蝸輪蝸桿傳動及其優(yōu)化設計

資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 蝸桿蝸輪傳動CAD系統(tǒng)設計 一 課題來源： 老師指定 二 研究目的和意義： 機械工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各個部門提供技術(shù)裝備的重要任務。機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設水平的主要標志之一。隨著計算機的普及，計算機的各種技術(shù)相繼被開發(fā)和應用，其中重要的一項就計算機輔助設計(CAD).通過計算機的輔助設計，能極大的節(jié)約人力物力，縮短開發(fā)周期。 本課題研究的是蝸桿傳動。蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線的夾角可以為任意角，常用的為90°，由于蝸桿傳動不僅能實現(xiàn)大的傳動比，同時傳動時能實現(xiàn)多對齒嚙合，沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低，擁有自鎖性等優(yōu)良特性，因此應用十分廣泛。 但是由于在蝸輪蝸桿傳動設計中，要涉及到許多設計規(guī)則和公式的應用、大量圖表數(shù)據(jù)的處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定和計算以及圖形的繪制等工作。若采用傳統(tǒng)的設計方法,則需要人工查閱大量的設計手冊資料,進行大量繁瑣的計算工作,這樣的設計包含許多重復性工作,存在效率低下等不足。一般的CAD系統(tǒng)只能完成簡單的參數(shù)化繪圖或者單一的結(jié)構(gòu)設計任務,功能有相當?shù)木窒?。為? 設計開發(fā)了符合Windows 標準的蝸桿參數(shù)化CAD系統(tǒng)，此系統(tǒng)能分別獨立地進行蝸桿傳動的參數(shù)化設計和參數(shù)化繪圖,同時實現(xiàn)了蝸輪蝸桿傳動設計和繪圖一體化是非常必要的。 本課題通是基于AutoCAD軟件平臺，應用其開發(fā)工具ObjectARX 和VisualC++程序設計語言，設計，開發(fā)蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)用戶的初始參數(shù)，交互完成蝸輪蝸桿傳動設計，包括設計數(shù)據(jù)的存取，參數(shù)的設計與計算，蝸輪蝸桿傳動部分裝配圖的自動繪制等功能。本設計的意義就在于節(jié)約大量的人力工作，將系統(tǒng)滲透到企業(yè)設計制造生產(chǎn)行業(yè)中，能縮短企業(yè)在產(chǎn)品設計的周期，使產(chǎn)品能較快地投入生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，同時也降低了設計成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。 三 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 隨著計算機的普及，計算機的各種技術(shù)相繼被開發(fā)和應用，其中重要的一項就計算機輔助設計(CAD)，由于計算機技術(shù)日新月異，硬件更新速度更新日益加快, 在這短短的四十幾年中，計算機分別經(jīng)歷了大型機、小型機、工作站、微機時代，每個新時代都出現(xiàn)了新的流行的CAD/CAM軟件。在工作站時代，UG、Pro/Engineer是工作站平臺三維CAD/CAM軟件的佼佼者，而在當今微機時代，AutoCAD則在Windows平臺的二維CAD/CAM軟件中處于領先地位。AutoCAD是一種功能強大的繪圖軟件,提供大量的命令和豐富的菜單、工具條以方便用戶使用。它雖然是非專業(yè)軟件，但是擁有二次開發(fā)的環(huán)境。社會的進步、工業(yè)的發(fā)展必然需要更高層次的軟件，國內(nèi)外已進入了對CAD開發(fā)的階段，這也是AutoCAD軟件歷經(jīng)久而不衰的原因?，F(xiàn)在國外成功的CAD技術(shù)開發(fā)企業(yè)為了加快CAD技術(shù)開發(fā)步伐，都選擇了高起點的CAD技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略，即利用已有的技術(shù)成果，在此基礎上二次開發(fā)自己的CAD技術(shù)，雖然國內(nèi)CAD技術(shù)也有一定的成果，但在很多行業(yè)基本上還是空白。 我國目前CAD/CAM軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達國家有不小的差距。CAD/CAM技術(shù)水平還處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期,研制的軟件在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外工業(yè)發(fā)達國家的軟件尚有一些差距,還沒有針對性的軟件,使用一般都是通用性軟件。基于現(xiàn)今國內(nèi)CAD二次開發(fā)技術(shù)較國外水平偏低，尤在制造業(yè)方面更為突出，所以本設計就針對此問題研究了基于AutoCAD的蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)設計的課題。 四 研究內(nèi)容與途徑 研究內(nèi)容：基于AUTOCAD軟件平臺，應用其開發(fā)工具ObjectARX和Visual C++ 程序設計語言，設計，開發(fā)蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)用戶初始參數(shù)，交互完成蝸輪蝸桿傳動設計，包括設計數(shù)據(jù)的存取，參數(shù)的設計與計算，蝸輪蝸桿傳動部分裝配圖的自動繪制等。 研究途徑：Visual C++ 自從誕生以來, 一直是Windows 環(huán)境下的主要應用開發(fā)系統(tǒng), 它包含兩套完整的Windows 應用程序開發(fā)系統(tǒng): 應用程序接口(API )和微軟基本類庫(MFC ), 用戶既可以過Win 32 API 來開發(fā)C 語言編寫的Windows 應用程序, 訪問底層Win 32 函數(shù), 也可以通過MFC 來編寫可視化的Windows程序。本系統(tǒng)主要采用MFC 框架來編寫程序,MFC 有許多優(yōu)點: 用戶不需建立框架, 開發(fā)系統(tǒng)自動產(chǎn)生應用程序框架, 使用方便, 也可訪問Windows API , 支持ActiveX 控件, 尤其對數(shù)據(jù)庫訪問簡單、方便、可靠。 VC++ 數(shù)據(jù)庫編程是程序設計中的一項重要內(nèi)容, 同時提供了一整套的類庫支持, 如 CDatabase 、Crecordset 、Crecord 2View 和CDBException , 通過這些MFC 類的封裝, 編寫數(shù)據(jù)庫程序相當方便。事實上,Visual C++ 產(chǎn)品包含了兩個相互獨立的數(shù)據(jù)庫訪問系統(tǒng): 開放數(shù)據(jù)庫互連(ODBC)和數(shù)據(jù)訪問對象(DAO )。本文應用ODBC 標準, 它包含了一組可擴展的動態(tài)連接庫(DLL ), 這些動態(tài)連接庫為編程提供了一個標準的數(shù)據(jù)庫應用程序的程序設計接口。而且ODBC 是基于結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)的標準化版本而設計的, 所以借助于ODBC 和 SQL, 可以編寫獨立于任何數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫訪問代碼。 