斜齿轮传动计算机辅助设计VB.docx

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斜齿轮传动计算机辅助设计VB

斜齿轮传动计算机辅助设计

界面及主程序设计

设计说明书

姓名：

**

学号：

**********

班级：

零八机制一班

指导老师：

***

日期:

2011年5月

摘要

该设计主要集中了vb6.0与机械设计CAD的组合进行设计的。

这套系统主要是用在较简单的斜齿参数的设计。

首先，在实际设计过程中，知道几个已知参数，如传动功率，主动轮转速等已知条件去计算出齿轮的生产条件。

在一步一步的进行中，每一步都要从列表中查找符合你所要设计的要求的参数。

在一个个都选择完毕后。

在经过内部程序的计算，最终，在最后一个计算基本尺寸的界面中显示出你所要的基本尺寸。

此设计主要考虑到的是一般情况下，较为普遍的斜齿传动的参数计算。

比较复杂的还需要进一步的进行考虑。

该设计考虑的范围比较小。

此系统结合了VB的面向对象的程序设计的特点，系统操作比较方便，比较实用。

由于能力有限，如在应用过程中出现纰漏，敬请谅解！

关键词

斜齿轮、VisualBasic、传动功率、基本尺寸、齿轮、转速等

第一节前言····························1

第二节VB6.0的概述·································1

2.1vb的简介································1

2.2vb的发展史·································2

2.3vb的特点·································2

第三节机械设计的概述······················3

3.1机械设计的基本要求······················3

3.2机械设计的内容与步骤······················4

第四节标准斜齿圆柱齿轮的强度计算················6

4.1齿面接触疲劳强度计算······························6

4.2齿根弯曲疲劳强度计算······························6

第五节斜齿圆柱齿轮的设计过程·············7

5.1主界面······························7

5.2输入齿轮传动已知参数界面··················8

5.3选择参数及各种系数························9

5.4图示查取接触疲劳极限························11

5.5选择安全系数······························12

5.6输入及计算及校核····························12

5.7计算主要尺寸······························14

5.8使用说明····························14

总结································16

参考文献···························17

附录1·····························18

附录2································25

第一节前言

随着电子计算机技术的发展，机械设计与计算机技术的有机结合使机械设计逐渐实现了现代化。

利用计算机进行设计称为计算机辅助设计。

本系统就是用vb6.0结合机械设计来设计的斜齿圆柱齿轮的参数设计

VisualBasic6.0是微软公司提供的一种可视化的应用程序开发工具，它的功能就是用来编写程序。

由于可视化加面向对象的编程特征，事件驱动加结构化的编程机制，使其成为一种非常有趣且功能十分强大的编程语言。

在进行机械设计发过程中往往需要查阅大量的设计资料，如设计手册、技术资料、实验结果等等。

在这些设计资料中，许多数据被列成表格或绘制成线图。

在进行机械CAD与VB6.0相结合的设计时，需要先将这些资料存储在计算机中。

以便在设计过程中调用，接着就是数据的程序化问题。

而在vb6.0用与机械设计当中来。

Vb6.0创建一个应用程序的第一步是创建界面，它是用户与设计的应用程序进行交互操作的可视部分。

窗体是构成应用程序界面的窗口，是应用程序界面的基础，窗体作为控件的容器，用户可向窗体增加控件、图形或图片来创建应用程序界面。

形象地说，窗体是一快“画布”，在窗体上可以直观地“绘制”应用程序的界面，在设计程序时，窗体是程序员的“工作台”。

新建一个工程时，vb6.0会自动建立一个窗体。

第二节VB6.0的概述

2.1、VB6.0是微软公司提供的一种可视化的应用程序开发工具，它的功能就是用来编写程序。

有与可视化架面向对象的编程特征，事件驱动加结构化的编程机制，使其成为一种非常有趣且功能十分强大的编程语言Visualbasic是当今十分流行的编程工具之一，学习Visualbasic的目的在于应用，利用其编写应用程序解决工程实际问题。

