VB开发CAD圆锥滚子轴承设计项目说明书

VB开发CAD圆锥滚子轴承设计项目说明书毕 业 设 计 (论 文) 圆锥滚子轴承辅助设计系 名： 机械工程系 专业班级： * 学生姓名： * 学 号： * 指导教师姓名： * 指导教师职称： 讲师 2010 年 4月目 录第一章 设计概要 系统运行平台 6 CAD的概念 6 VB的概念 6 系统要求及模型建立 6 IDEF0框图 7第二章 圆锥滚子轴承设计原理 9 9 滚动轴承类型的选择 9 按额定动载选择轴承 9 10第三章 圆锥滚子轴承的程序设计12 12 连接数据库Access 12 根据轴承最小内径选择参数 12 校核接触疲劳强度 13 CAD出图 14 第四章 软件使用说明 15 系统运行环境 15 VB操作 15总结 16致谢 17参考文献17圆锥滚子轴承计算机辅助设计专业班级：计算机辅助设计与制造 学生姓名：*指导教师：* 职称：讲师摘要 本设计是设计一个基于圆锥滚子轴承设计的参数化系统。其设计对象为圆锥滚子轴承。所设计系统的功能分为对其进行参数化强度计算和参数化后自动出图两个部分。在本设计中，圆锥滚子轴承的几何尺寸确定方法和强度计算方法主要参照机械设计基础,所用到的软件有Microsoft Visual Basic , Office Access2003、AutoCAD2004。此系统在Windows XP系统中进行设计和调试并可正常运行。关键词：圆锥滚子轴承设计 参数化 自动生成图形Straight bevel gear computer-aided design Abstract The design is based on the design of a straight bevel gear design parameters of the system. The design targets for the straight bevel gear. Designed by the function of the system into its parameters and parameters of strength calculation of automatically after drawing two parts. In this design, straight bevel gear geometry determine the method of calculation methods and intensity of the main reference mechanical design basis, the software used by Microsoft Visual Basic , Office Access2003, AutoCAD2005. The system in Windows XP system design and debug and normal operation. Key words: straight bevel gear design parameters of the automatically generated graphics引 言目前,国际市场轴承年销售额为300亿美元,其中我国为30亿美元,占1 /10。而圆锥滚子轴承产量占全国轴承总产量的30% ,仅次于深沟球轴承而居各类轴承的第二位,主要应用在铁路、汽车、机床、冶金、农机等行业。圆锥滚子轴承设计计算复杂,又处于生产过程上游,设计速度缓慢直接导致整个轴承生产过程的延长。开发圆锥滚子轴承CAD系统,促进轴承设计自动化无疑将提高轴承生产企业的发展速度。AutoCAD是目前国内使用最为广泛的CAD软件,具有良好的通用性。但是,由于各行业、企业之间产品对象不同,在使用这种通用CAD软件时侧重点也不相同。因此企业希望软件能融合各自行业、企业实施的标淮以及设计经验,实现基于知识的产品创新设计,以取得针对性强、效率高、响应速度快的设计效果。针对圆锥滚子轴承设计问题,以AutoCAD2004平台进行二次开发,研制了圆锥滚子轴承CAD系统。1系统开发方案本系统主要是将机械设计手册中的一些国标通过二维数据数据表存入数据库中，通过程序对数据库的调用来实现查表功能。因国标很多，如果全部输入数据库的话，其工作量是很大的，而在我们的设计中主要是体现数据库的观点。所以，只是挑出一些常见的，以数据库的形式建立起来。最后将生成的结果作为对AutoCAD进行二次开发的依据自动生成各大件的零件图。我的毕业设计就是利用CAD和VB两类软件来共同实现的，具体的说就是利用VB连接数据库和CAD，进而可以通过简单的参数选择就可以实现CAD自动出图。