【正文】 571緒論 引言齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)的重要組成部分之一，它主要應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域，在其他非機(jī)械領(lǐng)域也有十分廣泛的應(yīng)用。整個(gè)設(shè)計(jì)過程是一項(xiàng)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(cuò)都能導(dǎo)致設(shè)計(jì)工作的失效。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做到了既符合機(jī)械設(shè)計(jì)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。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(dòng)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。現(xiàn)在，CAD已在電子和電氣、科學(xué)研究、機(jī)械設(shè)計(jì) 、軟件開發(fā)、機(jī)器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動(dòng)化、土木建筑、地質(zhì)、計(jì)算機(jī)藝術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。CAD 能夠減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。而AutoCAD ActiveX提供AutoCAD外控的控制編程的機(jī)制，通過使用AutoCAD對(duì)象，實(shí)現(xiàn)控制AutoCAD。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(duì)象。其絕大部分功能均以方法和屬性的方式封裝在ActiveX對(duì)象中，只要使用某種方式，使對(duì)象“暴露”，就可以使用面對(duì)對(duì)象編程的語言對(duì)其中的方法、屬性進(jìn)行引用，從而達(dá)到對(duì)AutoCAD實(shí)現(xiàn)編程的目的。（3）可創(chuàng)建功能強(qiáng)大的模塊級(jí)宏指令，宏名實(shí)質(zhì)上就是模塊的過程名。（6）可以使用SQL語句檢索數(shù)據(jù)，與RDO（遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對(duì)象）就結(jié)合起來，能夠建立客戶機(jī)/服務(wù)器級(jí)的數(shù)據(jù)通信。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。（2）數(shù)據(jù)集成與共享。VBA的優(yōu)點(diǎn)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） 斜齒輪的最少齒數(shù)比直齒輪少，故結(jié)構(gòu)更緊湊。為了既能發(fā)揮斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)，又不至于使軸向力過大，一般采用的螺旋角β=8176。（3）按參考材料[3]表101選擇相互嚙合的一對(duì)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(shí)較硬的小齒輪齒面對(duì)較軟的大齒輪齒面會(huì)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。②計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1。⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。⑩按參考材料[3]圖1026查的重合度εα=εα1+εα2。④計(jì)算縱向重合度。⑦計(jì)算模數(shù)。④按參考材料[3]表105查取齒形系數(shù)YFa。⑧按參考材料[3]圖1018取得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN，并計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。（1）計(jì)算中心距，然后對(duì)中心距進(jìn)行圓整。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(duì)于小齒輪的裝置狀況決定的，如表31。部分程序如下：……………………………………Private Sub CommandButton2_Click() 39。由于齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim和齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE只和硬度值大小有關(guān)系，且基本上一階線性相關(guān)，所以一旦選擇了具體的硬度值，齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim和齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE也就隨之確定了。由于σHlim和σFE與硬度值一階線性相關(guān)，因此只要知道了硬度值最大、最小時(shí)對(duì)應(yīng)的接觸疲勞強(qiáng)度極限值或彎曲疲勞強(qiáng)度極限值的大小，兩點(diǎn)確定一條直線，直線方程就能擬合出來。也就是兩個(gè)點(diǎn)（，σHlimmin）和（，σHlimmax）。圖33 接觸疲勞壽命系數(shù)KHN圖中的1，2，3，4分別代表了不同的材料和熱處理方式。