【正文】 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計基于AUTOCAD漸開線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)畢業(yè)論文 目錄摘要 IABSTRACT II1緒論 1 引言 1 計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)概述 1 AUTOCAD VBA 程序設(shè)計概述 2 概述 2 AutoCAD ActiveX自動化技術(shù)簡介 2 VBA的功能 3 各種二次開發(fā)平臺和VBA作為AutoCAD開發(fā)工具的優(yōu)勢 32斜齒輪傳動簡介 4 4 精度等級、材料和齒數(shù) 4 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 4 按齒根彎曲強度設(shè)計 5 63 主要技術(shù)說明 7 Φd的程序?qū)崿F(xiàn)方法 7 動載系數(shù)Kv值的實現(xiàn)方法 8 齒輪接觸疲勞強度極限和彎曲疲勞強度極限線圖的擬合方法 9 11 12 13 齒間載荷分配系數(shù)KHα、KFα的程序?qū)崿F(xiàn)方法 1KFβ的程序?qū)崿F(xiàn)方法 15 按齒面接觸疲勞強度計算時齒向載荷分布系數(shù)KHβ 15 按齒根彎曲疲勞強度計算時齒向載荷分布系數(shù)KFβ 164 基于AutoCAD/VBA斜齒輪參數(shù)化設(shè)計的設(shè)計過程 18 基于AutoCAD/VBA斜齒輪參數(shù)化設(shè)計的主程序框圖 18 VBA交互開發(fā)環(huán)境 19 20 歡迎使用斜齒輪參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)界面 20 初始參數(shù)輸入界面 21 工況和齒輪布置界面 21 齒輪材料及特性界面 22 設(shè)計初始參數(shù)選擇界面 23 基本參數(shù)確定界面 24 計算參數(shù)界面 25 參數(shù)化繪圖界面 26 設(shè)計實例 28結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致謝 32附錄： 33571緒論 引言齒輪傳動是機械傳動的重要組成部分之一，它主要應(yīng)用于機械領(lǐng)域，在其他非機械領(lǐng)域也有十分廣泛的應(yīng)用。齒輪傳動形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠、壽命長，傳動比穩(wěn)定等優(yōu)點。傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計主要由設(shè)計人員查詢設(shè)計手冊中的數(shù)據(jù)表格、線圖來選擇參數(shù)，在這一過程中，許多參數(shù)、系數(shù)，如使用系數(shù)KA、動載系數(shù)、齒間載荷分配系數(shù)等都要受到設(shè)計師經(jīng)驗的影響，導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果有不確定性。整個設(shè)計過程是一項繁瑣、冗長而且需要認(rèn)真仔細(xì)完成的工作，任何一處差錯都能導(dǎo)致設(shè)計工作的失效。并且繪圖過程繁瑣，效率低下。因而用計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)設(shè)計斜齒輪，不但非常實用，而且是非常必要的。針對這個問題，我們運用模塊化的設(shè)計思想，基于AUTOCAD/VBA二次開發(fā)平臺開發(fā)了斜齒輪傳動的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計做到了既符合機械設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，又力求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，且界面簡潔，易操作。本文只介紹斜齒輪的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計過程和繪圖過程。 計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)概述20世紀(jì)50年代在美國誕生第一臺計算機繪圖系統(tǒng)，開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設(shè)計技術(shù)。60年代初期出現(xiàn)了CAD的曲面片技術(shù)，中期推出商品化的計算機繪圖設(shè)備。