蜗轮蜗杆传动及其优化设计

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Design secondly to CAD system can improve the rate of design in multiples and also make sure that the designed products are of good quality. 关键词 AutoCAD ；ObjectARX ；Microsoft Visual Studio 2005；MFC；蜗轮蜗杆传动 Keywords AutoCAD ；ObjectARX ；Microsoft Visual Studio 2005；MFC；Worm Wheel Worm Drive 1绪论 1.1研究目的和意义 机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备的重要任务。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。随着计算机的普及，计算机的各种技术相继被开发和应用，其中重要的一项就计算机辅助设计(CAD).通过计算机的辅助设计，能极大的节约人力物力，缩短开发周期。 本课题研究的是蜗杆传动。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和力的一种传动机构，两轴线的夹角可以为任意角，常用的为90°，由于蜗杆传动不仅能实现大的传动比，同时传动时能实现多对齿啮合，冲击载荷小，传动平稳，噪声低，拥有自锁性等优良特性，因此应用十分广泛。 但是由于在蜗轮蜗杆传动设计中，要涉及到许多设计规则和公式的应用、大量图表数据的处理、结构参数的选定和计算以及图形的绘制等工作。若采用传统的设计方法,则需要人工查阅大量的设计手册资料,进行大量繁琐的计算工作,这样的设计包含许多重复性工作,存在效率低下等不足。一般的CAD系统只能完成简单的参数化绘图或者单一的结构设计任务,功能有相当的局限。为此, 设计开发了符合Windows 标准的蜗杆参数化CAD系统，此系统能分别独立地进行蜗杆传动的参数化设计和参数化绘图,同时实现了蜗轮蜗杆传动设计和绘图一体化是非常必要的。 本课题通是基于AutoCAD软件平台，应用其开发工具ObjectARX 和VisualC++程序设计语言，设计，开发蜗轮蜗杆传动CAD系统。该系统能根据用户的初始参数，交互完成蜗轮蜗杆传动设计，包括设计数据的存取，参数的设计与计算，蜗轮蜗杆传动部分装配图的自动绘制等功能。本设计的意义就在于节约大量的人力工作，将系统渗透到企业设计制造生产行业中，能缩短企业在产品设计的周期，使产品能较快地投入生产，提高生产效率，同时也降低了设计成本，为企业创造更多的价值。 1.2 发展现状和趋势 随着计算机的普及，计算机的各种技术相继被开发和应用，其中重要的一项就计算机辅助设计(CAD)，由于计算机技术日新月异，硬件更新速度更新日益加快, 在这短短的四十几年中，计算机分别经历了大型机、小型机、工作站、微机时代，每个新时代都出现了新的流行的CAD/CAM软件。在工作站时代，UG、Pro/Engineer是工作站平台三维CAD/CAM软件的佼佼者，而在当今微机时代，AutoCAD则在Windows平台的二维CAD/CAM软件中处于领先地位。AutoCAD是一种功能强大的绘图软件,提供大量的命令和丰富的菜单、工具条以方便用户使用。它虽然是非专业软件，但是拥有二次开发的环境。社会的进步、工业的发展必然需要更高层次的软件，国内外已进入了对CAD开发的阶段，这也是AutoCAD软件历经久而不衰的原因。现在国外成功的CAD技术开发企业为了加快CAD技术开发步伐，都选择了高起点的CAD技术开发战略，即利用已有的技术成果，在此基础上二次开发自己的CAD技术，虽然国内CAD技术也有一定的成果，但在很多行业基本上还是空白。 我国目前CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。CAD/CAM技术水平还处于向高技术集成和向产业化商品化过渡的时期,研制的软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距,还没有针对性的软件,使用一般都是通用性软件。基于现今国内CAD二次开发技术较国外水平偏低，尤在制造业方面更为突出，所以本设计就针对此问题研究了基于AutoCAD的蜗轮蜗杆传动CAD系统设计的课题。 1.3 主要研究内容 本课题是基于AutoCAD软件平台，应用其开发工具ObjectARX和Visual C++程序设计语言，设计，开发蜗轮蜗杆传动CAD系统。