在機械產(chǎn)品研制開發(fā)中涉及的蝸桿蝸輪類零件主要有變速器蝸桿蝸輪機構(gòu)、主減速蝸桿蝸輪機構(gòu)等, 蝸桿蝸輪的設計與傳遞功率、傳動比、所選材料, 加工方法有關, 計算項目繁多, 需查 閱大量圖表, 有些項目還需要反復計算調(diào)整, 勞動強度大, 計算 據(jù)庫中, 作為歷史記錄, 以便后續(xù)設計查詢, 數(shù)據(jù)庫除包含m d1外, 還包含載荷情況、材料和轉(zhuǎn)速等具體原始數(shù)據(jù), 通過點擊查設計計算系統(tǒng), 可以集成、擴充了多年積累的若干經(jīng)驗公式, 尤其是使用數(shù)據(jù)庫技術(shù), 使歷史設計記錄可以快速查看參考, 所以本系統(tǒng)具有計算速度快、精度高、使用方便等特點。 而蝸桿蝸輪傳動用于傳遞交錯軸之間的運動和動力 , 在工程中應用十分廣泛 , 由于其外形曲面比較復雜 , 應用傳統(tǒng)方法對其進行繪制時 , 不僅過程繁瑣、效率低 , 而且容易出錯。隨著 CAD技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的迅速發(fā)展 , 三維參數(shù)化造型的應用已日趨廣泛 , 應用先進的三維 CAD軟件可以實現(xiàn)復雜零件的精確造型。 蝸輪蝸桿設計要涉及到許多設計規(guī)則和公式的應用、大量圖表數(shù)據(jù)的處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定和計算以及圖形的繪制等工作。若采用傳統(tǒng)的設計方法，則需要人工查閱大量的設計手冊資料，進行大量繁瑣的計算工作，這樣的設計包含許多重復性工作，存在效率低下等不足。一般的CAD系統(tǒng)只能完成簡單的參數(shù)化繪圖或者單一的結(jié)構(gòu)設計任務，功能有相當?shù)木窒蕖? 本系統(tǒng)的目的是根據(jù)用戶選擇輸入原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)計算出蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)設計所需要的參數(shù)并能根據(jù)參數(shù)在編輯區(qū)內(nèi)能繪制零件圖。我們提供兩種方法，第一種是通過用戶自己輸入結(jié)構(gòu)參數(shù)來生成圖形，以滿足用戶特殊的要求；另外一種是系統(tǒng)根據(jù)已知原始參數(shù)計算帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再利用結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制零件圖。所以從總體上講，本系統(tǒng)主要包括兩大模塊：計算模塊和繪圖模塊?？傮w結(jié)構(gòu)如下圖所示： 主界面功能選擇 參數(shù)輸入 輸入設計原始數(shù)據(jù) 蝸輪蝸桿傳動設計 蝸輪蝸桿設計 用戶輸入 輸入圖形參數(shù) 參數(shù)化繪圖 結(jié)果輸出與保存 圖4-1 總體結(jié)構(gòu) 蝸輪蝸桿CAD系統(tǒng)作具體劃分為6個小模塊：數(shù)據(jù)輸入模塊；設計計算模塊；結(jié)構(gòu)選型模塊；繪圖功能模塊；標注功能模塊；輸出功能模塊。其功能模塊圖如圖3-2所示： 蝸輪蝸桿CAD系統(tǒng)統(tǒng) 設 計計算模塊 數(shù)據(jù)輸入模塊 結(jié)構(gòu)選型模塊 繪圖功能模塊 標注功能模塊 輸出功能模塊 圖4-2 功能模塊 蝸桿蝸輪設計系統(tǒng)采用VC++6.0 編寫, 根據(jù)設計蝸桿蝸輪分類不同, 該系統(tǒng)主要包括 4 個功能模塊: 圓柱蝸桿設計、環(huán)面蝸桿設計、錐蝸桿設計、其他蝸桿, 同時, 該系統(tǒng)還包含蝸桿蝸輪歷史設計記錄數(shù)據(jù)庫模塊, 各功能模塊相互獨立, 分別包含尺寸計算、強度校核、失效形式校核等內(nèi)容, 其總體結(jié)構(gòu)框圖 1 所示(以圓柱蝸桿為例, 其它類型蝸桿設計步驟和其相同, 只是計算較為復雜)。 以圓柱蝸桿設計模塊為例, 該功能模塊包含原始數(shù)據(jù)的輸入(設計功率、傳動比、材料選取、轉(zhuǎn)速輸入、強度預算、強度校核等), 強度計算對于蝸桿蝸輪而言, 由于齒面間相對滑動速度較大, 因而發(fā)熱量大, 故其主要失效形式有點蝕、膠合和磨損, 而一般情況下, 蝸桿材料的強度、硬度高于蝸輪材料的強度、硬度, 故失效常常發(fā)生在蝸輪輪齒。因此, 蝸桿按照接觸疲勞強度設計計算, 閉式傳動蝸輪按照接觸疲勞強度設計計算后, 按彎曲疲勞強度進行校核, 開式傳動蝸輪按彎曲疲勞強度設計計算后, 按照接觸疲勞強度進行校核。在該流程圖中, 啟動程序, 先輸入設計功率、傳動比、蝸桿頭數(shù)、特性系數(shù)、載荷系數(shù)、傳動效率、轉(zhuǎn)速和選擇材料的強度和硬度, 系統(tǒng)根據(jù)輸入?yún)?shù)按齒面接觸強度設計求出m d1; 校核彎曲強度。最后系統(tǒng)以文件格式打印輸出, 同時存儲該設計記錄到數(shù)據(jù)庫中以供以后設計查詢。 其它參數(shù)也可在該系統(tǒng)中進行擴展。其它功能模塊除包含圓柱蝸桿設計模塊功能外, 還包含其它特殊的計算, 最后也是通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)存儲歷史記錄。 數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和訪問 本系統(tǒng)利用蝸桿蝸輪設計計算得到的結(jié)果m d1 保存到數(shù)據(jù)庫中, 作為歷史記錄, 以便后續(xù)設計查詢, 數(shù)據(jù)庫除包含m d1外, 還包含載荷情況、材料和轉(zhuǎn)速等具體原始數(shù)據(jù), 通過點擊查詢, 可以查看該詳細情況, 所有數(shù)據(jù)保存到一個DAT 文件中。 VC++ 編程 在主程序界面上, 點擊原始數(shù)據(jù)輸入可以開啟原始數(shù)據(jù)輸入對話框, 在此對話框中選擇閉式或開式后輸入原始數(shù)據(jù), 這里的材料輸入包括材料的強度和硬度; 而載荷系數(shù)、蝸桿頭數(shù)人為的主觀因素, 所以需人為輸入確定。主對話框中的接觸強度計算按鈕是按照接觸強度設計計算蝸桿蝸輪, 而按彎曲強度進行驗算(當然也可按彎曲強度進行計算而按接觸強度進行校核), 結(jié)果輸出用于輸出計算結(jié)果。菜單“蝸桿蝸輪計算”中包含幾個子菜單, 除了能實現(xiàn)上述功能外, 還可通過查詢歷史記錄子菜單, 調(diào)用查詢數(shù)據(jù)對話框,以對歷史設計記錄進行訪問。 五 工作的主要階段和進度： 08.12.5—09.1.5 整理收集資料，明確課題任務，完成開題報告，外文翻譯； 09.2.16—2.28 畢業(yè)實習，寫實習報告； 09.3.01—5.22 完成畢業(yè)設計正文， 機設計計算，建模編程，調(diào)試程序，繪圖，編寫畢業(yè)設計說明書，論文或完成論文結(jié)構(gòu)的設計和撰寫論文，提交 初稿及修改論文，包括：論文提綱，理論分析及計算。 09.5.22—6.03 整理設計自己了，完善并提交設計成果 09.6.03—6.07 準備答辯 09.6.08——6.12 畢業(yè)答辯 六 最終目標及完成時間：提供可正確運行的軟件，源程序以及開題報告，說明書，圖紙，譯文和論文的電子文檔。預計6.01號完成 七 現(xiàn)有條件及必須采取的措施：電腦以及相關軟件，設計所需用相關資料，但是由于資料不是很齊全，對相關軟件的不熟悉，必須加強課下的強化。 八 協(xié)助單位及要解決的問題：三峽大學機械與材料學院 閱讀文獻和資料 [1] 濮良貴，紀名剛．