【文章內(nèi)容簡介】 ，行為是用來描述動態(tài)特征的操作序列。 2. 類 面向?qū)ο蠓椒ㄖ械念愂侵妇哂邢嗤瑢傩院头?wù)的一組對象的集合。它為屬于該類的全部對象提供抽象描述，其內(nèi)部包括屬性和行為兩個主要部分。類與對象的關(guān)系猶如模具與鑄件之間的關(guān)系，一個屬于某類的對象稱為該類的一個事例。 3. 封裝 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 封裝是面向?qū)ο蠓椒ㄖ械囊粋€重要原則，就是把對象的屬性和服務(wù)結(jié)合成意義個獨立的系統(tǒng)單位，并盡可能隱藏對象的內(nèi)部細(xì)節(jié)。這一種有兩個含義：第 一個含義是把對象的全部屬性和服務(wù)結(jié)合在一起，形成一個不可分割的獨立單位；第二個含義也稱為“信息隱藏”，即盡可能隱藏對性的內(nèi)部細(xì)節(jié)，對外形成一個邊界（或者說一道屏障），只保留有限的對外接口使之與外部發(fā)生聯(lián)系。 4. 繼承 特殊類的對象擁有其一般類的全部屬性和服務(wù)，稱為特殊類對一般類的繼承。繼承是面向?qū)ο蠹夹g(shù)能夠提高軟件開發(fā)效率的重要原因之一。它可以將開發(fā)好的類作為構(gòu)件放到構(gòu)件庫中，在開發(fā)新系統(tǒng)時便可以直接使用或繼承使用。 5. 多態(tài)性 對象的多態(tài)性是指在一般類中定義的屬性或服務(wù)被特殊類繼承之后，可以具有不同的數(shù)據(jù)類型或表 現(xiàn)出不同的行為。這使得同一個屬性或服務(wù)在一般類及其各個特殊類中具有不同的語義。 面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)技術(shù) 面向?qū)ο髲母旧细淖兞藗鹘y(tǒng)的軟件設(shè)計思想，面向?qū)ο蟮拈_發(fā)是一種系統(tǒng)分解基于對象概念的軟件設(shè)計方法。目前，面向?qū)ο蠹夹g(shù)趨向于成為一種集分析（ OOA）、設(shè)計（ OOD）、編程（ OOP）于一體的系統(tǒng)化技術(shù) [9]。 使用面向?qū)ο蟮姆椒?，可以使產(chǎn)品設(shè)計在較高的層次上進(jìn)行，在實際設(shè)計過程中，經(jīng)常有大量的反復(fù)使用的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在拓?fù)湫螤罨旧弦呀?jīng)確定，而只是在具體的尺寸上有所變化，因此，面向?qū)ο蟮母拍钍菢O為 有利的。結(jié)合本文，我們也不難發(fā)現(xiàn)，帶輪的設(shè)計正好符合這一特點，所以，我們選擇面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法是非常合適的。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是一種試圖模仿人們建立現(xiàn)實世界模型的程序設(shè)計方法，它的著眼點是數(shù)據(jù)而不是功能。它的設(shè)計思路是從確定表征客觀實體的對象開始，建立對象之間的層次結(jié)構(gòu)，確定反映對象狀態(tài)的屬性及施加于這些屬性之上的操作，對象之間通過消息互相作用和聯(lián)系，從而形成軟件結(jié)構(gòu)。這種方式符合人們對客觀世界的認(rèn)識過程。按此方法開發(fā)軟件可克服傳統(tǒng) CAD 的一些缺陷。 面向?qū)ο蠓椒ú捎脤ο蠼Ｓ^點，其主要思想 [10]如下 : (1)客觀世界是由許許多多的對象所組成的，每種對象都有其自身的狀態(tài)和改變其狀態(tài)的運動規(guī)律；(2)面向?qū)ο罄谩俺橄髷?shù)據(jù)類型”對客觀世界進(jìn)行擬合，在對象 (模塊 )中，用數(shù)據(jù)來描述現(xiàn)實世界中對象的狀態(tài)，用處理過程 (操作 )來描述其狀態(tài)的改變規(guī)律，相似的對象抽象為類，類由數(shù)據(jù)和操作組成，對象由類來生成并自動擁有類所定義的特性； (3)對象之間相互通訊的唯一方式是消息傳遞。換句話說，系統(tǒng)武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 內(nèi)各要素（對象 )之間的聯(lián)系是通過消息通訊方式進(jìn)行的，這不僅真實地模擬了現(xiàn)實世界，而且使得軟件系統(tǒng)呈柔性，是真正的藕合系統(tǒng)。 面向?qū)ο蠓椒?以識別“對象”和“對象的功能”為出發(fā)點，通過把問題域作為一系列相互作用的實體進(jìn)行建模，把整個開發(fā)階段的每個過程看作是互相交迭的不斷深化的過程，從而使得問題空間和求解空間保持一致。相比較而言，“對 象”要穩(wěn)定得多，即使個別對象發(fā)生變化，對全局造成的影響也小得多，因此，用面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)出的軟件，系統(tǒng)易于擴(kuò)充和維護(hù) 。 