该系统能根据用户初始参数，交互完成蜗轮蜗杆传动设计，包括参数的村区，参数的设计与计算，蜗杆传动部分装配图的自动绘制等。 主要研究内容： 1.研究系统的软硬件环境及运行环境。 2.研究在CAD系统开发中采用的关键技术，包括ARX编程接口技术、面向对象的程序化设计技术。 3.研究蜗轮蜗杆的运动规律、设计方法与流程，并对蜗轮蜗杆机构计算公式进行了详细的分析，建立的数学模型。 4.研究参数化技术在CAD系统的应用。 5.研究菜单定制以及利用MFC进行人机交互界面的设计。 1.4开发环境和开发工具选择 软件环境：AutoCAD2007和ObjectARX 操作系统：Windows XP(推荐)，Windows2000以上 编程环境：Microsoft Visual Studio 2005 图形平台：AutoCAD 2007中文版 开发工具：AutoCAD ObjectARX 2007 硬件要求：最低配置为Pentium133，内存为128M的PC机，推荐使用Pentium233MHz以上，内存256M或以上的PC机。显示器：至少800×600SVGA显示器或更高配置。 在操作系统选择上，选用Microsoft Windows XP的原因主要在于当前微软公司Windows视窗操作系统用户较多，XP 是现在应用最广泛的一个Windows版本。 Microsoft Visual Studio 2005 是一款强大的IDE（集成开发环境）工具，提供了包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。将代码编写功能、分析功能、编译功能、debug功能集成于一体，提供高性能的软件开发套件。另外它还提供了MFC（Microsoft Foundation Class）应用程序框架。MFC框架定义了应用程序的轮廓，并提供了用户接口的标准实现方法，用户所要做的就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓。因而用户可以方便快捷的开发自己的应用程序。因此，Visual Studio 2005在程序开发中应用非常广泛。本课题选Microsoft Visual Studio 2005作为AutoCAD二次开发的编程环境 AutoCAD 2007是AutoCAD系列软件的最新版本，与AutoCAD先前的版本相比，它在性能和功能方面都有较大的增强，同时保证与低版本完全兼容，其应用也逐渐增多。因此，在开发平台上选择AutoCAD 2007。 2 系统开发平台 2.1 AutoCAD开发概述 AutoCAD是目前微机上应用最为广泛的通用交互式计算机辅助绘图与设计软件包。也是目前应用最广泛、使用人数最多的CAD软件。AutoCAD的强大生命力在于它的通用性、多种工业标准和开放的体系结构。其通用性使得它在机械、电子、航空、船舶、建筑、服装等领域得到了极为广泛的应用。由于它并非专业软件，所以它提供给我们的只是一般的通用的CAD功能，要想完成某一具体项目的设计，则需要大量的时间和成本，尤其在修改方面就更不如人意。不同的行业标准使得各领域在使用AutoCAD的过程中均需根据自身特点进行定制或开发。AutoCAD能荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要是因为它具有开放的体系结构。它允许用户和开发者采用高级编程进行二次开发，使用CAD二次开发系统，可大大提高设计效率，完成一些重复性工作[3]。 Autodesk公司为满足广大用户的需求，自AutoCAD v2.18版至今的短短十几年间，就相继推出了三代二次开发工具，可以说，AutoCAD的通用性为其二次开发提供了必要条件，而AutoCAD开放的体系结构则使其二次开发成为可能。至今，AutoCAD软件已经历了三代二次开发工具。 第一代工具当属于AutoLISP语言。 AutoLISP语言最典型的应用之一是实现数化绘图程序设计，包括尺寸驱动程序和鼠标拖动程序等。另一个典型应用就是驱动AutoCAD提供PDB模块构成DCL（Dialog Control Language）文件，创建自己的对话框。 AutoLISP具有以下优点：（1）语言规则十分简单，易学易用；（2）直接针对AutoCAD，易于交互；（3）解释执行，立竿见影。 AutoLISP的缺点是：（1）功能单一，综合处理能力差；（2）解释执行，程序运行速度慢；（3）缺乏很好的保护机制，源程序保密性差；（4）LISP用表来描述一切，并不能很好地反映现实世界和过程，跟人的思维方式也不一致；（5）不能直接访问硬件设备、进行二进制文件的读写。 