C语言实习报告-蜗杆传动的优化设计

C语言实习报告XXXXXX学院XXXXXXX班XXXXX一、设计题目：蜗杆传动的优化设计设计一普通圆柱蜗杆，已知参数：输入功率P＝8.8Kw；蜗杆转速1960/minnr；传动比18i；由电动机驱动，载荷平衡。蜗杆材料20Cr，表面硬度58HRC，蜗轮材料为101ZQSn，离心铸造，蜗杆减速器每日8h，全年按300个工作日计，要示工作寿命不低于10年。根据以上条件进行优化设计，通常在满足使用要求的前提下，以结构尺寸是否紧凑、传动效率是否较高作为评判设计优劣的指标，在此以传动中心别具匠心为目标函数21()/2()/2amqzmqiz式中：a——传动中心距；m——蜗杆轴向和蜗轮端面模数；q——蜗杆直径系数；1z——蜗杆头数；2z——蜗轮齿数；i——工程传动比；二、题目分析：由上式可知传动中心别具匠心与模数、蜗杆直径系数和蜗杆头数有关。此三个参数可作为独立设计变量，即1231,,,,TTxxxxmqz，与此相对应，目标函数可写为:123()()/2fxxxix在进行蜗杆传动设计时，各参数应满足强度和刚度方面的要求，应用网格法可求解这一问题。网格法是约束直接优化方法中较为简单的一种方法，它的基本思想是将可行域分为许多网格，求出满足设计约束的网格点上的目标函数值，比较它们的大小，从中选择函数值最小的网格点。依次循环，直到网格之间的距离达到控制精度，即可得满足精度要求的近似最优解。三、算法步骤：网格法的算法步骤为：（1）给定目标函数初值*f（一个足够大的正数）、对应各设计变量(1,2,)ixin的等分数和计算精度。（2）将区间,iiab进行im等分，间距为iiiibahm，各分点坐标为()itiiiixath,式中:1,2,,1,2,iitmin，共有T个分点：1(1)niiTm（3）对T个分点按顺序逐一进行可行性检查，放弃那些不满足设计约束()0(1,2,,)ugxum的网格点，计算满足设计约束的网格点所对应的目标函数值()()kfx，并与目标函数初值*f比较，若()*()kfxf，则*()()kffx。否则，判别下一个网格点。（4）如果max,1,2,,ihin则停止计算，**,xf即为所求的最优点和最优值。否则取*iiiaxh*iiibxh(1,2,,)in转向步骤（2）继续计算。四、流程图五、程序#includestdio.h/*预处理命令*/#includestdlib.h#includemath.h/*主函数*/main(){doublefun(doublex[3]);intyesorno(intng,doublex[3]);doublex[3];doublea[3]={2.0,7.0,2.0};/*定义网格区间上限*/doubleb[3]={8.0,25.0,3.0};/*定义网格区间下限*/intn=3;intm[3]={12,24,10};/*定义网格区间的等分值*/doubleeps=0.1;doublex0[3]={0.2,0.3};doublexmin[3],fmin;doublef0=10.0e5,f;doubleh[3];doublehmax;inti;inti0,i1,i2;intng=10;/*参数约束条件个数*/do{for(i=0;in;i++)h[i]=(b[i]-a[i])/m[i];/*将区间[ai,bi]进行mi等分*/for(i2=0;i2=m[2];i2++)/*网格法划分区间*/{x[2]=a[2]+i2*h[2];for(i1=0;i1=m[1];i1++){x[1]=a[1]+i1*h[1];for(i0=0;i0=m[0];i0++){x[0]=a[0]+i0*h[0];if(yesorno(ng,x)==0)/*判断刚度与强度约束判断*/continue;f=fun(x);if(f=f0)continue;for(i=0;in;i++){x0[i]=x[i];xmin[i]=x[i];}f0=f;fmin=f;}}}hmax=0.0;/*网格精度细化*/for(i=0;in;i++)if(h[i]hmax)hmax=h[i];/*求最大间距hmax*/if(hmaxeps){for(i=0;in;i++){a[i]=xmin[i]-h[i];b[i]=xmin[i]+h[i];}f0=10.0e4;}}while(hmaxeps);printf(theresults:\n);for(i=0;in;i++)printf(x**=%10.5e\n,xmin[i]);printf(f0=%10.5e\n,fmin);printf(hmax=%10.5e\n,hmax);return(0);}intyesorno(intng,doublex[3]){inti,yesorno=1;doublezp,z1,z2,z3,z4,z5;doublegx[20];gx[0]=-x[0]+2.0;gx[1]=-8.0+x[0];/*网格区间三维坐标的约束条件*/gx[2]=-25.0+x[1];/*蜗杆轴向和蜗杆端面模数m的范围：2.0=m=8。0*/gx[3]=-x[1]+7.0;/*蜗杆直径系数q的范围：7.0=q=25.0*/gx[4]=-x[2]+2.0;gx[5]=-3.0+x[2];/*蜗杆头数z1的范围：2.0=z1=3.0*/gx[6]=-atan(x[2]/x[1])+10.0/180;gx[7]=-20.0/180.0+atan(x[2]/x[1]);/*蜗杆导程角计算约束*/z1=-0.8881*2.0*x[1]/(x[1]+18.0*x[2]);zp=4.02*exp(z1);z2=x[0]*(x[1]+18.0*x[2]);z3=pow(z2,3.0);z4=0.125*z3;gx[8]=252.0-170100.0*zp/sqrt(z4);/*蜗杆接触强度校合计算*/z5=x[1]+1.0;gx[9]=146.0-745000.0/(pow(x[0],3.0)*x[2]*(0.5+sqrt(z5)));/*蜗杆弯曲强度校合*/for(i=0;ing;i++)if(gx[i]0.0){yesorno=0;break;}printf(yesorno=%d,yesorno);return(yesorno);}doublefun(doublex[20]){doublef;f=0.5*x[0]*(x[1]+18*x[2]);return(f);}六、实习心得：为期两周的计算机强化训练即将结束了，在这两个星期的实习当中我感受颇多。从一开始对C语言的一无所知到逐渐初步掌握了一些C语言的语法知识以及操作方法，这个学习的过程让我觉得很充实，很有意义。C语言作为国际上广泛流行的通用程序设计语言，在计算机的研究和应用中已展现出强大的生命力。C语言兼顾了诸多高级语言的特点，是一种典型的结构化程序设计语言，它处理能力强，使用灵活方便，应用面广，具有良好的可移植性。C语言是写给电脑看的语言，电脑只懂二进制，所以我们就必须掌握二进制与八进制、十进制、十六进制的转换关系。其次，我们必须记住C语言的关键字，且C语言有许多常用字符，它们和ASCII代码一一对应。再次，C语言有许多运算符，它们的结合方向不一样，且有各自的优先级。我们要掌握C语言，那么掌握它们就是基础。C语言是一种高级语言，是所有语言的基础，学好C语言，将对我们今后的语言课程的学习有很大帮助。我认为这次的计算机强化训练对我们以后工作，学习都有很大的帮助，使我们受益匪浅。