利用VB開發齒輪傳動設計系統

摘 要：文章以VB這種可視化的、面向對象的編程語言為開發工具，開發了齒輪傳動設計系統。文章提出了齒輪傳動設計中有關表格、線圖的處理方法，并對用戶界面進行了合理的布置。通過本系統的使用可以提高設計質量，大大減少設計工作量。

關鍵詞：齒輪傳動；VB；數據處理

前言

齒輪傳動是工程上應用極為廣泛的一種傳動形式，與其他機械傳動比較，其具有傳動比范圍大、傳動效率高、結構緊湊等優點。然而傳統的齒輪傳動設計，由于設計計算相當復雜，要查閱大量相關圖、表，設計費時，效率低、且容易出錯。隨著科學發展和技術進步，特別是計算機技術的發展，出現了新的模式，齒輪傳動設計可以由手工轉向計算機自動完成。這樣既提高了設計速度和質量，又能保障現代多變、中小批量生產的設計要求。

1 開發語言的選擇

在系統開發時，首先面臨的是開發語言的選擇。現在程序設計語言和軟件較多，都有各自的特點和不同的適用范圍。因此選擇時要考慮開發語言的功能是否強大，技術是否先進，使用是否方便等。與其他語言相比，Microsoft Visual Basic（簡稱VB）是一種在Windows環境下簡單、易學、高效可視化的編程語言。它具有豐富的數據類型，語句和語法結構更符合計算習慣，面向對象進行編程，采用事件驅動，有較多的聯接其它程序的接口，如在VB中可調用Word或Excel文檔，并具有良好的可移植性和可擴充性。故在本系統開發時選擇VB編程語言作為開發工具。[1]

2 系統界面設計

界面是人機交流的主要渠道，應當仔細設計。一個優秀的用戶界面即是一個直觀的、對用戶透明的界面，用戶在初次接觸這個軟件就感覺一目了然，不需要多少培訓即可方便地上手使用。因此，在齒輪傳動設計系統用戶界面設計時主要從以下幾方面入手[2]：采用簡潔直觀的界面風格；合理安排控件元素；保持界面元素的一致性； 提供信息反饋和幫助； 嚴格遵從設計的先后邏輯順序等。依據以上原則本系統界面設計了三個獨立窗體，分別為主界面窗體、已知參數輸入界面窗體和材料選擇界面窗體。

主界面如圖1所示，是本系統的載入界面。此界面有一個圖片顯示框、五個按鈕和兩個菜單組成。通過此界面上的操作，用戶可以選擇所需設計的齒輪類型，調出已知參數輸入界面和材料選擇界面，通過左側圖片框可將設計的詳細參數信息顯示出來供用戶查看。如果用戶不滿意設計結果，通過點擊“重新設計”按鈕，可重新返回設計，方便快捷。

圖1 齒輪傳動設計系統主界面圖

已知參數設計界面（如圖2），主要利用文本框（Text）、單選按鈕（OptionButton）、組合框（ComboBox）、復選框（CheckBox）等控件來供用戶輸入和選擇已知的條件和參數，左側的圖片框可以顯示相應的幫助信息。

齒輪設計時材料的選擇至關重要，且齒輪材料種類繁多。本系統單獨用一個界面來進行材料的選擇（如圖3），并通過該界面的操作得到與材料相關的各類參數。

3 線圖、表格的處理

在進行齒輪傳動設計時，需要查找大量的圖表，如選擇原動機工作特性，齒輪傳動精度等。所以，能夠快速、準確地從圖表中獲得所需的數值實現設計過程的自動化，對齒輪傳動設計起著至關重要的作用。以下是本系統采用的幾種圖表的處理方法。

（1）變體變量法。運用變體變量可以實現一些簡單表格的選值。如在確定齒輪標準模數時，定義一變體變量來存儲表格中的數據，以條件判斷if語句查詢，即可將計算出的模數化整為標準模數。

（2）控件屬性法。在系統設計時，有些表格的處理可結合界面上控件的選擇來實現。如使用系數是由原動機工作特性和工作機工作特性決定的，用戶通過界面上兩組OptionButton的選擇確定原動機工作特性和工作機工作特性，程序再通過判斷這兩組OptionButton的屬性值，就可以得出當前使用系數的具體數值。

（3）線性插值法。線性插值法是最簡單的一種插值法。即若認為插值點P，就在兩點A和B確定的直線上，則可由得 ，這樣的插值方法稱為線性插值法。這類方法可以用來處理直線圖，如圖4齒輪的接觸疲勞極限，不同材料和熱處理的齒輪，其硬度與接觸疲勞極限間存在線性關系，程序處理中擬出各材料對應的直線函數式。若給出硬度，就可通過調用函數式求得相應的接觸疲勞極限應力。

（4）分段線性法。所謂分段線性是針對曲線圖，如圖5用于查齒形系數的圖，由于齒數與齒形系數之間無線性關系，因此不能直接利用線性插值法。又因為曲線弧度不大，本系統采取了分段取直線的方法。在齒形系數圖上量取若干個坐標點，用兩個一維數組來處理，而兩點坐標之間的數據，再通過調用線性插值函數來獲得。

此外，拋物線插值法可用來處理較大的曲線圖，而多維數據表格也可由多維數組來描述。

4 程序基本流程

齒輪傳動設計時，所依據的設計準則取決于齒輪可能出現的失效形式。對于閉式齒輪傳動，可先按齒面接觸疲勞強度進行設計計算，得到齒輪的基本參數，然后按齒面彎曲疲勞強度進行校核[3][4]。程序設計流程框圖如圖6所示。

5 系統的智能化

本系統具有一定的智能化。在每個設計界面上都運用一個圖片框（Picture）來顯示相應的幫助文件，使設計者無論是在輸入，或是選擇時，都能隨時了解當前所操作參數的相關信息。需要輸入數值時，如果輸入數據是非數值，系統會出現提示要求輸入數值，光標回到原位，用IsNumeric（ ） 函數來判斷是否為數值，用MsgBox （ ）函數來提示“請輸入數值”。此外，在主窗體初始啟動時，只有齒輪類型和輸入已知參數按鈕可以使用，在輸入已知參數后才可以進行下一步的材料選擇，這是利用按鈕的Enabled屬性設置的，以確保設計時嚴格的鮮活循序。通過用智能化方法可使用戶更方便的使用本系統進行設計。

6 結束語

本系統利用VB語言開發出功能強大，界面豐富并易于擴展的齒輪傳動設計系統。相較傳統設計，很好地提高了設計質量，使設計更方便、快捷、正確。設計時，操作者只需輸入相應的原始設計數據，系統即可在后臺完成計算、校核，從而得到滿意的設計結果和圖形內容，具有很大實用價值。

參考文獻

[1]楊忠寶，康順哲.VB語言程序設計教程[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]王靜.VB應用程序的界面設計方法[J].赤峰學院學報（自然科學版），2008，24（5）.

[3]程志紅.機械設計[M].南京：東南大學出版社，2007.

[4]楊可楨.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，2006.

作者簡介：于春麗（1982-），女，漢，山東菏澤人，講師，研究方向：機械電子