【正文】 1 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)和基礎(chǔ)理論知識(shí)，獨(dú)立解決本專(zhuān)業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。在設(shè)計(jì)方案的選定，設(shè)計(jì)資料的收集，手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的運(yùn)用，零部件及總裝圖的繪制等方面有較全面的鍛煉。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不僅反映了設(shè)計(jì)的思想內(nèi)容，方法和步驟，而且還反映了學(xué)生的文理修養(yǎng)和作風(fēng)。 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，像一級(jí)圓柱齒輪傳動(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(chē)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(lèi)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(chē)，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。 在選擇程序語(yǔ)言時(shí)，要考慮開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的功能是否強(qiáng)大，技術(shù)是否先進(jìn)，使用是否方便，同時(shí)還要考慮開(kāi)發(fā)所花費(fèi)的時(shí)間及效果。在齒輪 傳動(dòng) 參數(shù)設(shè)計(jì)中，采用 VB語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具，這是由于 VB是一種在 windows環(huán)境下的、可視的面對(duì)象的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，在其圖形用戶(hù)界面上通過(guò)操作界面元素，如菜單、按鈕、對(duì)話框、編輯框、單選框、復(fù)選框、列表框和滾動(dòng)等，由可視開(kāi)發(fā)工具自動(dòng)生成應(yīng)用軟件，并且 VB開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟 2 件具有良好的可移植性和可擴(kuò)充性，所以本設(shè)計(jì)采用 VB語(yǔ)言。 本文主要介紹圓錐 齒輪傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，通過(guò) visual 的設(shè)計(jì)。為達(dá)到齒輪類(lèi)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。 本文在編寫(xiě)過(guò)程中，承蒙指導(dǎo)老師肖志信和各位同學(xué)的大力支持、熱心幫助，在此并表示謝意。由于本人水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，說(shuō)明書(shū)中錯(cuò)誤或不足之處在所難免 , 懇請(qǐng)各位老師及同學(xué)提出寶貴意見(jiàn)和 建議 。 3 1 參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù) 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)代表了當(dāng)今程序設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，已逐漸成為程序設(shè)計(jì)的一個(gè)“熱門(mén)”技術(shù)。它最大的優(yōu)點(diǎn)就是開(kāi)發(fā)效率高、代碼重用率高，為軟件開(kāi)發(fā)提供了一種新的方法，引入了許多新的概念?；趯?duì)象的可視化程序設(shè)計(jì)，使程序設(shè)計(jì)員不再是單純地從代碼的第一行一直寫(xiě)到最后一行，而是考慮如何創(chuàng)建對(duì)象，利用對(duì)象來(lái)簡(jiǎn)化程序設(shè)計(jì)，將軟件開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)階段與實(shí)現(xiàn)階段緊密地連接在一起。 研究的意義與目的 齒輪傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)。齒輪傳動(dòng) 是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)裝置，傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算，過(guò)程復(fù) 雜，需要查取很多圖、表，設(shè)計(jì)費(fèi)時(shí)、效率低，且手工計(jì)算容易出錯(cuò)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的設(shè)計(jì)模式，齒輪傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)已由手工轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。這樣不但提高了設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量，減少設(shè)計(jì)工件量，同時(shí)為現(xiàn)代高速、多變、中少批量的設(shè)計(jì)提供了必要的保障手段?，F(xiàn)代齒輪設(shè)計(jì)與制造尋找一種有效的技術(shù)方法?？梢哉f(shuō)，它是齒輪快速設(shè)計(jì)技術(shù)的需要 ,亦是我國(guó)齒輪工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需要 ,具有重大的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)代模塊化設(shè)計(jì)方法的研究已經(jīng)廣泛融合其他現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、 制造和管理技術(shù)，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、成組技術(shù)等，經(jīng)理論分析和實(shí)踐證明，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在下述幾個(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)的快速應(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(zhuān)業(yè)技術(shù) 4 人員的勞動(dòng)強(qiáng)度； (5)縮短機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和供貨期限，以贏得用戶(hù)。 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言選擇 在齒輪傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)模塊中，采用 。