Matlab与VB混合编程在弧齿锥齿轮SGM调整卡计算中的应用

加工小轮机床坐标关系【５】５。
由图４可知机床调整参数可由下列公式确定
Ｅｏｌ＝Ｒ０１ｓｉｎ（筋一风１）
（１）
Ｇ，：盟掣 Ｓｌｌ－＝＿—＿Ｒ—ｏｌ—Ｃ０—６届■０１＿
（ＬＺ２，）
（３）
ｏ
Ｓ１ｎＯｆｌ
ｑｌ＝筋＋ｊｌ
（４）
施施２＝Ｇｆ一一盂鲁瓦
（Ｌ３５’）
ｉ‘：２——ｒ＇ＲＯｏｌｌＣ—ＯＳ卢ｆｌ
（Ｌｏ６，）
Ｓｐｉｒａｌ ｂｅｖｅｌ ｇｅａｒ ＳＧＭ ａｄｊｕｓｍｌｅｎｔ ｃａｒｄ
Ｏ引言
弧齿锥齿轮由于原理复杂，其设计和加工过程十 分繁琐，加工过程中的齿形参数和机床调整参数非常 多，所以其调整卡计算经常遇到复杂的数据计算和查 表等问题。Ｍａｔｌａｂ以其科学计算功能的强大和开放式 的开发思想而成为当今最为流行的、最为优秀的科技 应用软件之一，在数值分析、科学计算、算法开发等方 面具有独特的优势，用其进行复杂算法设计和方程组 求解的效率很高，但Ｍａｔｌａｂ也有局限性，一般它不能脱 离Ｍａｔｌａｂ的集成环境，而且生成良好的人机交互图形 界面的功能不强…。ＶＢ是一种简单、易学和高效的可 视化软件拉Ｊ，但它的计算功能薄弱，因此将Ｍａｔｌａｂ强大 的计算功能与ＶＢ在图形用户界面方面的优势结合起 来，可以有效缩短开发周期，提高程序开发的效率。
一１．３６８１
１．５４８９
一１．３６８４
１．５４８９
从上表的比较中可以看出两者计算得到的大部分 数据还是相同的，只有少数数据存在差异，且差异都在 误差允许范围的之内。
５结论
图５软件输入界面
４应用实例
在图５所示的ＶＢ界面中输入齿数、模数、齿面 宽、弧齿角和刀盘半径等基本参数时（其余界面略），系
统计算并输出调整卡参数计算结果，表１是其与商用 软件计算结果的比较（其余计算参数略）。
matlab以其科学计算功能的强大和开放式的开发思想而成为当今最为流?的最为优秀的科技应用软件之一在数值分析科学计算算法开发等方面具有独特的优势用其进?复杂算法设计和方程组求解的效率很高但matlab也有局限性一般它?能脱离matlab的集成环境而且生成良好的人机交互图形界面的功能?强?vb是一种简单?学和高效的可视化软件拉j但它的计算功能薄弱因此将matlab强大的计算功能与vb在图形用户界面方面的优势结合起来可以有效缩短开发周期提高程序开发的效率
工具将Ｍ函数文件转换成以ＤＬＬ形式存在的进程内
ＣＯＭ组件，然后在ＶＢ应用程序中直接调用该组件，从
而完全脱离Ｍａｔｌａｂ的运行环境。Ｍａｔｌａｂ ＣＯＭ Ｂｕｉｌｄｅｒ
创建ＣＯＭ组件的步骤如下：
１）编写并调试好要完成所需功能的Ｍ函数文件；
２）在Ｍａｄａｂ指令窗口键入ｃｏｍｔｏｏｌ命令，弹出创
建ＣＯＭ组件的可视化编辑环境Ｍａｔｌａｂ ＣＯＭ Ｂｕｉｌｄｅｒ主
Ｃｈｅｎ Ｘｉｎｇｍｉｎｇ Ｔａｎｇ Ｊｉｎｙｕａｎ Ｌｅｉ Ｇｕｏｗｅｉ
Ｍｌｍ曲咖衄ｏｆ Ｍｏｄｅｍ Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｅｘｔｒｅｍｅ
Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ＶＢ ａｎｄ Ｍａｔｌａｂ ｍｉｘｅｄ—ｌａｎｇｕａｇｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ
文章编号：１００４—２５３９｛２０１０）０５—００９２—０３
机械传动
２０１０矩
Ｍａｔｌａｂ与ＶＢ混合编程在弧齿锥齿轮ＳＧＭ调整卡计算中的应用
陈兴明唐进元雷国伟
（中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室， 湖南长沙４１００８３）
