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标题 基于VB.NET的圆柱齿轮减速器智能设计系统
范文 吴玮珂+陈彩凤+仲梁维



摘要：传统的圆柱齿轮减速器设计难度大、效率低。将模块化、参数化等产品设计开发技术应用到圆柱齿轮减速器智能设计系统中。以SolidWorks2016软件为平台，结合SQL Server2008数据库管理软件，用VB.NET编程语言开发出圆柱齿轮减速器的快速设计系统。该系统节省了设计时间和开发成本，实现了结构设计、工艺设计、产品数据管理一体化过程，提高了市场竞争力。
关键词：圆柱齿轮减速器；二次开发；快速设计；参数化；SolidWorks
中图分类号：TP319
文献标识码：A
文章编号：16727800（2017）004013203
0引言
减速器是机械、航空航天等诸多领域的机械传动装置，在现代机械系统中应用很广[1]，其主要作用是减小转速及增大扭矩。以圆柱齿轮为传动零件的圆柱齿轮减速器最为常用，其工作原理是利用齿轮的速度转换器，将电机速度降低到所需要的速度，从而增加转矩。齿轮减速器主要由传动零件（齿轮）、轴承、箱体及其附件组成。减速器结构非常复杂，除主要零件外，还包括通气器、密封装置、轴承挡油盘等，如果每个部件都采用个性化设计，会造成设计难度大、开发周期长、生产效率低等问题。为此，我们引入了快速设计系统概念。设计者在产品开发过程中利用二次开发技术，建立模型模板，开发同类零件时可直接调用模型库中已保存的零件模板，通过参数化驱动快速实现。
1快速设计系统
产品快速设计系统（KRDS），也称快速响应设计、敏捷设计，是一个集参数化设计、系列化设计、模块化设计、模板化设计、自顶向下设计及设计知识管理于一身，具备良好的人机交互操作界面，面向产品三维方案设计、三维结构设计和三维转二维工程图的智能设计平台。该系统在企业设计技术体系和三维技术应用基础上，实现企业设计知识的继承和发展，有效推进企业“三化”设计，显著提高了产品设计效率和质量，同步促进企业的组织结构优化调整和研发模式改进转型。 系统最重要的部分是参数化设计。参数化设计是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数[6]。对于变量化参数赋予不同数值，即可得到不同大小和形狀的零件模型。在本实例中，先用SolidWorks软件绘制好各子零件模型，定义各零件中的参数关系，然后装配保存。再用Microsoft Visual Studio 2008搭建好零件参数的可视化界面，设置一键驱动按钮，把零件参数关系用VB.NET代码表示出来，同时与数据库连接。当驱动模型时，模型参数会自动保存到数据库指定的文件夹下，需要改变模型参数时，只需在界面中输入参数即可，点击一键驱动按钮就会出现新参数下的模型。在产品族模型进行参数化变型驱动时，系统会自动对驱动后的各个模块装配进行检查。由于SolidWorks的三维模型和二维工程图之间存在相互关联性，因此在三维模型参数驱动的同时，可实现对二维工程图的同步更新，并应用工程图优化技术进行调整，达到零件的快速设计和快速装配目的[2]。
2系统结构
基于VB.NET的圆柱齿轮减速器智能设计系统通过VB.NET技术和OLE（对象链接和嵌入）或COM（组件对象模型）技术相结合，将SolidWorks的API函数作为二次开发接口工具，添加.NET和COM引用[3] 。模块化设计分类方式有功能和特征两种。功能模式分为设计计算、结构设计、三维参数化建模、工程图、数据管理等。
（1）设计计算模块：根据输入的传递功率、转速等基本参数，计算后判断强度、刚度等是否符合要求，确定各个零件的具体尺寸，设计结果存入数据库供研究。（2）三维参数化建模模块：主要对零件进行参数设置，包括主动参数和从动参数，主动参数在可视化界面中直接输入，从动参数通过在VB.NET中定义的关系直接驱动生成三维模型。（3）工程图模块：用于实现三维转二维的智能输出。通过编写工程图优化程序，调整工程图尺寸大小及视图位置，实现工程图的快速自动导出[4]。
3系统设计
3.1系统开发工作流程
系统开发流程如下：①进入SolidWorks系统，在菜单栏进入用户登录界面，输入整体基本参数；②减速器的类型设计完成后输入轴及齿轮主要参数，并通过计算分析得出二级参数；③根据已输入的产品编号，判断已知实例库中是否已有该型号，若已存在则直接调用。若没有，则在判断数据正确的情况下，将参数写入数据库存档；④显示三维模型及工程图。
