张少军 万 中 刘光连

中南大学,长沙,410083

0 引言

V带传动具有结构简单、运行平稳、低噪声、能缓和载荷冲击、传递功率较大、能实现过载保护、生产成本低以及制造和安装容易等一系列优点,所以广泛应用于各类机械中[1-2]。对V带工作能力的考虑主要包括两个方面,即V带传动能力和V带的寿命。二者密切相关且相互矛盾,若提高V带的传动能力,则V带的寿命就会降低;反之亦然[3]。从V带传动实际使用情况来看,对于长期连续运转的V带,寿命是主要要求;而间歇工作的V带,传动能力则上升为主要要求。如何根据所需传递功率、主动轮转速等条件使设计出的V带传动系统中V带疲劳寿命最长,这对于节约资源、降低成本、提高系统可靠性具有积极意义。

为了实现V带传动的优化设计,国内外学者进行了诸多研究。文献[4-6]对已有理论和方法作了较系统和全面的阐述。此外,还有一些软件公司开发了专门的V带设计软件(如Ciclo VBelt)。最近的研究成果可参看文献[7-8]。文献[7]用改进的遗传算法对带传动多目标进行了优化,文献[8]对V带轮的疲劳寿命进行了优化。不过,在已有的文献中,尚未见到关于V带疲劳寿命最长的全局优化设计问题的讨论,而是较多关注于对V带传动能力[9]、带轮体积[10]等的优化,或仅限于对V带疲劳寿命优化的原理性探讨[11-12],或者对所建立的优化模型采用一些经典的局部优化算法(如罚函数方法)求解。本文在建立V带疲劳寿命最长优化设计模型的基础上,通过深入分析目标函数和约束条件的性质,在给定的设计条件下提出全局优化方法。……