AutoLISP的这些特点，使其仅适合于有能力的终端用户完成一些自己的开发任务。 第二代就是基于C语言的开发工具ADS。 ADS（AutoCAD Development System）是AutoCAD R11开始支持的一种基于C语言的灵活的开发环境。ADS可直接利用用户熟悉的C编译器，将应用程序编译成可执行文件后在AutoCAD环境下运行，从而既利用了AutoCAD环境的强大功能，又利用了C语言的结构化编程、运行效率高的优势。 与AutoLISP 相比，ADS优越之处在于：（1）具备错综复杂的大规模处理能力；（2）编译成机器代码后执行速度快；（3）编译时可以检查出程序设计语言的逻辑错误；（4）程序源代码的可读性好于AutoLISP。 而其不便之处在于：（1）C语言比LISP语言难于掌握和熟练应用；（2）ADS程序的隐藏错误往往导致AutoCAD，乃至操作系统的崩溃；（3）需要编译才能运行，不易见到代码的效果；（4）同样功能,ADS程序源代码比AutoLISP代码很多。 第三代开发工具分别是Visual AutoLISP、ObjectARX和VBA。 ObjectARX应用程序以C++为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数据可封装性、可继承性及多态性的特点，用其开发的CAD软件具有模块性好、独立性强、连接简单、使用方便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点，并且支持MFC基本类库，能简洁高效地实现许多复杂功能。 目前，第一代的AutoLISP已能被第三代的VLISP完全替代,第二代的ADS在AutoCAD 2000中已不再支持，所以，第三代开发工具将成为今后AutoCAD二次开发的必然选择。本系统基于AutoCAD2007平台，应用其第三代开发工具ObjectARX2007作为开发工具。 2.2 MFC与ObjectARX开发工具 MFC是指微软的基础库类（Microsoft Foundation Class），是Windows环境下编程的一个应用程序框架，是Visual C++最重要的组成部分。MFC 是在整个 Windows 家族中都是兼容的，也就是说，无论是 Windows3.x、Windows95 还是 Windows NT，所使用的 MFC 是兼容的。每当新的 Windows 版本出现时，MFC 也会得到修改以便使旧的编译器和代码能在新的系统中工作。MFC 也回得到扩展，添加新的特性、变得更加容易建立应用程序。MFC提供了许多必需的代码用语管理窗口、选单和对话框，完成基本的输入/输出（I/O流），存储对象等。它也缩短了应用程序开发的时间，提供了容易使用的对象ACTIVX，OLEH和INTERENT编程的用户接口单元和技术，简化了数据库编程和网络编程。除此之外，MFC包括组成运行时的初始化消息传递，以及程序退出时的清理工作，利用MFC编程得到Windows风格的界面，为我们的编程提供了更强的可视化程度。 与传统上使用 C 语言直接访问 Windows API相反，使用 MFC 和 C++ 的优点是 MFC 已经包含和压缩了所有标准的“样板文件”代码，这些代码是所有用 C 编写的 Windows 程序所必需的。因此用 MFC 编写的程序要比用C语言编写的程序小得多。另外，MFC 所编写的程序的性能也毫无损失。必要时，你也可以直接调用标准 C 函数，因为 MFC 不修改也不隐藏 Windows 程序的基本结构。 ObjectARX是AutoCAD R13之后推出的一个以C++语言为基础的面向对象的开发环境和应用程序接口。ObjectARX程序本质上为Windows动态链接库（DLL）程序，它与AutoCAD共享地址空间，直接调用AutoCAD的核心函数，还可直接访问AutoCAD数据库的核心数据结构和代码，以便能在运行期间扩展AutoCAD固有的类及其功能，创建能够全面享受AutoCAD固有命令特权的新命令。ObjectARX程序与AutoCAD、Windows消息传递机制直接通信。ObjectARX编程环境提供了一个面向对象C++应用程序开发界面，是开发者能够使用、定做和扩展AutoCAD[5]。ObjectARX环境包含了AcRx库、AcEd库、AcDb库、AcGi库和AcGe库五大类库，每个库下面包含了大量的函数供用户使用。 2.3 AutoCAD与ObjectARX通信 2.3.1 ObjectARX应用程序简介 ObjectARX应用程序是一个动态链接库(DIJL)，它分享AutoCAD的地址空间并可以被AutoCAD直接调用[3]。