摘要综述几种Ｍａｔｌａｂ与ＶＢ混和编程的方法，比较各自的优缺点，为使系统能脱离ｍａｔｌａｂ环境， 实现调整卡分析计算的程序化，采用一种基于组件对象的混合编程方法，研制成功ＳＧＭ（ｓｐｉｒａｌ ｇｅｎｅｔａｔｅｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｒｏｌｌ）调整卡的计算软件，将计算得到的调整卡数据与商用软件计算得到的数据进行对比，说明 所研制的软件得到的调整卡计算结果正确。
ｄｉｍ ａＣｌａｓｓ ａｓ ｍｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．ｍｙｃｌａｓｓｓｅｔ ａＣｌａｓｓ＝Ｎｅｗ ｍｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．ｍｙｃｌａｓｓ ／＊调用ａＣｌａｓｓ类的某些方法 和属性＊／
３ ＳＧＭ加工方法分析
ＳＧＭ法的大轮用展成法加工，小轮用变性法加
工，因展成法加工相对简单，这里只分析变性法加工机
床调整参数的计算（其他参数计算略）。图４为变性法
窗口。点击“Ｆｉｌｅ／Ｎｅｗ Ｐｒｏｊｅｃｔ”，在出现的新工程设置对
话框中键入组件名（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｎａｍｅ）和类名（Ｃｌａｓｓ Ｎａｍｅ）；
３）点击“Ａｄｄ Ｆｉｌｅ”按钮，添加第一步调试完成的Ｍ 函数文件；
４）点击“Ｂｕｉｌｄ”按钮，编译生成ｂｈ－ｌ－０．皿文件；
５）点击“Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ／‰ｋ孵Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ”，将生成
５．６７
１１．４０
法向侧隙／ｈｅｎ
０．２
Ｏ．２８
０．２
０．２８
外弧齿厚／ｎａｎ
１７．３７３
８．４５ｌ
１７．３７３
８．４５ｌ
床位／ｎｎｎ
０．０
０．Ｏ
Ｏ．Ｏ
０．Ｏ
径向刀位／ｎａｎ
１４９．８４
１４９．８３９
角向刀位／ｎｕｎ
５６．４２３ｌ
５６．４２３３
偏心角／（。）
８４．７８２８
８４．７８２８
摇台角／（。） 滚比
开始
ｌ输入齿轮基奉参数ｌ
＝二二工二二＝
Ｉ齿坯儿何参数计算ｌ
＝二二工二二＝
刀盘参数计算
］［二＝工 ＝二二工二二二
ｌ切齿参数计算
大轮加工调｜｜小轮加Ｔ调
画画 接—参—数—计ｒ算。｜｜。茌—参—数计ｒ一算 ‘——Ｔ一
』。《Ｑ∞》Ｌ
ＣＯＭ组件技术是利用 Ｍａｔｌａｂ的Ｍａｔｌａｂ ＣＯＭ Ｂｕｉｌｄｅｒ
图２计算流程图
ｐｒｏｖｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｎｄ ｃｏｒｒｅｃｔｌｙ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｄａｔａ
ｐｒｏｓ赫ｓ ｅａｃｈ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｃａｒｄ ａｎｄ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｍａｔｌａｂ ＶＢ Ｍｉｘｅｄ—ｌａｎｇｕａｇｅ
ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｒｅ ｃ（毗】ｐ龇ｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍｉｘｅｄ—Ｌａｎｇｕａｇｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃｏｍｐｏ—
ｎｅｎｔ Ｏｂｊｅｃｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｂｒｅａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｗａｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｍａｔｌａｂ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ－