本说明书自始至终贯穿了用Visualbasic解决常见初等数学问题、日常工作中的具体问题，及结合具体专业课程机械设计、AutoCAD等课程的程序设计。

VISUAL意为可视化的，可见的，指的是开发像WINDOWS操作系统那样的图形用户截界面的方法。

使用这种方法，程序员不须编写大量代码去描述界面元素的外观和位置，只要把预先建立的界面元素用鼠标拖放到屏幕上适当的位置即可。

2.2、VB的发展史

（1）1991年，MICROSFT公司在亚特兰大的windowsworld91展示会上发布了第一个VB版本。

它提供了比QUICKBASIC强大得多的功能，是WINDOWS程序开发着的一大福音编程界发生了巨大的变化，人们完全跳出了以前C语言程序员那种反复无常和茫茫无期的开发工作，进入了全新的天地。

（1）1992年，MICROSOFT公司推出了2.0版。

（2）1993年，VB3.0版问世。

以上三个版本都可以在WINDOWS3.X下运行。

（4）1995年，推出VB4.0，VB的前四个版本都只有英文版。

（5）1997年，在推出VB5.0的同时同时推出了完全汉化版本。

（6）1998年，推出了VB6.0版。

VB4.0—VB6.0都要在WINDOWS95/98或WINDOWSNT等32位操作系统支下才能运行

2.3、VB功能特点

（1）可视化编程

用传统的程序设计程序时，都是通过编写代码来设计用户界面，而在VB下，可以画界面，并且有所见即所得（程序运行效果几乎完全相同）的动人效果，界面设计效率与设计质量大大提高。

（2）事哦件驱动的编程机制

传统的编程方式是面向过程，按程序代码事先设计的流程运行。

但在图形用户界面的程序设计中，通过事件来执行对象的动作，事件（即用户的动作）掌握着程序的运行流向，每个事件都能驱动一段程序的运行。

（3）面向对象的程序设计

面向对象的程序设计是20世纪80年代初提出的，起源于SMALLTALK语言。

这种方法引入了新的概念和思维方式，使软件在程序设计中建立能够模仿真实世界模型的方法通过对系统的复杂性进行概括，抽象和分类，使软件的设计与实现形成一个由抽象到具体，有简单到复杂这样一个循序渐进的过程，从而解决大型软件研制中存在效率低，质量难以保证，调试复杂，维护困难等一系列问题。

（4）结构化的程序设计语言

VB是在BASIC和QUICKBASIC语言的基础上发展起来的，具有高级程序语言的语句结构（顺序，选则和循环结构），接近于自然语言和人类的逻辑思维方式，其语言简单易懂。