ObjectARX编程环境提供了一个面向对象的C++编程接口，用户可以用这个接口来使用、优化和扩展AutoCAD[4]。而且0bjectARx库包含了各种工具，用户可以利用这些工具来使用AutoCAD的开放式结构，并且可以直接访问AutoCAD数据库、图形系统和用户自定义命令。 使用ObjectARX可以访问AutoCAD数据库。AutoCAD图形是存储在数据库中的对象的集合。这些对象不仅代表了图形实体，而且还包括了内部结构(例如符号表和字典)。ObjectARX使用户的应用程序能够访问这些数据库对象。另外，用户可以为指定的府出程序创建新数据库对象。 使用ObjectARX可以与AutoCAD编辑器交互。ObjectARX提供了类和成员函数类与AutoCAD编辑器交互。用户可以编辑自己的AutoCAD命令，这些命令和AutoCAD内部命令一样。用户的应用程序可以接收和处理由AutoCAD内部各种事件所引起的通告。 2.3.2 ObjectARX程序的装入和卸出 （1）加载ObjectARX应用程序 1）在Visual Studio2005 中选中【工具】窗口的下拉菜单【选项】； 2）单击【项目和解决方案】，在下拉选项单击【VC++目录】，平台选择【Win32】，在【显示以下内容的目录】下选择【包含文件】，新建文件导入ObjectARX中的inc文件的路径。比如：E:\毕业设计\ObjectARX for AutoCAD2007\inc； 3）用同样方法选中库文件导入lib的路径； 4）单击确定完成安装，重新启用Visual Studio2005即可使用。 （2）卸载ObjectARX应用程序 在上述界面上删除inc和lib文件的路径，单击确定，重新用Visual Studio2005即可。如下图 图2-1 ObjectARX的装入和卸载 3 设计理论基础及参数化建模技术 3.1 蜗杆传动的类型 根据蜗杆形状的不同，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥蜗杆传动等。 图3-1 蜗轮蜗杆传动图 3.1.1圆柱蜗杆传动 圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。其中普通圆柱蜗杆又分为以下四种：1.阿基米得蜗杆(ZA蜗杆)；2.法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)；3.渐开线蜗杆(ZI蜗杆)；4.锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)。 3.1.2环面蜗杆传动 环面蜗杆传动的特征是，蜗杆在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的旋转曲面，所以把这种蜗杆传动叫做环面蜗杆传动。在这种传动的啮合带内，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，亦既蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。在中间平面内蜗杆和蜗轮都上直线齿廓。由于同时相啮合的齿对多，而且轮齿的接触线与蜗杆齿运动的方向近似于垂直，这就大大改善了齿轮受力情况和润滑油膜形成的条件，因而承载能力约为阿基米得蜗杆传动的2-4倍，效率一般高达0.85-0.9；但它需要较高的制造和安装精度。 3.1.3锥蜗杆传动 锥蜗杆传动也是一种空间交错轴之间的传动，两轴交错角通常为90度.蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋所形成的,故称为锥蜗杆。而蜗轮在外观上就像一个曲线齿锥齿轮,它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机上加工而成的,故称锥蜗轮。锥蜗杆传动的特点是：同时接触的点数叫多，重合度大；传动比范围大；承载能力和效率较高；侧隙便于控制和调整；能做离合器使用；可节约有色金属；制造安装简便，工艺性好。 3.2蜗杆传动的失效形式和设计准则 3.2.1蜗杆传动的失效形式 和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀，齿根折断，齿面胶合及过度磨损等。由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮齿轮的强度，所以失效经常发生在蜗轮齿轮上。因此，一般只对蜗轮齿轮进行承载能力计算。由于蜗杆和蜗轮齿面间有较大的相对滑动，从而增强了产生胶合和磨损失效的可能性。