【期刊-齿轮设计】基于SolidWorks的齿轮类零件三维设.pdf

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1、华北电力大学（保定）硕士学位论文基于SolidWorks的齿轮类零件三维设计专用模块系统的研究姓名：董丽琴申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：康文利;彭炜20090430华北电力大学工程硕士学位论文摘要摘要本文以W i n d o w s x P 操作系统为开发平台、V i s u a l B a s i c 6 O 为编程工具，对三维造型软件S 0 1 i d W 6 r l(S 2 0 0 7 进行了二次开发。采用参数化设计和特征建模技术完成了渐开线圆柱齿轮专用模块系统的研究。该系统分为齿轮参数设计、三维精确造型两大部分，参数设计模块主要是对齿轮各部分的参数进行设计计算及强度校核；三

2、维造型模块采用插点法和宏功能实现了渐开线圆柱齿轮三维精确造型和工程图纸的绘制。本系统的研究提高了齿轮设计、造型的效率和准确性，有利于缩短产品设计时间，提高产品质量。关键词：S 0 1 i d w o r k s，齿轮，二次开发，参数化设计，三维造型A B S T R A C TT h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n gs o n w a r eS o l i d W o r k s 2 0 0 7i sd e v e l o p e dt 酞i n gt l l eW i n d o w sX Po p e r a t i n gs y s t

3、 e ma sad e V e l o p m e n tp l a t f o n T la J l d s u a l B a s i c 6 0a St h ep r o F a m m i n gt o o l s D e d i c a t e dm o d u l es y S t e mo ni n v o l u t e sc y l i n d r i c a lg e a ri sc o m p l e t e du s i n gp a r a m e t n cd e s i g na 1 1 df e a n l r e-b a S e dm o d a i n gt

4、 e c l u l o l o g 弦T h es y s t e I I li sc o m p o s e do f铆op 砒so fg e a rd e s i g np a r 锄e t e r Sa n da c c l l r a t et h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i I l g M o d u l eo fp a r a m e t e r sd e s i g I l i n gt a k e sm o s t l yd e s i g nc a l c u l a t i o na n ds t r e n 舀h e l

5、 lc h e c kt ot h ep 甜so fg e 缸M o d u l eo f 缸e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n ga c h i e V e dp r e c i s et h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n gf o ri n v o l u t e sc y l i n d r i c a lg e a ra n dr e n d e r i n go fe l l 百n e 嘶n gd r a w i n g su s i n gi n t e 印o l a t i o np o

6、 i n t sa 1 1 dM a c m s R e s e a r c ho ft h es y s t e mi m p r o V e se m c i e n c ya n da c c u r a c yo fg e a rd e s i 印i n ga n dm o d e l i n g，s h o r t e n st h et i m eo fp r o d u c td e s i g!l i n 吕a 1 1 d 蛔p r o v e S 也eq u a l i t yo fp r o d u c t i O n D o n gl i q i n(M e c h a

7、n i c a fE n g i n e e r i n g)D i r e c t e db yA s s o c i a t ep r o f K a n gW e n l iK E YW o R D S：S o U d、v o r k s，g e a s e c o n d a r yd e V e l o p m e n t p a r a m e t r i cd e s i g n，3 D m o d e l i J l g华北电力大学工程硕士学位论文摘要摘要本文以W i n d o w s x P 操作系统为开发平台、V i s u a l B a s i c 6 O 为编程工具

8、，对三维造型软件S 0 1 i d W 6 r l(S 2 0 0 7 进行了二次开发。采用参数化设计和特征建模技术完成了渐开线圆柱齿轮专用模块系统的研究。该系统分为齿轮参数设计、三维精确造型两大部分，参数设计模块主要是对齿轮各部分的参数进行设计计算及强度校核；三维造型模块采用插点法和宏功能实现了渐开线圆柱齿轮三维精确造型和工程图纸的绘制。本系统的研究提高了齿轮设计、造型的效率和准确性，有利于缩短产品设计时间，提高产品质量。关键词：S 0 1 i d w o r k s，齿轮，二次开发，参数化设计，三维造型A B S T R A C TT h r e e d i m e n s i o n a

