减速器辅助设计软件的开发――关键零部件的参数化设计毕业设计.doc

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1引言……………………………………………………………………………………………1
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2零部件参数化设计…………………………………………………………………4
3齿轮的参数化设计…………………………………………………………………4
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4轴的参数化设计…………………………………………………………………14
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结论…………………………………………………………………………………18
道谢…………………………………………………………………………………19
参照文献………………………………………………………………………………20
附录A齿轮参数化设计程序………………………………………………………21
附录B轴的参数化设计程序………………………………………………………47
1引言
AutoCAD是目前应用最广泛的CAD图形支撑平台但缺少参数化设计功能,因而不能完毕零部件的自动设计与绘图,设计效率难以提高。本文重要研究减速器计算机辅助设计软件的开发,论述应用VB语言对AutoCAD进行二次开发,以实现减速器核心零部件的参数化设计。

CAD是一种运用计算机强大的图形解决和数值计算能力,辅助人们进行工程或产品的设计与分析,以达到抱负的目的并获得创新成果的一种技术。现阶段由于人们对软件的开发产生了许多以CAD技术为基本的应用软件。在这些软件中,应用人数最多、最具影响力的当属AutoCAD。
AutoCAD具有良好的顾客界面,通过交互菜单或命令行方式便可以进行多种操作。它的多文档设计环境,让非计算机专业人员也能不久地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的多种应用和开发技巧,从而不断提高工作效率。
AutoCAD还具有广泛的适应性,它可以在多种操作系统支持的微型计算机和工作站上运营,并支持40多种辨别率由320×200到2048×1024的多种图形显示设备,以及30多种数字仪和鼠标器,数十种绘图仪和打印机,这就为AutoCAD的普及发明了条件[1-3]。
然而在许多方面,AutoCAD还是无法达到估计的目的,如参数化设计等,因此,人们又对AutoCAD进行了进一步开发,使AutoCAD能适应更多的软件支持。这就是所谓的AutoCAD二次开发。


AutoCAD不仅可以胜任二、三维绘图工作,并且还是一种良好的CAD二次开发平台,系统提供的重要开发功能有:
(1)顾客能自定义屏幕菜单、下拉式菜单、图标菜单、图形输入板菜单和按钮菜单。
(2)顾客能定义与图形有关的某些属性,如线型、剖面线图案、文本字体、符号、样板图形等。
(3)建立命令组文献,自动执行预定义的命令序列。
(4)通过DXF或IGES等规范的图形数据转换接口,与其她CAD系统或应用程序进行数据互换,以实现不同系统之间的集成。
(5)提供了一种完全集成在AutoCAD内部的VisualLISP编程开发环境,顾客可使LISP语言定义新命令,开发新应用,迅速而以便地建立自己的高效解决方案。编译后的VisualLISP代码是二进制的,从而有助于保护软件算法和知识产权。
(6)具有一种功能强大的编程接口ObjectARX,提供了对AutoCAD进行二次开发的C语言编程环境与接口。顾客可以用从ObjectARXAcDb的基本类中导出AutoCAD的所有对象,因此,顾客自定义的对象可以完全建立在已有的AutoCAD对象库上。
(7)配备了更加丰富的ActiveX对象用于定义和编程。应用AutoCADActiveX技术,可以从AutoCAD内部或外部应用程序控制编程。
(8)熟悉VisualBasic的顾客还可以用VBA进行开发,这也是一种面向对象的编程环境,它具有与VB类似的特点,语法简朴、功能强大[4]。

(1)VisualLISP(VLISP)
VLISP是新一代的AutoCADLISP语言。VLISP对语言进行了扩展,可以通过MicrosoftActiveXAutomation接口与对象交互。同步,通过实现反映器函数,还扩展AutoLISP响应事件的能力。作为开发工具,VLISP提供了一种完整的集成开发环境(IDE),涉及编译器、调试器和其她工具,可以提高二次开发的效率。此外,VLISP还提供了工具用于发布独立的应用程序。
(2)ARX
ObjectARX应用程序以C++为基本开发语言,具有面向对象编程方式的数据可封装性、可继承性及多态性的特点,用其开发的CAD软件具有模块性好、独立性强、连接简朴、使用以便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点,并且支持MFC基本类库,能简洁高效地实现许多复杂功能。
(3)基于ActiveXAutomation技术的VBA等开发工具
ActiveXAutomation是一套微软原则,该原则容许通过外显的对象由一种Windows应用程序控制另一种Windows应用程序,这也是面向对象编程技术的精髓所在。ActiveXAutomation服务器应用程序是通过自身对象的属性、措施、事件外显其功能。对象是服务器应用程序的简朴而抽象的代表。不管是用VB、VC、OFFICEVBA等从外部,还是用AutoCADVBA从内部对AutoCAD进行二次开发,都是通过调用AutoCAD的对象体系构造来进行的。ActiveXAutomation技术的完全面向对象化编程的特点,使其开发环境具有了强大的开发能力和简朴易用的优良特点,开发工具的选择也具有很大的灵活性。因此,运用ActiveXAutomation技术,是极具潜力的一种开发手段[5-15]。
对于减速器辅助设计核心零部件的参数化设计,就需要用到AutoCAD的这一二次开发。运用ActiveXAutomation技术,对减速器的零部件进行分析,以达到参数化设计。

