【正文】 實(shí)意義。 在圓錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算模塊中，采用 Visual Basic 語(yǔ)言進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。選擇 VB 語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具，是因?yàn)?Visual Basic 是一種在 Windows 環(huán)境下的、可視的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，它將 Windows 編程的復(fù)雜性封裝起來(lái)，使用設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，提高了應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)效率，并且具有功能強(qiáng)大，易學(xué)易用，編程 簡(jiǎn)潔等特點(diǎn) [10]?？蓾M足圓錐齒輪類產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的要求，實(shí)現(xiàn)在不同的參數(shù)和要求的情況下能夠快速的、較為精確的得出圓錐齒輪所需的各種參數(shù)，從而以減少零件的種數(shù)，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高加工效上海電力學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 3 率，便于生產(chǎn)管理，有利于產(chǎn)品的更新改型和獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。其意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（ 1）可使現(xiàn)有機(jī)械工業(yè)得到振興，并向高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（ 2）有利于企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)變化，采用先進(jìn)技術(shù)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，增加企業(yè)對(duì)市場(chǎng)快速應(yīng)變能力；（ 3）有利于降低成本，增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力：（ 4）減輕機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制 造及裝配專業(yè)技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度：（ 5）縮短機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和供貨時(shí)間，以贏得用戶。 在我國(guó)，大多數(shù)國(guó)有圓錐齒輪裝備制造企業(yè)的裝備可靠性指標(biāo)進(jìn)步較慢，致使圓錐齒輪行業(yè)的大部分主導(dǎo)精加工裝備仍是以進(jìn)口為主。但在用 VB 設(shè)計(jì)機(jī)械零件方面的技術(shù)已發(fā)展的日趨成熟，在現(xiàn)代工業(yè)中越來(lái)越能得到廣泛的應(yīng)用。用 VB 設(shè)計(jì)機(jī)械零件已越來(lái)越受到我國(guó)設(shè)計(jì)人員的重視，還有很大的發(fā)展空間。 世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)機(jī)械零件做了大量的研究。用VB 設(shè)計(jì)機(jī)械零件方面的技術(shù)早已發(fā)展成熟。但其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言能處理的問(wèn)題還不能太 復(fù)雜，對(duì)于復(fù)雜形狀的機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算還有待于進(jìn)一步研究。雖然如此，但用 VB 設(shè)計(jì)機(jī)械零件比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有著明顯的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越廣泛的得到設(shè)計(jì)人員的接受。 本課題任務(wù)和研究方法 （一）本課題的任務(wù) （ 1）基于 VB 進(jìn)行圓錐齒輪計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)基于 VB 的圓錐齒輪計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)展開(kāi)，熟悉 VB 編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境，利用 VB語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出圓錐齒輪計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，得到所需要的設(shè)計(jì)參數(shù)。 （ 2）有關(guān)線圖的處理。圓錐齒輪設(shè)計(jì)中的線圖有：圓錐齒輪的選材、硬度處理等。 （二）本課題的研究方 法 （ 1）查閱資料，收集準(zhǔn)備各種即將應(yīng)用到的資料和材料，掌握常用的圓錐齒輪設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法。 （ 2）熟悉 VB 開(kāi)發(fā)環(huán)境、編程語(yǔ)言、窗體制作等技術(shù)和使用方法。 （ 3）利用 VB 開(kāi)發(fā)出圓錐齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中 ,將圓錐齒輪設(shè)計(jì)中的所有圖線、區(qū)域、和數(shù)據(jù)表進(jìn)行公式化處理，并編制成程序 ,利用 VB進(jìn)行編程，按照?qǐng)A錐齒輪設(shè)計(jì)的基本流程，開(kāi)發(fā)出圓錐齒輪的 CAD 系統(tǒng)。用戶只需在窗體中輸入相應(yīng)的設(shè)計(jì)條件 ,即可得到圓錐齒輪所需的各種設(shè)計(jì)參數(shù)。 程序語(yǔ)言的選用 各種編程語(yǔ)言的比較 除了 VB 之外 ,當(dāng) 前能夠編制 Windows 應(yīng)用程序的工具還有很多 ,所針對(duì)的編程領(lǐng)域也各有側(cè)重 ,就微軟系列的開(kāi)發(fā)工具而言 ,就有 VB,VisualC++,VisualJ++,Visual Foxpro 等 ,其中 Visual Foxpro 是針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)編程的開(kāi)發(fā)工具； Visual J++能結(jié)合微軟的一貫編程風(fēng)格，很方便進(jìn)行 Java 的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，但它的移植性較差； Visual C++是為專業(yè)程序設(shè)計(jì)員提供的開(kāi)發(fā)工具 ,變量聲明和定義嚴(yán)密 ,功能強(qiáng)大靈活 ,必須經(jīng)過(guò)相當(dāng)?shù)呐Σ拍苷莆?。相?duì)而言， VB 簡(jiǎn)單易學(xué) ,變量定義不太嚴(yán)密 ,對(duì)于非專業(yè)程序員而 言功能足夠強(qiáng)大。除了微軟之外 ,其他公司也在為 Windows 操作系統(tǒng)平臺(tái)制作應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具 ,例如前 Borland 的公司出品的 Delphi,C++Bulider, J++Bulider 等 ,其他一些公司出品的針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)編程的PowerBulider, PowerDesigner等 ,不可否認(rèn) ,這些產(chǎn)品相當(dāng)出色 ,如果能夠熟練掌握將是編程者能力的體現(xiàn) [10]。 VB是一種新型的語(yǔ)言。與傳統(tǒng)的語(yǔ)言相比，它在許多方面有重要的改革和突破。而最基本就是，在參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊中，采用 。之所以選擇 VB語(yǔ)言作 為基于 VB 的圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4 開(kāi)發(fā)工具，是因?yàn)?Visual Basic(簡(jiǎn)稱 VB)是一種在 Windows環(huán)境下的、可視的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，它將 Windows編程的復(fù)雜性封裝起來(lái)，使用設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，提高了應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)效率，并且具有功能強(qiáng)大，易學(xué)易用，編程簡(jiǎn)潔等特點(diǎn)。 在選擇所需要的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具時(shí) ,不但要考慮開(kāi)發(fā)工具的功能是否強(qiáng)大 ,還要考慮所花費(fèi)的時(shí)間和效果。綜合考慮，在確定開(kāi)發(fā)工具時(shí)選擇 。 VB 的功能特點(diǎn) ，它的功能就是用來(lái)編寫程序。有與事件驅(qū)動(dòng)加 結(jié)構(gòu)化的編程機(jī)制，使其成為一種非常有趣且功能十分強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。Visual Basic 是當(dāng)今十分流行的編程工具之一，學(xué)習(xí) Visual Basic的目的在于應(yīng)用，利用其編寫應(yīng)用程序解決工程實(shí)際問(wèn)題 [20]。本次設(shè)計(jì)自始至終貫穿了用 Visual Basic解決常見(jiàn)初等數(shù)學(xué)問(wèn)題、日常工作中的具體問(wèn)題，及結(jié)合具體專業(yè)課程機(jī)械設(shè)計(jì)、 AutoCAD等課程的程序設(shè)計(jì)。它具有以下功能特點(diǎn)： （ a）可視化編程 用傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)程序時(shí)，都是通過(guò)編寫代碼來(lái)設(shè)計(jì)用戶界面，而在 VB下，可以畫(huà)界面，并且有所見(jiàn)即所得（程序運(yùn)行效果 幾乎完全相同）的動(dòng)人效果，界面設(shè)計(jì)效率與設(shè)計(jì)質(zhì)量大大提高。 同其他的一些程序開(kāi)發(fā)工具一樣 , VB在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序界面時(shí)可以說(shuō)是“所見(jiàn)即所得”，在設(shè)計(jì)時(shí) ,頭腦中所想象的應(yīng)用程序界面 ,完全可以通過(guò)鍵盤鼠標(biāo)以及徒手畫(huà)出來(lái) ,而不是編制大量的代碼然后再編譯生成 ,如果需要修改 ,也是利用鍵盤鼠標(biāo)和手畫(huà) ,而底層的一些程序代碼由 VB自動(dòng)生成或修改。 