因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。在闭式传动中，蜗杆传动主要由于胶合或点蚀失效；在开式传动中，由于齿面滑动速度较大、环境不洁和润滑不良，主要是磨损失效。 图3-2 齿面胶合图 3-3 齿面磨损图 3.2.2蜗杆传动的设计原则 在开式传动中多发生齿面磨损和齿轮折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计准则。 3.3蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动的受力分析和斜齿圆柱齿轮传动相似。在进行蜗杆传动的受力分析时，通常不考虑磨擦力的影响。蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮的受力分析相同，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。 图3-4 蜗轮蜗杆传动受力图 在不计摩擦力时，有以下关系： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） 式中：T1，T2——分别为蜗杆及蜗轮上的公称转矩，单位为N.mm; d1, d2——分别为蜗杆及蜗轮上的分度圆直径，单位为mm。 3.4蜗杆传动的强度计算 3.4.1蜗轮齿面接触疲劳强度计算 蜗轮齿面接触疲劳强度条件设计计算的公式为： （3-5） 1)确定载荷系数K （3-6） 其中：——使用系数 ——齿向载荷分布系数，当蜗杆传动在平稳载荷下工作时，载荷分布不均匀现象将由于工作表面良好的磨合而得到改善，此时可取=1；当载荷变化大，或有冲击，振动时，可取=1.3～1.6。 ——动载系数，由于蜗杆传动一般较平稳，动载荷要比齿轮传动的小的多，故值可取定如下：对于精确制造，且蜗轮圆周速度3m/s时，取=1.0～1.1；3m/s时，=1.1～1.2。 2)——材料的弹性影响系数，单位为，对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，取=160。 3)——蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数，简称接触系数，可从图中查得。 4)——蜗轮的许用接触应力的值。 5)——作用在蜗轮上的转矩。 当蜗轮材料为灰铸铁或高强度青铜时，蜗杆传动的承载能力主要取决于齿面胶合程度。但因目前尚无完善的胶合强度计算公式，故采用接触强度计算是一种条件性计算，在查取蜗轮齿面的许用接触应力时，要考虑相对滑动速度的大小。由于胶合不属于疲劳失效，的值与应力循环次数N无关，因而可直接从表中查出许用接触应力的值。 若蜗轮材料为强度极限〈300MPa的锡青铜，因蜗轮主要为接触疲劳失效， 故应先从表中查出蜗轮的基本许应接触应力，再按=·算出 许用接触应力的值。上面= 。其中，应力循环次数N=60j,此处为 蜗轮传速，单位为r/min; 为工作寿命，单位为h;j为蜗轮每转一转，每个轮齿啮合的次数。 3.4.2蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 蜗轮轮齿因弯曲强度不足而失效的情况，多发生在蜗轮齿数较多或开式传动中。因此，对闭式蜗杆传动通常只作弯曲强度的较核计算，但这种计算是必须进行的。因为较核蜗轮蜗杆的弯曲强度不只是为了判别其弯曲断裂的可能性，对那些承受重载的动力蜗杆副，蜗轮轮齿的弯曲形变量还要直接影响到蜗杆副的运动平稳性精度。由于蜗轮轮齿的齿形比较复杂，要精确计算齿根的弯曲应力是比较困难的，所以常用的齿根弯曲疲劳强度计算方法就带有很大的条件性。 齿根折断一般发生在Z2>90，及开式传动中。在闭式传动中弯曲强度计算作为校核计算对于重载传动，通过计算还可差别由于轮齿的弯曲变形量引起的轮齿弹性变形量是否过大而影响蜗杆传动的平稳性。 同样由于主平面内蜗杆蜗轮——相当于齿条与斜齿轮啮合，所以，将蜗轮看成斜齿轮，由斜齿轮齿根弯曲应力计算公式得： （3-7） b2——蜗轮齿弧长，，其中为蜗轮齿宽角； ——为法面模数, ,单位为mm; YSa2——齿根应力修正系数在中考虑; ——弯曲疲劳强度重合度系数，=0.667; ——螺旋角影响系数，取=; 将上述参数代入得弯曲疲劳强度校核公式： （3-8） 式中： YFa2——蜗轮齿形系数，按当量齿数及变位系数X2，查图可得 ——蜗轮轮齿许用弯曲应力，单位为MPa, =·,其中为计入齿根应力校正系数后蜗轮的基本许用应力，可由表选取；为寿命系数，=，其中应力循环次数N的计算方法同前。