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员计算、信息存储和制图等工作。关于设计内容首先明确主题思路，再一步一步进行具体设计。第一，先用传统的设计方法进行圆锥滚子轴承设计，即按照机械设计手册设计步骤，一一选择参数，根据圆锥滚子轴承的齿根弯曲疲劳强度计算出m,d；第二再进行校核。可选用圆锥滚子轴承的齿根弯曲疲劳强度进行校核。如果校核成功，继续进行齿面接触疲劳强度的校核；校核不成功，则需返回上一步操作，继续计算。以上是传统的设计理念，接下来再转换为新的设计方法。主要是运用VB软件，将设计内容代换成VB中的代码即可。传统需要查表，查图的参数，在VB中可以连接转换成相应的数据库，连接数据库就可以自动在数据库中查到相应的数值。第一章 设计概要开发系统：Microsoft Visual Basic ，Microsoft Access 2003,Auto CAD2005。 CAD：计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 计算机辅助设计是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的一种方法和技术。它是一门多学科综合应用的新技术，它包括：图形处理技术、工程分析技术、数据管理与数据交换技术、图文档案处理技术、软件设计技术等。它可以有效地与产品开发的下游工作（CAM、CAPP、CAE、CAT等）结合形成计算机集成制造系统。 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 。简称cad。；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形显示出来，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。cad 能够减轻设计人员的劳动，缩短设计周期和提高设计质量. VB：Visual Basci程序设计 VB是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。它简单易学、效率高，且功能强大可以与Windowsr专业开发工具SDK相媲美。在Visual Basic环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的广泛应用程序接口（API）函数，以用动态链接库（DLL）、对象的链接与世隔嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统. 系统要求及模型建立本系统运行环境：windows9x/windows2000 professional。硬件要求：具有pentium90以上或更快处理器、32M以上内存或更高、显卡8M以上。显示模式：800X600正彩色显示模式。开发系统：Microsoft Visual Basic ，Microsoft Access 2000,Auto CAD2006。本系统用户界面有两种模式： 其一是交互设计模式。处于此种模式下设计的用户将了解到减速器各部件的具体设计计算过程，它是采用一种向导的形式帮助用户一步一步完成该部件的设计，所以此种模式特别适合于初学者或原来对减速器的设计根本不懂的用户。 其二是快速设计模式。在此种模式下工作的用户无需知道减速器的具体设计过程，简单到只需用户输入一些原始数据就能够快速地得到所需的结果。此种模式适合于那些已经对减速器的设计过程了如指掌或根本无需知道其设计过程的用户。此种模式的设计效率是极其高的。用户只需简单的几个步骤就能轻松的完成。采用此种模式往往能得到事半功倍的效果。以上两种模式用图形表示如下：原始数据输入设计向导设计结果汇总CAD自动出图用 户 原始数据输入原 始 数 据 输 入 界 面CAD自动出图用 户设计结果汇总 优化设计是传动设计中不可缺少的，一般优化设计是按照常规的设计准则、设计规范,把设计变量处理成确定型变量,建立常规的数学模型,这种不够完善的数学处理致使常规的优化设计难以反映产品运行的真实工况,影响优化技术的效果。可靠性设计是将设计中的有关变量看成随机变量,依据数理统计理论,按照可靠性设计准则,建立概率数学模型,这种处理反映了各变量的随机性,符合工程实际情况。