同理，運(yùn)用這種方法我們可以找到當(dāng)N2000000時(shí)KHN1與N相關(guān)的方程。時(shí)，Yβ的值僅與εβ有關(guān)，且隨εβ線性增加，Yβ在線性減小，可知此時(shí)Yβ與εβ一階線性相關(guān)。根據(jù)作者查到的文獻(xiàn)資料顯示，當(dāng)β30176。圖35 區(qū)域系數(shù)ZH (αn=20176。由于齒距誤差和彈性變形等原因，總載荷并不是按長度的比例在兩條接觸線之間均與分布的，所以有必要引入齒間載荷分配系數(shù)Kα.齒間載荷分配系數(shù)與齒輪精度等級(jí)和是否表面硬化處理有關(guān)，見表32。本設(shè)計(jì)充分考慮到了齒輪是否進(jìn)行了表面硬化處理， = 1就是指齒輪進(jìn)行了表面硬化處理， = 0沒有進(jìn)行表面硬化處理。 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KFβ齒輪的KFβ可和KHβ之值、齒寬b與齒高h(yuǎn)之比b/h有關(guān)，見圖36。剛進(jìn)入程序第一個(gè)窗體是登錄窗體，登錄窗體上只有一些設(shè)計(jì)者指導(dǎo)者信息和標(biāo)題。第五個(gè)窗體是用于選擇齒輪精度，初選螺旋角和載荷系數(shù)，輸入接觸疲勞安全系數(shù)和彎曲疲勞安全系數(shù)。至此，整個(gè)過程結(jié)束。σHlim和σFE分別代表齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限和彎曲疲勞強(qiáng)度極限。打開后進(jìn)入的就是VBA IDE（VBA交互開發(fā)環(huán)境），用戶可以使用VBA交互開發(fā)環(huán)境編輯其代碼、窗體及進(jìn)行引用。屬性窗口在左下方，對(duì)應(yīng)的是界面中正顯示的窗體的屬性。標(biāo)簽控件主要用來標(biāo)注和顯示提示信息。如果想將TextBox中的值默認(rèn)為一個(gè)數(shù)，只需要在此控件的Text屬性中輸入該數(shù)值即可。（4）添加組合框（ComboBox）控件。在布置窗體時(shí)，應(yīng)調(diào)整各個(gè)控件的大小和位置，使界面顯得緊湊美觀。窗體的正下方有兩個(gè)mandbutton控件，名稱分別為“退出”和“開始”，用于退出設(shè)計(jì)和開始設(shè)計(jì)斜齒輪。這個(gè)窗體的代碼窗口比較簡單，只有簡單的幾個(gè)賦值語句。圖45 工況及齒輪布置窗體在窗體上左側(cè)添加了兩個(gè)Frame控件，分別命名為“原動(dòng)機(jī)”和“載荷狀態(tài)”，在每個(gè)Frame控件里添加四個(gè)optionbutton控件，分別命名為對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。在窗體的右側(cè)有兩個(gè)Frame控件，分別命名為“小齒輪布置方式”和“齒寬系數(shù)選擇”，在上面的Frame中添加了3個(gè)optionbutton控件，下面的Frame控件中有一個(gè)Label控件和Textbox控件。 齒輪材料及特性界面齒輪的材料有很多種，各自對(duì)應(yīng)了一種或多種的熱處理方式，當(dāng)選定了齒輪的材料和熱處理方式時(shí)，也就確定了齒輪的硬度范圍。將材料和熱處理方式寫在一起的好處就是可以保證不會(huì)出現(xiàn)材料與熱處理方式不相符的情況。此時(shí)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim和齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE已經(jīng)由硬度值確定了，并且已經(jīng)顯示在下面的textbox中。設(shè)計(jì)把“下一步”，即Commandbutton事件作為調(diào)用子程序的觸發(fā)事件。圖47 設(shè)計(jì)初始參數(shù)選擇窗體 基本參數(shù)確定界面由于已經(jīng)在上一個(gè)窗體中調(diào)用了子程序design，所以當(dāng)程序運(yùn)行到這個(gè)窗體時(shí)，斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)的強(qiáng)度計(jì)算已經(jīng)基本結(jié)束了。當(dāng)選擇的模數(shù)比強(qiáng)度計(jì)算得到的模數(shù)還要小時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)錯(cuò)，用戶需要重新選擇模數(shù),選擇的模數(shù)比計(jì)算得到的稍大即可，不宜過大。圖48 基本參數(shù)確定窗體在本窗體中，有計(jì)算大小齒輪相關(guān)參數(shù)的程序，包括分度圓直徑，齒頂圓直徑，齒根圓直徑等，以Commandbutton6控件（即“下一步”）為事件，一旦單擊該控件，就立即觸發(fā)事件、執(zhí)行程序，并將結(jié)果顯示在下一個(gè)窗體中。程序運(yùn)行到這個(gè)窗體，除了齒輪旋向，其他的參數(shù)都是已經(jīng)確定的。同理，如果先選擇大齒輪旋向，小齒輪旋向自動(dòng)成為相反的旋向。本設(shè)計(jì)圖紙幅面只添加了A0，A1，A2和A3四種圖紙，可以滿足一般的繪圖要求。在窗體右上方的Frame控件里個(gè)添加了一張圖片，分別是實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪和孔板式結(jié)構(gòu)的齒輪。圖412 大齒輪繪圖如圖所示，本設(shè)計(jì)在繪圖結(jié)束以后能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)標(biāo)注尺寸和圓跳動(dòng)，并且能夠自動(dòng)顯示技術(shù)要求和標(biāo)題欄等。例題設(shè)計(jì)結(jié)果與使用本設(shè)計(jì)得到的結(jié)果基本相同，略有誤差。