利用VB開發(fā)齒輪傳動設(shè)計系統(tǒng)

摘 要：文章以VB這種可視化的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言為開發(fā)工具，開發(fā)了齒輪傳動設(shè)計系統(tǒng)。文章提出了齒輪傳動設(shè)計中有關(guān)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(tǒng)的使用可以提高設(shè)計質(zhì)量，大大減少設(shè)計工作量。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動；VB；數(shù)據(jù)處理

前言

齒輪傳動是工程上應(yīng)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(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。然而傳統(tǒng)的齒輪傳動設(shè)計，由于設(shè)計計算相當復雜，要查閱大量相關(guān)圖、表，設(shè)計費時，效率低、且容易出錯。隨著科學發(fā)展和技術(shù)進步，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新的模式，齒輪傳動設(shè)計可以由手工轉(zhuǎn)向計算機自動完成。這樣既提高了設(shè)計速度和質(zhì)量，又能保障現(xiàn)代多變、中小批量生產(chǎn)的設(shè)計要求。

1 開發(fā)語言的選擇

在系統(tǒng)開發(fā)時，首先面臨的是開發(fā)語言的選擇。現(xiàn)在程序設(shè)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(fā)語言的功能是否強大，技術(shù)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(huán)境下簡單、易學、高效可視化的編程語言。它具有豐富的數(shù)據(jù)類型，語句和語法結(jié)構(gòu)更符合計算習慣，面向?qū)ο筮M行編程，采用事件驅(qū)動，有較多的聯(lián)接其它程序的接口，如在VB中可調(diào)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(tǒng)開發(fā)時選擇VB編程語言作為開發(fā)工具。[1]

2 系統(tǒng)界面設(shè)計

界面是人機交流的主要渠道，應(yīng)當仔細設(shè)計。一個優(yōu)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(shè)計系統(tǒng)用戶界面設(shè)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(shè)計的先后邏輯順序等。依據(jù)以上原則本系統(tǒng)界面設(shè)計了三個獨立窗體，分別為主界面窗體、已知參數(shù)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(tǒng)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(shè)計的齒輪類型，調(diào)出已知參數(shù)輸入界面和材料選擇界面，通過左側(cè)圖片框可將設(shè)計的詳細參數(shù)信息顯示出來供用戶查看。如果用戶不滿意設(shè)計結(jié)果，通過點擊“重新設(shè)計”按鈕，可重新返回設(shè)計，方便快捷。

圖1 齒輪傳動設(shè)計系統(tǒng)主界面圖

已知參數(shù)設(shè)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(shù)，左側(cè)的圖片框可以顯示相應(yīng)的幫助信息。

齒輪設(shè)計時材料的選擇至關(guān)重要，且齒輪材料種類繁多。本系統(tǒng)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(guān)的各類參數(shù)。

3 線圖、表格的處理

在進行齒輪傳動設(shè)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(shù)值實現(xiàn)設(shè)計過程的自動化，對齒輪傳動設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。以下是本系統(tǒng)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(xiàn)一些簡單表格的選值。如在確定齒輪標準模數(shù)時，定義一變體變量來存儲表格中的數(shù)據(jù)，以條件判斷if語句查詢，即可將計算出的模數(shù)化整為標準模數(shù)。

（2）控件屬性法。在系統(tǒng)設(shè)計時，有些表格的處理可結(jié)合界面上控件的選擇來實現(xiàn)。如使用系數(shù)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(shù)的具體數(shù)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(guān)系，程序處理中擬出各材料對應(yīng)的直線函數(shù)式。若給出硬度，就可通過調(diào)用函數(shù)式求得相應(yīng)的接觸疲勞極限應(yīng)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(shù)的圖，由于齒數(shù)與齒形系數(shù)之間無線性關(guān)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(tǒng)采取了分段取直線的方法。在齒形系數(shù)圖上量取若干個坐標點，用兩個一維數(shù)組來處理，而兩點坐標之間的數(shù)據(jù)，再通過調(diào)用線性插值函數(shù)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(shù)據(jù)表格也可由多維數(shù)組來描述。

4 程序基本流程

齒輪傳動設(shè)計時，所依據(jù)的設(shè)計準則取決于齒輪可能出現(xiàn)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(shè)計計算，得到齒輪的基本參數(shù)，然后按齒面彎曲疲勞強度進行校核[3][4]。程序設(shè)計流程框圖如圖6所示。

5 系統(tǒng)的智能化

本系統(tǒng)具有一定的智能化。在每個設(shè)計界面上都運用一個圖片框（Picture）來顯示相應(yīng)的幫助文件，使設(shè)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(shù)的相關(guān)信息。需要輸入數(shù)值時，如果輸入數(shù)據(jù)是非數(shù)值，系統(tǒng)會出現(xiàn)提示要求輸入數(shù)值，光標回到原位，用IsNumeric（ ） 函數(shù)來判斷是否為數(shù)值，用MsgBox （ ）函數(shù)來提示“請輸入數(shù)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(shù)按鈕可以使用，在輸入已知參數(shù)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(shè)置的，以確保設(shè)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(tǒng)進行設(shè)計。

6 結(jié)束語

本系統(tǒng)利用VB語言開發(fā)出功能強大，界面豐富并易于擴展的齒輪傳動設(shè)計系統(tǒng)。相較傳統(tǒng)設(shè)計，很好地提高了設(shè)計質(zhì)量，使設(shè)計更方便、快捷、正確。設(shè)計時，操作者只需輸入相應(yīng)的原始設(shè)計數(shù)據(jù)，系統(tǒng)即可在后臺完成計算、校核，從而得到滿意的設(shè)計結(jié)果和圖形內(nèi)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(shè)計教程[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]王靜.VB應(yīng)用程序的界面設(shè)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(shè)計[M].南京：東南大學出版社，2007.

[4]楊可楨.機械設(shè)計基礎(chǔ)[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