9、 lm o d e l i n gs o n w a r eS o l i d W o r k s 2 0 0 7i sd e v e l o p e dt 酞i n gt l l eW i n d o w sX Po p e r a t i n gs y s t e ma sad e V e l o p m e n tp l a t f o r ma J l d s u a l B a s i c 6 0a St h ep r o F 锄m i n gt o o l s D e d i c a t e dm o d u l es y S t e mo ni n V o l u t e sc

10、y l i n d r i c a lg e a ri sc o m p l e t e du s i n gp a r a m e t n cd e s i g na 1 1 df e a n l r e-b a S e dm o d a i n gt e c l u l o l o g 弦T h es y s t e I I li sc o m p o s e do f铆op 砒so fg e a rd e s i g np a r 锄e t e r Sa n da c c l l r a t et h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i I l

11、g M o d u l eo fp a r a m e t e r sd e s i g 越n gt a k e sm o s t l yd e s i g nc a l c u l a t i o na n ds t r e n 舀h e l lc h e c kt ot h ep 甜so fg e 缸M o d u l eo f 缸e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n ga c h i e V e dp r e c i s et h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n gf o ri n v o l u

12、t e sc y l i n d r i c a lg e a ra n dr e n d e r i n go fe l l 百n e 嘶n gd r a w i n g su s i n gi n t e 印o l a t i o np o i n t sa 1 1 dM a c m s R e s e a r c ho ft h es y s t e mi m p r o V e se m c i e n c ya n da c c u r a c yo fg e a rd e s i 印i n ga n dm o d e l i n g，s h o r t e n st h et i

13、m e o fp r o d u c td e s i g!l i n 吕a 1 1 d 蛔p r o V e S 也eq u a l i t yo fp r o d u c t i O n D o n gl i q i n(M e c h a n i c a fE n g i n e e r i n g)D i r e c t e db yA s s o c i a t ep r o f K a n gW e n l iK E YW o R D S：S o U d W o r k s，g e a s e c o n d a r yd e V e l o p m e n t p a r a m

14、 e t r i cd e s i g n，3 D m o d e l i J l g声明一尸州本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于S o l i d w o r k s 的齿轮类零件三维设计专用模块系统的研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、

15、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：华北电力大学工程硕士学位论文1 1 课题研究背景和意义第一章绪论齿轮传动是现代机械设备中应用最广泛的一种传动方式。与带传动、链传动等相比，齿轮传动具有效率高，传动比恒定、传动平稳，使用寿命长、维护方便等优点，在各种机械设备中广泛应用nr 制。大到矿

16、山机械、大型建筑机械的传动装置，小到汽车变速箱、甚至日常生活中使用的玩具汽车、手表等小型机械领域，无不渗透着齿轮传动装置的应用。所以在一定意义上说，齿轮设计与制造技术标志着一个国家的工业技术水平H 1。随着近代科学及工业技术的迅速发展，对齿轮传动的设和计和制造水平提出了越来越高的要求。总的发展趋势是向六高、二低、三化方向发展。六高指高精度、高速度、高承载能力、高传动效率、高齿面硬度及高可靠性；二低，即低噪声、低成本；三化，即标准化、多样化、通用化瞳1。从六十年代以来，很多工业技术发达的国家如德国、美国、日本等，在发展高精度、硬齿面齿轮，磨齿及修形齿轮方面取得了重大的成果。随改革开放进一步深入，

17、国际交流的不断加强，国内齿轮制造企业提高在汽车、大型工程机械、大型成套设备等领域内齿轮的设计制造水平，成为摆在我们面前的一道艰巨的课题口1。当前我国齿轮技术攻关的主要科研方向是：齿轮的热处理技术：高速大功率齿轮热弹变形的测量及修形技术的研究；齿轮装置的噪声控制技术的研究；电子计算机在齿轮技术中的应用研究；齿轮材料的筛选；提高齿轮加工精度的研究；高效经济的淬硬齿轮精加工工艺的研究；齿轮的损伤分析和损伤预报H 1。这些研究方向都需要对齿轮传动进行精确的设计和造型。由于科学技术水平的不断发展，机械产品的性能、类型及规格随着社会需求的日益增长迅速地发生变化，市场要求机械产品不断更新，产品设计周期越来越

