【正文】 純是繪圖系統(tǒng)，缺少產(chǎn)品設計、計算和校核環(huán)節(jié)；有的雖然以三維軟件為平臺，但是缺乏必要的理論設計計算模塊和有限元分析模塊的集成；有的雖然有類似模塊，但是要調(diào)用很多其它軟件，不僅要對各軟件進行復雜的接口設計和數(shù)據(jù)傳輸，而且購買各種軟件的開支對于一般的中小型企業(yè)顯然也是難以承受的?；谝陨戏治?，面向閘閥或其他機械制造企業(yè)，有必要以 SolidWorks 三維軟件作為平臺，運用可視化編程軟件對其進行二次開發(fā)，編制出包含設計計算模塊 、系列化設計模塊、參數(shù)化設計模塊、三維和二維相結(jié)合的繪圖模塊、有限元分析模塊等相結(jié)合的閘閥CAD 系統(tǒng)軟件。該 CAD 系統(tǒng)軟件對于縮短產(chǎn)品設計周期，提高產(chǎn)品標準化程度將起到重要作用。 三． 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法 課題研究的主要內(nèi)容 （ 1）對軟件系統(tǒng)需求分析，并進行系統(tǒng)規(guī)劃； （ 2）結(jié)合所學的理論知識和工程實踐，進行總體設計、詳細設計與編碼、測試等全過程，創(chuàng)建計算機輔助設計系統(tǒng)界面，并且建立數(shù)據(jù)庫，設計瀏覽界面，建 立二維、三維圖形； 閘閥研究方案 閘閥支撐軟件 閘閥支撐軟件主要用來實現(xiàn)幾何建模、繪圖、工程設計計算和分析等功能。分為閘閥計算機分析軟件（主要用于工程設計中的各種數(shù)值計算和分析）、閘閥 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)（支持二維和三維圖形方式下進行產(chǎn)品及零件的定義）、閘閥數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS）（用于管理龐大的數(shù)據(jù)信息、對數(shù)據(jù)進行各種操作）和閘閥網(wǎng)絡服務軟件。 閘閥開發(fā)方法 一個功能完善的閘閥應用軟件，包含著圖形處理、數(shù)據(jù)管理、校核計算等幾大部分。由于通用的 CAD 軟件系統(tǒng)具有強大 的功能和優(yōu)勢，且其本身就直接提供多種軟件接口供用戶開發(fā)，所以， 本設計選定以 Visual Basic 為開發(fā)工具，對Solidworks 進行二次開發(fā)，設計并開發(fā)一套閘閥設計、繪圖、計算于一體的閘閥 CAD 軟件系統(tǒng)。系統(tǒng)以模塊進行設計，由參數(shù)輸入、數(shù)據(jù)處理和繪圖模塊組成。各模塊之間相互獨立，通過人機交互界面實現(xiàn)連接。采用 VB 編寫的自動化繪圖程序，將繪制閘閥所需的關(guān)鍵參數(shù)為全局變量，通過對變量進行賦值，自動計算出繪制圖形所需要的尺寸，調(diào)用繪圖函數(shù)進行繪圖；設計了圖層、尺寸標注、標題欄和技術(shù)要求，實現(xiàn)了閘閥的 自動化標注和繪制，彌補了 Solidworks 軟件的不足。 程序設計開發(fā)方法 對于本設計欲采用模塊化的程序設計方法，其基本思想是：把軟件分成若干個相對獨立、功能單一的模塊。模塊化軟件是一種邏輯清晰、層次分明的軟件。其優(yōu)越性有以下幾點： a) 由于模塊是相對獨立的，并且其功能單一完整，所以每個模塊都可以獨立地設計其計算方法，單獨進行編碼和測試，從而是復雜的程序編制工作得以簡化，有效地控制了程序設計的復雜性。 b) 由于模塊是相對獨立的程序塊，所以一個模塊中的錯誤是不易擴散和蔓延到其他模塊中去，從 而使軟件的可靠性有了很大的提高。 c) 采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以由眾人同時進行集體性開發(fā)，從而提高了軟件的開發(fā)速度，縮短了軟件開發(fā)周期。 d) 由于軟件具有模塊化結(jié)構(gòu)，所以軟件開發(fā)工作可以把各個功能模塊進行組合。這就使一人做出的模塊可以被他人使用，一次開發(fā)出的模塊可以在不同的程序中多次使用，從而避免了程序開發(fā)的重復勞動，提高了閘閥軟件開發(fā)效率。 e) 閘閥計算機輔助設計軟件投入運行后，在對軟件進行維護時，能夠以模塊為單位進行測試和修正。修正一個模塊時不會影響其他模塊的功能。