張曉

（沈陽理工大學 機械工程學院，沈陽110159）

0 引 言

傳動系統(tǒng)的設計一般是利用轉速圖來完成變速特性的設計，從而直觀地表達出傳動系統(tǒng)中各軸轉速的變化規(guī)律和各個傳動副間的速比關系。為了便于通過轉速圖對機床傳動系統(tǒng)進行分析和比較，需要反復規(guī)劃和設計轉速圖。作為智能化機床CAD設計系統(tǒng)中傳動系統(tǒng)的組成模塊，要求其能夠按照設計要求和變化的初始條件，快速、準確地生成和顯示相應的轉速圖，為設計者提供直觀的決策依據(jù)。本研究包括轉速圖可視化設計系統(tǒng)、齒輪和傳動軸參數(shù)數(shù)據(jù)庫構建和機械傳動數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件開發(fā)等內(nèi)容。

1 開發(fā)工具

轉速圖可視化設計系統(tǒng)從屬于機械傳動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計方法是基于實體聯(lián)系模型（Entity Relationship Model，簡記為ER模型）的數(shù)據(jù)庫設計理論。根據(jù)對機械傳動數(shù)據(jù)庫所進行的需求分析，要依次完成機械傳動數(shù)據(jù)庫的三級體系結構設計，即：概念結構設計、（整體或局部）邏輯結構設計和物理結構設計。通過機械傳動數(shù)據(jù)庫ER模型的建立，從現(xiàn)實的需求分析中抽象出實體類型及實體間聯(lián)系；然后將總體的ER模型轉換成關系模型，從而確立數(shù)據(jù)庫的邏輯結構。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提供的功能強大的數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具和繪圖功能，建立機械傳動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和轉速圖的參數(shù)化設計系統(tǒng)，它是基于Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下的應用軟件，可以進行相關的數(shù)據(jù)編輯操作。

2 實現(xiàn)技術

2．1 機械傳動轉速圖可視化設計系統(tǒng)的總體結構設計

轉速圖可視化設計系統(tǒng)是根據(jù)機床設計的基本理論并結合生產(chǎn)實際的應用型系統(tǒng)。它要求具有操作簡單、方案易于對照、數(shù)據(jù)控制有效準確、運行速度快捷及維護方便等特點。通過以上的分析和設計要求，建立適宜的轉速圖設計系統(tǒng)的總體結構非常重要。圖1即為機械傳動轉速圖可視化設計系統(tǒng)的總體結構圖。

圖1 轉速圖可視化設計系統(tǒng)的總體結構圖

2．2 轉速圖可視化開發(fā)界面的設計

轉速圖開發(fā)界面是轉速圖可視化設計系統(tǒng)的主要構成窗口，它通過輸入的變速系統(tǒng)設計的初始條件，自動計算、檢索、優(yōu)選、生成轉速圖設計的基本參數(shù)，并在窗口內(nèi)快速繪制相應的轉速圖。所有當前設計選型方案和預存的定型方案都可以統(tǒng)合在一個數(shù)據(jù)庫中，使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用者可以方便地查詢、對照和選擇可行的設計方案。本級界面按分級變速、特殊形式變速和無級變速等不同變速類型分設不同窗口進行選擇操作。

本文以分級變速主傳動設計窗口為例進行介紹。本窗口以上級窗口的選擇項作為基礎，首先輸入或選擇變速系統(tǒng)輸入端電機的轉速和輸出端主軸的轉速，再根據(jù)傳動系統(tǒng)的設計要求選擇轉速數(shù)列的公比，同時考慮傳動特性對定比傳動副的需求關系，由系統(tǒng)按照正常變速系統(tǒng)的變速規(guī)律自動生成變速級數(shù)。使用者可以在選定的變速級數(shù)下，通過各個變速組的傳動副數(shù)、級比指數(shù)和最小傳動比的不同組合方案，在轉速圖窗口內(nèi)快速、自動生成不同的轉速圖，以方便設計者最終形成自己的設計方案。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 轉速圖可視化開發(fā)窗口界面

2．3 方案的實現(xiàn)技術

轉速圖參數(shù)化設計系統(tǒng)的操作主要包括相關事件引發(fā)的后臺程序計算、選型數(shù)據(jù)庫的查詢與選擇、標準轉速數(shù)列的查詢與選擇、轉速圖繪制等。本文僅就圖2中轉速圖繪制程序設計加以說明。

程序設計的基本步驟是，根據(jù)結構式提供的各個變速組的傳動副數(shù)和級比指數(shù)，首先畫最后一個變速組，利用循環(huán)計數(shù)，按照傳動副數(shù)依次畫出各個傳動副的連線，并依據(jù)級比指數(shù)在轉速圖中的含義確定同一個變速組相鄰傳動比連線相間隔的格數(shù)。然后依次畫相鄰的變速組，每個變速組的傳動副數(shù)的循環(huán)計數(shù)都會傳遞給下一個變速組而完成相應的連線。最后通過嵌套循環(huán)語句完成所有連線。程序設計如下（繪圖語句應根據(jù)坐標系確定相關坐標，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 論

基于智能化傳動系統(tǒng)設計的基本構成模塊，轉速圖可視化設計系統(tǒng)可以為設計者提供一個良好的參數(shù)化設計界面，結合計算機高速、準確、便捷的運行特點，根據(jù)設計要求為設計者快速呈現(xiàn)出符合變速特性的轉速圖。通過對機械傳動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構的研究，表明可以利用Visual Basic6.0提供的數(shù)據(jù)庫訪問功能和圖形編輯功能，實現(xiàn)轉速圖的可視化、參數(shù)化設計，為智能化機械傳動系統(tǒng)的設計提供有力支持。

［1］ 黃鶴汀.金屬切削機床設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1997.

［2］ 李洪.實用機床設計手冊［M］.沈陽：遼寧科學技術出版社，1999.

［3］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2002.

［4］ 馮辛安.機械制造裝備設計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.