Thiết kế tối ưu hệ dẫn động cơ khí dùng hộp giảm tốc và bộ truyền đai

LuËn v¨n th¹c sÜ Tr-êng §H Kü thuËt C«ng nghiÖp

HV: Lª ThÞ Ph-¬ng Th¶o  1 

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

--------------------------------------------

LÊ THỊ PHƢƠNG THẢO

THIẾT KẾ TỐI ƢU HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ DÙNG

HỘP GIẢM TỐC VÀ BỘ TRUYỀN ĐAI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Thái Nguyên, năm 2015

THÁI NGUYÊN, 2014

LuËn v¨n th¹c sÜ Tr-êng §H Kü thuËt C«ng nghiÖp

HV: Lª ThÞ Ph-¬ng Th¶o  2 

LỜI CAM ĐOAN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

--------------------------------------------

LÊ THỊ PHƢƠNG THẢO

THIẾT KẾ TỐI ƢU HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ DÙNG

HỘP GIẢM TỐC VÀ BỘ TRUYỀN ĐAI

CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 60520103

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS VŨ NGỌC PI

Thái Nguyên, năm 2015

LuËn v¨n th¹c sÜ Tr-êng §H Kü thuËt C«ng nghiÖp

HV: Lª ThÞ Ph-¬ng Th¶o  3 

Tên tôi là: Lê Thị Phương Thảo, học viên lớp cao học khóa 14 - Kỹ thuật cơ

khí, hiện đang công tác tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.

Xin cam đoan:

Đề tài: "Thiết kế tối ƣu hệ dẫn động cơ khí dùng hộp giảm tốc và bộ truyền

đai" do thầy giáo PGS. TS Vũ Ngọc Pi hướng dẫn là công trình do bản thân tôi thực

hiện dựa trên sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn khoa học và các tài liệu tham

khảo đã trích dẫn. Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng

được ai công bố trong bất kì một công trình nào khác, trừ các phần tham khảo đã được

nêu rõ trong luận văn.

Thái Nguyên, ngày 6 tháng 1 năm 2015

Học viên

Lê Thị Phương Thảo

LuËn v¨n th¹c sÜ Tr-êng §H Kü thuËt C«ng nghiÖp

HV: Lª ThÞ Ph-¬ng Th¶o  4 

LỜI CẢM ƠN

Thứ nhất, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới PGS. TS Vũ Ngọc Pi, người đã

tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Trong quá trình làm luận văn, thầy

luôn định hướng cho bài luận văn, chỉ bảo tôi cách tìm tài liệu tham khảo và cung cấp

một số tài liệu tham khảo để hoàn thiện luận văn. Đồng thời thầy đã hướng dẫn cho tôi

về cách trình bày bài luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn tới bộ môn Kỹ thuật cơ khí - Khoa Cơ khí - Trường

Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong thời gian học tập

và làm luận văn.

Lời cảm ơn sâu sắc tới trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ tôi về

kinh phí đào tạo cũng như thời gian học tập.

Tôi cũng xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp nơi tôi công tác đã động viên giúp đỡ

tôi hoàn thành tốt công việc bộ môn để tạo điều kiện cho tôi được học tập tốt.

Cuối cùng tôi gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình tôi đã tạo điều kiện tốt nhất

để tôi hoàn thành khóa học này.

Thái Nguyên, ngày 6 tháng 1 năm 2015

Lê Thị Phương Thảo

LuËn v¨n th¹c sÜ Tr-êng §H Kü thuËt C«ng nghiÖp

HV: Lª ThÞ Ph-¬ng Th¶o  5 

MỤC LỤC

Lời cam đoan..................................................................................................................i

Lời cảm ơn.....................................................................................................................ii

Mục lục..........................................................................................................................iii

Danh mục các hình vẽ...................................................................................................v

Danh mục các bảng biểu.............................................................................................vii

PHẦN MỞ ĐẦU ............................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2

3. Kết quả dự kiến............................................................................................................3

4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................3

5. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................3

Chƣơng 1: GIỚI THIỆU...............................................................................................4

1.1 Giới thiệu về hệ dẫn động cơ khí...............................................................................4

1.2 Sự cần thiết của tối ưu hóa hệ dẫn động cơ khí........................................................ 9

1.3 Mục tiêu của luận văn............................................................................................... 9

1.4 Kết luận chương 1 .................................................................................................. 10

Chƣơng 2 : TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ TỐI ƢU HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ. 11

2.1 Các nghiên cứu của các tác giả trong nước ............................................................ 11

2.2 Các nghiên cứu của các tác giả nước ngoài............................................................ 16

2.3 Kết luận chương 2 ...................................................................................................20

Chƣơng 3: XÂY DỰNG CÁC BÀI TOÁN TỐI ƢU ...............................................21

3.1 Giới thiệu về bài toán tối ưu................................................................................... 21

3.1.1 Bài toán tối ưu tổng quát ..................................................................................... 21

3.1.2 Phân loại các bài toán tối ưu................................................................................ 22

3.2 Xây dựng hàm đơn mục tiêu khối lượng của hệ gồm hộp giảm tốc và bộ truyền đai

là nhỏ nhất .................................................................................................................... 23

3.2.1 Khối lượng hộp giảm tốc..................................................................................... 23

LuËn v¨n th¹c sÜ Tr-êng §H Kü thuËt C«ng nghiÖp

HV: Lª ThÞ Ph-¬ng Th¶o  6 

3.2.2 Khối lượng bộ truyền đai..................................................................................... 27

3.3 Bài toán tối ưu ........................................................................................................ 32

3.4 Kết luận chương 3 .................................................................................................. 33

Chƣơng 4 : GIẢI CÁC BÀI TOÁN TỐI ƢU........................................................... 34

4.1 Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu............................................................ 34

4.1.1 Phương pháp đồ thị.............................................................................................. 34

4.1.2 Phương pháp biến đổi đơn hình........................................................................... 36

4.1.3 Phương pháp Gradient liên hợp........................................................................... 37

4.1.4 Phương pháp lát cắt vàng .................................................................................... 38

4.1.5 Phương pháp Lagrange........................................................................................ 38

4.1.6 Phương pháp tìm kiếm trực tiếp .......................................................................... 39

4.2 Lập trình giải bài toán tối ưu .................................................................................. 39

4.3 Kết quả và nhận xét................................................................................................ 39

Chƣơng 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ................................................................... 44

5.1 Kết luận .................................................................................................................. 44

5.2 Đề xuất.................................................................................................................... 45

Phụ lục ......................................................................................................................... 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 52