VB為用戶提供大量的界面元素 (在 VB中稱為控件對(duì)象 ),這些控件對(duì)象對(duì)于熟悉Windows應(yīng)用程序的用戶而言是一點(diǎn)也不陌生 ,如“窗體”、“菜單”、“命令按鈕”、“工具按鈕”、“檢查框 ”等等 ,用戶只需要利用鼠標(biāo)、鍵盤把這些控件對(duì)象拖動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?,設(shè)置它們的大小、形狀、屬性等 ,就可以設(shè)計(jì)出所需的應(yīng)用程序界面。 （ b）事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制 傳統(tǒng)的編程方式是面向過(guò)程，按程序代碼事先設(shè)計(jì)的流程運(yùn)行。但在圖形用戶界面的程序設(shè)計(jì)中，通過(guò)事件來(lái)執(zhí)行對(duì)象的動(dòng)作，事件（即用戶的動(dòng)作）掌握著程序的運(yùn)行流向，每個(gè)事件都能驅(qū)動(dòng)一段程序的運(yùn)行。 Windows操作系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái) ,圖形化的用戶界面和多任務(wù)多進(jìn)程的應(yīng)用程序要求程序設(shè)計(jì)不能是單一性的 ,在使用 VB設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí) ,必須首先確定應(yīng)用程序如何同用戶進(jìn)行交互。 例如發(fā)生鼠標(biāo)單擊、鍵盤輸入等事件時(shí) ,由用戶編寫的代碼控制這些事件的響應(yīng) ,這就是所謂的事件驅(qū)動(dòng)編程。前面已經(jīng)談到 ,在 VB中把窗體以及“菜單”、“命令按鈕”等控件稱為對(duì)象 ,如果設(shè)計(jì)出了應(yīng)用程序 ,那么與應(yīng)用程序的用戶直接進(jìn)行交互的就是這些對(duì)象組成的圖形界面 ,也稱為用戶接口或用戶界面 ,在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)就必須考慮到用戶如何與程序進(jìn)行交戶 [22]。更進(jìn)一步 ,甚至程序和程序之間也會(huì)有通訊和交戶 ,基本上用戶是通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤與應(yīng)用程序進(jìn)行交互的 ,這時(shí)那些對(duì)象就必須對(duì)鼠標(biāo)和鍵盤操作所引發(fā)的事件上海電力學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 5 做出響應(yīng)。響應(yīng)就是指執(zhí)行一段應(yīng)用程 序 ,它不沿預(yù)定的路徑執(zhí)行 ,而是在響應(yīng)不同事件時(shí)執(zhí)行不同的代碼。因此 ,應(yīng)用程序代碼的路徑在每次響應(yīng)而執(zhí)行時(shí)可能都是不形同的。 （ c）面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)是 20世紀(jì) 80年代初提出的，起源于 Smalltalk語(yǔ)言。這種方法引入了新的概念和思維方式，使軟件在程序設(shè)計(jì)中建立能夠模仿真實(shí)世界模型的方法通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的復(fù)雜性進(jìn)行概括，抽象和分類，使軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)形成一個(gè)由抽象到具體，有簡(jiǎn)單到復(fù)雜這樣一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，從而解決大型軟件研制中存在效率低，質(zhì)量難以保證，調(diào)試復(fù)雜，維護(hù)困難等一系列問(wèn)題。 基于 VB 的圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6 第 二章 數(shù)表和線圖的程序化處理 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到需要查取圖表的情況，常用的處理方法是 插值法 。 插值法是利用函數(shù) f(x)在某區(qū)間中若干點(diǎn)的函數(shù)值， 做出 適當(dāng)?shù)奶囟ê瘮?shù)，在這些點(diǎn)上取已知值，在區(qū)間的其他點(diǎn)上用這特定函數(shù)的值作為函數(shù) f(x)的近似值。 線圖的處理方法 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，有時(shí)需要從設(shè)計(jì)資料提供的圖形中查詢數(shù)據(jù)。圖 21為蝸桿傳動(dòng)的相對(duì)滑動(dòng)速度概略值查詢圖。由于圖中曲線的形狀類型未知，不易建立精確的數(shù)學(xué)模型，因此，可以從曲線上均勻地采集一些結(jié)點(diǎn)，用這些結(jié)點(diǎn)建立一個(gè)數(shù)表，然后對(duì)這個(gè)數(shù)表進(jìn)行二次 插值處理，也可得到所需的近似數(shù)據(jù)。這種方法稱為曲線的數(shù)表化處理 [14]。對(duì)于圖 21， 從各條曲線上分別采集若干結(jié)點(diǎn)，將其坐標(biāo)值填于表 21。 圖 21 滑動(dòng)速度概略值 表 21 相對(duì)滑動(dòng)速度 v 由輸入的參數(shù)（功率 p 和蝸桿轉(zhuǎn)速 n1）所確定的坐標(biāo)點(diǎn)有可能不在曲線上，因此，需要采用二次插值法求出輸出參數(shù)（相對(duì)滑動(dòng)速度 v）。 上海電力學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 7 數(shù)表的處理方法 從漸開(kāi)線圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表中選用模數(shù)時(shí)，一般應(yīng)優(yōu)先選用第一系列（如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)減速器時(shí)，模數(shù)作為輸入?yún)?shù)，由用戶從表中選擇）。