将二者结合起来,便形成可靠性优化设计, 可靠性优化设计考虑了设计中各变量的随机性,因此其优化模型和优化方案比常规优化更接近客观实际，并且即能定量回答产品在运行中的可靠度,又能使产品的功能参数获得优化解,所以是一种更具工程实用价值的综合设计方法。 IDEF0框图：整个系统被划分为若干模块,然后分别对每个模块进行处理,最后化整为零,这种设计思想贯穿于设计的始终。这就是IDEF0的思想，下面将就IDEF0作简要的阐述。IDEF是ICAM DEFinition method 的缩写,是美国空军在70年代末80年代初ICAM(Integrated Computer Aided Manufacturing)工程在结构化分析和设计方法基础上发展的一套系统分析和设计方法。IDEF0方法是其中的一个内容,在ICAM中用来建立加工制造业的体系结构模型,其基本内容是SADT(System Analysis and Design Technology)的活动模型方法。它是由Softech 公司发展起来的。IDEF0的基本思想是结构化分析方法，来源于SADT方法。它具有以下一组基本特色，这些特色形成一种思维规则，适用于从计划阶段到设计阶段的各种工作。IDEF0首先建立功能模型。把表示“这个问题是什么”的分析阶段，与“这个问题是如何处理与实现”的设计阶段仔细地区别开来。这样，在决定解法的细节之前，保证能完整而清晰地理解问题。这是系统成功开发的关键所在。在设计阶段，要逐渐识别各种能用来实现所需功能的机制，识别选择适当机制的依据是设计经验及对性能约束的知识。根据不同模型，机制可以是很抽象，也可以是很具体的。重要的是，机制指出了“什么”是“如何”地实现的。IDEF0提供了一种记号，来表示在功能模型中如何提供一个机制来实现一个功能，及单个机制如何能在功能模型的几个不同地方完成有关功能。IDEF0用严格的自顶向下地逐层分解的方式来构造模型结构. IDEF0自上向下、逐层分解的模型结构 IDEF0提供的规则，保证了如何通过分解得到人们所需要的具体信息。一个模块在向下分解时，分解成不少于3个、不多于6个的子模块。上界6，保证了采用递阶层次来描述复杂事物时，同一层次中的模块数不会太多，以致不适宜于人的认识规律。下界3，保证了分解有意义的。但是，原始的SADT方法，规定一张图上的盒子数为27个，故我们也不作很硬性的限制。模型中一个图形与其他图形间的精确关系，则用互相连接的箭头来表示。当一个模块被分解成几个子模块时，用箭头表示各子模块之间的接口。每个子模块的名字加上带标签的接口，确定了一个范围，规定了子模块细节的内容。第二章 圆锥滚子轴承设计原理 基本概念及术语 （1）寿命 单个滚子轴承的寿命是指轴承的一个套圈或滚动材料上出现第一个疲劳扩展迹象之前，轴承一个套圈相对于另一个套圈选装的圈数（2）可靠度 是指一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承期望达到或超过规定寿命的百分率。单个滚动轴承的可靠度为该轴承达到或超过规定寿命的概率（3）静载荷 轴承彼此相对转速为零时，作用在轴承上的载荷（4）动载荷 当轴承套圈或垫圈相对旋转时（向心或推力轴承）或滚道元件在滚动方向运动时（直线轴承），作用在轴承上的载荷（5）额定寿命 以径向基本额定动载荷或轴向基本额定动载荷为基础的寿命的预测值（6）基本额定寿命 对于单个滚动轴承或一组在相同条件下运转、近于相同的滚动轴承，其寿命是与90的可靠度当代常用材料和加工质量以及常规运转条件相关的寿命（7）径向基本额定动载荷 是指一套滚动轴承理论上所能承受的恒定的动载荷。在这一载荷作用下的基本额定寿命为一百万转。对于单列角接触轴承，该载荷是指引起轴承套圈相互间产生纯径向载荷的径向分量（8）轴向基本额定动载 是指一套轴承理论上所能承受的恒定的中心轴向载荷，在该载荷作用下，轴承的基本额定寿命为一百万转（9）径向（或轴向）当量动载 是指一恒定的径向载荷（或中心载荷），在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷条件下相同的寿命 （10）径向（或轴向）基本额定静载荷 在量大载荷滚动体与滚道接触中心外产生与下列计算接触应力相当的径向静载荷（或中心轴向静载荷）：4600MPa调心球轴承、4200MPa其他类型向心球轴承以及推力球轴承、4000MPa向心和推力滚子轴承（11）径向（或轴向）当量静载荷 是指在最大载荷滚动体与滚道接触中心处产生与实际载荷条件下相同接触应力的径向（或轴向）静载荷 滚动轴承类型的选择选择滚动轴承的类型与多种因素有关，通常根据下列几个主要因数，以及（1）允许空间(2)载荷大小和方向。