（5）支持多种数据库系统有Microsoftaccess、Dbase、Foxpro和Paradox等大型数据库的前端开发工具。

（6）OLE技术

VB的核心就是其对对象的链接与嵌入（OIE）的支持，利用OLE、VB能够开发集声音、图像、动画、字处理及Web等对像于一体的应用程序。

总之，VB是一种新型的语言。

与传统的语言相比，它在许多方面有重要的改革和突破。

而最基本就是：

1、提供可视化的编程工具用传统的高级语言编程序，主要的工作是设计算法和编写程序。

程序的各种功能和显示结果都要由程序语句来实现。

而用VB开发程序，包括两部分工作：

一是设计用户界面；二是编写程序代码。

VB像程序设计人员提供图形对象（窗体、控件、菜单）进行应用程序的界面设计。

2、程序采用事件驱动方式VB改变了程序的机制，没有传统意义上的主程序，是程序执行的基本方法是由事件来驱动子程序的运行。

第三节机械设计的概述

3.1.机械设计的基本要求

3.1.1设计机械零件的基本要求

零件工作可靠并且成本低廉是设计机械零件应满足的基本要求。

零件的工作能力是指零件在一定的工作条件下抵抗可能出现的失效的能力，对载荷而言成为承载能力。

失效是指零件由于某些原因不能正常工作。

只有没个零件都能可靠地工作，才能保证机器的正常运行。

设计机械零件还必须坚持经济观点，力求综合经济效益高。

为此要注意以下几点：

（1）合理选择材料，降低材料费用；

（2）保证良好的工艺性，减少制造费用；

（3）尽量采用标准化，通用化设计，简化设计过程从而降低成本。

3.1.2机械设计的基本要求

机械产品设计应满足以下几方面的基本要求：

a）实现预定功能

设计的机器能实现预定的功能，并在规定的工作条件下，规定的工作期限内能正常运行。

b）满足可靠性要求

机器由许多零件及部件组成，其可靠度取决于零部件的可靠度。

机械系统的零部件越多，其可靠度也就越低，因此在设计机器时应尽量减少零件数目。

但就目前而言，对机械产品的可靠度难以提出统一的考核指标。

c）满足经济性要求

经济性指标是一项综合性指标，要求设计及制造成本低，机器生产率高，能源和材料耗费少，维护及管理费用低等。

d）操作安全，工作安全

操作系统要简便可靠，有利于减轻操作人员的劳动强度。

要有各种保险装置以消除由于误造作而引起的危险，避免人身及设备事故的发生。

e）造型美观、减少污染

运用工业艺术造型设计方法对机械产品进行工业造型设计，使设计的机器不仅使用性能好、尺寸小、价格低廉，而且外型美观，富有时代特点。

机械产品的造型直接影响到产品的销售和竞争力，在当前机械设计中一个不容忽视的环节。

尽可能地降低糟声，减轻对环境的污染。

噪声也是反映机械质量的一个综合指标。

3.2机械设计的内容也步骤