18、短。而传统的齿轮设计手段往往是手工设计。由于齿轮设计参数较多，计算非常烦琐复杂，导致齿轮设计的效率、可靠性及准确性大大降低；同时齿轮是系列化产品，不同的齿轮参数极为相似，手工设计却都需要进行反复的重复计算、查询数据和绘图，造成大量的重复劳动；此外，为了减小重复劳动，传统设计常常采用类比设计，为了保证设计的安全性，大部分设计人员都是在已有产品的基础上将尺寸继续增大，这种的相似设计的方法使得产品的尺寸与重量越来越大，造成人力、财力的大量浪费。所以手工设计手段已远远跟不上现代社会的需求。伴随着计算机技术发展，C A D 技术已被越来越多的企业重视，C A D 软件已经在华北电力人学工程硕士学位论文众

19、多企业普及。然而由于历史及设计人员素质等方面的原因，在我国还有众多用户仅仅是将通用C A D 软件做为绘图工具，使所绘图形便于保存和修改，并没有真正实现通过计算机进行辅助设计设计的目的，设计手段质仍然是手工设计。同时由于传统二维设计手段局限性，新型的三维设计以其直观性强、方便修改、便于分析检验等方面的优点已逐步被国际上众多大公司采用。近些年出现诸多优秀三维软件，如U G、S o l i d W o r k s、S o l i d E d g e 等。但由于商业软件需要兼顾通用性，并不会为解决某个具体的问题专门设计，因此在解决一些具体设计问题时，常常需要企业根据自身需求对通用C A D 软件进行

20、本地化的二次开发，以提高通用软件的设计效率和使用范围。通过对一些通用软件进行二次开发来实现某种特定的功用，已经成为当代C A D软件应用的一种潮流和趋势。因此将C A D 技术引入到齿轮传动的设计中来，建立一个集参数化设计与特征建模于一身的齿轮传动C A D 系统，使其成为机械产品C A D 系统中的重要组成部分，是齿轮传动设计的发展趋势，具有非常重要的实际意义。啼-3 4 3 5 1。本人做为高职院校教师，一直指导机械设计基础课程设计。设计课题常常选用“带式运输机”中的齿轮减速器，时间一般为两周。由于高职院校的学生基础相对薄弱，设计计算、分析及绘图能力相对较差。如果整个设计过程都在二维的设计

21、环境下，设计计算、绘图的工作量都很大，学生普遍感觉任务紧，抽象，不好理解而且收获较少。考虑到现代工程的需要和高职院校学生的实际情况，近两年尝试将三维造型软件的应用和机械设计基础课程设计相结合，采用三维设计代替传统的二维设计手段。但是，由于齿轮传动的设计计算涉及参数较多，需查阅大量图表，计算过程非常烦琐，难以快速得出设计结果并对设计结果进行准确地校核；同时齿轮三维造型尤其是斜齿圆柱齿轮的精确造型一直是课程设计过程中的难点。本课题以齿轮三维设计为突破口，以渐开线圆柱齿轮的几何参数设计和三维精确造型为研究重点，以S 0 1 i d W o r k s 2 0 0 7 作为支撑软件，开发了齿轮类零件三

22、维设计专用模块系统。该系统能够较好地实现了齿轮设计过程的自动化，避免设计人员通过手工查阅大量技术数据，也可避免三维造型过程中靠手工取点的繁琐及不精确性，能够齿轮设计人员从繁琐、低效的手工设计工作中解放出来，并提高设计质量和效率。齿轮传动的参数化设计与三维造型模块系统是现代C A D 技术与齿轮设计相结合的产物，也是两者发展的必然趋势。本课题以常用渐开线圆柱齿轮传动为设计对象，将齿轮传动的参数设计及强度校核、三维实体造型及工程图纸的绘制等多种功能集在一起，适应齿轮传动设计的发展趋势，具有非常重要的实用价值。2华北电力大学工程硕士学位论文1 2 国内外研究动态渐开线圆柱齿轮的设计已经历二百多年，设

