油污染、噪音小等良好效果。同步帶傳動(dòng)的應(yīng)用不但在許多領(lǐng)域得以迅速發(fā)展，而且，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，還為它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用展示了廣闊的前景，如國(guó)外已提出在自行車、摩托車中用同步帶取代鏈條來(lái)驅(qū)動(dòng)的專利，同步帶不但能可靠工作，而且又不用加油潤(rùn)滑，既干凈又無(wú)聲，傳動(dòng)效率比鏈條高。因此，同步帶傳動(dòng)在國(guó)內(nèi)外越來(lái)越受到重視。
    同步帶傳動(dòng)的一般設(shè)計(jì)方法，但這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的同步帶傳動(dòng)方案，往往不是{zj0}方案，對(duì)于應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛的同步帶傳動(dòng)，為了充分發(fā)揮傳動(dòng)能力及得到更為合理的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。研究它的優(yōu)化設(shè)計(jì)是有意義的。本文介紹廣泛應(yīng)用的一般工業(yè)用同步帶——梯形齒同步帶，在規(guī)定的條件下，以傳動(dòng)中心距最小為優(yōu)化目標(biāo)的同步帶傳動(dòng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
    本優(yōu)化設(shè)計(jì)屬于約束非線性規(guī)劃問(wèn)題，采用內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法。懲罰函數(shù)法是將約束優(yōu)化間題轉(zhuǎn)化為一個(gè)等價(jià)的無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題，然后采用無(wú)約束優(yōu)化方法進(jìn)行求解的一種間接求優(yōu)方法。該方法構(gòu)思簡(jiǎn)單，程序易編，效果較好，應(yīng)用極廣。本數(shù)學(xué)模型只含有不等式約束，可行初始點(diǎn)易取得，故適合采用可靠性和有效性較好而且程序簡(jiǎn)單的內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)法。