其余符号的意义和单位同前。 上式为蜗轮齿根弯曲疲劳强度的校核公式，经整理后可得蜗轮齿轮按弯曲疲劳强度条件设计的公式为: （3-9） 计算出后，可从表11-2中查出相应的参数。从而进行后续设计。 3.5小结 通过对蜗杆蜗轮理论计算的学习，从而确定下一步软件开发时对话框建立步骤，对话框设计步骤也既蜗杆轮蜗轮相应参数逐步确定的步骤： 1 已知参数和工作条件的确定.经常设计所确定的是输入功率P，蜗杆转速n1，传动比i12,工作寿命Lh 和工作载荷。 2 通过已知参数和工作条件的综合考虑，选择蜗杆蜗轮的材料。 3 按齿面接触疲劳进行设计。首先要确定蜗杆蜗轮的传动中心距a，要确定传动中心a，引发一系列相关参数的确定。要通过已知参数确定蜗轮转距T2，载荷系数K（包括使用系数Ka,载荷分布不均匀系数Kβ,动载系数Kv），弹性影响系数Ze，接触系数Zp和基本许用应力。 4 通过中心距的计算，经过圆整，和标准中心距联系起来。由于传动比确定，则可以选择蜗杆头数，进而通过机械设计表11-2选择其他相关参数. 5 校核齿根弯曲疲劳. 4 界面设计 4.1 概述 蜗轮蜗杆设计要涉及到许多设计规则和公式的应用、大量图表数据的处理、结构参数的选定和计算以及图形的绘制等工作。若采用传统的设计方法，则需要人工查阅大量的设计手册资料，进行大量繁琐的计算工作，这样的设计包含许多重复性工作，存在效率低下等不足。一般的CAD系统只能完成简单的参数化绘图或者单一的结构设计任务，功能有相当的局限。 本系统的目的是根据用户选择输入原始数据系统计算出蜗轮蜗杆结构设计所需要的参数并能根据参数在编辑区内能绘制零件图。我们提供两种方法，第一种是通过用户自己输入结构参数来生成图形，以满足用户特殊的要求；另外一种是系统根据已知原始参数计算带轮的结构参数，再利用结构参数绘制零件图。所以从总体上讲，本系统主要包括两大模块：计算模块和绘图模块。总体结构如下图所示： 主界面功能选择 参数输入 输入设计原始数据 蜗轮蜗杆传动设计 蜗轮蜗杆设计 用户输入 输入图形参数 参数化绘图 结果输出与保存 图4-1 总体结构 蜗轮蜗杆CAD系统作具体划分为6个小模块：数据输入模块；设计计算模块；结构选型模块；绘图功能模块；标注功能模块；输出功能模块。其功能模块图如图4-2所示： 蜗轮蜗杆CAD系统统 设 计计算模块 数据输入模块 结构选型模块 绘图功能模块 标注功能模块 输出功能模块 图4-2 功能模块 4.2 传动参数计算 要了解对话框设计，首先就要知道对话框的一些基本特性以及如何建立对话框.对话框是目前最为流行的一种人机交互界面 ,向用户提供图形与文本并存的可视化环境 ,使操作更为自然、简捷。前面已经提到，本系统是在ObjectARX开发环境下用MFC开发具有Windows风格对话框的。 对话框(Dialog)实际上是一个窗口。在MFC中，对话框的功能被封装在了CAcUiDialog类中，CAcUiDialog类是CWnd类的派生类。 对话框类。对话框类用来实现对话框的功能，由于对话框行使的功能各不相同，因此一般需要从CAcUiDialog类派生一个新类，以完成特定的功能。 本系统中采用MFC与ARX 程序结合，可以定制与开发自己的对话框。用这种方法开发对话框主要包括两个方面的内容：一是利用DCL语言编写对话框定义件，二是利用ARX 编写相应的应用程序。对话框的创建如图4-2。 1) 启动‘Microsoft Visual Studio 2005’，打开主界面，在【文件】菜单上选择【新建】，点击【项目】创建一个新类，然后点添加，在“Base class”中选中“CAcUiDialog”,在 “class name” 中起个类名，如 “zhu1” ，点击“Finish”按钮结束对话框类的创建。这时在资源文件（Resource files） 中会自动出现zhu1.cpp源文件，用于编写实现功能的主程序。同时，在头文件（Include files）中会自动出现zhu1.h文件。由于采用了与ARX结合的方式所以还要在“acrxEntryPoint.cpp”（本设计中的主要执行函数）文件中添加以下的程序： # include "zhu1.h" //添加新建类的头文件 static void zhujun_zhujun(void) { // Add your code for command zhujun._zhujun here zhu1 d1; d1.DoModal(); } 2） 添加命令。 (1) 点击图标‘a>’: 弹出“Object ARX Commands”对话框； 图标‘a>’在Microsoft Visual Studio 2005界面左上角(图标【文件】的下方) ； (2) 在‘ARX command list’下方空白列表区域， 点击右键→选择‘New’ →在‘International Name’下将命令设置为自己的命令，在这里设置为‘_start’ →并同样在‘Localized Name’ 下设置同样的命令‘start’（注意：这里没有‘_’） ； (3) 点击‘ok’；命令添加完毕。 这样就完成了对话框的创建问题.下面将介绍如何布置控件的问题. 这时在加载arx文件后输入“start”即可调出对话框 这样程序就可以在AutoCAD中加载运行并且显示该对话框了。接下来就是在对话框上面布置控件了，下面列举本次设计的部分对话框，分别给予说明。图4-3所示为参数输入对话框，对话框用到的控件包括单选框、静态控件、列表框和按钮。各控件的功能、属性等见表4-1。 上面是本系统中具有代表性的两个对话框，所用到的控件几乎包含了系统用到的所有控件。其中两个对话框中都包一个必不可少的控件，既按钮控件(Button)。它是一种接受用户命令的控件，可以通过单击或双击来执行某一操作。这类按钮最常见，也是通常意义上所说的按钮。当单击这类按钮时，程序将立刻转去执行某一功能，如查找、退出、进入下一对话框等。总体来说，有些控件属性的设置有点区别，但是其使用方法大同小异。系统中其它的对话框也都是用同样的方法创建的。 图4-3所示对话框控件 表4-1 对话框控件表 控件 ID 属性 对应控件类 静态正文(Static Text) IDC_STATIC 默认 CStatic 编辑框(Edit Control) IDC_EDIT double CEdit 命令按钮(Button) IDC_BUTTON 默认 CButton 静态正文(Static Text) IDC_STATIC 默认 CStatic 组合框(Combo Box) IDC_COMBO 默认 CComboBox 确定 按钮 IDOK 默认 CButton 取消 按钮 IDCANCEL 默认 CButton 消隐该对话框同时弹出另一对话框，实现程序如下： // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 OnOK();//消隐对话框 zhu1 d1; d1.DoModal();//显示类名为d的对话框 图4-4所示是一个有别于4-3的对话框，此对话框中包含有图片，另外还有只读属性的编辑框，控件内容见表4-2。 图4-4 选择中心距对话框 表4-2 图4-4控件列表 控件 ID 属性 对应控件类 静态正文(Static Text) IDC_STATIC 默认 CStatic 编辑框(Edit Box) IDC_EDIT 只读，默认 CEdit 图片(Picture) IDC_ EDIT 修改 CStatic 对话框运用下压按钮和图片控件： HBITMAP bit=NULL; bit=LoadBitmap(_hdllInstance,MAKEINTRESOURCE(IDB_BITMAP8));//选择图片 dongtai.SetBitmap((HBITMAP)bit); 　　 4.2.1初始参数 一般蜗轮蜗杆传动的已知条件为功率P或者蜗轮传递的转矩T2、传动比i、蜗杆转速或蜗轮转速以及使用工作寿命、蜗轮蜗杆传动的工况等参数。图3-3为齿轮传动初始参数输入方式。 图4-5 初始参数输入 4.2.2蜗杆、蜗轮材料与相关系数 1.由蜗杆传动的失效形式可知，蜗轮蜗杆的材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是具有良好的磨合和耐磨性能。 蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40，50钢或40Cr并经淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蜗杆淬火后的硬度为40～50HRC，经氮化处理后的硬度为55～62 HRC。一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45钢，并经调质处理，其硬度为220～300HBS。 常用的蜗杆材料为铸造锡青铜，铸造铝铁青铜及灰铸铁等。锡青铜耐磨性最动好，但价格较高，用于滑动速度3m/s的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度4m/s的传动；如果滑动速度不高(2m/s)，对效率要求也不高时，可采用灰铸铁。为了防止变形，常对蜗轮进行时效处理。 图4-6材料及热处理 2.载荷系数K 计算齿轮强度用的载荷系数K，包括使用系数KA、动载系数KV、及齿向载荷分布系数Kβ即： 。