23、计理论非常成熟，设计资料也相当丰富。渐开线圆柱齿轮的大多数参数已标准化、系列化，因而现代工程技术对齿轮参数设计、三维造型以及工程图纸的绘制功能提出了更高要求。为适应现代工程技术的需求，涌现出许多大型的商业应用软件，功能越来越强大，分工越来越细，应用范围也越来越广。目前市场上也有一些关于齿轮传动的C A D系统，但大都没有形成规模，很多是自己开发自己使用。而且都或多或少地存在着某些不完善的地方随1。有的软件只具有几何参数设计而缺少三维造型功能，如郑州机械研究所的研究的齿轮传动C A D 集成系统(Z G C A D)：有些系统即使实现了齿轮三维造型，所建模型却非常粗糙，难以精确地的表达渐开线齿廓

24、的几何特征；而有些软件不能充分注重设计者的设计需求，表现在为减小设计难度，齿轮的一些经验参数的直接采用了系统默认值，当输入的唯一初始值时，只能唯一的设计结果，这显然不符合实际的设计需求。当然少数公司也开发了较为完善的专用齿轮设计软件，如美国C a m n e t i c s 公司的G e a r T r a x 插件，可以建立光滑的渐开线齿廓，直观、简单、功能强大，自动变位量更新功能，比较适于生产实际的需要，价格却很高，如果仅为设计齿轮购买价格昂贵的专用软件对中小企业负担很重。基于以一种种原因，在生产实际中，很多设计人员仍然使用手工设计这种古老的设计手段，而这种方法设计工作量大、重复性劳动多，

25、效率低很易出错。而且由于渐开线齿轮齿廓的复杂性，一般设计者很难做到精确造型。近些年随着我玩具制造业的发展，塑料齿轮模具得到广泛应用，快速成型以及虚拟制造技术的迅速发展，应用小型C A D 软件对齿轮进行参数化造型设计己成为各个领域齿轮设计者的迫切需求。1 3 三维C A D 齿轮参数化设计系统的发展现状1 3 1 三维C A D 软件齿轮参数设计情况日前有关齿轮设计的理论已相当成熟，资料比较完善，但其设计过程仍然比较繁琐。考虑到齿轮设计这种情况，国内外许多大型商业软件也逐渐开始在自己软件内部开发适用于齿轮传动设计的专用插件，但由于软件通用性及自身不便过于庞大等方面的原因，其齿轮设计部分多数比较

26、简易，且参数较少，只能适用于一般设计要求。如针对齿轮三维建模，中端三维软件S 0 1 i d E d g e 提供了其设计原型，但无论是其对齿轮齿廓的特征的精确描述，还是由三维模型到二维工程图纸的转换等功能华北电力大学工程硕士学位论文都没有提供很好的解决方案。虽然其支持三维模型二维工程图的转换功能，但是转换过程中的图幅的选择，尺寸标注，齿轮技术参数表内数据的更新等技术问题都没有得到很好的解决，还需靠人工逐一检验修改，造成重复劳动，也容易出错。从在S o l i d w o r k s 2 0 0 7 开始有直接生成标准齿轮的插件阳1，但参数较少，且建立的齿轮模型也不精确，不能用于后续的数控加工

27、及有限元分析，难以做到设计、制造及检测的一体化。1 3 2S o I d W o r k s 软件齿轮建模方法S o l i d w o r k s 是基于w i n d o w s 的三维C A D 软件，具有全面的参数化特征造型，灵活的装配设计和约束检验，快速生成工程图等功能，同时还具有强大的数据转换接口，便于与其它软件进行数据转换。但该软件在参数绘图方面的功能模块还不完善，如没有公式曲线功能，齿轮建模时只能用近似圆弧代替渐开线齿廓曲线，精度很低，或根据齿轮渐开线方程计算坐标值采用手工取点方法绘制渐开线齿廓，效率低而对设计人员的要求却较高，设计人员既要熟悉齿轮设计又要对软件应用非常熟练。实