機械設計（第七版）．北京：高等教育出版社，2001 [2] 申永勝主編．機械原理教程．清華大學出版社，1999 [3] 成大先主編．機械設計手冊（機械傳動）．化學工業(yè)出版社，2004 [4] 王福軍 張志民 張師偉.主編AutoCAD2000環(huán)境下C/Visual C++應用程序的開發(fā)教程. 北京希望電子出版社，2000 [5] 國家標準局．GB3480- 83 漸開線圓柱齒輪承載能力計算方法．北京：機械工業(yè)出版社，1983 [6] 凍杉，王寧，郭創(chuàng)峰．用ObjectARX開發(fā)AutoCAD2000應用程序．人民郵電出版社，2000 [7] 余承飛，方勇．AutoCAD2000二次開發(fā)技術(shù)（ObjectARX）．北京：人民郵電出版社，1999 [8] 寧汝新，趙汝嘉，歐宗瑛．CAD/CAM技術(shù)．機械工業(yè)出版社，2005 [9] 童秉樞，李學志，吳志軍等．機械CAD技術(shù)基礎．清華大學出版社，1996 [10] 機械設計手冊編委會．機械設計手冊．機械工業(yè)出版社，2004 [11] 孫江宏，丁立偉，米潔．AutoCAD ObjectARX開發(fā)工具及應用．清華大學出版社，1998 [12] 熊歆斌．Visual C++程序設計培訓教程．清華大學出版社，2002 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 ? ? 作者簽名： 年 月 日 學位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學位論文作者完全了解學校有關保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關學位論文管理部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士學位論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 本學位論文屬于 1、保密 □，在_________年解密后適用本授權(quán)書。 2、不保密 □。 （請在以上相應方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 年 月 日 導師簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 1緒論 2 1.1 研究目的和意義 2 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 2 1.3 主要研究內(nèi)容 3 1.4 開發(fā)環(huán)境和工具選擇 3 2 系統(tǒng)開發(fā)平臺 5 2.1 AutoCAD開發(fā)概述 5 2.2 MFC和Object ARX開發(fā)工具 6 2.3 AutoCAD和ObjectARX通信 7 3設計理論基礎和參數(shù)化建模技術(shù) 8 3.1 蝸桿傳動類型 9 3.2 蝸桿失效形式和設計準則 10 3.3 蝸桿傳動和受力分析 11 3.4 蝸桿傳動強度計算 11 3.5 小結(jié) 14 4 界面設計 15 4.1 概述 15 4.2 傳動參數(shù)計算 16 4.3 確定蝸輪蝸桿主要參數(shù)和尺寸 25 4.4 校核齒根彎曲疲勞 26 4.5 繪制傳動圖 28 4.6 小結(jié) 28 5 操作實例解析 32 6 總結(jié)與展望 40 致謝 41 參考文獻 42 44 44 蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)設計 摘 要 基于AutoCAD2007軟件平臺，應用Microsoft Visual Studio 2005編程語言和ObjectARX2007開發(fā)工具對CAD系統(tǒng)進行二次開發(fā)，本課題完成了機械傳動中蝸輪蝸桿傳動設計的參數(shù)計算和參數(shù)繪圖兩大功能模塊以及兩大模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞。二次開發(fā)后的CAD系統(tǒng)能夠極大的提高設計效率，同時，它也能夠確保產(chǎn)品的設計質(zhì)量。 Abstract Based on the AutoCAD2007 software terrace, the CAD system is developed using the visual programming language Microsoft Visual Studio 2005 and the tool of ObjectARX2007.The topic have completed the two great modules of the Worm Wheel Worm Drive of machine drive, which are the calculation of parameter and the drawing of parameter ,in addition the deliver of data between calculation and drawing . Design secondly to CAD system can improve the rate of design in multiples and also make sure that the designed products are of good quality. 關鍵詞 AutoCAD ；ObjectARX ；Microsoft Visual Studio 2005；MFC；蝸輪蝸桿傳動 Keywords AutoCAD ；ObjectARX ；Microsoft Visual Studio 2005；MFC；Worm Wheel Worm Drive 1緒論 1.1研究目的和意義 機械工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各個部門提供技術(shù)裝備的重要任務。機械工業(yè)的生產(chǎn)水平是一個國家現(xiàn)代化建設水平的主要標志之一。隨著計算機的普及，計算機的各種技術(shù)相繼被開發(fā)和應用，其中重要的一項就計算機輔助設計(CAD).通過計算機的輔助設計，能極大的節(jié)約人力物力，縮短開發(fā)周期。 本課題研究的是蝸桿傳動。蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和力的一種傳動機構(gòu)，兩軸線的夾角可以為任意角，常用的為90°，由于蝸桿傳動不僅能實現(xiàn)大的傳動比，同時傳動時能實現(xiàn)多對齒嚙合，沖擊載荷小，傳動平穩(wěn)，噪聲低，擁有自鎖性等優(yōu)良特性，因此應用十分廣泛。 但是由于在蝸輪蝸桿傳動設計中，要涉及到許多設計規(guī)則和公式的應用、大量圖表數(shù)據(jù)的處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定和計算以及圖形的繪制等工作。若采用傳統(tǒng)的設計方法,則需要人工查閱大量的設計手冊資料,進行大量繁瑣的計算工作,這樣的設計包含許多重復性工作,存在效率低下等不足。一般的CAD系統(tǒng)只能完成簡單的參數(shù)化繪圖或者單一的結(jié)構(gòu)設計任務,功能有相當?shù)木窒?。為? 設計開發(fā)了符合Windows 標準的蝸桿參數(shù)化CAD系統(tǒng)，此系統(tǒng)能分別獨立地進行蝸桿傳動的參數(shù)化設計和參數(shù)化繪圖,同時實現(xiàn)了蝸輪蝸桿傳動設計和繪圖一體化是非常必要的。 