例如既有径向又有轴向的联合载荷一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承，如径向载荷大，轴向载荷小可选择深沟球轴承和内外圈都有挡圈的圆柱滚子轴承，如同时还存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的情况，可选用调心球轴承、调心滚子轴承；如轴向载荷大，径向载荷小，可选用推力角接触球轴承、推力圆锥滚子轴承，如同时要求调心性能，可选用推力调心滚子轴承（3）轴承的工作转速（4）旋转精度，一般机械均可采用0级公差轴承（5）轴承的刚性，一般滚子轴承的刚性大于球轴承，提高轴承的刚性，可通过“预紧”，但必须适当（6）轴向游动 ，轴承配置一般是一端固定，一端游动，以适应轴的热胀冷缩，保证轴承游动方式，一是选用内圈或外圈无挡边的轴承，另一种是在内圈与轴或外圈与轴承孔之间采用间隙配合（7）摩擦力矩 。需要低摩擦力矩的机械（仪器），应尽量采用球轴承，还应尽量避免采用接触式密封轴承（8）安装与拆卸，装卸频繁时，采用分离式轴承或选用内圈为圆锥孔的、带紧定套或退卸套的调心滚子轴承、调心球轴承 按额定动载选择轴承选择轴承的类型一般应根据机械的类型、工作条件、可靠度要求及轴承的工作转速n,预先确定一个适当的使用寿命Lh（用工作小时表示），再进行额定动载和额定静载的计算，各类机械所需轴承的使用寿命推荐值见表7-2-27对于转速较高的轴承（n10r/min）,可按基本额定动载荷计算值选用轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。当轴承的可靠度为90、轴承材料为常规材料并在常规条件下运转时，取500h作为额定寿命的基准同时考虑温度、振动、冲击等变化则轴承的额定动载可按下式简化计算式中 C基本额定动载荷计算值，NP当量动载荷由计算寿命因素，按表7-2-23选取力矩载荷因素，较大时为2 冲击载荷因素，按表7-2-25选取速度因素，按表7-2-24选取温度因素，按表7-2-26选取轴承尺寸及性能表中所列基本额定径向动载荷，N第三章 圆锥滚子轴承的程序设计：下面就按以上步骤写出VB程序：先说明一下，与其他语言不同，VB不要求程序远在使用变量前特别申明。如果没有申明变量，VB会使用称为“variant”得缺省数据类型。然而，使用variant存储通用信息有两大缺点：一是他会浪费内存空间，二是在于某些数据处理功能同时使用时variant类型可能无效。所以，在使用变量前最好先申明变量，把将要使用到的数据类型告诉程序。申明变量可以有效的降低错误率。为了避免写错变量名引起的麻烦，可以规定在使用变量前，必须先用申明语句申明，否则VB发出警告“variable not defined”。要强制显式申明变量，可在类模块、窗体模块或标准模块的申明中加入语句Option Explicit或从“工具”菜单中执行“选项/编辑器”命令，再复选“要求变量申明”的选项。控件数组的使用在本程序中的使用也是至关重要的，使用控件数组添加控件所消耗的资源笔直接向窗体中添加多个相同类型的控件消耗的资源要少。当有若干控件执行大致相同的操作时，控件数组共享同样的事件过程，在程序运行中，可以利用返回的索引值来识别十件事由哪个控件所引发的。在编程之前首先就是变量的定义，变量的定义如下：定义已知参数 求速度因素fn的数据库 Public db1 As Database Public Rs1 As Recordset Public Fn As Double与数据库Access连接，在VB中的“工程”中需引用“Mircrosoft Office Access database engine Object Library， 添加代码如下：例：定义 Public db1 As Database Public Rs1 As Recordset 赋值 Set db1 = OpenDatabase(F:vba学习圆锥滚子轴承) Set Rs1 = (1, 2) 根据轴承最小内径选择参数例：已知参数赋值轴承最小内径 = 载荷性质 = 轴承寿命= 在VB中实现查表或查图 为了使设计趋于参数化，必须引用相关的数据库。首先得要了解一下数据库软件Access，并根据资料中的表格或插图，将其转化为相应的数据库。这部分在程序里主要是通过数据库实现的，根据所给的参数决定需要选用的材料机齿轮的精度。一级查表例： 求速度因素fn的数据库当单击Combo5的组合框，单击n1的组合框时，再单击i的祝贺框时，VB就会相应查表的事件。