28、现齿轮三维造型，关键是精确地绘制渐开线齿廓。在S 0 1 i d W o r k s 中，一般是采用齿轮设计插件或者调用标准零件库的方法来进行齿轮的快速建模，还有借助于程序开发或与其它软件的数据交换等功能得到精确渐开线齿廓，再进行建模。总结现有S 0 1 i d W o r k s 软件进行齿轮三维造型的方法，主要有以下几种阳J 引：(1)用S o li d W o r k sT 0 0 1 b o x 建模S o l i d W o r k sT o o l b o x 是集成于S 0 1 i d w o r k s 软件的标准件库。利用S o l i d w o r k sT 0 0 1

29、b o x，用户只需选择相应标准并指定标准件的类型和基本参数，即可方便地生成、构造并调用T o o l b o x 中的标准零部件。用户还可以自定义S 0 1 i d W o r k sT 0 0 1 b o x零件库，建立用户公司的标准，以节省R 后建立标准零件的时间。从2 0 0 7 版开始，S o li d W o r k s 提供了齿轮设计库，方便用户通过设计参数的方法自动生成齿轮。(2)齿轮设计专用插件建模美国C a m n e t i c s 公司的G e a r T r a x 插件，一种简单易用的、在s o l i d w o r k s 内部就可完成驱动零件实体造型的工具。可

30、生成：直齿轮、斜齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆、渐开线花键，链轮，齿形带带轮，V 带带轮等。主要特点：直观易用，功能强大；支持主要工业国家标准；支持塑料齿轮设计标准；真正的精确渐开线齿廓；渐开线齿廓曲线可导入s 0 1 i d w o r k s 草图；单个齿实体可以加入已有p r t 文件。类似功能的国内软件有济南法思特集成技术有限公司开发的法恩特三维齿轮专家系统V 2 O，基于S o l i d w o r k s 使用，并符合中国国家标准，直接输入齿轮相关参数，即可方便在得到精确的渐开线齿轮。4华北电力大学工程硕士学位论文3 借用用C A X A 电子图板生成渐开线齿廓进行建模C A X A 电

31、子图板是优秀的国产二维C A D 软件，简单、易用、符合中国国标，在中小企业中有较大的占有率。该软件有渐开线齿轮齿形绘制功能，在对话框中输入齿轮的齿数、模数、压力角、变位系数等参数，并可设置齿形的齿项过渡圆角的半径和齿跟过渡圆弧半径及齿形的精度，直接生成齿轮的渐开线齿廓，可生成全部或部分轮齿的齿形图。利用D w G 格式的文件建立S 0 1 i d w o r k s 和C A X A 电子图板的联系，将在电子图板中绘制好的齿轮齿形保存为D w G 格式的文件备用。在S o l i d w o r k s 软件中对齿轮建模时，导入保存过的齿轮齿形D w G 文件，并设置齿轮曲线数据单位为“毫米

32、”，即可完成齿轮轮齿的草图绘制，通过拉伸或扫描特征完成齿轮造型。然后进行齿轮轮毂、腹板等基体结构建模，从而完成整体齿轮三维模型。4 用编程法编制渐开线曲线程序进行建模根据渐开线曲线的直角坐标参数方程，应用高级编程语言V B 或C 语言等编写生成渐开线齿廓曲线的应用程序，并保存成t x t 文件。在S o l i d w o r k s 利用“通过X Y Z 点的曲线”命令，使用文本编辑器或电子表格应用程序为曲线点生成包含有坐标值的文件。单击对话框中的“确定”按钮，所需渐开线曲线即出现在屏幕上，然后进行其它步骤完成齿轮三维建模。1 3 3s o I-d W o r k s 软件齿轮建模方法比较以

33、上几种方法中，使用软件自带的S o l i d W o r k sT 0 0 1 b o x 标准件库是对齿轮建模最简单的一种方法，用此方法得到的齿轮模型能够满足一般用机械的虚拟装配要求。但是T o o l b o x 标准件库中，只有几种最基本的齿轮，而且设计界面中也仅有模数、齿数、压力角等几个最基本的参数值，应用范围较狭窄，不能满足其它常用齿轮如变位齿轮设计等的要求。G e a r T r a x 齿轮插件直观易用，功能强大，参数齐全，精度较高，比较符合实际生产需求。通过选择齿轮类型，输入齿轮设计相关参数，自动生成具有精确齿形的齿轮，绘出的齿轮齿形与实际基本一致。能够设计圆柱齿轮，螺旋锥齿