本課題通是基于AutoCAD軟件平臺，應用其開發(fā)工具ObjectARX 和VisualC++程序設計語言，設計，開發(fā)蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)用戶的初始參數(shù)，交互完成蝸輪蝸桿傳動設計，包括設計數(shù)據(jù)的存取，參數(shù)的設計與計算，蝸輪蝸桿傳動部分裝配圖的自動繪制等功能。本設計的意義就在于節(jié)約大量的人力工作，將系統(tǒng)滲透到企業(yè)設計制造生產(chǎn)行業(yè)中，能縮短企業(yè)在產(chǎn)品設計的周期，使產(chǎn)品能較快地投入生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，同時也降低了設計成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值。 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 隨著計算機的普及，計算機的各種技術(shù)相繼被開發(fā)和應用，其中重要的一項就計算機輔助設計(CAD)，由于計算機技術(shù)日新月異，硬件更新速度更新日益加快, 在這短短的四十幾年中，計算機分別經(jīng)歷了大型機、小型機、工作站、微機時代，每個新時代都出現(xiàn)了新的流行的CAD/CAM軟件。在工作站時代，UG、Pro/Engineer是工作站平臺三維CAD/CAM軟件的佼佼者，而在當今微機時代，AutoCAD則在Windows平臺的二維CAD/CAM軟件中處于領先地位。AutoCAD是一種功能強大的繪圖軟件,提供大量的命令和豐富的菜單、工具條以方便用戶使用。它雖然是非專業(yè)軟件，但是擁有二次開發(fā)的環(huán)境。社會的進步、工業(yè)的發(fā)展必然需要更高層次的軟件，國內(nèi)外已進入了對CAD開發(fā)的階段，這也是AutoCAD軟件歷經(jīng)久而不衰的原因?，F(xiàn)在國外成功的CAD技術(shù)開發(fā)企業(yè)為了加快CAD技術(shù)開發(fā)步伐，都選擇了高起點的CAD技術(shù)開發(fā)戰(zhàn)略，即利用已有的技術(shù)成果，在此基礎上二次開發(fā)自己的CAD技術(shù)，雖然國內(nèi)CAD技術(shù)也有一定的成果，但在很多行業(yè)基本上還是空白。 我國目前CAD/CAM軟件不管是從產(chǎn)品開發(fā)水平還是從商品化、市場化程度都與發(fā)達國家有不小的差距。CAD/CAM技術(shù)水平還處于向高技術(shù)集成和向產(chǎn)業(yè)化商品化過渡的時期,研制的軟件在可靠性和穩(wěn)定性方面與國外工業(yè)發(fā)達國家的軟件尚有一些差距,還沒有針對性的軟件,使用一般都是通用性軟件?；诂F(xiàn)今國內(nèi)CAD二次開發(fā)技術(shù)較國外水平偏低，尤在制造業(yè)方面更為突出，所以本設計就針對此問題研究了基于AutoCAD的蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)設計的課題。 1.3 主要研究內(nèi)容 本課題是基于AutoCAD軟件平臺，應用其開發(fā)工具ObjectARX和Visual C++程序設計語言，設計，開發(fā)蝸輪蝸桿傳動CAD系統(tǒng)。該系統(tǒng)能根據(jù)用戶初始參數(shù)，交互完成蝸輪蝸桿傳動設計，包括參數(shù)的村區(qū)，參數(shù)的設計與計算，蝸桿傳動部分裝配圖的自動繪制等。 主要研究內(nèi)容： 1.研究系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境及運行環(huán)境。 2.研究在CAD系統(tǒng)開發(fā)中采用的關鍵技術(shù)，包括ARX編程接口技術(shù)、面向?qū)ο蟮某绦蚧O計技術(shù)。 3.研究蝸輪蝸桿的運動規(guī)律、設計方法與流程，并對蝸輪蝸桿機構(gòu)計算公式進行了詳細的分析，建立的數(shù)學模型。 4.研究參數(shù)化技術(shù)在CAD系統(tǒng)的應用。 5.研究菜單定制以及利用MFC進行人機交互界面的設計。 1.4開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具選擇 軟件環(huán)境：AutoCAD2007和ObjectARX 操作系統(tǒng)：Windows XP(推薦)，Windows2000以上 編程環(huán)境：Microsoft Visual Studio 2005 圖形平臺：AutoCAD 2007中文版 開發(fā)工具：AutoCAD ObjectARX 2007 硬件要求：最低配置為Pentium133，內(nèi)存為128M的PC機，推薦使用Pentium233MHz以上，內(nèi)存256M或以上的PC機。顯示器：至少800×600SVGA顯示器或更高配置。 在操作系統(tǒng)選擇上，選用Microsoft Windows XP的原因主要在于當前微軟公司W(wǎng)indows視窗操作系統(tǒng)用戶較多，XP 是現(xiàn)在應用最廣泛的一個Windows版本。 Microsoft Visual Studio 2005 是一款強大的IDE（集成開發(fā)環(huán)境）工具，提供了包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和圖形用戶界面工具。將代碼編寫功能、分析功能、編譯功能、debug功能集成于一體，提供高性能的軟件開發(fā)套件。另外它還提供了MFC（Microsoft Foundation Class）應用程序框架。MFC框架定義了應用程序的輪廓，并提供了用戶接口的標準實現(xiàn)方法，用戶所要做的就是通過預定義的接口把具體應用程序特有的東西填入這個輪廓。因而用戶可以方便快捷的開發(fā)自己的應用程序。因此，Visual Studio 2005在程序開發(fā)中應用非常廣泛。本課題選Microsoft Visual Studio 2005作為AutoCAD二次開發(fā)的編程環(huán)境 AutoCAD 2007是AutoCAD系列軟件的最新版本，與AutoCAD先前的版本相比，它在性能和功能方面都有較大的增強，同時保證與低版本完全兼容，其應用也逐漸增多。因此，在開發(fā)平臺上選擇AutoCAD 2007。 2 系統(tǒng)開發(fā)平臺 2.1 AutoCAD開發(fā)概述 AutoCAD是目前微機上應用最為廣泛的通用交互式計算機輔助繪圖與設計軟件包。也是目前應用最廣泛、使用人數(shù)最多的CAD軟件。AutoCAD的強大生命力在于它的通用性、多種工業(yè)標準和開放的體系結(jié)構(gòu)。其通用性使得它在機械、電子、航空、船舶、建筑、服裝等領域得到了極為廣泛的應用。由于它并非專業(yè)軟件，所以它提供給我們的只是一般的通用的CAD功能，要想完成某一具體項目的設計，則需要大量的時間和成本，尤其在修改方面就更不如人意。不同的行業(yè)標準使得各領域在使用AutoCAD的過程中均需根據(jù)自身特點進行定制或開發(fā)。AutoCAD能榮登全球繪圖軟件的龍頭寶座，主要是因為它具有開放的體系結(jié)構(gòu)。它允許用戶和開發(fā)者采用高級編程進行二次開發(fā)，使用CAD二次開發(fā)系統(tǒng)，可大大提高設計效率，完成一些重復性工作[3]。 Autodesk公司為滿足廣大用戶的需求，自AutoCAD v2.18版至今的短短十幾年間，就相繼推出了三代二次開發(fā)工具，可以說，AutoCAD的通用性為其二次開發(fā)提供了必要條件，而AutoCAD開放的體系結(jié)構(gòu)則使其二次開發(fā)成為可能。至今，AutoCAD軟件已經(jīng)歷了三代二次開發(fā)工具。 第一代工具當屬于AutoLISP語言。 AutoLISP語言最典型的應用之一是實現(xiàn)數(shù)化繪圖程序設計，包括尺寸驅(qū)動程序和鼠標拖動程序等。