Pro/ENGINEER基礎(chǔ)知識 Pro/ENGINEER 簡介 Pro/Engineer 系統(tǒng)是美國 PTC 公司的三維 CAD/CAM 系統(tǒng)，它提出了真正的全相關(guān)性 (任何地方的修改都會 自動 反映到所有相關(guān)地方 )、單一的數(shù)據(jù)庫 (整個 Pro/Engineer 系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型，提供了所謂雙向關(guān)聯(lián)性的功能，符合現(xiàn)代產(chǎn)品中“并行工程”概念 [11]，為產(chǎn)品的同開發(fā)提供了可能 )、基于特征的參數(shù)化造型 (Pro/Engineer 使對象特征成為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素 )等概念，已成為當(dāng)今世界機(jī)械領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。 另外 ， Pro/ENGINEER 目前有 80多個專用模板， 涉及 工業(yè)設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、功能仿真、加工制造等方面，為用戶提供全套解決方案。同時， Pro/ENGINEER系統(tǒng)用戶界面簡潔， 概念清晰，符合工程人員的設(shè)計思想與習(xí)慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫 上，具有完整而統(tǒng)一的模型。又 Pro/ENGINEER 建立在工作站上，系統(tǒng)獨立于硬件，便于移植。更重要的是它 還 具有開放的體系結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的二次開發(fā)工具 ，并且參數(shù)化設(shè)計是其最重要的特征。這里將主要介紹 Pro/ENGINEER的主要特征 [12]。 (Solid model) 3D實體模型除了可以將用戶的設(shè)計思想以最真實的模型在計算機(jī)上表現(xiàn)之外，借助于系統(tǒng)參數(shù) (System parameters)，用戶還可以隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、 重心、慣性大小等，以了解產(chǎn)品的真實性，并補(bǔ)足傳統(tǒng)的面結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)的不足。用戶在產(chǎn)品設(shè)計過程中，可以隨時掌握以上情況，設(shè)計物理參數(shù)，并減少許多人為計算時間。 (Singled atabase) Pro/ENGINEER可隨時修改由 3D實體模型產(chǎn)生 2D工程圖，而且自動標(biāo)注工程圖尺寸。不論在 3D還是 2D圖形上作尺寸修改，其相關(guān)的 2D圖形或者 3D實體模型均自動修改，同時組合、制造等相關(guān)設(shè)計也會自動修改，這樣可確保數(shù)據(jù)的正確性，武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 并避免反復(fù)修正的耗時性。由于采用單一數(shù)據(jù)庫，提供了所謂雙向關(guān)聯(lián)性的功能，這種 功能也正符合了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中所謂的同步工程 (Concurrent engineering). (Featurebased design) Pro/ENGINEER以最自然的思考方式從事設(shè)計工作，如孔 (Hole),開槽 (Slot)、倒圓角 (Round)等均被視為零件設(shè)計的基本特征，可隨時對特征做合理、不違反JL何的順序調(diào)整 (Reorder)、插入 (Insert),刪除 (Delete)、重新定義 (Redefine)等修正動作。 (Parametric design) 參數(shù)化設(shè) 計技術(shù)將在后面 作詳細(xì)介紹，在這里將就不做具體講解了。正因為 Pro/Engineer有了以上優(yōu)秀的特征， 該軟件 越來越 廣泛 地 用于機(jī)械、汽車、航天、電子和工程機(jī)械等行業(yè)，是當(dāng)今世界上應(yīng)用最廣泛的三維 CAD軟件之一。 Pro/TOOLKIT 基礎(chǔ)知識 （ 1） Pro/Toolkit 簡介 Pro/Toolkit是 PTC公司為 Pro/Engineer軟件提供的開發(fā)工具包，即應(yīng)用程序 接口 (API)。