(1)使用系数KA是考虑齿轮啮合时外部因素引起的附加动载荷影响的系数。这种动载荷取决于原动机和从动机械的特性、质量比、联轴器类型以及运行状态等。(2)齿向载荷分布系数K 可分为和其中为按齿面接触疲劳强度计算时所用的系数，而为按齿根弯曲疲劳强度计算时所用的系数(3)。——动载系数，由于蜗杆传动一般较平稳，动载荷要比齿轮传动的小的多，故值可取定如下：对于精确制造，且蜗轮圆周速度3m/s时，取=1.0～1.1；3m/s时，=1.1～1.2。 3. ——材料的弹性影响系数，单位为，对于青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，取=160。——蜗杆传动的接触线长度和曲率半径对接触强度的影响系数，简称接触系数，可从图中查得。 图4—7 确定载荷系数 4.2.3蜗轮蜗杆中心距的计算及选择 在第二章已经推导出按蜗轮齿面接触疲劳强度设计的方法，如图4-8所示。中心距计算的公式为： （4-1） 图4-8计算中心距 接触应力可由蜗轮材料、铸造方法及蜗杆螺旋面的硬度综合考虑选择一个值，然后点击【确定】。则界面可自动输出计算的中心距。 中心距的计算程序如下： UpdateData(true); int j=1; N=60*j*n20*Lh0; //应力循环次数 Khn=pow(10000000/N,1.0/8.0); //寿命系数 σH=Khn*ρH1; //许用接触应力 a0=pow(K*T2*(Ze0*Zρ/σH)*(Ze0*Zρ/σH),1.0/3.0);//计算中心距 其中计算中心距a0以及相关参数中要用到前几个对话框中的一些变量,因此要把那些参数传递到该对话框里，需要对这些参数进行扩展。其扩展程序如下： extern double K; extern double Ze,Ze0; extern double Zρ,Zρ0; extern double T2,n20,Lh0; 设计普通圆柱蜗杆减速装置时，在按接触强度或弯曲强度确定了中心距a或后，一般应按课本表11-2的数据确定蜗杆与蜗轮的尺寸和参数，并按表值予以匹配。因此在设计时，为了方便特将该表部分数据制成了数据库。选择中心距后将得到一系列的数据。操作如图4-6。 图4-9确定中心距 在该对话框要实现三个功能： (1)选择蜗轮的基本许用应力 根据蜗轮的材料、铸造方法、蜗轮单侧还是双侧工作来选择。然后在相应窗口填写取值。 (2)选择中心距 随着中心距的选择，系统程序实现了数据库的连接以及参数的赋值，相关程序如下： int nn=(int(d5.a1)); if(d1.i<=7) z1=6; if(d1.i>7&&d1.i<=14) z1=4; if(d1.i>14&&d1.i<=29) z1=2; if(d1.i>29&&d1.i<=82) z1=1; data1.Open(); data1.MoveFirst(); while(!data1.IsEOF()) { if(data1.m_a100==nn) { if(data1.m_z10==z1) {m=data1.m_m0; d10=data1.m_d100; q=data1.m_q0; r=data1.m_r0; z2=data1.m_z20; x2=data1.m_x20; break;}} data1.MoveNext(); } data1.Close(); AfxDaoTerm(); (3)判断设计结果 在确定接触系数的对话框里，蜗杆分度圆直径和传动中心距a的比值是假设的。后面的计算都是根据它来计算的。只有满足条件：，上面的计算结果可用。其实现的程序为： if((d10/mm)>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>\n"); //保存的内容略 fclose(fp); //结束 4.5 绘制传动图 4.5.1 概述 利用MFC和ObjectARX开发技术来实现。在这一模块中，又包含了两大模块，分别是用户输入参数绘图和系统计算参数绘图。在用户输入部分应用对话框中输入图形参数，并利用Microsoft Visual Studio 2005的控件的特性获取参数传递给计算中的变量，以达到数据传递的功能。再以ObjectARX程序作中介，把数据传递给绘图程序。主要的已给图形参数分别有：轴向齿距、齿顶圆直径、齿根圆直径、蜗杆轴向齿厚、蜗轮分度圆直径、蜗轮喉圆直径、蜗轮齿根圆直径、蜗轮咽喉母圆半径等。 当一系列图形参数确定后，则可绘制蜗轮蜗杆传动部分的装配图4-8，如下： 图4-8 蜗轮蜗杆传动装配图 4.5.2绘图功能的实现 初始化绘图环境。包