表41 設(shè)計(jì)過程中部分參數(shù)對(duì)比實(shí)例本設(shè)計(jì)系統(tǒng)分度圓直徑法面模數(shù)表42 部分最終參數(shù)對(duì)比實(shí)例本設(shè)計(jì)系統(tǒng)齒數(shù)小齒輪3131大齒輪9999分度圓直徑小齒輪大齒輪齒輪寬度小齒輪65mm64mm大齒輪70mm69mm螺旋角14176。在進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)。本設(shè)計(jì)中齒輪寬度計(jì)算出來后用四舍五入圓整直徑得到最終值，而例題中特意將齒輪寬度值末尾數(shù)設(shè)為5或者0，所以導(dǎo)致齒輪寬度值略有不同。用戶也可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求修改數(shù)據(jù)，并按計(jì)算機(jī)提示的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入后，就可以得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求。附錄：工況及齒輪布置：Private Sub CommandButton1_Click()Unload MeEnd SubPrivate Sub CommandButton2_Click()ka = Val()φd = Val()msg1$ = 齒寬系數(shù)不在規(guī)定范圍之內(nèi)，請(qǐng)重新輸入！Title1$ = 輸入錯(cuò)誤If TextBox10 = ThenMsgBox 請(qǐng)輸入齒寬系數(shù)！, vbOKOnly, 錯(cuò)誤對(duì)話框ElseIf = True And (φd Or φd ) ThenMsgBox msg1$, 32, Title1$ElseIf = True And (φd Or φd ) ThenMsgBox msg1$, 32, Title1$ElseIf = True And (φd Or φd ) ThenMsgBox msg1$, 32, Title1$ElseEnd IfEnd Sub……………………………………齒輪材料及特性：Private Sub ComboBox1_Click()If = HT250 Then = 170: = 241σHlim1min = 312: σHlim1max = 397σFE1min = 100: σFE1max = e1 = 118000…………………………………………If = 45（調(diào)制后表面淬火） Or = 40Cr（調(diào)制后表面淬火） Or = 20Cr（滲碳后淬火） Or = 20CrMnTi（滲碳后淬火） Or = 12Cr2Ni4（滲碳后淬火） Or = 20Cr2Ni4（滲碳后淬火） Then = HRCElse = HBSEnd IfEnd Sub……………………………………Private Sub ScrollBar1_Change() = σHlim1 = σHlim1min + ( ) * (σHlim1max σHlim1min) / ( )σFE1 = σFE1min + ( ) * (σFE1max σFE1min) / ( ) = CInt(σHlim1) = CInt(σFE1)End Sub模塊里的程序：齒輪gear1：Public Sub gear1()If = True Then da = da1df = df1bb = b1End If…………………………………………If ( * mn) (Int( * mn)) Then dj = Int( * mn) + Else dj = Int( * mn)End IfDim r As Doubler = 5………………………………Dim utilobj As VariantOn Error Resume Nextins(0) = inpt(0) + length * 10 / 17: ins(1) = inpt(1) + width * 6 / 10: ins(2) = 0 = TrueSet layercen = (layercen)……………………………… = acBlue……………………………… = acLnWt009 = acLnWt009 = acLnWt020 = acLnWt013 CENTER2, Solid line , = CENTER2 = Solid line = Solid line = solid linecenp(0) = ins(0): cenp(1) = ins(1): cenp(2) = 0uenp(0) = cenp(0): uenp(1) = cenp(1) + da / 2 + 10: uenp(2) = 0denp(0) = cenp(0): denp(1) = cenp(1) da / 2 10: denp(2) = 0lenp(0) = cenp(0) da / 2 10: lenp(1) = cenp(1): lenp(2) = 0renp(0) = cenp(0) + da / 2 + 10: renp(1) = cenp(1): renp(2) = 0llenp(0) = cenp(0) da / 2 50 bb: llenp(1) = cenp(1): llenp(2) = 0rrenp(0) = cenp(0) da / 2 30: rrenp(1) = cenp(1): rrenp(2) = 0ddenp(0) = cenp(0) da / 2 40 bb / 2: ddenp(1) = denp(1): ddenp(2) = 0uuenp(0) = ddenp(0): uuenp(1) = uenp(1): uuenp(2) = 0zstp(0) = cenp(0) da / 2 bb 40: zstp(1) = cenp(1): zstp(2) = 0Set utilobj = cp, vbDouble, cenp(0), cenp(1), 0……………………………………………… = layercen Set cline1 = (ucp, d