机械设计是一项复杂、细致和科学性很强的工作。

随着科学技术的发展，对设计的理解在不断地深化，设计方法也在不断地发展。

近年来发展起来的“优化设计”、“可靠性设计”、“有限元设计”、“模块化设计”和“计算机辅助设计”等现代化设计方法也在机械设计中得到了推广与应用。

即使如此，常规设计方法仍然是工程技术人员进行机械设计的重要基础，必须很好地掌握。

常规设计方法又可分为理论设计、经验设计和模型设计等。

机械设计的过程通常可分为以下几个阶段：

（1）产品规划

产品规划的主要工作是提出设计任务和明确设计要求，这是机械产品设计首先需要解决的问题。

通常是人们根据市场需求提出设计任务，通过可行性分析后才能进行产品规划。

（2）方案设计

在满足设计任务书中设计具体要求的前提下，由设计人员构思出多种可行方案并进行分析比较，从中优选出一中功能满足要求、工作性能可靠、结构设计可行以及成本低廉的方案。

（3）技术设计

在既定设计方案的基础上，完成机械产品的总体设计、部件设计、零件设计等，设计结果以工程图及计算书的形式表达出来。

（4）制造及实验

经过加工、安装及调试制造出样机，对样机进行运行或生产现场使用，将试验过程中发现的问题反馈给设计人员，经过修改完善，最后通过坚定。

与设计机器时一样，设计机器零件也常需拟定出几种不同方案，经过认真比较选用其中最好的一种。

设计机器零件的一般步骤如下：

1）根据机器的具体运转情况和简化的计算方案确定零件的载荷。

2）根据零件工作情况的分析，判定零件的失效形式，从而确定其计算准则。

3）进行主要参数选择，选定材料，根据计算准则求出零件的主要尺寸，考虑热处理及结构工艺性要求等。

4）进行结构设计。

5）绘制零件工作图，制订技术要求，编写计算说明书及有技术文件。

对于不同的零件和工作条件，以上这些设计步骤可以有所不同。

此外，在设计过程中，这些步骤又是相互交错、反复进行的。

应当指出，在设计机械零件时往往是将较复杂的实际工作情况进行一定的简化，才能应用于力学等理论解决机械零件的设计计算问题。

因此，这种计算或多或少带有一定的条件性或假定性，称为条件性计算。

机械零件设计基本上是按条件进行计算的。

如注意到公式的适用范围，一般计算结果具有一定的可靠性，并充分考虑了机械零件的安全性。

为了使计算结果更符合实际情况，必要时可进行模型试验或实物试验。

第四节标准斜齿圆柱齿轮的强度计算

4.1齿面接触疲劳强度计算

（1）斜齿轮接触方式

（2）计算公式校核式：

设计式：

（3）参数取值说明

1）ZE---弹性系数

2）ZH---节点区域系数

3）---斜齿轮端面重合度

4）β---螺旋角。

斜齿轮：

β=80～250；人字齿轮β=200～350

5）许用应力：

[σH]=（[σH1]+[σH2]）/2≤1.23[σH2]