ActiveXAutomation的使用措施
(1)Application对象
如果在计算机系统上安装了AutoCAD,则Windows会自动将其所有的信息注册到系统注册表里。那么在启动VisualBasic后,顾客可以象调用VB自己的对象同样调用AutoCAD所提供的ActiveX。
(2)Preferences与Document对象
与AutoCAD中的Preferences对话框的作用相似,通过Preferences对象可以读取或设立AutoCAD的某些基本设立。Preferences对象通过Application的Preferences属性返回。
(3)创立、查询与修改AutoCAD图形对象
在创立AutoCAD图形对象之前,一方面必须定义并创立ModelSpace与PaperSpace集合对象。这两个对象可通过Document对象的ModelSpace属性与PaperSpace属性返回。
(4)非图形对象
除了ModelSpace与PaperSpace集合,Document对象中此外12个集合中的对象都是非图形对象,如Layers集合涉及了AutoCAD目前文档中所有的层,而Linetypes和TextStyles则分别为线型对象与字符型对象的集合。
(5)顾客输入
Document对象中还包具有一种很重要的子对象Utility,Utility对象提供了某些其他的实用功能,如顾客输入控制(user-input)。user-input措施可以在AutoCAD的命令提示行中提示顾客输入,并显示相应的输入数据类型。这种类型的输入对于屏幕坐标系,实体选择,短字符与数字的输入有着极为重要的应用。
AutoCAD的ActiveXAutomation技术的浮现,标志着AutoCAD的二次开发技术获得了历史性转折。一方面,它初次完全实现了OLEAutomation,使得其她软件可以以便地访问AutoCAD;另一方面,AutoCAD初次实现了面向对象的开发技术,顾客可以操纵它提供所有的AutoCAD对象;最后,基于ActiveXAutomation开发技术的开发工具得到空前的膨胀,已不再局限于C及C++系列语言,用VisualBasic,Delphi等工具都可以进行开发。ActiveXAutomation技术大大地提高了系统开发的效率、强健性及易维护性。

选好课题后,在开学期间充足运用学校图书馆、数字图书馆进行文献搜索。然后根据检索来的文献,按照任务书规定完毕方案设计、开题报告、外文翻译。初期任务在前4周内所有做完。
由于该课题需要运用到程序语言来进行编程,在中期需要学****一种程序语言,并可以运用该语言编写出某些具有代表性的程序。同步学****和掌握齿轮类零件的参数化设计基本措施,然后运用AutoCAD的二次开发,运用VB语言对程序进行编制,开发一种原型软件系统,对参数化设计进行验证。最后,结合实际工作,完毕毕业设计阐明书的撰写。
2零部件参数化设计
零部件参数化设计模块完毕减速器中核心零部件(如齿轮、轴等)的参数化设计功能,如对于齿轮零件,系统可以根据所输入的已知参数(如齿轮的传递功率、积极齿轮转速、传动比、积极齿轮齿数等),自动完毕齿轮的构造设计,并输出二维工程图。下面重要以原则直齿圆柱齿轮为例,论述零部件参数化设计的实现措施。
3齿轮的参数化设计

齿轮在工程中应用极其广泛。考虑到常用齿轮减速器中的齿轮一般为闭式传动的实际状况,故齿轮的设计计算可分为2种形式[1]:
(1)软齿面闭式齿轮传动。齿轮的重要失效形式是齿面疲劳点蚀,设计时应先按齿面接触疲劳强度计算出小齿轮直径,再运用齿根弯曲疲劳强度进行校核。
(2)硬齿面闭式齿轮传动。齿轮的重要失效形式是齿根弯曲折断,设计时应先按齿根弯曲疲劳强度计算出模数,再用齿面接触疲劳强度进行校核。