Private Sub Combo5_Click() Do While Not If (1) = Then Fn = (2) End If LoopEnd Sub 各种参数的数值计算以表中的公式为例演示公式计算在VB程序里是如何实现的。 该公式在VB中的形式为：X = (Fh * Fd * Fm) * Pr) / (Fn * Ft)在VB程序里算式的计算顺序跟四则运算法则是一样的，故在程序里公式的输入只要根据四则运算的法则依次输入即可。具体实现的程序为：Dim Fh As DoubleDim Fd As DoubleDim Fm As DoubleDim Fn As Double X = (Fh * Fd * Fm) * Pr) / (Fn * Ft) 根据公式若均小于，则安全。下面以这为例演示这种形式在VB里是如何实现的:Fa = Fr = If Fa / Fr = E Then Pr = Fr Else Pr = * Fr + Y * Fa End If Fm = 1 X = (Fh * Fd * Fm) * Pr) / (Fn * Ft) If X / 1000 Cr Then = 合格 Else = 不合格 End If CAD出图 根据前面的计算结果得到了要求的设计尺寸，利用其值绘制圆弧圆柱齿轮的结构图。要实现VB和CAD的连接，需在VB中引用工程，并添加相关的代码。，所以在VB中的“工程”中需引用“AutoCAD 2007 Type Library”，同时在VB代码中也要添加于CAD相关的引用代码：例：引用 Public Acadapp As AcadApplication Public Thisdrawing As AcadDocument Public Mospace As AcadModelSpace 赋值Set Acadapp = GetObject(, ) Set Thisdrawing = Set Mospace = 定义好之后就正式进入CAD绘图的程序编写：第四章 软件使用说明、系统运行环境需要软件有Office Access2003、AutoCAD2004、。、VB操作 选择已知参数将“毕业设计”复制到D盘下面；打开VB，点“工程”-“引用”AutoCAD 2004 Type Library、Mircrosoft Office Access database engine Object Library；选择F盘下的“毕业设计”，选择“”就可以了；按F5运行程序，进入界面及程序（Form1）。总 结终于完成了该设计，经过这次设计我不仅对AutoCAD各种指令的运转有了更深的了解，同时我也学会了如何用计算机这个辅助工具为我们的专业服务，培养了我独立开发的能力。在这个开发过程中，我使用了Visual Basci、Microsoft Access、Auto CAD这几个软件，对这几种软件有了更深的了解。但由于我的能力有限使得这个小程序在很多方面还存在着弊病，需要以后去完善。例如数据库数据完整，用户和系统的交换性能都需要去不断的完善。最后感谢冷老师在我设计过程中给予的帮助和指导。致 谢时光荏苒，岁月如梭。这里有我熟悉的一切，有我热爱的一切。恍惚中，在美丽的高专校园中，度过了人生中最为宝贵的年华。本次毕业设计历时四个多月，从选题、设计到CAD绘制零件图，完成说明书。感谢我的指导教师，由于本人的工作原因，设计中的问题没有得到老师的指导，但老师没有因为我没时间去学校而放弃对我的监督，反而给我鼓励，给我机会，告诉我一个又一个的设计步骤是什么。一直很喜欢老师的教学风格和为人作风，这也是为什么我会选择挑战自己，投奔老师麾下做毕业设计的原因。谢谢老师给了我挑战自己的信心。其次要感谢和我一起做毕业设计的同组同学们，他们在本次设计中对我的帮助很大，是他们的热新帮助使我的设计这么顺利的完成。再其次感谢在这次设计中帮助我的以前的同学们，感谢他们在我做设计时给予的帮助，感谢他们在百忙中抽出时间帮我解决问题。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！最后感谢所有关心和帮助过我的人。参考文献：1AutoCAD VBA开发精彩实例教程 清华大学出版社2新编Visual Basic程序设计教程 苏州大学出版社3新编Visual Basic学习指导 苏州大学出版社4机械设计基础 上海交通大学出版社5机械设计师手册（新版） 机械工业出版社6 机械设计 机械设计出版社7 机械原理 北京航空工业出版社8 机械设计课程设计手册 北京高等教育出版社9 机械零部件设计手册 北京机械工业出版社10计算机绘图（中级） 同济大学出版社11网络资源