6）分度圆直径的初步计算

在设计式中，K等与齿轮尺寸参数有关，故需初步估算：

a）初取K=Kt

b）

计算dt

c）修正dt

4.2齿根弯曲疲劳强度计算

1）轮齿断裂

2）计算公式校核式：

设计式：

3）参数取值说明

a）YFa、YSa---齿形系数和应力修正系数。

Zv=Z/cos3β→YFa、YFa

b）Y---螺旋角系数。

c）初步设计计算

在设计式中，K等与齿轮尺寸参数有关，故需初步估算：

d）初取K=Kt

e）

计算mnt

f）修正mn

第五节斜齿圆柱齿轮的设计过程

5.1、主界面：

主界面主要是介绍设计的题目为：

斜齿圆柱齿轮传动的计算机辅助设计。

设计人员主要有孙烁、张燕涛、谭振，由朱敬超老师指导，设计时间为2010年12月设计完成。

操作过程：

用鼠标单击“请进入“进入系统。

5.2、输入齿轮传动已知参数界面

要按照设计的要求或技术人员的要求输入相应的已知参数，如有传动功率、传动比、高速轴的转速等在这三项都输入无误的情况下点击“确定”计算出T1

在输入传动功率时要考虑功率的大小，功率大于30KW时应选择硬齿面，小于30kw的应选择软齿面。

在传动比i的出入：

i〈8时可采用一级齿轮传动。

如果传动比过大时采用一级传动，将导致结构庞大。

所以这中情况下要采用分级传动。

如果总传动比i为8—40，可分成二级传动；如果总传动比i大于40可分为三级或三级以上传动。

一般取每对直齿圆柱齿轮的传动比i〈3，最大可5；斜齿圆柱齿轮的传动比可大些，取i〈=5，最大可达8；

在输入主动轮转速，就直接求出从动轮的转速。

在上数三项都输入的情况下，点击“确定”在文本框直接输出t1值，然后点击“下一步”进入下一个窗体。

5.3、选择其他参数

在机械设计过程中需要有很多参数是查《机械设计手册》来完成的。

有时要根据工作环境或工作的具体要求来确定选择的参数。

载荷系数的选择：

均匀加料的运输机和加料机，轻型卷扬机，发电机，机床辅助传动等的载荷特征都属于均匀、轻微冲击；

不均匀加料的运输机和加料机，重型卷扬机，球磨机，机床主传动等都属于中等冲击；

冲床，钻床，轧床，破碎机，挖掘机等都属于重型冲击。

根据不同的冲击选择不同的参数范围具体如界面表格

齿宽系数的选择：

齿轮相对于轴承的位置可分为对称布置、不对称布置、悬臂布置三种。

根据齿面的硬度又可分为硬齿面和软齿面。

在界面上有详细的表格共参考选择。

界面如下：

载荷系数K：

齿轮传动在实际工作时，由于原动机和工作机的工作特性不同，会产生附加的动载荷。

齿轮、轴、轴承的加工、安装误差及弹性变形会引起载荷集中，使实际载荷增加。

考虑各种实际情况，通常用计算载荷kf取代名义载荷，K为载荷系数

齿宽系数OA：

齿宽系数OA=b/d1，当d1一定时，增大齿宽系数必然增大齿宽，可提高齿轮的承载能力。

但齿宽越大，载荷沿齿宽的分布越不均匀，造成偏载而降低了传动能力。

因此设计齿轮传动时应合理选择OA。

一般取OA=0.2—1.4，如上图。

在一般精度的圆柱齿轮减速器中，为补偿加工和装配的误差，应使小齿轮比大齿轮宽一些，小齿轮的齿宽取b1=b2+（5-10）mm.所以齿宽系数OA实际上为b2/d1。

齿宽b1和b2都应圆整为整数。

最好个位数为0或5。

标准减速器中齿轮的齿宽系数也可表示为OA=b/a，其中a为中心距。

对于一般减速器可取OA=0.4；开式传动可取OA=0.1–0.3

在输入载荷系数和齿宽系数后要点击“确定”

在取小齿轮齿数和大齿轮齿数上可任选择填写一项。

然后点击“计算”就会计算出另一项。

不必要在去考虑另一项的输入。

从而减轻了用户的造作。

使操作更简单。

最后，单击“下一步”进入下一个界面。

5.4、图示查取接触疲劳极限

根据下图查找所选的材料的疲劳极限。

主要有图示各种材料以供选择，根据材料的要求选择对应的疲劳极限应力。

因为材料的成分，性能，热处理的结果和质量都不能均一，故该应力值不是一个定值，有很大的离散区。

在一般情况下，可取中间值，即MQ线。

按齿轮材料和齿面硬度，按接触疲劳极限σHlim查图16-14得出。

应注意：

（1）若硬度超出线图中范围，可近似地按外插法查取σHlim值。

（2）当轮齿承受对称循环应力时，对于弯曲应力应将下图中是σHlim值乘以0.7；SH、SF分别为齿面接触疲劳强度安全系数和接触疲劳寿命系数。

图中N为应力循环系数，其中n为齿轮转速，单位为r/min，j为齿轮转一转时同侧齿面的啮合次数，Lh为齿轮工作寿命，单位为h.

5.5、选择安全系数

根据齿轮的齿面硬度选择合适的安全系数.

1.若齿面为软齿面：

Sh,Sf分别取1-1.1,1.3-1.4

2.若齿面为硬齿面：

Sh,Sf分别取1.1-1.2,1.4-1.6

3.重要的传动，渗碳淬火齿轮或铸造齿轮：

Sh,Sf分别取1.3，1.6-2.2

接触疲劳寿命系数

图中N为应力循环系数，其中n为齿轮转速，单位为r/min，j为齿轮转一转时同侧齿面的啮合次数，Lh为齿轮工作寿命，单位为h.