万方数据
第３４卷第５期
Ｍａｔｌａｂ与ＶＢ混合编程在弧齿锥齿轮ＳＧＭ调整卡计算中的应用
ＭａｔｒｉｘＶＢ是ＭａｔｈＷｏｒｋ针对ＶＢ提供的一个Ｍａｔｌａｂ
库，他提供了许多函数，包括基本的数学运算和功能强
大的信号处理、线性代数、串运算及图形图像处理功能
等，为ＶＢ提供了强大的功能扩展。ＭａｔｒｉｘＶＢ安装完成
后，只需在ＶＢ工程中引用Ｍｍａｔｒｉｘ即可。该方案虽然
很容易实现ＶＢ和Ｍａｔｌａｂ接口编程，但需要额外安装
ＭａｔｒｉｘＶＢ，而且函数也很有限。
（５）ＣＯＭ组件技术【４Ｊ
ＣＯＭ是一种通用的 ＶＢ
对象接口，从Ｍａｔｌａｂ６．５开
Ｍａｔｌａｂ
始，Ｍａｔｌａｂ提供了ＣＯＭ生 成器。ＣＯＭ生成器是实 现Ｍａｔｌａｂ程序独立应用的 一种新途径。它能把Ｍａｔ．
的组件打包，便于在其他目标机注册上使用。
图３添加组件
２．２ ＣＯＭ组件的调用 在正式调用ＣＯＭ组件之前，必须首先对调用方法
进行声明，本文中我们使用Ｎｅｗ运算符来创建类。在 使用本方法之前，必须使用当前ＶＢ工程中包含该类 的类型库。在ＶＢ编辑环境中选择“工具”菜单，然后 选择“参考…”选项，显示“Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ”对话框， 如图３所示，从该对话框中选定需要的类型库。如果 没有显示出来，可以单击对话框上的“浏览”，从弹出的 文件对话框中自行找到需要的．ＤＬＬ文件即可，然后在 代码窗口中加入类似下面的语句：
一 如
图４小轮机床坐标关系
节锥角／（ｏ） 根锥角／（ｏ）
１８．０６０５ １６．４２７２
７１．９３９２ ６８．６５８５
１８．恻 １６．删
７１．９３９５
６８．６５８５
面锥角／（ｏ）
２１．３４１５
７３．５７２５
２ｌ。３４１５
７３．５７２７
齿顶高／ｎａｎ．１２
齿根高／ｎａｎ
５．６７
１１．４０
１系统设计方案
Ｍａｔｌａｂ与ＶＢ接口实现方案主要有以下几种：
（１）ＡｃｔｉｖｅＸ自动化服务技术［３］ 将Ｍａｆｌａｂ作为服务器，接收通过引擎传来的数据 和指令信息并进行相应的处理，然后将结果经过引擎 返回给发送请求的客户机。这种方法最大的缺点是不 能脱离Ｍａｔｌａｂ语言工作环境。 （２）动态数据交换（ＤＤＥ） 借助Ｍａｔｃｏｍ将Ｍａｔｌａｂ的程序文件（Ｍ文件）编译 成动态链接库（ＤＬＬ），然后在ＶＢ程序中调用生成的动 态链接库中的函数，实现算法。这种方法需要另外安 装Ｍａｔｃｏｍ工具，实现过程也比较烦琐。这种方法也不 能脱离Ｍａｔｌａｂ工作环境。 （３）可执行文件（ＭＣＣ）技术 通过Ｍ文件，Ｍａｔｌａｂ只提供了与Ｃ语言和Ｆｏｒｔｒａｎ 语言的接口，Ｍ文件并不能直接被ＶＢ调用，可利用 ＭＣＣ将Ｍ文件直接编译成ＥＸＥ文件，对于实时性要 求不高的应用可利用中间数据文件来进行交换，但交 互性差。 （４）ＭａｔｒｉｘＶＢ技术
ＣＯ—８届０１０１
万方数据
机械传动
２０１０钽
其中，Ｅｏｌ为垂直轮位；Ｓｌ为径向刀位；Ｇ，是小轮根锥 顶点到到交叉点的距离；ｑｌ为角向刀位为Ｘ１轴向轮 位修正值；ｉｍ为机床滚比。
Ｅｏｌ 岛 翻
１这２Ｖ 测 Ｒ铲鬯埝：彤” Ｏｏ·（ｎ ｚｏ）ｒ书－＼ 。
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一
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表１齿坯与机床调整参数
ＳＧＭ法弧齿锥齿轮切齿调整参数表
齿轮参数：
模数８．２２０
轴交角９俨
小轮旋向左
大轮旋向右
参数名称
本软件计算结果
小轮
大轮
商用软件计算结果
小轮
大轮
齿数
１５
４６
１５
４６
压力角／（ｏ）
２０
２０
弧齿角／（。）