70年代，完整的CAD系統(tǒng)開始形成，后期出現(xiàn)了能產(chǎn)生逼真圖形的光柵掃描顯示器，推出了手動游標(biāo)、圖形輸入板等多種形式的圖形輸入設(shè)備，促進(jìn)了CAD技術(shù)的發(fā)展。80年代，隨著強有力的超大規(guī)模集成電路制成的微處理器和存儲器件的出現(xiàn)，工程工作站問世，CAD技術(shù)在中小型企業(yè)逐步普及。80年代中期以來，CAD技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、智能化方向發(fā)展。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用；系統(tǒng)構(gòu)造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機輔助設(shè)計與輔助制造聯(lián)成一體的計算機集成制造系統(tǒng)；固化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多處理機和并行處理技術(shù)在CAD中的應(yīng)用，極大地提高了CAD系統(tǒng)的性能；人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)引入CAD，出現(xiàn)了智能CAD技術(shù)，使CAD系統(tǒng)的問題求解能力大為增強，設(shè)計過程更趨自動化?，F(xiàn)在，CAD已在電子和電氣、科學(xué)研究、機械設(shè)計 、軟件開發(fā)、機器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動化、土木建筑、地質(zhì)、計算機藝術(shù)等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。計算機輔助設(shè)計指利用計算機及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作，簡稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負(fù)計算、信息存儲和制圖等項工作。在設(shè)計中通常要用計算機對不同方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速做出圖形顯示出來，使設(shè)計人員及時對設(shè)計做出判斷和修改；利用計算機可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。CAD 能夠減輕設(shè)計人員的勞動，縮短設(shè)計周期和提高設(shè)計質(zhì)量。 AUTOCAD VBA 程序設(shè)計概述 概述AutoCAD內(nèi)嵌的VBA語言是在標(biāo)準(zhǔn)的Visual Basic基礎(chǔ)上，結(jié)合AutoCAD的特點發(fā)展起來的一種Windows平臺上的高效開發(fā)工具，它可以充分利用Windows操作系統(tǒng)提供的強大功能，且簡單易用，非計算機專業(yè)人員也能利用VBA語言，高效快速地對AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)。VBA是通過AutoCAD ActiveX Automation接口來建立和AutoCAD對象間的聯(lián)系。ActiveX是建立在COM對象模型之上的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，它允許對象之間通過一定的接口相互通信。而AutoCAD ActiveX提供AutoCAD外控的控制編程的機制，通過使用AutoCAD對象，實現(xiàn)控制AutoCAD。 AutoCAD ActiveX自動化技術(shù)簡介ActiveX自動化技術(shù)（ActiveX Automation）是微軟建立的標(biāo)準(zhǔn)，基于COM的自動服務(wù)程序，是對象鏈接與嵌入（OLE:Object and Embed）的進(jìn)一步發(fā)展，它允許的用戶在Windows應(yīng)用程序中通過暴露的對象控制另一個Windows應(yīng)用程序。AutoCAD ActiveX技術(shù)提供了一種機制，可使編程者通過編程從AutoCAD的內(nèi)部或外部操作控制AutoCAD。ActiveX Automation提供了開發(fā)腳本、宏以及用Automation編程環(huán)境（如Visual ）開發(fā)第三方應(yīng)用程序的途徑。通過Automation，AutoCAD提供了可由Automation控制器（例如VB和Excel）進(jìn)行操作的可編程對象。因此，使跨應(yīng)用程序的宏編程成為可能，而這種功能在Auto LISP中是不存在的。