在軟件需要擴充功能時，只需增加若 干功能模塊，而不會涉及整個程序的大面積修改。因此，模塊化軟件具有良好的可維護性。 從閘閥軟件工程技術(shù)上看，可靠性、效率和可維護性是軟件質(zhì)量的主要評價指標。因此，用模塊化程序設計方法來開發(fā)閘閥計算機輔助設計軟件可以大大提高軟件的質(zhì)量。 在本閘閥計算機輔助設計軟件的開發(fā)過程中，綜合采用了面向?qū)ο蠛湍K化程序設計方法，將系統(tǒng)分成不同的模塊，程序中每個模塊都是獨立的，可以分別編制程序?qū)崿F(xiàn)。而各個程序模塊之間則通過人機交互界面進行數(shù)據(jù)交換和傳輸。這樣，既降低了設計開發(fā)的復雜度，又便于程序和整個程序的維護和擴充。 本閘 閥計算機輔助設計系統(tǒng)程序開發(fā)可分為三個模塊： a) 用戶登錄模塊：用戶登錄模塊是本系統(tǒng)的安全保障。該模塊的作用是只允許注冊本系統(tǒng)的用戶才能真正進入本系統(tǒng)內(nèi)進行繪圖操作。 b) 閘閥參數(shù)輸入和數(shù)據(jù)處理模塊：該模塊的主要功能是讓用戶通過單選按鈕選擇閘閥的流量特性，通過文本框輸入閘閥設計時所需的關(guān)鍵參數(shù)，然后將通過全局變量傳遞的參數(shù)值進行數(shù)據(jù)處理，計算出繪制圖形所需的各點的坐標。 c) 閘閥繪圖模塊：該模塊主要以 Solidworks 為圖線支撐平臺，調(diào)用繪圖函數(shù)進行繪圖，同時還包括圖紙幅面的定制、標題欄 和技術(shù)要求的書寫。 系統(tǒng)各個模塊之間的調(diào)用關(guān)系如圖 32 所示。 圖 32 閘閥模塊調(diào)用關(guān)系圖 四 .本課題研究的重點難點 閘閥的設計流程 [1314] 設計輸入 即設計任務書。應明確閥門的具體參數(shù)（公稱通徑、公稱壓力、溫度、介質(zhì)、驅(qū)動方式等），使用 的條件和要求（如室內(nèi)或室外安裝、啟閉頻率等）及相關(guān)執(zhí)行的標準（產(chǎn)品的設計與制造、結(jié)構(gòu)長度、連接型式、產(chǎn)品的檢驗與試驗等） 確定閥門的主體材料應根據(jù)設計輸入的參數(shù)，經(jīng)綜合考慮后確定適用的閥門 主體材料。 確定閥門承壓件的制造工藝方法 (鑄造、鍛造、焊接、鑄焊 …… ) 確定閥門閥門零件及總體結(jié)構(gòu)型式 [1517]（即方案設計） 閥門零件：組成閥門外部殼體的零件一般有閥體和閥蓋；內(nèi)部零件（簡稱內(nèi)件）一般有關(guān)閉件（閘板或閥瓣）、閥座及閥桿；密封件填料、墊片；操作件手輪等。 動件 —— 操作閥門有移動或轉(zhuǎn)動的關(guān)閉件， 如閘板，閥瓣。 靜件 —— 操作閥門時沒有動作的關(guān)閉件，如閥座。 密封面 —— 動、靜關(guān)閉件相互接觸，形成接觸密封的表面。 密封副 —— 形成密封的兩個或幾個密封件接觸面。 閘閥典型結(jié)構(gòu)見下： 用戶登錄模塊 閘閥 Access 數(shù)據(jù)庫 閘閥參數(shù)輸入 用 戶 閘閥數(shù)據(jù)處理模塊 閘閥繪圖模塊 Solidworks 平臺 圖 411 閘閥典型結(jié)構(gòu) 確定閥門的結(jié)構(gòu)長度和連接尺寸 確定閥體閥座處的流通通道尺寸 閘閥的設計與計算 a) 承壓件壁厚的計算 b) 密封副的總作用力和比壓的計算 c) 閥體與閥蓋的連接型式和密封結(jié)構(gòu)的確定 d) 閥桿的強度計算 e) 閘板的強度計算 f) 中法蘭的強度計算 g) 閥蓋的強度計算 h) 支 架的強度計算 i) 閥桿螺母的強度計算 j) 填料壓蓋的強度計算 k) 活節(jié)螺栓的強度計算 l) 銷軸的強度計算 m) 選配電動或氣動傳動裝置及確定手動傳動手輪的直徑 n) 閥門流量系數(shù)的計算 設計計算所用到的公式 [1320]如下表 412 所示： 名稱 公式 序號 零件名稱 計算項目 材料 鋼、合金鋼及不銹鋼圓形閘閥 鑄鐵圓形閘閥 鑄鐵橢圓形閘閥 1 閥體 壁厚 ? ?L ???? P：設計壓力 取 PN DN：計算處的內(nèi)徑 [σL]：許用拉應力 C：附加余量 p:工程壓力 PN，設計給定 Dn：計算內(nèi)經(jīng)，設計給定 [σL]：需用拉應力，查表 C：附加余量 p:工程壓力 PN，設計給定 a：長半軸中心線