34、轮，同步带轮等，蜗轮蜗杆等齿轮传动：成对输入数据，与所画的齿轮相噬合的齿轮。该插件是一种简单易用的齿轮造型工具，但价格昂贵，如果仅为齿轮设计需要购买对中小企业负担较重。借用C A X A 电子图板绘制渐开线通过D w G 文件与S o l i d w o r k s 软件结合实现齿轮的建模，不必购买价格昂贵的专用插件，方便易行，对中小企业或是学校课程设计等需要比较实用，但所绘齿轮精度不高，如齿根过渡曲线直接0 3 8 m 选取，不切合生产实际。5华北电力大学：I：程硕士学位论文利用编程法生成渐开线完成齿轮设计，能够实现许多特殊结构曲线、曲面等的造型，使得仿真设计、模拟装配等设计更趋于生产实际。

35、该方法对于变位齿轮、圆锥齿轮、摆线齿轮等其它复杂齿轮轮齿齿廓曲线的设计只是形状不同，其开发原理基本相同。与以上三种方法相比较，需要开发者具备一定的编程知识，对通用软件进行二次开发，完成所需专用C A D 系统开发，提高通用软件的设计效率。本文针对目前齿轮传动设计现状提出相应的解决方案，运用编程法开发了基于S o l i d W o r k s 齿轮三维设计专用模块系统，将齿轮齿轮的设计与校核，三维造型与生成工程图纸等功能集成，实现齿轮几何参数设计自动化，提供了渐开线齿轮齿廓的精确建模及工程图纸的自动生成等功能。1 4 本课题研究的主要内容1 4 1 本课题研究的主要内容本课题以w i n d

36、o w s X P 中文版操作系统为支撑平台，以S o l i d W o r k s 为造型支撑软件，结合V B 编程，采用参数化设计和特征建模技术实现了渐开线圆柱齿轮的参数设计、三维精确造型及图纸的绘制。整个系统包括两大部分：齿轮几何参数设计模块和三维精确造型模块，并能够实现两大模块的集成。本课题主要内容包括以下两个方面：(1)几何参数的设计及强度校核本部分包括齿轮的几何参数设计及承载能力分析计算，对齿轮齿面接触强度及齿根弯曲强度的进行强度校核计算。主要根据齿轮设计理论，利用V B 编程计算；利用A c c e s s 2 0 0 3 和A D 0 数据库技术，将常用的齿轮设计图表设计成数

37、据库，便于在设计中调用；通过调用S 0 1 i d W o r k s 的A P I 函数，将编译好的可执行程序，嵌入S 0 1 i d w o r k s中。实现了对齿轮几何参数特征的描述，开发了直齿、斜齿圆柱齿轮的几何参数设计模块。该模块可根据输入的基本工作参数，通过程序分析计算，确定出齿轮的齿数、模数等几何参数及齿轮建模用的控制参数等以备齿轮造型使用。(2)渐开线圆柱齿轮的实体建模根据输入齿轮主要参数生成齿轮的三维实体模型时，把齿轮建模的全过程录制成宏文件，找出宏文件中与模型生成有关的关键函数，弄清关键常数的变化对实体造型的影响，把关键常数用变量代替，就建立了S o l i d w o

38、r k s 中的渐开线齿轮的参数化模型。该部分包括渐开线齿廓部分的精确造型、齿轮结构的三维造型和工程图纸的生成等方面的功能。6华北电力大学工程硕士学位论文1 4 2 具体要求(1)能够实现齿轮参数设计过程的自动化。根据输入的相关参数，选择设计准则，自动调用程序，进行齿轮参数的初步设计。并根据设计准则进行齿面接触疲劳强度或齿根的弯曲疲劳强度的校核计算。将常用的齿轮设计图表设计成数据库，在设计过程自动调用相关参数数据库查询，实现齿轮几何参数设计过程的自动化。该方法可以将进行手工设计人员从繁琐、重复、低效的工作中解放了出来，还可以检验手算或经验设计结果的正确性。(2)选择高级语言V B 编写渐开线齿