其主要目的是讓用戶或第三方通過 C程序代碼擴(kuò)充 Pro/Engineer 系統(tǒng)的功能，開發(fā)基于 Pro/Engineer系統(tǒng)的應(yīng)用程序模塊，從而滿足用戶的特殊要求。它提供了大量的 C語言庫函數(shù)，能夠使外部應(yīng)用程序 (客戶應(yīng)用程序 )安全有效地訪問 Pro/Enginee的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序 [13]。通過和第三方能夠Pro/Engineer系統(tǒng)中添加所需要的功能。不僅如此，還可以利用 Pro/Toolkit提供的 UI對話框、菜單以及 VC的可視化界面技術(shù)，設(shè)計出方便實用的人機(jī)界面，從而大大提高系統(tǒng)的使用效率。 Pro/Toolkit工具包提供了開發(fā) Pro/Engineer所需的函數(shù)庫文件和頭文件，使用戶編寫的應(yīng)用程序能夠完全 地控制和訪問 Pro/Engineer，并可以實現(xiàn)應(yīng)用程序模塊與 Pro/Engineer系統(tǒng)的無縫集成。 Pro /Toolkit應(yīng)用程序有兩種工作模式， 分別是 同步模式 和 異步模式。同步模式又有兩種形式，即動態(tài)連接庫模式 (DLL模式 )和多進(jìn)程模式，分述如下 :動態(tài)連接模式是將 Pro/Toolkit應(yīng)用程序集成到 Pro/Engineer中的標(biāo)準(zhǔn)方法。用戶編譯 C應(yīng)用程序，與 Pro/Toolkit庫連接，這種方法 又 稱為 DLL模式。 DLL模式具有代碼簡單、執(zhí)行速度快等優(yōu)點，所以本文選擇該模式 作為 Pro /Toolkit開 發(fā)發(fā)應(yīng)用程序工作模式。 （ 2） Pro/Toolkit的開發(fā) Pro/Toolkit應(yīng)用程序開發(fā)采用目前最先進(jìn)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)的程序開發(fā)方法。它能直接利用 VC++、創(chuàng)建和調(diào)武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 試。 Pro/Toolkit典型程序開發(fā)包括源程序 (Pro/Toolkit C程序 源程序、菜單資源文件、窗口信息資源文件、對話框資源文件等 )的編寫、源程序的編譯和連接，參數(shù)化模板庫的建立、注冊文件及程序的注冊和運行。 Pro/Toolkit典型開發(fā)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。 。 圖 1： Pro/Toolkit典型開發(fā)結(jié)構(gòu)圖 參數(shù)化設(shè)計技術(shù) 1. 參數(shù)化設(shè)計的概念 參數(shù)化設(shè)計 (也叫尺寸驅(qū)動， Dimension— Driven)是目前 CAD 應(yīng)用技術(shù)中最重要的技術(shù)之一 ， 作為產(chǎn)品建模的一個重要手段 ， 在系列化產(chǎn)品設(shè)計中得到較好的應(yīng)用 。 它是以約束來表達(dá)產(chǎn)品模型的形狀特征 ， 以一組參數(shù)來控制設(shè)計結(jié)果 ，從而能通過變換設(shè)計參數(shù)來實現(xiàn)產(chǎn)品模型的更改或相似產(chǎn)品模型的創(chuàng)建 [14]。Pro/Engineer 的參數(shù)化是指將表示零件或組件的形狀和拓?fù)潢P(guān)系由賦予它們的特征值來控制，這些特征值可能與其它特征值相關(guān)聯(lián) 。 在齒輪、軸等 旋轉(zhuǎn)體 結(jié)構(gòu)比較簡單的產(chǎn)品方面基于 Pro/Engineer 的參數(shù)化得到了很好的應(yīng)用和推廣 。 2. 參數(shù)化設(shè)計的實現(xiàn)過程 基于 Pro/Toolkit 三維參數(shù)化設(shè)計的開發(fā)方法有兩種：一是應(yīng)用特征描述法，利用 Pro/Toolkit 提供的底層函數(shù)完成特征建模，并建立人機(jī)對話框，實現(xiàn)三維參數(shù)化設(shè)計，此方法程序設(shè)計繁瑣，對于形狀復(fù)雜的產(chǎn)品來說，用程序來生成三維模型非常困難。二是采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方式，基本過程為在Pro/Engineer 環(huán)境下利用交互方式生成三維模型 ，然后在已創(chuàng)建的零件三維模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)零件的設(shè)計要 求建立一組可以完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計參數(shù)。 