之所以 選擇 VB語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)工具，是因?yàn)?Microsoft Visual Basic(簡(jiǎn)稱(chēng) 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)，使用可視化設(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)。 除了 VB之外 ,當(dāng)前能夠編制 Windows應(yīng)用程序的可視化編程工具還有很多 ,所針對(duì)的 編 程 領(lǐng) 域 也 各 有 側(cè) 重 , 就 微 軟 系 列 的 可 視 化 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(zhuān)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拍苷莆铡Ｏ鄬?duì)而言， VB簡(jiǎn)單易學(xué) ,變量定義不太嚴(yán)密 ,對(duì)于非專(zhuān)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) ,但是必須承認(rèn) ,對(duì) Windows操作系統(tǒng)最熟悉的還是微軟 ,而且微軟本身 Windows操作系統(tǒng)的源代碼采取不公開(kāi)的策略 ,使得其他公司出品的產(chǎn)品在實(shí)現(xiàn)相同功能時(shí)多少都要走些彎路 ,用戶(hù)在使用這些產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí) ,程序的效率將會(huì)受到影響。 5 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 應(yīng)用程序的基本特點(diǎn) 美國(guó)微軟公司從 1991年推出 6個(gè)版本， win9x或winme， win2020， winxp， windowsNT等操作系統(tǒng)下，是一個(gè) 32位的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，用其設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)有兩個(gè)基本特點(diǎn) :可視化設(shè)計(jì)和事件驅(qū)動(dòng)編程。 可視化設(shè)計(jì) 同其他的一些可視化程序開(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(pán)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(pán)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(hù)提供大量的界面元素 (在 VB中稱(chēng)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(hù)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(hù)只需要利用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)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。 事件驅(qū)動(dòng)編程 Windows操作系統(tǒng)出現(xiàn)以來(lái) ,圖形化的用戶(hù)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(hù) 6 進(jìn)行交互。例如發(fā)生鼠標(biāo)單擊、鍵盤(pán)輸入等事件時(shí) ,由用戶(hù)編寫(xiě)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(chēng)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(hù)直接進(jìn)行交互的就是這些對(duì)象組成的圖形界面 ,也稱(chēng)為用戶(hù)接口或用戶(hù)界面 ,在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序時(shí)就必須考慮到用戶(hù)如何與程序進(jìn)行交戶(hù)。更進(jìn)一步 ,甚至程序和程序之間也會(huì)有通訊和交戶(hù) ,基本上用戶(hù)是通過(guò)鼠標(biāo)、鍵 盤(pán)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(pán)操作所引發(fā)的事件做出響應(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。 擬合理論 在齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)的計(jì)算中，常常遇到用線圖表達(dá)參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系。常用的曲線擬合方法有兩類(lèi)：一類(lèi)是嚴(yán)格通過(guò)被擬合曲線 f(x)各結(jié)點(diǎn)（ xi,yi）的曲線擬合法；另一類(lèi)是不通過(guò)被擬合曲線 f(x)各結(jié)點(diǎn)（ xi,yi），但嚴(yán)格控制各結(jié)點(diǎn)與擬合曲線對(duì)應(yīng)的偏差而作的擬合曲線。工程上常 采用第二種方法進(jìn)行曲線擬合 , 本系統(tǒng)采用控制偏差平方和最小的方法進(jìn)行曲線擬合。 擬合原理 擬合基本原理如下： 如圖 11所示的一組數(shù)據(jù)可以用一個(gè) m次多項(xiàng)式 7 ? ? 12 1 11 2 2 1 1... mm m jm m m jjP x x x x x x? ? ? ? ? ????? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 11） 來(lái)擬合，即用多項(xiàng)式近似代替這組數(shù)據(jù)的函數(shù) y=f(x)。 設(shè)擬合多項(xiàng)式 xi處的偏差為 iR ,則 ? ?i m i iR P x y?? . ? ? ? ?? ? ? ?? ?12 1 11 2 2 112 1211 1 112111 ...mm m jm i m i i m m jjn n mji j i m i ii i jnmjjiijP x R P x y x x x x xR x y P x yxy? ? ? ? ? ????????????? ? ?????? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ????????? ? ??? 擬合多項(xiàng)式曲線要控制局部偏差就是要使結(jié)點(diǎn)處的偏差 Ri 最小，通過(guò)控制局部偏差從而控制全局偏差就要使各結(jié)點(diǎn)的偏差總和 ?R i 最小。為避免出現(xiàn)失真現(xiàn)象，采用下式控制在結(jié)點(diǎn)處的偏差： ? ?2 211nni m i iiiR P x y? ??? ? ??????? (12) 與式（ 11）聯(lián)立， 式（ 12）可記為 : ? ?1 2111nm jjiij xy??? ??????? (13) 上式的幾何解釋是曲線 ??mPx不嚴(yán)格過(guò)原曲線 f(x)各結(jié)點(diǎn)，但要控制在各結(jié)點(diǎn)處與原曲線的偏差最小，即擬合曲線 ??mPx較準(zhǔn)確地反映原曲線 f(x)(各結(jié)點(diǎn) )的變化趨勢(shì)。 由于 ix 和 iy 是已知的一組數(shù)據(jù)，因此式（ 13）的φ可看作是多項(xiàng)式樣 mP (x)待定系數(shù) α j(j=1,2,? ,m,m+1)的函數(shù)，可表示為：