另一個典型應用就是驅(qū)動AutoCAD提供PDB模塊構(gòu)成DCL（Dialog Control Language）文件，創(chuàng)建自己的對話框。 AutoLISP具有以下優(yōu)點：（1）語言規(guī)則十分簡單，易學易用；（2）直接針對AutoCAD，易于交互；（3）解釋執(zhí)行，立竿見影。 AutoLISP的缺點是：（1）功能單一，綜合處理能力差；（2）解釋執(zhí)行，程序運行速度慢；（3）缺乏很好的保護機制，源程序保密性差；（4）LISP用表來描述一切，并不能很好地反映現(xiàn)實世界和過程，跟人的思維方式也不一致；（5）不能直接訪問硬件設備、進行二進制文件的讀寫。 AutoLISP的這些特點，使其僅適合于有能力的終端用戶完成一些自己的開發(fā)任務。 第二代就是基于C語言的開發(fā)工具ADS。 ADS（AutoCAD Development System）是AutoCAD R11開始支持的一種基于C語言的靈活的開發(fā)環(huán)境。ADS可直接利用用戶熟悉的C編譯器，將應用程序編譯成可執(zhí)行文件后在AutoCAD環(huán)境下運行，從而既利用了AutoCAD環(huán)境的強大功能，又利用了C語言的結(jié)構(gòu)化編程、運行效率高的優(yōu)勢。 與AutoLISP 相比，ADS優(yōu)越之處在于：（1）具備錯綜復雜的大規(guī)模處理能力；（2）編譯成機器代碼后執(zhí)行速度快；（3）編譯時可以檢查出程序設計語言的邏輯錯誤；（4）程序源代碼的可讀性好于AutoLISP。 而其不便之處在于：（1）C語言比LISP語言難于掌握和熟練應用；（2）ADS程序的隱藏錯誤往往導致AutoCAD，乃至操作系統(tǒng)的崩潰；（3）需要編譯才能運行，不易見到代碼的效果；（4）同樣功能,ADS程序源代碼比AutoLISP代碼很多。 第三代開發(fā)工具分別是Visual AutoLISP、ObjectARX和VBA。 ObjectARX應用程序以C++為基本開發(fā)語言，具有面向?qū)ο缶幊谭绞降臄?shù)據(jù)可封裝性、可繼承性及多態(tài)性的特點，用其開發(fā)的CAD軟件具有模塊性好、獨立性強、連接簡單、使用方便、內(nèi)部功能高效實現(xiàn)以及代碼可重用性強等特點，并且支持MFC基本類庫，能簡潔高效地實現(xiàn)許多復雜功能。 目前，第一代的AutoLISP已能被第三代的VLISP完全替代,第二代的ADS在AutoCAD 2000中已不再支持，所以，第三代開發(fā)工具將成為今后AutoCAD二次開發(fā)的必然選擇。本系統(tǒng)基于AutoCAD2007平臺，應用其第三代開發(fā)工具ObjectARX2007作為開發(fā)工具。 2.2 MFC與ObjectARX開發(fā)工具 MFC是指微軟的基礎庫類（Microsoft Foundation Class），是Windows環(huán)境下編程的一個應用程序框架，是Visual C++最重要的組成部分。MFC 是在整個 Windows 家族中都是兼容的，也就是說，無論是 Windows3.x、Windows95 還是 Windows NT，所使用的 MFC 是兼容的。每當新的 Windows 版本出現(xiàn)時，MFC 也會得到修改以便使舊的編譯器和代碼能在新的系統(tǒng)中工作。MFC 也回得到擴展，添加新的特性、變得更加容易建立應用程序。MFC提供了許多必需的代碼用語管理窗口、選單和對話框，完成基本的輸入/輸出（I/O流），存儲對象等。它也縮短了應用程序開發(fā)的時間，提供了容易使用的對象ACTIVX，OLEH和INTERENT編程的用戶接口單元和技術(shù)，簡化了數(shù)據(jù)庫編程和網(wǎng)絡編程。除此之外，MFC包括組成運行時的初始化消息傳遞，以及程序退出時的清理工作，利用MFC編程得到Windows風格的界面，為我們的編程提供了更強的可視化程度。 與傳統(tǒng)上使用 C 語言直接訪問 Windows API相反，使用 MFC 和 C++ 的優(yōu)點是 MFC 已經(jīng)包含和壓縮了所有標準的“樣板文件”代碼，這些代碼是所有用 C 編寫的 Windows 程序所必需的。因此用 MFC 編寫的程序要比用C語言編寫的程序小得多。另外，MFC 所編寫的程序的性能也毫無損失。必要時，你也可以直接調(diào)用標準 C 函數(shù)，因為 MFC 不修改也不隱藏 Windows 程序的基本結(jié)構(gòu)。 ObjectARX是AutoCAD R13之后推出的一個以C++語言為基礎的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境和應用程序接口。ObjectARX程序本質(zhì)上為Windows動態(tài)鏈接庫（DLL）程序，它與AutoCAD共享地址空間，直接調(diào)用AutoCAD的核心函數(shù)，還可直接訪問AutoCAD數(shù)據(jù)庫的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼，以便能在運行期間擴展AutoCAD固有的類及其功能，創(chuàng)建能夠全面享受AutoCAD固有命令特權(quán)的新命令。ObjectARX程序與AutoCAD、Windows消息傳遞機制直接通信。ObjectARX編程環(huán)境提供了一個面向?qū)ο驝++應用程序開發(fā)界面，是開發(fā)者能夠使用、定做和擴展AutoCAD[5]。ObjectARX環(huán)境包含了AcRx庫、AcEd庫、AcDb庫、AcGi庫和AcGe庫五大類庫，每個庫下面包含了大量的函數(shù)供用戶使用。 2.3 AutoCAD與ObjectARX通信 2.3.1 ObjectARX應用程序簡介 ObjectARX應用程序是一個動態(tài)鏈接庫(DIJL)，它分享AutoCAD的地址空間并可以被AutoCAD直接調(diào)用[3]。ObjectARX編程環(huán)境提供了一個面向?qū)ο蟮腃++編程接口，用戶可以用這個接口來使用、優(yōu)化和擴展AutoCAD[4]。而且0bjectARx庫包含了各種工具，用戶可以利用這些工具來使用AutoCAD的開放式結(jié)構(gòu)，并且可以直接訪問AutoCAD數(shù)據(jù)庫、圖形系統(tǒng)和用戶自定義命令。 使用ObjectARX可以訪問AutoCAD數(shù)據(jù)庫。AutoCAD圖形是存儲在數(shù)據(jù)庫中的對象的集合。這些對象不僅代表了圖形實體，而且還包括了內(nèi)部結(jié)構(gòu)(例如符號表和字典)。ObjectARX使用戶的應用程序能夠訪問這些數(shù)據(jù)庫對象。另外，用戶可以為指定的府出程序創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫對象。 使用ObjectARX可以與AutoCAD編輯器交互。ObjectARX提供了類和成員函數(shù)類與AutoCAD編輯器交互。用戶可以編輯自己的AutoCAD命令，這些命令和AutoCAD內(nèi)部命令一樣。用戶的應用程序可以接收和處理由AutoCAD內(nèi)部各種事件所引起的通告。 2.3.2 ObjectARX程序的裝入和卸出 （1）加載ObjectARX應用程序 1）在Visual Studio2005 中選中【工具】窗口的下拉菜單【選項】； 2）單擊【項目和解決方案】，在下拉選項單擊【VC++目錄】，平臺選擇【W(wǎng)in32】，在【顯示以下內(nèi)容的目錄】下選擇【包含文件】，新建文件導入ObjectARX中的inc文件的路徑。比如：E:\畢業(yè)設計\ObjectARX for AutoCAD2007\inc； 3）用同樣方法選中庫文件導入lib的路徑； 4）單擊確定完成安裝，重新啟用Visual Studio2005即可使用。 （2）卸載ObjectARX應用程序 在上述界面上刪除inc和lib文件的路徑，單擊確定，重新用Visual Studio2005即可。如下圖 圖2-1 ObjectARX的裝入和卸載 3 設計理論基礎及參數(shù)化建模技術(shù) 3.1 蝸桿傳動的類型 根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動可以分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐蝸桿傳動等。 圖3-1 蝸輪蝸桿傳動圖 3.1.1圓柱蝸桿傳動 圓柱蝸桿傳動包括普通圓柱蝸桿傳動和圓弧圓柱蝸桿傳動兩類。其中普通圓柱蝸桿又分為以下四種：1.阿基米得蝸桿(ZA蝸桿)；2.法向直廓蝸桿(ZN蝸桿)；3.漸開線蝸桿(ZI蝸桿)；4.錐面包絡圓柱蝸桿(ZK蝸桿)。 3.1.2環(huán)面蝸桿傳動 環(huán)面蝸桿傳動的特征是，蝸桿在軸向的外形是以凹圓弧為母線所形成的旋轉(zhuǎn)曲面，所以把這種蝸桿傳動叫做環(huán)面蝸桿傳動。在這種傳動的嚙合帶內(nèi)，蝸輪的節(jié)圓位于蝸桿的節(jié)弧面上，亦既蝸桿的節(jié)弧沿蝸輪的節(jié)圓包著蝸輪。在中間平面內(nèi)蝸桿和蝸輪都上直線齒廓。由于同時相嚙合的齒對多，而且輪齒的接觸線與蝸桿齒運動的方向近似于垂直，這就大大改善了齒輪受力情況和潤滑油膜形成的條件，因而承載能力約為阿基米得蝸桿傳動的2-4倍，效率一般高達0.85-0.9；但它需要較高的制造和安裝精度。 3.1.3錐蝸桿傳動 錐蝸桿傳動也是一種空間交錯軸之間的傳動，兩軸交錯角通常為90度.蝸桿是由在節(jié)錐上分布的等導程的螺旋所形成的,故稱為錐蝸桿。而蝸輪在外觀上就像一個曲線齒錐齒輪,它是用與錐蝸桿相似的錐滾刀在普通滾齒機上加工而成的,故稱錐蝸輪。錐蝸桿傳動的特點是：同時接觸的點數(shù)叫多，重合度大；傳動比范圍大；承載能力和效率較高；側(cè)隙便于控制和調(diào)整；能做離合器使用；可節(jié)約有色金屬；制造安裝簡便，工藝性好。 3.2蝸桿傳動的失效形式和設計準則 3.2.1蝸桿傳動的失效形式 和齒輪傳動一樣，蝸桿傳動的失效形式也有點蝕，齒根折斷，齒面膠合及過度磨損等。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋齒部分的強度總是高于蝸輪齒輪的強度，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪齒輪上。因此，一般只對蝸輪齒輪進行承載能力計算。由于蝸桿和蝸輪齒面間有較大的相對滑動，從而增強了產(chǎn)生膠合和磨損失效的可能性。因此，蝸桿傳動的承載能力往往受到抗膠合能力的限制。在閉式傳動中，蝸桿傳動主要由于膠合或點蝕失效；在開式傳動中，由于齒面滑動速度較大、環(huán)境不潔和潤滑不良，主要是磨損失效。 圖3-2 齒面膠合圖 3-3 齒面磨損圖 3.2.2蝸桿傳動的設計原則 在開式傳動中多發(fā)生齒面磨損和齒輪折斷，因此應以保證齒根彎曲疲勞強度作為開式傳動的主要設計準則。 3.3蝸桿傳動的受力分析 蝸桿傳動的受力分析和斜齒圓柱齒輪傳動相似。在進行蝸桿傳動的受力分析時，通常不考慮磨擦力的影響。蝸桿傳動的受力分析與斜齒圓柱齒輪的受力分析相同，輪齒在受到法向載荷Fn的情況下，可分解出徑向載荷Fr、周向載荷Ft、軸向載荷Fa。 圖3-4 蝸輪蝸桿傳動受力圖 在不計摩擦力時，有以下關系： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） 式中：T1，T2——分別為蝸桿及蝸輪上的公稱轉(zhuǎn)矩，單位為N.mm; d1, d2——分別為蝸桿及蝸輪上的分度圓直徑，單位為mm。 3.4蝸桿傳動的強度計算 3.4.1蝸輪齒面接觸疲勞強度計算 蝸輪齒面接觸疲勞強度條件設計計算的公式為： （3-5） 1)確定載荷系數(shù)K （3-6） 其中：——使用系數(shù) ——齒向載荷分布系數(shù)，當蝸桿傳動在平穩(wěn)載荷下工作時，載荷分布不均勻現(xiàn)象將由于工作表面良好的磨合而得到改善，此時可取=1；當載荷變化大，或有沖擊，振動時，可取=1.3～1.6。 ——動載系數(shù)，由于蝸桿傳動一般較平穩(wěn)，動載荷要比齒輪傳動的小的多，故值可取定如下：對于精確制造，且蝸輪圓周速度3m/s時，取=1.0～1.1；3m/s時，=1.1～1.2。 2)——材料的彈性影響系數(shù)，單位為，對于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對時，取=160。 3)——蝸桿傳動的接觸線長度和曲率半徑對接觸強度的影響系數(shù)，簡稱接觸系數(shù)，可從圖中查得。 4)——蝸輪的許用接觸應力的值。 5)——作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩。 當蝸輪材料為灰鑄鐵或高強度青銅時，蝸桿傳動的承載能力主要取決于齒面膠合程度。但因目前尚無完善的膠合強度計算公式，故采用接觸強度計算是一種條件性計算，在查取蝸輪齒面的許用接觸應力時，要考慮相對滑動速度的大小。由于膠合不屬于疲勞失效，的值與應力循環(huán)次數(shù)N無關，因而可直接從表中查出許用接觸應力的值。 若蝸輪材料為強度極限〈300MPa的錫青銅，因蝸輪主要為接觸疲勞失效， 故應先從表中查出蝸輪的基本許應接觸應力，再按=·算出 許用接觸應力的值。上面= 。其中，應力循環(huán)次數(shù)N=60j,此處為 蝸輪傳速，單位為r/min; 為工作壽命，單位為h;j為蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個輪齒嚙合的次數(shù)。 3.4.2蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算 蝸輪輪齒因彎曲強度不足而失效的情況，多發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開式傳動中。因此，對閉式蝸桿傳動通常只作彎曲強度的較核計算，但這種計算是必須進行的。因為較核蝸輪蝸桿的彎曲強度不只是為了判別其彎曲斷裂的可能性，對那些承受重載的動力蝸桿副，蝸輪輪齒的彎曲形變量還要直接影響到蝸桿副的運動平穩(wěn)性精度。由于蝸輪輪齒的齒形比較復雜，要精確計算齒根的彎曲應力是比較困難的，所以常用的齒根彎曲疲勞強度計算方法就帶有很大的條件性。 齒根折斷一般發(fā)生在Z2>90，及開式傳動中。在閉式傳動中彎曲強度計算作為校核計算對于重載傳動，通過計算還可差別由于輪齒的彎曲變形量引起的輪齒彈性變形量是否過大而影響蝸桿傳動的平穩(wěn)性。 同樣由于主平面內(nèi)蝸桿蝸輪——相當于齒條與斜齒輪嚙合，所以，將蝸輪看成斜齒輪，由斜齒輪齒根彎曲應力計算公式得： （3-7） b2——蝸輪齒弧長，，其中為蝸輪齒寬角； ——為法面模數(shù), ,單位為mm; YSa2——齒根應力修正系數(shù)在中考慮; ——彎曲疲勞強度重合度系數(shù)，=0.667; ——螺旋角影響系數(shù)，取=; 將上述參數(shù)代入得彎曲疲勞強度校核公式： （3-8） 式中： YFa2——蝸輪齒形系數(shù)，按當量齒數(shù)及變位系數(shù)X2，查圖可得 ——蝸輪輪齒許用彎曲應力，單位為MPa, =·,其中為計入齒根應力校正系數(shù)后蝸輪的基本許用應力，可由表選??；為壽命系數(shù)，=，其中應力循環(huán)次數(shù)N的計算方法同前。其余符號的意義和單位同前。 上式為蝸輪齒根彎曲疲勞強度的校核公式，經(jīng)整理后可得蝸輪齒輪按彎曲疲勞強度條件設計的公式為: （3-9） 計算出后，可從表11-2中查出相應的參數(shù)。從而進行后續(xù)設計。 3.5小結(jié) 通過對蝸桿蝸輪理論計算的學習，從而確定下一步軟件開發(fā)時對話框建立步驟，對話框設計步驟也既蝸桿輪蝸輪相應參數(shù)逐步確定的步驟： 1 已知參數(shù)和工作條件的確定.