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 文中采用結(jié)合二者的優(yōu)勢來實現(xiàn)參數(shù)化零件設(shè)計的二次開發(fā)，即采用三維參數(shù)化模型與程序控制相結(jié)合，實現(xiàn)將零件模型用 Pro/Engineer 交互方式創(chuàng)建其三維基本模型，建立相應(yīng)的設(shè)計參數(shù)和約束關(guān)系，并保存到零部件基本數(shù)據(jù)庫作為基準(zhǔn)零部件模型；然后由 Pro/Toolkit 程序檢索基準(zhǔn)零部件模型的設(shè)計參數(shù)供用戶編輯修改，最后按照新的設(shè)計參數(shù)更新，設(shè)計出新的零部件模型，實現(xiàn)快速設(shè)計。采用這種方式，可以方便地實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化 和變形設(shè)計，其實現(xiàn)過程如圖 2所示。 圖 2：基于三維模型的參數(shù)化設(shè)計實現(xiàn)過程 基于 Pro/Toolkit 二次開發(fā)的參數(shù)化程序設(shè)計的基本原理是：采用三維模型與程序控制相結(jié)合的方式，根據(jù)零件或組件的設(shè)計要求，建立一組能控制三維模型形狀和拓?fù)潢P(guān)系的設(shè)計參數(shù)，參數(shù)化程序通過對零件或組件的設(shè)計參數(shù)編程，來實現(xiàn)設(shè)計參數(shù)的檢索、修改以及三維模型的再生。 有關(guān)參數(shù)化設(shè)計二次開發(fā)流程 [15]請參見圖 3。 圖 3：參數(shù)化設(shè)計二次開發(fā)流程圖 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 第三章 帶輪結(jié)構(gòu) 的確定 帶輪簡介 帶輪作為 機(jī)械傳動系統(tǒng)中一種常見的傳動件， 具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、造價低廉以及緩沖吸振等優(yōu)點，因而 被廣泛的應(yīng)用于 各種 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 。 帶輪的設(shè)計應(yīng)滿足的要求有：質(zhì)量??；結(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速高時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作要精細(xì)加工（表面粗糙度一般應(yīng)為 ），以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻 [16]。 帶輪的輪槽槽型有 Y、 Z（ SPZ）、 A（ SPA）、 B（ SPB）、 C（ SPC）、 D和 E幾種。這主要決定于帶輪的基準(zhǔn)寬度。 帶輪的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種 (見圖4)：（ a）實心式；（ b）腹板式；（ c）孔板式； (d)橢圓輪輻式。當(dāng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd ≤ (d為配合軸的直徑 )時，可采用實心式； 當(dāng) dd ≤ 300mm時，可采用腹板式（當(dāng) D1d1≥ 100mm時，可采用孔板式）；當(dāng) dd＞ 300mm時，可采用輪輻式。 圖 4：帶輪的結(jié)構(gòu)形式 確定帶輪的基本 結(jié)構(gòu)尺寸 帶輪的基本參數(shù)及其意義 (1)輪槽節(jié)寬 bd V帶輪的輪槽與配用 V帶節(jié)寬相等處的槽寬 bd (2)基準(zhǔn)直徑 dd V帶輪在輪槽節(jié)寬 bd 處的直徑稱為基準(zhǔn)直徑 dd。 帶輪 設(shè)計的 驅(qū)動 尺寸 確定及其輸入 （ 1） 確定帶輪設(shè)計的驅(qū)動尺寸 武漢工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 在實際生產(chǎn)中，帶輪的設(shè)計是根據(jù)帶輪的工作條件和工作場合來進(jìn)行合適設(shè)計的。也就是說在給定工作條件的情況下，自行確定帶輪的相關(guān)參數(shù)。而帶輪的工作條件的信息主要有以下幾個：電動機(jī)的型號、額定功率、轉(zhuǎn)速、傳動比以及工作運轉(zhuǎn)時間。我們根據(jù)以上參數(shù)可以由 設(shè)計經(jīng)驗和計算公式可以得到傳動帶的帶型（帶輪的槽型）、主從動帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd、帶輪配合軸的直徑 d 以及帶的根數(shù)（帶輪的輪槽