39、廓曲线的程序，采用插点法即“通过X Y Z 点的曲线”命令，精确绘制渐开线齿轮齿廓曲线，借助软件的宏功能采用尺寸驱实现渐开线圆柱齿轮三维精确造型和工程图纸的绘制功能。(3)实现齿轮几何参数设计与三维精确造型两部分内容的结合，实现设计计算、三维造型与工程图绘制的集成。7华北电力大学工程硕士学位论文第二章S o l i d W o r k s 二次开发的基本方法2 1S oI-d W o r k s 系统简介S o l i d w o r k s 软件是美国S o l i d W o r k s 公司于1 9 9 5 年1 1 月研制推出的，世界上第一个基于w i n d o w s 平台的三维C

40、 A D 系统。使用了w i n d o w s 的0 L E 技术、直观式的设计技术及良好的与第三方软件的集成技术，成为全球装机量最大、方便易用的三维C A D 软件之一。S o】i d W o r k s 可以实现加工、分析、逆向工程等工程应用。同面向高端的C A T 王A、U G、P r o E 等软件相比，作为中端C A D 软件的S 0 1 i d w o r k s 软件在功能方面稍逊一筹，但除了极个别领域，应用在大多数场合已是绰绰有余，完全可以满足产品设计的所有要求。对于中、小规模、技术力量相对薄弱的企业，通过中端C A D 系统应用来提升产品开发能力、增强企业实力是更为可行的方

41、案。S o l i d W o r k s 软件具备功能强大、易学易用、价格较低的等方面的优点3，在我国中小企业中应用较广。S o li d W o r k s 软件主要有以下基本功能：(1)易用性及对传统数据格式的支持s o l i d w o r k s 完全采用了M i c r o s o f tw i n d o w s 的标准技术，如菜单、工具条、组件技术、结构化存取、内嵌V B(V B A)技术等。设计者在进行三维设计的过程中可享受W i n d o w s系统的便捷与优势。S 0 1 i d W o r k s 将目前市场几乎所有的机械C A D 软件集成到设计环境中。支持D W

42、 G D X F 文件的输入与输出，方便与A u t o C A D 软件进行数据交换。S 0 1 i d W o r k s 还提供了各种三维软件数据接口格式，可输入P a r a s o l i d、U GI I、P r o E、S o l i d E d g e、I n v e n t o r等格式的零件和装配体的支持，还可输出V R M L、T i f f、J p g 等格式文件。(2)草图功能基于几何关系建立草图绘制方法，使草图的绘制快捷而简单。S o l i d w o r k s 使用三维设计方法。设计零件时，从初始草图开始，创建一个模型，并且用这个模型可建立二维工程图和三维装配

43、体。(3)特征一般可用草图建立一个基本特征，然后附加上更多的特征，最终建立零件模型。在此过程中可通过对特征的增减、改变或调动来自由地重定义设计。以拉伸、旋转、扫描、放样等方式生成三维实体，并通过圆角、抽壳、倒角、变形、分割等操作对生成的实体进行加工。模拟机械加工方式，使用户在设计制作零件、装配8华北电力大学工程硕士学位论文体或产品时更加直观。同时S 0 1 i d w o r k s 是一种尺寸驱动系统。可指定尺寸和各实体之间的关系，改变零件的大小和形状，并保留原有的设计意图。(3)装配功能S 0 1 i d W o r k s 提供了完善的产品缓步装配功能，以便创建和记录装配体设计过程，同时

44、还支持大型装配体模式，拥有干涉检查、产品的简单运动仿真、编辑零件装配体透明度等功能。(4)工程图S o l i d w o r k s 模型由零件、装配体和工程图组成，并且三者具有联动功能。零件、装配体和工程图之间的联动关系，保证了一个视图上的改变自动地反映到其它视图，且可在设计过程中的任何时候生成工程图和装配体。可以从零件装配直接生成工程图，或者新建工程图后将零件装配体视图插入工程图。实体模型、图纸和装配能自动相关地更新。可以允许二维工程图暂时与三维模型脱离关系，所有标注可以在没有三维模型的状态下添加，同时用户又可随时将二维工程图与三维模型同步，从而大大加速工程图的生成过程。(5)钣金设计功