經(jīng)常設計所確定的是輸入功率P，蝸桿轉(zhuǎn)速n1，傳動比i12,工作壽命Lh 和工作載荷。 2 通過已知參數(shù)和工作條件的綜合考慮，選擇蝸桿蝸輪的材料。 3 按齒面接觸疲勞進行設計。首先要確定蝸桿蝸輪的傳動中心距a，要確定傳動中心a，引發(fā)一系列相關參數(shù)的確定。要通過已知參數(shù)確定蝸輪轉(zhuǎn)距T2，載荷系數(shù)K（包括使用系數(shù)Ka,載荷分布不均勻系數(shù)Kβ,動載系數(shù)Kv），彈性影響系數(shù)Ze，接觸系數(shù)Zp和基本許用應力。 4 通過中心距的計算，經(jīng)過圓整，和標準中心距聯(lián)系起來。由于傳動比確定，則可以選擇蝸桿頭數(shù)，進而通過機械設計表11-2選擇其他相關參數(shù). 5 校核齒根彎曲疲勞. 4 界面設計 4.1 概述 蝸輪蝸桿設計要涉及到許多設計規(guī)則和公式的應用、大量圖表數(shù)據(jù)的處理、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選定和計算以及圖形的繪制等工作。若采用傳統(tǒng)的設計方法，則需要人工查閱大量的設計手冊資料，進行大量繁瑣的計算工作，這樣的設計包含許多重復性工作，存在效率低下等不足。一般的CAD系統(tǒng)只能完成簡單的參數(shù)化繪圖或者單一的結(jié)構(gòu)設計任務，功能有相當?shù)木窒蕖? 本系統(tǒng)的目的是根據(jù)用戶選擇輸入原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)計算出蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)設計所需要的參數(shù)并能根據(jù)參數(shù)在編輯區(qū)內(nèi)能繪制零件圖。我們提供兩種方法，第一種是通過用戶自己輸入結(jié)構(gòu)參數(shù)來生成圖形，以滿足用戶特殊的要求；另外一種是系統(tǒng)根據(jù)已知原始參數(shù)計算帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再利用結(jié)構(gòu)參數(shù)繪制零件圖。所以從總體上講，本系統(tǒng)主要包括兩大模塊：計算模塊和繪圖模塊?？傮w結(jié)構(gòu)如下圖所示： 主界面功能選擇 參數(shù)輸入 輸入設計原始數(shù)據(jù) 蝸輪蝸桿傳動設計 蝸輪蝸桿設計 用戶輸入 輸入圖形參數(shù) 參數(shù)化繪圖 結(jié)果輸出與保存 圖4-1 總體結(jié)構(gòu) 蝸輪蝸桿CAD系統(tǒng)作具體劃分為6個小模塊：數(shù)據(jù)輸入模塊；設計計算模塊；結(jié)構(gòu)選型模塊；繪圖功能模塊；標注功能模塊；輸出功能模塊。其功能模塊圖如圖4-2所示： 蝸輪蝸桿CAD系統(tǒng)統(tǒng) 設 計計算模塊 數(shù)據(jù)輸入模塊 結(jié)構(gòu)選型模塊 繪圖功能模塊 標注功能模塊 輸出功能模塊 圖4-2 功能模塊 4.2 傳動參數(shù)計算 要了解對話框設計，首先就要知道對話框的一些基本特性以及如何建立對話框.對話框是目前最為流行的一種人機交互界面 ,向用戶提供圖形與文本并存的可視化環(huán)境 ,使操作更為自然、簡捷。前面已經(jīng)提到，本系統(tǒng)是在ObjectARX開發(fā)環(huán)境下用MFC開發(fā)具有Windows風格對話框的。 對話框(Dialog)實際上是一個窗口。在MFC中，對話框的功能被封裝在了CAcUiDialog類中，CAcUiDialog類是CWnd類的派生類。 對話框類。對話框類用來實現(xiàn)對話框的功能，由于對話框行使的功能各不相同，因此一般需要從CAcUiDialog類派生一個新類，以完成特定的功能。 本系統(tǒng)中采用MFC與ARX 程序結(jié)合，可以定制與開發(fā)自己的對話框。用這種方法開發(fā)對話框主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是利用DCL語言編寫對話框定義件，二是利用ARX 編寫相應的應用程序。對話框的創(chuàng)建如圖4-2。 1) 啟動‘Microsoft Visual Studio 2005’，打開主界面，在【文件】菜單上選擇【新建】，點擊【項目】創(chuàng)建一個新類，然后點添加，在“Base class”中選中“CAcUiDialog”,在 “class name” 中起個類名，如 “zhu1” ，點擊“Finish”按鈕結(jié)束對話框類的創(chuàng)建。這時在資源文件（Resource files） 中會自動出現(xiàn)zhu1.cpp源文件，用于編寫實現(xiàn)功能的主程序。同時，在頭文件（Include files）中會自動出現(xiàn)zhu1.h文件。由于采用了與ARX結(jié)合的方式所以還要在“acrxEntryPoint.cpp”（本設計中的主要執(zhí)行函數(shù)）文件中添加以下的程序： # include "zhu1.h" //添加新建類的頭文件 static void zhujun_zhujun(void) { // Add your code for command zhujun._zhujun here zhu1 d1; d1.DoModal(); } 2） 添加命令。 (1) 點擊圖標‘a(chǎn)>’: 彈出“Object ARX Commands”對話框； 圖標‘a(chǎn)>’在Microsoft Visual Studio 2005界面左上角(圖標【文件】的下方) ； (2) 在‘ARX command list’下方空白列表區(qū)域， 點擊右鍵→選擇‘New’ →在‘International Name’下將命令設置為自己的命令，在這里設置為‘_start’ →并同樣在‘Localized Name’ 下設置同樣的命令‘start’（注意：這里沒有‘_’） ； (3) 點擊‘ok’；命令添加完畢。 這樣就完成了對話框的創(chuàng)建問題.下面將介紹如何布置控件的問題. 這時在加載arx文件后輸入“start”即可調(diào)出對話框 這樣程序就可以在AutoCAD中加載運行并且顯示該對話框了。接下來就是在對話框上面布置控件了，下面列舉本次設計的部分對話框，分別給予說明。圖4-3所示為參數(shù)輸入對話框，對話框用到的控件包括單選框、靜態(tài)控件、列表框和按鈕。各控件的功能、屬性等見表4-1。 上面是本系統(tǒng)中具有代表性的兩個對話框，所用到的控件幾乎包含了系統(tǒng)用到的所有控件。其中兩個對話框中都包一個必不可少的控件，既按鈕控件(Button)。它是一種接受用戶命令的控件，可以通過單擊或雙擊來執(zhí)行某一操作。這類按鈕最常見，也是通常意義上所說的按鈕。當單擊這類按鈕時，程序?qū)⒘⒖剔D(zhuǎn)去執(zhí)行某一功能，如查找、退出、進入下一對話框等?？傮w來說，有些控件屬性的設置有點區(qū)別，但是其使用方法大同小異。系統(tǒng)中其它的對話框也都是用同樣的方法創(chuàng)建的。 圖4-3所示對話框控件 表4-1 對話框控件表 控件 ID 屬性 對應控件類 靜態(tài)正文(Static Text) IDC_STATIC 默認 CStatic 編輯框(Edit Control) IDC_EDIT double CEdit 命令按鈕(Button) IDC_BUTTON 默認 CButton 靜態(tài)正文(Static Text) IDC_STATIC 默認 CStatic 組合框(Combo Box) IDC_COMBO 默認 CComboBox 確定 按鈕 IDOK 默認 CButton 取消 按鈕 IDCANCEL 默認 CButton 消隱該對話框同時彈出另一對話框，實現(xiàn)程序如下： // TODO: 在此添加控件通知處理程序代碼 OnOK();//消隱對話框 zhu1 d1; d1.DoModal();//顯示類名為d的對話框 圖4-4所示是一個有別于4-3的對話框，此對話框中包含有圖片，另外還有只讀屬性的編輯框，控件內(nèi)容見表4-2。 