３５
３５
节圆直径／ｍｍ
１２３．３０
３７８．１２
１２３．３０
３７８．１２
通过ＶＢ和Ｍａｔｌａｂ混合编程，以传统手算卡为基 础实现了ＳＧＭ调整卡计算的软件化设计，有效地提高 了计算的效率，并将计算得到的数据与商用软件计算 的数据对比，误差很小，证明了系统计算得到的调整卡 数据是正确可靠的，从而可以为建立齿轮的三维几何 模型和接触分析等后续研究提供准确的理论依据。
参考文献
［１］张志涌．精通Ｍａｄａｂ６．５版［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社， ２００３：３０—５０．
［２］刘柄文．Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０精通中文版［Ｍ］．北京：电子工业出版社， １９９９：４０—－４５．
［３】王颖，胡宗军，邹介堂，等．ＡｃｔｉｖｅＸ：从Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０调用Ｍ＾Ｔ． ＬＡＢ的实现方法［Ｊ］．机电工程，１９９９（５）：１７２—１７４．
整卡计算参数非常多，为避免参数传递过程出现差错，
ＶＢ和Ｍａｔｌａｂ接口使用数据文件来交换数据，系统总的
流程图如图ｌ所示。
２程序设计过程
整个调整卡的计算分为 ４个部分：第１部分用来计 算齿坯几何参数；第２部分 用来计算刀盘参数；第３部 分用来计算切齿参数；第４ 部分用来计算机床调整参 数。程序计算流程图如图２ 所示。 ２．１ ＣＯＭ组件的生成
３０３．５７７ ３．２２４１
５６．４２３ １．０５０ｌ
３０３．５７６
３．嬲
５６．４２３
１．０５０１
轴向轮位
小轮【ｕｌ面 小轮凸面 小轮凹面 小轮凸面
修正／ｒｍｎ 角向刀位修正／ｎａｎ
一１．８４３８
一０．８姗
３．０３０９ ０．８１５８３
一１．８４４０
３．仍０９
一Ｏ．８５４９２ Ｏ．８１５８３
径向刀位修上Ｅ／ｎａｎ
ＩＩｌｉＩｌｇ ｏｆ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｃａｒｄ’ｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｃａｒｄ’８ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃａｌ—
ｓｏｆｌＭ虢ｉｓ ｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｃａｒｄ’ｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
ｌ输入参数保存数Ｉ－ｔ读取数据
Ｉ
Ｉ
Ｉ启动ＣＯＭ组件Ｉ Ｉ运行计算
Ｉ
Ｉ
ｌ读取计算结果Ｈ输出计算结
１ａｂ开发的程序做成组件，
这些组件作为独立的 ＣＯＭ对象，可以直接被
图Ｉ总流程图
ＶＢ等支持ＣＯＭ的语言调用，而且该方法可完全脱离
Ｍｔｌａｂ运行环境。
综合考虑，本系统最终采用ＣＯＭ组件技术，因为
ＣＯＭ组件在生成和调用时都是非常的方便。由于调
关键词Ｍａｔｌａｂ ＶＢ混合编程弧齿锥齿轮ＳＧＭ调整卡
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｔｌａｂ ａｎｄ ＶＢ Ｍｉｘｅｄ－ｌａｎｇｕａｇｅ Ｐｒｏｇｒａｎｍ＿ｌｉｎｇ ｔｏ Ｃａｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ Ｓｐｉｒａｌ Ｂｅｖｅｌ Ｇｅａｒ’ｓ ＳＧＭ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ Ｃａｒｄ
ｂｂ０咖ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｌ咄４１００８３，Ｏｆｉｎａ） （Ｋｅｙ