有時(shí)根據(jù)具體情況也可以選第二系 列，例如，設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)減速器時(shí)，模數(shù)是輸出參數(shù)，由強(qiáng)度條件確定，為了減少減速器尺寸與重量，模數(shù)應(yīng)選擇最接近的較大值。于是，可能出現(xiàn)這種情況：齒輪強(qiáng)度條件確定的最小模數(shù)為 m′ =，按優(yōu)先原則，應(yīng)選第一系列的 m=4；若按 “ 滿足強(qiáng)度條件的前提下用料要少 ” 的原則考慮，應(yīng)選第二系列的 m=。因此，為了滿足不同的需求，提高程序的通用性，模數(shù)的查詢程序應(yīng)滿足各種用戶需求。 根據(jù)上述設(shè)計(jì)要求，作出如下處理方案： 將該表拆分為兩個(gè)規(guī)則的非函數(shù)表：模數(shù)第一系列表（見(jiàn)表 22）、第一系列與第二系列按大小混合后的系列表（ 見(jiàn)表 23）。為滿足用戶使用要求，程序需要詢問(wèn)用戶是否總采用第一系列。如果總采用第一系列，就從第一系列表中查詢，否則則從混合系列表中查詢。 從混合系列表中查詢時(shí)，往值增大的方向查到與 m′ =（模數(shù)為 ），還要判斷該值是屬于第一系列，還是第二系列。 程序的參數(shù)表見(jiàn)表 24。 表 22 第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表 表 23 將第一、第二系列按大小混合后的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表 表 24 處理模數(shù)的程序參數(shù)表 基于 VB 的圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8 第三章 標(biāo)準(zhǔn)圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣 泛 ，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá) 200m/s。齒輪傳動(dòng)有（ 1）效率高，圓錐齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%實(shí)用意義很大。（ 2）齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)，一般可以工作一、二十年對(duì)車輛及在礦井工作的機(jī)器尤為重要。（ 3）傳動(dòng)比穩(wěn)定。 在各類機(jī)械產(chǎn)品的零件中 ,齒輪占有相當(dāng)大的比重 ,提高齒輪的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率已成為提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和效率的關(guān)鍵?？焖僭O(shè)計(jì)與制造技術(shù)的出現(xiàn)為制造業(yè)提高市場(chǎng)響應(yīng)速度奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，國(guó)外應(yīng)用此技術(shù)與方法已有大量成功的先例，如美國(guó)萊斯勒公司開(kāi)發(fā) Neno小型汽車，減少了 63%的工程技術(shù)人 員，縮短 28%的開(kāi)發(fā)時(shí)間； DEC公司使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短了 60%；通用發(fā)動(dòng)機(jī)廠使設(shè)計(jì)修改量減少了 75%等等。 圓錐齒輪的設(shè)計(jì)過(guò)程 參數(shù)設(shè)計(jì)： (a) 背錐和當(dāng)量齒輪 下圖為一對(duì)錐齒輪的軸向剖面圖。該對(duì)錐齒輪的軸角等于兩分度錐角之和，即 21 ?? ??? （ 31） uzzdd /1//ta n 21211 ???? （ 32） udd ?? 212 /tan ? （ 33） 1/1/2/c os 221221 ????? uuuddRd? （ 34） 1/12/c o s 212 ??? uRd? （ 35） 由于直齒錐齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算及重合度計(jì)算的需要引進(jìn)一對(duì)當(dāng)量 齒輪，它們是用該對(duì)錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的背錐展開(kāi)所得到的 [3]。當(dāng)量齒輪的分度圓半徑 2/1vd 和 2/2vd 分別為這對(duì)錐齒輪齒寬 b中點(diǎn)處背錐的母線長(zhǎng)；模數(shù)即為齒寬中點(diǎn)的模數(shù)，為平均模數(shù) mm。 上海電力學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 9 圖 31 直齒錐齒輪傳動(dòng)的幾何參數(shù) (b) 基本參數(shù) 由于直齒錐齒輪大端的尺寸最大，測(cè)量方便。因此，規(guī)定錐齒輪的參數(shù)和幾何尺寸均以大端為準(zhǔn)。大端的模數(shù) m的值為標(biāo)準(zhǔn)值，按下表選取。在 GB1236990中規(guī)定了大端的壓力角 a=20。，齒頂高系數(shù) ha*=1，頂隙系數(shù) c*=[7]。 表 31 錐齒輪模數(shù) 錐齒輪模數(shù) ? 1 2 3 4 5 6 7 8 ? (c) 當(dāng)量齒數(shù) 當(dāng)量齒輪的齒數(shù) vz 稱為錐齒輪的當(dāng)量齒數(shù)。 ?cos/zzv ? (36) 式中： vz 一般不是整數(shù)，無(wú)須圓整