圖4-4 選擇中心距對話框 表4-2 圖4-4控件列表 控件 ID 屬性 對應控件類 靜態(tài)正文(Static Text) IDC_STATIC 默認 CStatic 編輯框(Edit Box) IDC_EDIT 只讀，默認 CEdit 圖片(Picture) IDC_ EDIT 修改 CStatic 對話框運用下壓按鈕和圖片控件： HBITMAP bit=NULL; bit=LoadBitmap(_hdllInstance,MAKEINTRESOURCE(IDB_BITMAP8));//選擇圖片 dongtai.SetBitmap((HBITMAP)bit); 　　 4.2.1初始參數(shù) 一般蝸輪蝸桿傳動的已知條件為功率P或者蝸輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2、傳動比i、蝸桿轉(zhuǎn)速或蝸輪轉(zhuǎn)速以及使用工作壽命、蝸輪蝸桿傳動的工況等參數(shù)。圖3-3為齒輪傳動初始參數(shù)輸入方式。 圖4-5 初始參數(shù)輸入 4.2.2蝸桿、蝸輪材料與相關系數(shù) 1.由蝸桿傳動的失效形式可知，蝸輪蝸桿的材料不僅要求具有足夠的強度，更重要的是具有良好的磨合和耐磨性能。 蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr，并經(jīng)滲碳淬火；也可用40，50鋼或40Cr并經(jīng)淬火。這樣可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蝸桿淬火后的硬度為40～50HRC，經(jīng)氮化處理后的硬度為55～62 HRC。一般不太重要的低速中載的蝸桿，可采用40或45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其硬度為220～300HBS。 常用的蝸桿材料為鑄造錫青銅，鑄造鋁鐵青銅及灰鑄鐵等。錫青銅耐磨性最動好，但價格較高，用于滑動速度3m/s的重要傳動；鋁鐵青銅的耐磨性較錫青銅差一些，但價格便宜，一般用于滑動速度4m/s的傳動；如果滑動速度不高(2m/s)，對效率要求也不高時，可采用灰鑄鐵。為了防止變形，常對蝸輪進行時效處理。 圖4-6材料及熱處理 2.載荷系數(shù)K 計算齒輪強度用的載荷系數(shù)K，包括使用系數(shù)KA、動載系數(shù)KV、及齒向載荷分布系數(shù)Kβ即： 。(1)使用系數(shù)KA是考慮齒輪嚙合時外部因素引起的附加動載荷影響的系數(shù)。這種動載荷取決于原動機和從動機械的特性、質(zhì)量比、聯(lián)軸器類型以及運行狀態(tài)等。(2)齒向載荷分布系數(shù)K 可分為和其中為按齒面接觸疲勞強度計算時所用的系數(shù)，而為按齒根彎曲疲勞強度計算時所用的系數(shù)(3)?！獎虞d系數(shù)，由于蝸桿傳動一般較平穩(wěn)，動載荷要比齒輪傳動的小的多，故值可取定如下：對于精確制造，且蝸輪圓周速度3m/s時，取=1.0～1.1；3m/s時，=1.1～1.2。 3. ——材料的彈性影響系數(shù)，單位為，對于青銅或鑄鐵蝸輪與鋼蝸桿配對時，取=160?！仐U傳動的接觸線長度和曲率半徑對接觸強度的影響系數(shù)，簡稱接觸系數(shù)，可從圖中查得。 圖4—7 確定載荷系數(shù) 4.2.3蝸輪蝸桿中心距的計算及選擇 在第二章已經(jīng)推導出按蝸輪齒面接觸疲勞強度設計的方法，如圖4-8所示。中心距計算的公式為： （4-1） 圖4-8計算中心距 接觸應力可由蝸輪材料、鑄造方法及蝸桿螺旋面的硬度綜合考慮選擇一個值，然后點擊【確定】。則界面可自動輸出計算的中心距。 中心距的計算程序如下： UpdateData(true); int j=1; N=60*j*n20*Lh0; //應力循環(huán)次數(shù) Khn=pow(10000000/N,1.0/8.0); //壽命系數(shù) σH=Khn*ρH1; //許用接觸應力 a0=pow(K*T2*(Ze0*Zρ/σH)*(Ze0*Zρ/σH),1.0/3.0);//計算中心距 其中計算中心距a0以及相關參數(shù)中要用到前幾個對話框中的一些變量,因此要把那些參數(shù)傳遞到該對話框里，需要對這些參數(shù)進行擴展。其擴展程序如下： extern double K; extern double Ze,Ze0; extern double Zρ,Zρ0; extern double T2,n20,Lh0; 設計普通圓柱蝸桿減速裝置時，在按接觸強度或彎曲強度確定了中心距a或后，一般應按課本表11-2的數(shù)據(jù)確定蝸桿與蝸輪的尺寸和參數(shù)，并按表值予以匹配。因此在設計時，為了方便特將該表部分數(shù)據(jù)制成了數(shù)據(jù)庫。選擇中心距后將得到一系列的數(shù)據(jù)。操作如圖4-6。 圖4-9確定中心距 在該對話框要實現(xiàn)三個功能： (1)選擇蝸輪的基本許用應力 根據(jù)蝸輪的材料、鑄造方法、蝸輪單側(cè)還是雙側(cè)工作來選擇。然后在相應窗口填寫取值。 (2)選擇中心距 隨著中心距的選擇，系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的連接以及參數(shù)的賦值，相關程序如下： int nn=(int(d5.a1)); if(d1.i<=7) z1=6; if(d1.i>7&&d1.i<=14) z1=4; if(d1.i>14&&d1.i<=29) z1=2; if(d1.i>29&&d1.i<=82) z1=1; data1.Open(); data1.MoveFirst(); while(!data1.IsEOF()) { if(data1.m_a100==nn) { if(data1.m_z10==z1) {m=data1.m_m0; d10=data1.m_d100; q=data1.m_q0; r=data1.m_r0; z2=data1.m_z20; x2=data1.m_x20; break;}} data1.MoveNext(); } data1.Close(); AfxDaoTerm(); (3)判斷設計結(jié)果 在確定接觸系數(shù)的對話框里，蝸桿分度圓直徑和傳動中心距a的比值是假設的。后面的計算都是根據(jù)它來計算的。只有滿足條件：，上面的計算結(jié)果可用。其實現(xiàn)的程序為： if((d10/mm)>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n"); //保存的內(nèi)容略 fclose(fp); //結(jié)束 4.5 繪制傳動圖 4.5.1 概述 利用MFC和ObjectARX開發(fā)技術(shù)來實現(xiàn)。在這一模塊中，又包含了兩大模塊，分別是用戶輸入?yún)?shù)繪圖和系統(tǒng)計算參數(shù)繪圖。在用戶輸入部分應用對話框中輸入圖形參數(shù)，并利用Microsoft Visual Studio 2005的控件的特性獲取參數(shù)傳遞給計算中的變量，以達到數(shù)據(jù)傳遞的功能。再以ObjectARX程序作中介，把數(shù)據(jù)傳遞給繪圖程序。主要的已給圖形參數(shù)分別有：軸向齒距、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、蝸桿軸向齒厚、蝸輪分度圓直徑、蝸輪喉圓直徑、蝸輪齒根圓直徑、蝸輪咽喉母圓半徑等。 當一系列圖形參數(shù)確定后，則可繪制蝸輪蝸桿傳動部分的裝配圖4-8，如下： 圖4-8 蝸輪蝸桿傳動裝配圖 4.5.2繪圖功能的實現(xiàn) 初始化繪圖環(huán)境。包