3.2系统界面及引用添加
圆柱齿轮减速器智能设计系统主要包括基本参数、轴参数设计及齿轮参数设计3部分。用户界面作为人机交互最重要的部分，设计时要做到操作简洁方便，一目了然。本设计界面分模块填写参数，并附上说明图标注，使具体参数位置更加清晰。大部分数据可在后台计算自动得出，大大降低了设计人员工作量，提高了工作效率。设计系统界面如图1所示。
本实例使用Visual Studio 2008 作为编写代码平台，为了使开发程序能成功连接到SolidWorks软件，首先应当添加SolidWorks.Interop.sldworks、SolidWorks.Interop.swconst、SolidWorks.Interop.swpublished等引用。
3.3尺寸模型驱动
模型驱动前对工作路径及存储路径进行修改。填写完圆柱齿轮减速设计系统各零部件参数之后，对模型进行驱动，定义好尺寸驱动关系，点击尺寸驱动模型按钮即可驱动总装模型，代码如下： Imports System.Data.SqlClient ‘与数据库Sql的引用 Imports SolidWorks.Interop.sldworks ‘与SolidWorks软件的连接 Imports System.Math Imports System.Windows.Forms ‘运行的平台 Imports System.IO Imports Microsoft.Office.Interop ‘与excel的引用 Public Class waterprotection #Region "打开模型"Private Sub Button6_Click（ByVal sender As System.Object，ByVal e AsSystem.EventArgs） Handles Button6.Click Button8.Enabled = True SwApp = GetObject（""，"sldworks.application"） part = SwApp.ActiveDocpart = SwApp.OpenDoc6（"E：＼参数化设计＼圆柱减速器模型＼总装图.SLDASM"，2，0，""，longstatus，longwarnings） （模型存放的路径） SwApp.ActivateDoc2（"总装图"，False，longstatus） End 驱动完成模型总装配图如图4所示。
3.4设计计算
智能设计系统优点在于设计人员只需输入少量参数，通过后台程序运算就可得出想要的参数，也可根据后台的尺寸规则来判断数据的正确性，避免了重复性工作。〖HT5"〗 TextBox_G_t.Text = Compute_F_Gmax（M，H1） *Y5/ S TextBox_H_t.Text = Compute_F_Gmax（M，H2） *Y6/ S part.Parameter（"D1@草图2@大齿轮.part"）.SystemValue = Diameter_DC_31_09 / 1000 part.Parameter（"D1@草图3@大齿轮.part"）.SystemValue = Diameter_DC_31_09 / 1000 - 0.002 part.Parameter（"D2@草图1@大齿轮.part"）.SystemValue = Diameter_DC_31_09 / 1000 + 0.007 ‘获得大齿轮参数
3.5数据库访问
数据库（Database）是存储计算机相关数据的集合。一个完整的数据库应由数据库、数据库管理系统、数据库应用程序、计算机软件和硬件系统以及数据管理员几部分组成。设计过程中往往需要对大量数据进行筛选，工作量大且复杂，如何高效简洁地获取所需要的数据至关重要。数据库的另一作用是标准数据的管理，主要对标准件及固定尺寸模型参数进行存储。使用过程中，通过代码对数据库进行调用，设计者可选择需要的参数型号，直接驱动该类模型生成。本实例中标准件包括六角螺钉、夹紧装置等。数据库中内六角螺母基本参数如表1所示。