簡單地說，使用Automation可以將許多應(yīng)用程序的功能合并到單個應(yīng)用程序中。ActiveX是由一系列的對象按一定的層次組成的一種對象結(jié)構(gòu)，每一種對象代表AutoCAD中的一個明確的功能，比如畫線、圖塊定義等。其絕大部分功能均以方法和屬性的方式封裝在ActiveX對象中，只要使用某種方式，使對象“暴露”，就可以使用面對對象編程的語言對其中的方法、屬性進(jìn)行引用，從而達(dá)到對AutoCAD實現(xiàn)編程的目的。 VBA的功能雖然主程序能開發(fā)的功能有多強大，與它所提供的對象體系有直接的關(guān)系，但VBA的強大的開發(fā)能力卻是不容質(zhì)疑。下面是VBA的主要功能：（1）VBA可提供強大的窗體創(chuàng)建功能，為應(yīng)用程序建立對話框及其他屏幕界面。（2）可創(chuàng)建自己的工具條。（3）可創(chuàng)建功能強大的模塊級宏指令，宏名實質(zhì)上就是模塊的過程名。（4）提供建立類模塊的功能，這對開發(fā)大型工程非常有用，因此類可提供重用組件。（5）具備完善的數(shù)據(jù)訪問和管理能力，通過DAO（數(shù)據(jù)訪問對象），可以對Access數(shù)據(jù)庫或其他外部數(shù)據(jù)庫（像dBase,FoxPro等）實現(xiàn)訪問與管理。此功能比直接使用AutoCAD的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)更方便，且功能強大。（6）可以使用SQL語句檢索數(shù)據(jù)，與RDO（遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對象）就結(jié)合起來，能夠建立客戶機/服務(wù)器級的數(shù)據(jù)通信。（7）能夠使用Win32 API提供的功能，建立應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)之間的通信。 各種二次開發(fā)平臺和VBA作為AutoCAD開發(fā)工具的優(yōu)勢隨著AutoCAD的日益普及，在其上進(jìn)行的二次開發(fā)的工具也不斷更新，現(xiàn)在流行的有Auto LISP、Visual Lisp、Object ARX(AutoCAD Runtime Extend)、VBA等，每種平臺都有不同的特點。Auto LISP是一種解釋性語言，其保密性差、運行速度慢、自頂而下的程序設(shè)計思想、調(diào)試不變等缺點使得它不適合開發(fā)大型的計算密集型的系統(tǒng)。另外其表達(dá)式的表示法也不易讓一般開發(fā)人員習(xí)慣和接受。ARX程序雖然是Windows動態(tài)鏈接庫程序，執(zhí)行ARX應(yīng)用程序所需系統(tǒng)的開銷最小，速度最快，但是開發(fā)過程相當(dāng)復(fù)雜。作為AutoCAD的開發(fā)工具，VBA具有以下4個主要的優(yōu)勢：（1）可視化的編程環(huán)境。因為熟悉Visual Basic程序的人們總是非常喜歡VB那極為方便的可視化編程環(huán)境。（2）數(shù)據(jù)集成與共享。從數(shù)據(jù)集成與共享的角度來說，VBA是一個AutoCAD應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境。（3）擴展了AutoCAD集成化用戶的能力。（4）可與Windows的應(yīng)用軟件方便地進(jìn)行交互。VBA的優(yōu)點是可以很容易地使用Windows系統(tǒng)資源，使AutoCAD能容易地與其他Windows下的應(yīng)用軟件交互。2斜齒輪傳動簡介平行軸斜齒圓柱齒輪簡稱為斜齒輪，其輪齒的齒向與軸線傾斜一個角度。本設(shè)計只討論漸開線斜齒輪外嚙合的相關(guān)問題。斜齒輪與直齒輪相比，有諸多的優(yōu)點：（1） 重合度大、齒面接觸強度情況好，因此傳動平穩(wěn)、承載能力高。（2） 斜齒輪的最少齒數(shù)比直齒輪少，故結(jié)構(gòu)更緊湊。（3） 斜齒輪的制造成本與直齒輪相同。由于上述的優(yōu)點，斜齒輪被廣泛地用于高速、重載的傳動中。但是也有缺點：因存在螺旋角β，故傳動時會產(chǎn)生軸向力Fa=Fsinβ,于傳動不力。為了既能發(fā)揮斜齒輪的優(yōu)點，又不至于使軸向力過大，一般采用的螺旋角β=8176。~20176。對于外嚙合的斜齒輪傳動，正確的嚙合條件：αn1=αn2；mn1=mn2；β1=β2。、精度等級、材料和齒數(shù)（1）選擇漸開線圓柱斜齒輪傳動（2）按參考材料[3]表108根據(jù)機器名稱選擇精度等級。（3）按參考材料[3]表101選擇相互嚙合的一對齒輪的材料，并根據(jù)材料確定大小齒輪的硬度范圍，確保二者硬度差為30HBS―50HBS,在嚙合時較硬的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒面會起較顯著的冷作硬化效應(yīng)，從而大大提高了大齒輪齒面的疲勞極限。