【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 選擇齒輪旋向。第八個(gè)窗體用于輸入關(guān)于畫圖的相關(guān)信息，如選擇圖紙幅面和比例，輸入技術(shù)要求，選擇要繪制的齒輪，然后在Auto CAD界面中繪制零件圖。至此，整個(gè)過程結(jié)束。可見圖41。圖41 基于AutoCAD/VBA斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)的主程序框圖該框圖中變量名為：P為齒輪傳動(dòng)功率，i為傳動(dòng)比，n1為小輪轉(zhuǎn)速，t代表齒輪工作工作時(shí)間。Ka為使用系數(shù)。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。Kt為載荷系數(shù)，ss2分別代表接觸疲勞強(qiáng)度極限安全系數(shù)和彎曲疲勞強(qiáng)度極限安全系數(shù)。d11是分度圓直徑，是通過齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算所得，mn是法面模數(shù)，是通過齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得。 VBA交互開發(fā)環(huán)境使用Auto CAD/VBA編程和運(yùn)行程序，首先需要運(yùn)行Auto CAD，然后在“工具欄”里找到“宏”，在“宏”里選擇“VBA管理器”，單擊打開VBA管理器，選擇需要操作的dvb格式的文件，加載它，然后單擊“VBA編輯器”即可打開。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。用戶也可以在VBA IDE中調(diào)試和運(yùn)行工程。VBA IDE界面見圖42。圖42 VBA交互開發(fā)環(huán)境界面打開后的VBA IDE編輯環(huán)境如圖所示，該圖中標(biāo)明了工程窗口、菜單和工具欄。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。雙擊窗體即可看到代碼窗口，在代碼窗口中用戶可編輯程序。工具箱在工具欄里，其中含有許多可視化的控制對(duì)象（控件），用戶可以在工具箱中選取所需的控件，并將其添加到窗體中，以繪制所需的圖形界面。啟動(dòng)VBA后，工具箱中會(huì)裝載一些基本控件，下面就來簡(jiǎn)單介紹一些基本的控件：（1）添加標(biāo)簽（Label）控件。標(biāo)簽控件主要用來標(biāo)注和顯示提示信息。設(shè)置屬性窗口的Caption屬性，輸入對(duì)應(yīng)的文字，如“輸入功率”、“傳動(dòng)比”等。（2）添加文本框（TextBox）控件。文本框控件主要是用于顯示用戶輸入的信息和信息輸出的對(duì)象。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。（3）添加單選按鈕（OptionButton）控件。用于顯示一個(gè)可打開或關(guān)閉的選項(xiàng)，并且同一組只可選中一個(gè)選項(xiàng)。它的屬性value=true時(shí)，表明選中了控件代表的項(xiàng)，Value=false時(shí),表明并沒有選中控件所代表的項(xiàng)。（4）添加組合框（ComboBox）控件。初始條件的輸入和選擇過程中，有些變量只要在固定的幾個(gè)內(nèi)容中選擇即可，此時(shí)使用ComboBox控件可輕松實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。（5）添加命名按鈕（Commandbutton）控件。Commandbutton控件在程序中主要作為按鈕使用，常見的有“上一步”，“下一步”等。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。更改窗體的Caption屬性，該窗體的名稱就會(huì)相應(yīng)變化，以便于編程時(shí)能夠清楚地分辨程序運(yùn)行的順序。 歡迎使用斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面圖43 歡迎使用斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)窗體第一個(gè)窗體是登陸界面，與設(shè)計(jì)程序沒有直接關(guān)系。窗體的正上方添加了一個(gè)Label控件，將它的caption屬性修改為“斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)”，告訴用戶本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和用途，然后就是作者和指導(dǎo)教師信息。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。 初始參數(shù)輸入界面齒輪設(shè)計(jì)需要一些定量作為原始參數(shù)，包括傳動(dòng)功率，轉(zhuǎn)數(shù)，傳動(dòng)比和工作時(shí)間等，見圖44。圖44初始參數(shù)輸入窗體這個(gè)窗體用于一系列的設(shè)計(jì)初始參數(shù)的輸入，有輸入功率，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)，傳動(dòng)比，工作年數(shù)，年工作天數(shù)和每天工作小時(shí)數(shù)。該窗體中一共有添加了8個(gè)Label控件，6個(gè)TextBox控件和3個(gè)Commandbutton控件。這個(gè)窗體的代碼窗口比較簡(jiǎn)單，只有簡(jiǎn)單的幾個(gè)賦值語句。為了方便程序的試運(yùn)行，將窗體中所有的Textbox的Text屬性都設(shè)置了默認(rèn)數(shù)值。 工況和齒輪布置界面使用系數(shù)KA是由載荷狀態(tài)和原動(dòng)機(jī)共同決定的，參考材料[3]表102上共有四種載荷狀態(tài)和四種原動(dòng)機(jī)，則一共有16種狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著16個(gè)使用系數(shù)值，只有當(dāng)載荷狀態(tài)和原動(dòng)機(jī)都確定了，使用系數(shù)才會(huì)確定。