機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖的可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)

張曉

（沈陽(yáng)理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，沈陽(yáng)110159）

0 引 言

傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般是利用轉(zhuǎn)速圖來完成變速特性的設(shè)計(jì)，從而直觀地表達(dá)出傳動(dòng)系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律和各個(gè)傳動(dòng)副間的速比關(guān)系。為了便于通過轉(zhuǎn)速圖對(duì)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析和比較，需要反復(fù)規(guī)劃和設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速圖。作為智能化機(jī)床CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)中傳動(dòng)系統(tǒng)的組成模塊，要求其能夠按照設(shè)計(jì)要求和變化的初始條件，快速、準(zhǔn)確地生成和顯示相應(yīng)的轉(zhuǎn)速圖，為設(shè)計(jì)者提供直觀的決策依據(jù)。本研究包括轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)、齒輪和傳動(dòng)軸參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建和機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件開發(fā)等內(nèi)容。

1 開發(fā)工具

轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)從屬于機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是基于實(shí)體聯(lián)系模型（Entity Relationship Model，簡(jiǎn)記為ER模型）的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理論。根據(jù)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)所進(jìn)行的需求分析，要依次完成機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即：概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、（整體或局部）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)ER模型的建立，從現(xiàn)實(shí)的需求分析中抽象出實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系；然后將總體的ER模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，從而確立數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)的建立，采用Microsoft的可視化開發(fā)工具Visual Basic6.0。利用Visual Basic6.0提供的功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)工具和繪圖功能，建立機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速圖的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它是基于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下的應(yīng)用軟件，可以進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)編輯操作。

2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)

2．1 機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)用型系統(tǒng)。它要求具有操作簡(jiǎn)單、方案易于對(duì)照、數(shù)據(jù)控制有效準(zhǔn)確、運(yùn)行速度快捷及維護(hù)方便等特點(diǎn)。通過以上的分析和設(shè)計(jì)要求，建立適宜的轉(zhuǎn)速圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)非常重要。圖1即為機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。

圖1 轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

2．2 轉(zhuǎn)速圖可視化開發(fā)界面的設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)速圖開發(fā)界面是轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要構(gòu)成窗口，它通過輸入的變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始條件，自動(dòng)計(jì)算、檢索、優(yōu)選、生成轉(zhuǎn)速圖設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，并在窗口內(nèi)快速繪制相應(yīng)的轉(zhuǎn)速圖。所有當(dāng)前設(shè)計(jì)選型方案和預(yù)存的定型方案都可以統(tǒng)合在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用者可以方便地查詢、對(duì)照和選擇可行的設(shè)計(jì)方案。本級(jí)界面按分級(jí)變速、特殊形式變速和無級(jí)變速等不同變速類型分設(shè)不同窗口進(jìn)行選擇操作。

本文以分級(jí)變速主傳動(dòng)設(shè)計(jì)窗口為例進(jìn)行介紹。本窗口以上級(jí)窗口的選擇項(xiàng)作為基礎(chǔ)，首先輸入或選擇變速系統(tǒng)輸入端電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出端主軸的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求選擇轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比，同時(shí)考慮傳動(dòng)特性對(duì)定比傳動(dòng)副的需求關(guān)系，由系統(tǒng)按照正常變速系統(tǒng)的變速規(guī)律自動(dòng)生成變速級(jí)數(shù)。使用者可以在選定的變速級(jí)數(shù)下，通過各個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)、級(jí)比指數(shù)和最小傳動(dòng)比的不同組合方案，在轉(zhuǎn)速圖窗口內(nèi)快速、自動(dòng)生成不同的轉(zhuǎn)速圖，以方便設(shè)計(jì)者最終形成自己的設(shè)計(jì)方案。完成后的切削用量瀏覽及優(yōu)選窗口界面如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)速圖可視化開發(fā)窗口界面

2．3 方案的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

轉(zhuǎn)速圖參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操作主要包括相關(guān)事件引發(fā)的后臺(tái)程序計(jì)算、選型數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢與選擇、標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列的查詢與選擇、轉(zhuǎn)速圖繪制等。本文僅就圖2中轉(zhuǎn)速圖繪制程序設(shè)計(jì)加以說明。

程序設(shè)計(jì)的基本步驟是，根據(jù)結(jié)構(gòu)式提供的各個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)和級(jí)比指數(shù)，首先畫最后一個(gè)變速組，利用循環(huán)計(jì)數(shù)，按照傳動(dòng)副數(shù)依次畫出各個(gè)傳動(dòng)副的連線，并依據(jù)級(jí)比指數(shù)在轉(zhuǎn)速圖中的含義確定同一個(gè)變速組相鄰傳動(dòng)比連線相間隔的格數(shù)。然后依次畫相鄰的變速組，每個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)的循環(huán)計(jì)數(shù)都會(huì)傳遞給下一個(gè)變速組而完成相應(yīng)的連線。最后通過嵌套循環(huán)語(yǔ)句完成所有連線。程序設(shè)計(jì)如下（繪圖語(yǔ)句應(yīng)根據(jù)坐標(biāo)系確定相關(guān)坐標(biāo)，本處用…代替）：

counterS1=0

counterS2=0

counterS3=0

counterS4=0

Do While counterS1

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS2

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS3

PicDRS.Line(…)- …),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS4

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

counterS4=counterS4+1

Loop

counterS4=0

counterS3=counterS3+1

Loop

counterS3=0

counterS4=0

counterS2=counterS2+1

Loop

counterS2=0

counterS3=0

counterS4=0

counterS1=counterS1+1

Loop

3 結(jié) 論

基于智能化傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本構(gòu)成模塊，轉(zhuǎn)速圖可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)良好的參數(shù)化設(shè)計(jì)界面，結(jié)合計(jì)算機(jī)高速、準(zhǔn)確、便捷的運(yùn)行特點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求為設(shè)計(jì)者快速呈現(xiàn)出符合變速特性的轉(zhuǎn)速圖。通過對(duì)機(jī)械傳動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，表明可以利用Visual Basic6.0提供的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問功能和圖形編輯功能，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速圖的可視化、參數(shù)化設(shè)計(jì)，為智能化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供有力支持。

［1］ 黃鶴汀.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［2］ 李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［3］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［4］ 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.