本文利用SQL Sever 2008作为系统的数据支持，用户在该数据库下使用SQL语言，可进行数据的新增、删除、修改、查询等操作，功能强大。以下是数据库连接代码： Dim connectionstr As String connectionstr = "server=服务器地址；database=数据库；uid=用户名；pws=密码" Dim comm As New SqlConnection（connectionstr） '定义连接功能 conn.open（） '打开连接 conn.close（） '关闭连接
3.6工程图驱动
模型驱动完以后，在主界面点击生成工程图按钮，就能自动生成工程图。但是直接转换过来的工程图质量很差，会出现视图位置漂移、尺寸线拉长、序号不整齐等情况[5]。通过代码重复利用可实现各工程图的自动调整。工程图调整主要包括视图位置调整、视图比例调整、尺寸位置调整及材料明细表调整等。 视图位置调整用Position函数进行定位[8]，模型驱动后获取当前图形的中心位置C点坐标及该图形的任意一个端点F的坐标。视图位置调整代码如下： Dim swSelMgr As SelectionMgr=swpart.SelectionManager Dim swView As IView=swSelMgr.GetSelectedObject5（1） Dim swPosition As Object=swView.Position Dim swOutline As Object=swView.GetOutline（） 〖JP2〗Dim outlineX As Double=（swOutline（2）+swOutline（0））/2 Dim outlineY As Double=（swOutline（3）+swOutline（1））/2 Dim ViewX As Double=swPosition（0） Dim ViewY As Double=swPosition（1） …… swView.Position=swPosition 视图比例调整主要是通过确定驱动后工程图的包络线参数值，与事先设置好的视图包络线尺寸值进行比较。视图比例调整部分关键代码如下：〖HT5"〗 Swpart.ActiveView（viewname） swDraw=swpart Dim shtWid，shtHeight As Double shtWid=widLim shtHeight=heiLimboolstatus=swpart.Extension.SelectByID2（viewname，”DRAWINGVIEW”，0，0，0，False，0，Nothing，0） …… Do While lengthX>shtWidOrlengthY>shtHeigh i=i+1 vScaleRation=swView.ScaleRation …… Loop 調整后的工程图如图5所示。
4结语
本文以知识工程思想为指导，把参数化设计、模块化设计和实例推理思想引入到圆柱减速器设计，借助SolidWorks2016软件、SQL Server数据库、VB.NET编程语言开发了圆柱减速器智能设计系统。该系统实现了圆柱齿轮减速器的快速设计，实现了资源的整合和重复利用，缩短了产品设计周期，具有一定的现实意义。
参考文献：[1]王秋颖.基于SolidWorks的减速器三维设计系统的研究与开发[D].大连：大连理工大学，2014.
[2]刘昆民.圆柱齿轮减速器的快速设计技术[D].太原：太原理工大学，2006.
[3]索超，李玉翔，林树忠.基于VB语言对SolidWorks参数化设计的二次开发[J].制造业自动化，2013，35（8）：137138.
[4]李晓玲.圆柱齿轮减速器快速设计研究[D].西安：西安电子科技大学，2010.
[5]陈树晓，水俊峰，张晋强，等.基于SolidWorks的工程图明细栏自动生成与调整技术[J].中国制造业信息化，2007，36（3）：4446.
[6]殷国富，尹湘云，胡晓兵.Solidworks二次开发实例精解[M].北京：机械工业出版社，2006，2829.
[7]吴伟伟，唐任仲，侯亮，等.基于参数化的机械产品尺寸变型设计研究与实现[J].中国机械工程，2005（3）：3236.
[8]王宗彦，杨忠华，吴淑芳.基于三维设计的工程图自动调整技术[J].机械设计与制造，2009（10）：6466.（责任编辑：杜能钢）
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更新时间：2024/12/23 3:06:51