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，但即使確定了齒輪布置狀態(tài)，也只能得到齒寬系數(shù)的一個(gè)范圍，無法得到確切的一個(gè)數(shù)值，所以用戶只能根據(jù)系統(tǒng)提示，人工選擇齒寬系數(shù)，見圖45。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)。當(dāng)在“原動(dòng)機(jī)”和“載荷狀態(tài)”中各選中一個(gè)狀態(tài)時(shí)，便會(huì)在下面textbox中顯示出對(duì)應(yīng)的使用系數(shù)值。當(dāng)optionbutton1選中時(shí)（也就是原動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)），如果選擇OptionButton5（即是載荷狀態(tài)選擇均與平穩(wěn)）， = 1，也就是KA=1，從而實(shí)現(xiàn)了使用系數(shù)的確定。同理，其他情況也是類似的方法，從而確定了使用系數(shù)。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。當(dāng)選中optionbutton9時(shí)（也就是小齒輪選擇對(duì)稱布置時(shí)），Lable的屬性就會(huì)顯示為“—”，也可以根據(jù)提示選擇輸入齒寬系數(shù)Φd。如果用戶輸入的數(shù)值不在提示的范圍內(nèi)，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示。如果最少?zèng)]有給Φd賦值，也就是textbox中沒有顯示數(shù)值，用戶單擊“下一步”時(shí)，無法進(jìn)入下一個(gè)窗體，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示對(duì)話框。 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。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大小，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。見圖46。圖46 齒輪材料及特性窗體在這個(gè)窗體上有兩個(gè)大的Frame控件，內(nèi)容完全相同，以“小齒輪”為例，里面添加了Combobox控件，里面的內(nèi)容為各種材料和對(duì)應(yīng)的熱處理方式，如“QT5005（?；?，“40Cr（調(diào)制）”等。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。當(dāng)選擇的材料及熱處理方式是45（調(diào)制后表面淬火）或40Cr（調(diào)制后表面淬火）或20Cr（滲碳后淬火）或20CrMnTi（滲碳后淬火）或12Cr2Ni4（滲碳后淬火）或20Cr2Ni4（滲碳后淬火）時(shí)，硬度值后面的Lable的caption屬性是HRC，如果選擇的是其它的材料及熱處理方式，則caption屬性是HBS。當(dāng)選擇了材料和熱處理的方式時(shí)，便會(huì)將對(duì)應(yīng)的最大硬度值賦給scrollbar的max，最小值賦給scrollbar的min。此時(shí)移動(dòng)滾動(dòng)條便會(huì)將所對(duì)應(yīng)的硬度值賦給下面的textbox中，對(duì)應(yīng)的接觸疲勞強(qiáng)度極限和彎曲疲勞強(qiáng)度極限此時(shí)用戶可以定量選擇硬度值。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)初始參數(shù)選擇界面這個(gè)窗體用于輸入一些設(shè)計(jì)原始參數(shù)，包括精度等級(jí)選擇，是否硬化處理，初選螺旋角，初選載荷系數(shù)，輸入接觸疲勞安全系數(shù)和彎曲疲勞安全系數(shù)。本設(shè)計(jì)只考慮了精度6級(jí)以后的設(shè)計(jì)，所以ComboBox里添加了的內(nèi)容的只有6，7，8，9，10，11，12級(jí)。本窗體里輸入的螺旋角為角度制，在程序中使用的時(shí)候可根據(jù)需要再轉(zhuǎn)換為弧度制。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。一旦點(diǎn)擊“下一步”，立即調(diào)用design子程序，根據(jù)前面輸入的參數(shù)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。為了方便程序的試運(yùn)行，將窗體中所有的Textbox的Text屬性都設(shè)置了默認(rèn)數(shù)值，齒輪精度等級(jí)默認(rèn)為7，并且默認(rèn)為不進(jìn)行齒面硬化處理。見圖47。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。在窗體的上半部分將設(shè)計(jì)所得到的分度圓直徑d11和法面模數(shù)mn12顯示出來。并且這里的分度圓直徑是由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得到的，法面模數(shù)是由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算所得到的。在窗體中部添加了ComboBox控件，里面的內(nèi)容有第一系列的模數(shù)和第二系列的模數(shù)，優(yōu)先選擇第一系列的。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。選中模數(shù)的過程也就是Combmbox控件的click事件，這個(gè)事件觸發(fā)了計(jì)算中心距的程序，中心距計(jì)算出來以后顯示在后面的Textbox中。計(jì)算出來的中心距通常都不是整數(shù)，需要進(jìn)行圓整，當(dāng)用戶單擊“中心距修正”的控件時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行圓整并將結(jié)果顯示出來。