（4）初選小齒輪齒數(shù)，然后根據(jù)傳動比計算大齒輪齒數(shù)。（5）初選螺旋角。 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由設(shè)計設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即：（1）確定公式內(nèi)的各個計算數(shù)值：①試選載荷系數(shù)Kt。②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1。③按參考材料[3]表107選取齒寬系數(shù)。④按參考材料[3]表106查材料的彈性影響系數(shù)ZE。⑤按參考材料[3]表1021按齒面硬度查的大小齒輪的接觸疲勞強度極限。⑥計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。⑦按參考材料[3]圖1019取疲勞壽命系數(shù)。⑧計算接觸疲勞許用應(yīng)力。⑨按參考材料[3]圖1030選取區(qū)域系數(shù)。⑩按參考材料[3]圖1026查的重合度εα=εα1+εα2。（2）計算①試算小齒輪分度圓直徑d1t。②計算圓周速度。③計算齒寬b及模數(shù)mnt。④計算縱向重合度。⑤計算載荷系數(shù)K：按參考材料[3]表102確定使用系數(shù)KA。 按參考材料[3]表108確定查的動載系數(shù)Kv；按參考材料[3]表104確定KHβ；按參考材料[3]圖103確定KHα。⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑。⑦計算模數(shù)。 按齒根彎曲強度設(shè)計由設(shè)計公式進(jìn)行試算，即：（1）確定計算參數(shù)①計算載荷系數(shù)：。②根據(jù)縱向重合度，按參考材料[3]圖1028查的螺旋角影響系數(shù)。③計算當(dāng)量齒數(shù)。④按參考材料[3]表105查取齒形系數(shù)YFa。⑤按參考材料[3]表105查取應(yīng)力校正系數(shù)YSa。⑥計算大小齒輪的并加以比較，然后選取大值。⑦按參考材料[3]圖1020查的大小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE。⑧按參考材料[3]圖1018取得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN，并計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。（2）設(shè)計計算根據(jù)設(shè)計公式可計算得到法面模數(shù)mn，為了滿足齒根彎曲疲勞強度，mn取值應(yīng)大于計算值，按參考材料[4]表101，盡量選取第一系列的數(shù)值。同時為了滿足齒面接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1來計算應(yīng)有的齒數(shù)。也就是，然后取整得到小齒輪的最終齒數(shù)，根據(jù)傳動比算得大齒輪的最終齒數(shù)。（1）計算中心距，然后對中心距進(jìn)行圓整。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角，若螺旋角變化不多，則不需要對參數(shù)εα、Kβ、ZH等進(jìn)行修正。（3）大小齒輪的相關(guān)尺寸計算小齒輪的分度圓直徑計算大齒輪的分度圓直徑當(dāng)取h*an=1,c＊n=：計算小齒輪的齒頂圓直徑計算大齒輪的齒頂圓直徑計算小齒輪的齒根圓直徑計算大齒輪的齒根圓直徑（4）計算齒輪寬度然后圓整得到齒輪的最終寬度，并且使得大齒輪寬度比小齒輪寬度大5mm，這是為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，使得斜齒輪嚙合更加平穩(wěn)。（5）結(jié)果設(shè)計如果齒輪的齒頂圓直徑大于160mm，以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜，若小于160mm，應(yīng)該選擇實心式結(jié)構(gòu)。3 主要技術(shù)說明 Φd的程序?qū)崿F(xiàn)方法圓柱齒輪的齒寬系數(shù)Φd是由兩支撐相對于小齒輪的裝置狀況決定的，如表31。表31 圓柱齒輪的齒寬系數(shù)Φd裝置狀況兩支撐相對于小齒輪做對稱布置兩支撐相對小齒輪做不對稱布置小齒輪懸臂布置Φd———當(dāng)選擇小齒輪選擇對稱布置時，窗體上就會顯示為“—”，顯示在窗體下面的文本框中，用戶也可以根據(jù)提示選擇輸入齒寬系數(shù)Φd。部分程序如下：…………………………Private Sub OptionButton9_C