根据齿轮设计环节,本系统按图1所示的流程完毕齿轮的参数化设计。
图1齿轮参数化设计系统工作流程

为以便顾客与系统的交互,系统具有如图2所示的顾客交互界面[5]。
“初始设计条件”功能模块,采用“文本库”形式供顾客输入已知参数,涉及传递功率、转速、齿数、传动比等;采用“组合框”控件,列出常用齿轮材料、热解决方式及硬度,以便顾客选择。
根据顾客选择的材料及齿轮的硬度,通过“齿面接触疲劳强度设计”和“齿根弯曲疲劳强度设计”2个功能模块,分别实现对软齿面齿轮和硬齿面齿轮的设计。
“几何尺寸”功能模块,输出积极齿轮和从动齿轮的基本尺寸参数。
图2齿轮参数化设计顾客界面
单击“绘图”按钮,自动创立AutoCAD文献,并输出齿轮的二维工程图。

此处省略 NNNNNNNNNNNN字。 扣扣:九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载!该论文已经通过答辩

由于齿轮有软齿面和硬齿面之分,故在计算中可分别按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算,而在验算时则需按照齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行校核[1,7,11]。
若按齿面接触疲劳强度计算,根据设计计算公式进行计算。式中,为齿轮1分度圆直径,为传递功率,为载荷集中系数,为泊松比,为齿宽系数,为齿轮2许用接触应力。程序代码中与之相相应的语句是d1=Kd*(InputTorque*1000*Factor_LoadConcentration1*(PoissonRatio+1)/Factor_GearWidth/PoissonRatio/AllowableStress_contact2/AllowableStress_contact2)^(1/3),其中,定义AllowableStress_contact2为齿轮2许用接触应力,定义PoissonRatio为泊松比,定义InputTorque为传递功率,定义Factor_LoadConcentration1为接触强度时的载荷集中系数,定义Kd为公式系数,定义Factor_GearWidth为齿宽系数。根据此公式,计算出齿轮1的分度圆直径,进而通过已知条件,分别计算出齿轮的齿顶圆直径、齿根圆直径、齿轮宽度、模数等量。再而对其进行齿根弯曲疲劳强度校核,需要用到公式进行验算。式中,为许用弯曲应力,为载荷集中系数,为传递扭矩,为齿形系数,为应力校正系数,为重叠度系数,为模数,为齿宽系数,为齿轮1齿数。其程序代码中相相应的语句:AllowableStress_bend3=2*Factor_LoadConcentration2*TorqueInput*Factor*Factor_contactRatio/Factor_GearWidth/z1^2/m^3,其中,定义TorqueInput为传递扭矩,定义Factor为齿形系数与应力校正系数的乘积,定义UltimateStress_bend3为校核齿轮1时的弯曲极限应力,定义Factor_LoadConcentration2为弯曲强度时的载荷集中系数,定义Factor_contactRatio为重叠度系数。根据此公式,检查齿轮与否符合弯曲强度规定。
若按齿根弯曲疲劳强度计算,根据公式进行计算,而程序中的语句为m=(2*Factor_LoadConcentration2*TorqueInput*Factor*Factor_contactRatio/Factor_GearWidth/z1^2/AllowableStress_bend1)^(1/3),对以上为浮现的量进行定义,定义AllowableStress_bend1为齿轮1许用弯曲应力。则可计算出齿轮的模数,进而可得齿轮的其她参数,如齿顶圆直径、齿根圆直径、分度圆直径、齿轮宽度等。待算出以上量后,需对齿轮进行齿面接触疲劳强度校核,可根据公式进行验算,与之相应的程序中的语句为AllowableStress_contact3=Sqr(Kd^3*InputTorque*1000*Factor_LoadConcentration1*(PoissonRatio+1)/Factor_GearWidth/PoissonRatio/d1^3),对以上为浮现的量进行定义,定义AllowableStress_contact3为校核齿轮1时的需用接触应力。从而检查齿轮与否满足接触强度规定。

由图2可看出,顾客界面可分为“初始设计条件”、“按齿面接触疲劳强度设计”、“按齿根弯曲疲劳强度设计”和“几何尺寸”四大模块。

此模块是对程序设计初始条件的设立,故使用文本框的形式显示,以便顾客输入已知条件。
传递功率、输入转速、传动比这3个文本框的内容可由主界面获取,实现代码如下:
=
=
=
在窗口被装载时,这些文本框可直接获取已知量,但由于此程序未对主界面进行设立,因此此3个已知量可由顾客直接输入。
输入齿轮齿数这一文本框的内容是由顾客预想输入的,可根据以上3个已知量估算出输入齿轮的的齿数,输入齿轮的齿数对一下计算起着核心性的作用,若齿数取的不对,则对齿轮的校验就也许失败。