由于中心距已經(jīng)圓整，相應(yīng)的螺旋角也需要進(jìn)行修正，修正后的結(jié)果顯示在對(duì)應(yīng)的Textbox中。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。 計(jì)算參數(shù)界面在上一個(gè)窗體中已經(jīng)將大小齒輪的各個(gè)尺寸參數(shù)計(jì)算完，并且已經(jīng)通過賦值語句將各個(gè)數(shù)值賦到這個(gè)窗體的各個(gè)Textbox中了，所以一進(jìn)入本窗體，大小齒輪的各個(gè)參數(shù)就能立即顯示出。有公共參數(shù)，包括中心距a，傳動(dòng)比i，法面模數(shù)mn，端面模數(shù)mt，法面壓力角αn，螺旋角β，其中法面壓力角αn默認(rèn)為20176。大小齒輪各自的參數(shù)包括齒數(shù)z，分度圓直徑，齒頂圓直徑，齒根圓直徑，齒寬和旋向，其中計(jì)算這些參數(shù)時(shí)，默認(rèn)為h*an=1,c＊n=。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。齒輪旋向有左旋和右旋之分，對(duì)于外嚙合的一對(duì)斜齒輪，齒輪的旋向剛好相反。在窗體的下方添加了兩個(gè)ComboBox控件，里面的內(nèi)容都是“左旋”和“右旋”。并且當(dāng)小齒輪旋向選擇左旋時(shí)，大齒輪旋向自動(dòng)成為右旋；當(dāng)小齒輪旋向選擇右旋時(shí)，大齒輪旋向自動(dòng)成為左旋。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。如果用戶沒有選擇齒輪旋向就直接單擊“下一步”，程序無法進(jìn)行到下一個(gè)窗體，并且能夠自動(dòng)報(bào)警，提醒用戶必須選擇齒輪旋向。到這一步結(jié)束，齒輪設(shè)計(jì)部分已經(jīng)完全結(jié)束了，見圖49。圖49 計(jì)算參數(shù)窗體 參數(shù)化繪圖界面本窗體的作用就是輸入輪轂尺寸、選擇圖紙、確定比例、輸入技術(shù)要求、填寫標(biāo)題欄內(nèi)容以及選擇需要進(jìn)行繪制的齒輪，然后繪圖。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。本設(shè)計(jì)繪圖比例默認(rèn)為1：1，用戶也可以自己輸入所需要的比例。窗體中間添加了一個(gè)Frame控件，里面加了四個(gè)Textbox控件用于填寫技術(shù)要求，用戶也可以使用默認(rèn)的技術(shù)要求，只需要單擊這個(gè)Frame控件里面Commandbutton1控件（即“參考技術(shù)要求”）即可。標(biāo)題欄里的信息已經(jīng)輸入作者的相關(guān)信息，=Date語句將時(shí)間顯示在對(duì)應(yīng)的文本框里。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。窗體的右下方用于確定輪轂尺寸，對(duì)于齒輪來說，輪轂直徑一旦確定，輪轂高度和鍵槽寬度也就隨之確定了，所以用戶只要需要輸入輪轂直徑，見圖410。圖410 參數(shù)化繪圖窗體先畫在A3圖紙畫小齒輪如圖411。圖411 小齒輪繪圖再畫在A2圖紙畫大齒輪如圖412。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。 設(shè)計(jì)實(shí)例以上窗體中采用的數(shù)據(jù)均來自參考資料[3]中的一個(gè)例題。實(shí)例：設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)減速器的高速級(jí)齒輪傳動(dòng)。已知輸入功率P1=10KW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960KW/min，齒數(shù)比u=，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸送機(jī)工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向不變。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。而且主要誤差是設(shè)計(jì)過程中的各種參數(shù)的誤差，最終結(jié)果之間誤差很小，可以忽略。見表41和表42。設(shè)計(jì)過程中的參數(shù)。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。2＇5＂14176。19＇12＂中心距134mm134法面模數(shù)mt22在進(jìn)行齒面彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，，經(jīng)分析影響分度圓直徑的各個(gè)參數(shù)，最后發(fā)現(xiàn)造成的誤差的主要原因是齒向載荷分配系數(shù)KHβ相對(duì)較小，從而導(dǎo)致載荷系數(shù)K變小，根據(jù)分度圓校正公式可知，分度圓直徑就會(huì)變小。雖然齒向載荷分配系數(shù)KHβ擬合的結(jié)果與實(shí)際差距很小，可以忽略，還是會(huì)有一定的誤差存在。在進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)。導(dǎo)致法面模數(shù)較小的原因是齒向載荷分配系數(shù)KFβ相對(duì)較小，從而導(dǎo)致從而導(dǎo)致載荷系數(shù)K變小，最終結(jié)果就是彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得到的法面模數(shù)變小。本設(shè)計(jì)中KFβ的值由擬合的方程計(jì)算所得，雖然結(jié)果與實(shí)際相比誤差較小，當(dāng)還是造成法面模數(shù)值變小。雖然由齒面彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得到的分度圓直徑相對(duì)較小，但是最終模數(shù)選擇的都是2，所以最終各種齒輪參數(shù)基本相同。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。