45、能S o l i d w o r k s 具有强大的钣金设计功能，或以制作企业内部的钣金特征库，钣金零件库。钣金设计方法与零件设计完全相同，而且还可以在装配环境下进行关联设计，自动修改与其它零部件的关联关系。(6)曲面功能S o l i d w o r k s 提供了众多的曲面创建和修改工具，而且是完全参数化的，设计者可以方便快捷地设计出具有复杂外形的产品(7)用户化开发尽管S 0 1 i d w o r k s 有众多优点，但毕竟只是针对整个机械制造行业的通用软件，不是针对具体企业和行业所设计，不可能够满足所有用户某些方面的具体要求。这就需要企业或用户结合自身的实际需求，进行对通用软件进行程

46、度不同的用户化的二次开发，实现对某一个产品的参数化设计，建立应用绘图系统和数据库，形成具有本企业特色的产品设计C A D 系统。为方便软件在某些特定方面的功能延伸，S 0 1 i d w o r k s 提供了完整的免费的开发工具A P I(A p p l i c a t i o nP r o g r a m m i n gI n t e r f a c e 应用程序编程接口)，提供应用程序与开发人员基于该软件进行本地化的二次开发。用户可以用支持O L E 或C O M 的编程语言如V B、C”等建立自己的应用程序，为本企业服务。q华北电力大学工程硕士学位论文有效的二次开发是发挥软件效能的关键

47、环节。只有实现了产品参数化设计，才能真正提高产品的设计速度，实现设计产品的虚拟装配和干涉检查，最大限度地缩短产品研发周期，适应现代市场需求。2 2Vis u alB a sic6 0 语言简介本文选择使用V i s u a lB a s i c6 O 语言进行系统的开发。V i s u a lB a s i cf o rW i n d o w s(以下简称V B)是W i n d o w s 下的应用程序开发工具，是美国微软公司于1 9 9 1 年推出的，目前V is u a lB a s i c6 0 是非常成熟稳定的开发系统，能让企业快速建立多层的系统以及w e b 应用程序，成为当前w

48、i n d o w s 上最流行的V i s u a lB a s i c 版本。V i s u a lB a s i c 编程思想采用面向对象、事件驱动的编程机制，很好地把编程的复杂性封装起来，提供了所见即所得的程序设计方法，可用于开发w i n d o w s 环境下各类应用程序。具有快捷的开发速度，简单易学的语法规则，实用便利的开发环境，是初学者和非计算机专业的开发人员首选的开发工具。V i s u a lB a s i c 主要的以下基本功能和特点n3 1：(1)面向对象的可视化程序设计传统的结构化语言，如B A S I C、P a s c a l 和C 等都采用面向过程的编程方法，其

49、代码和数据有很大的分离性，程序的可读性、可维护性很差。V i s u a lB a s i c 采用了面向对象的程序设计方法(0 0 P)，这种方法是把程序和数据封装在一个类中，类的实例就是对象。第个对象都是可视化的。程序设计时只需用现有的工具根据要求直接拖出所需的对象，并为每个对象设置属性。程序员的工作仅编写针对对象要完成那些功能的程序，因而程序的设计效率大大提高。(2)事件驱动的编程机制传统编程使用的是面向过程的设计方式，按事先设计好的流程进行，缺点是编写程序的人不能随意改变控制程序的流向，这很不符合人类的思维习惯。而事件驱动编程非常适合图形用户的编程方式，程序员只要编写响应用户动作的程序

50、代码，如选择命令、移动鼠标等，每个动作之间不一定有联系。事件由用户触发、或由系统触发，对象就会对该事件做出响应。这样的应用程序代码较短，程序既易编写又易维护。(3)支持多种数据库的访问V is u a lB a s i c 访问特性允许对S Q L S e r v e r 和其他大部分数分数据库格式建立数据库和前端应用程序。利用数据库控件或O D B C 能访问M i c r o s f tA c c e s s、M i c r o s f tF o x P r o、d B A S E、P a r a d o x 等数据库，也可访问M i c r o s f tE x c e l 等多种表格。