注：

1—允许一定点蚀的结构钢，调质钢，球墨铸铁（珠光体、贝氏体）球光体可段铸铁，渗碳淬火钢的渗碳钢

2—材料同1，不允许出现点施；火焰或感应淬火的钢；

3—灰铸铁，球墨铸铁（铁素体），渗氮的渗氮钢，调质钢，渗氮钢；

4—碳氮共渗的调质钢，渗碳钢

5.6、输入及计算及校核

输入要输入的已知参数，然后根据计算公式计算出尺寸。

根据相应的许用应力的计算公式计算出相应的应力值。

齿轮的许用应力[OH]是以试验齿轮在特定的条件下经疲劳试验测得的试验齿轮的疲劳极限应力σHlim,并对其进行适当的修正得出的。

修正时主要考虑应力循环次数的影响和可靠度。

两齿轮材料选用钢。

应注意几点：

（1）两齿轮齿面的接触应力σHlim1与σHlim2大小相同；

（2）两齿轮的许用应力接触应力[σHlim]1和[σHlim]2一般不同，进行强度计算时应选用较小值；

（3）齿轮的齿面接触疲劳强度与齿轮的直径或中心距的大小有关，即与M与Z的乘积有关，而与模数的大小无关。

当一对齿轮的材料、齿宽系数、齿数比一定时，由齿面接触强度所决定的承载能力仅与齿轮的直径或中心距有关。

点击“计算”，计算出许用应力值和模数值，选择螺旋角。

点击“校核”如校核正确，点击“下一步”进入下一个界面。

1．螺旋角

斜齿轮分度圆柱面展开图，螺旋线展开成一直线，该直线与轴线的夹角为β，称为斜齿轮在分度圆柱上的螺旋角，简称斜齿轮的螺旋角。

2．模数

模数的大小影响轮齿的弯曲强度。

设计时应在保证弯曲强度的条件下取较小的模数。

但对传递动力的齿轮应保证M大于等于1.5mm。

5.7、计算主要尺寸

点击“计算”，将在计算主要尺寸的页面显示出下列值，如上图所示。

点击“结束”，结束整个系统。

5.8使用说明：

1、在进入系统界面时，请点击“请进入”来进入下一个界面。

2、在第二个界面中，在界面中的三个文本框中按要求输入已知的参数值，然后点击“确认”按扭，将得到T1的值，然后点击“下一步”进入下一个界面。

3、在第三个界面中，输入载荷系数和齿宽系数后要点击“确定”。

在取小齿轮齿数和大齿轮齿数上可任选择填写一项。

然后点击“计算”就会计算出另一项。

不必要在去考虑另一项的输入。

最后，单击“下一步”进入下一个界面。

4、根据4.4的讲解，在下面两个文本框中输入从表中查得的数据，然后点击“下一步”进入安全系数的选择界面。

5、根据4.5的上述提示，按要求在sh、sf中输入所选择的参数。

然后点击“确定”。

然后根据4.5中的图，选择合适的ZN1、ZN2的值。

然后点击“确定”，然后再点击“下一步”进入下一个界面进行计算。

6、点击“计算”将在文本框中显示出所要得到的值，然后在“螺旋角”中选择一个角度，然后点击“校核”进行校核，如果合格就显示达到要求。

最后点击“下一步”进入最后一个界面。

7、点击“计算”将在图中出现这次设计所需要的基本尺寸。

点击“结束”，将关闭此系统。

总结

计算机辅助设计（computeraideddesign），简称CAD，是由计算机完成产品设计中的计算、分析、模拟、制图、编制技术文件等工作，由计算机辅助设计人员完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图纸的机械设计方法，它是最近三十年来迅速发展起来并得到广泛应用的技术。

CAD的使用可以极大地缩短从设计到生产的周期，提高设计质量，使设计更加规范化、标准化。

CAD技术不仅使设计过程人机交互实现自动化，而且可以通过数控系统实现计算机辅助制造。

1973年，国际信息处理联合会给CAD下了一个广义的解释：

“CAD是将人和机器混编在解题专业中的一种技术，从而使人和机器的最好特性联系起来。

”目前各种机械CAD软件的开发和应用层出不群，显示出强大的生命力和广阔的发展前景。

CAD技术的应用适应了当前产品需提高设计质量，快速更新换代的需求。

参考文献

1.《机械设计基础》邵芳袁齐夏继梅主编---2009年8月第1版第1次印刷——吉林大学出版社

2.《VisualBasic程序设计案例教程》赵振江张二峰主编人民邮电出版社发行。

3.《材料力学》刘鸿文主编北京1992年---高等教育出版社

附录1：

内部程序：

5.1主界面：

PublicPAsSingle

Publicn1AsSingle

PubliciAsSingle

PublicT1AsSingle

PublicOAAsSingle

PublicHlim1AsSingle

PublicHlim2AsSingle

PublicZn1AsSingle

PublicZn2AsSingle

Publicoh1AsSingle

Publicoh2AsSingle

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