基于VB与SolidWorks的齿轮设计与三维造型系统

系统以 ＶＢ 为平 台 进 行 编 程，分 为 齿 轮 尺 寸 设 计 模块及三维参数化造型模块两大部分。设计界面包括 开始界面、系统主界面 （如 图 １ 所 示）、齿 轮 设 计 界 面、 齿 轮 参 数 化 三 维 造 型 界 面 。 在 系 统 主 界 面 中 ，在 “圆 柱 齿轮传动设计”栏中 根 据 设 计 思 路 选 择 相 应 类 型 的 齿 轮，点击后进入齿轮结 构 尺 寸 设 计 主 界 面；或 在 “圆 柱 齿轮三维参数化设计”栏 中 直 接 进 入 齿 轮 三 维 造 型 界 面 ；点 击 “退 出 ”按 钮 则 结 束 齿 轮 设 计 退 出 系 统 。
齿轮尺寸 设 计 模 块 是 根 据 齿 轮 设 计 理 论 设 计 界 面 的，包括“输入已知参数”→“选择齿轮材料、精度、硬度”→ “计 算 许 用 应 力”→“根 据 强 度 条 件 设 计 计 算 ”→ “计 算 齿 轮尺寸”→“根据强 度 条 件 校 核”→“判 断 是 否 合 格”等 内 容 。 以 硬 齿 面 圆 柱 齿 轮 设 计 为 例 ，设 计 界 面 如 图 ２ 所 示。 该模块可根 据 输 入 的 已 知 参 数 ，通 过 公 式 计 算 、查 询 电 子 图 册 或 图 表 等 方 法 完 成 齿 轮 尺 寸 的 设 计 过 程 ，确 定齿轮的齿数 、模 数 、分 度 圆 直 径 等 齿 轮 各 部 分 几 何 尺 寸 以 备 齿 轮 造 型 使 用 或 被 二 维 或 手 工 绘 图 所 采 用 ，也 可 以验算手工设计计算或按经验类５００９）
摘要：针对圆柱齿轮设计效率低下、三维建模步骤繁琐的问题，以 ＶＢ 为平台，根据 齿 轮 设 计 方 法 编 写 程 序 开发了圆柱齿轮的 尺 寸 设 计 模 块； 又 通 过 在 Ｓｏ１ｉｄＷｏｒｋｓ 中 建 立 数 学 模 型， 调 用 Ｓｏ１ｉｄＷｏｒｋｓ的 ＡＰＩ函 数， 完成了圆柱齿轮三维参数化造型模块的设计，实现了输入齿轮基本条件即可得到圆柱齿轮的尺寸及其三维参 数化模型的功能，适应了齿轮传动设计的发展趋势。 关 键 词 ：ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ；ＶＢ； 齿 轮 ； 尺 寸 设 计 ； 参 数 化 中 图 分 类 号 ：ＴＨ１３２．４１∶ＴＰ３９１．７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
第 ６ 期 （总 第 １７５ 期 ） ２０１２ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１２）０６－００３４－０３
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
基于 ＶＢ 与 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的齿轮设计与三维造型系统櫜
胡林岚，郁玲玲
图 １ 系 统 主 界 面
图 ２ 硬 齿 面 齿 轮 设 计 界 面
櫜 ２０１１年度扬州市职业大学科教研项目 （０１１ｊ０２） 收 稿 日 期 ：２０１２－０７－２４； 修 回 日 期 ：２０１２－０８－１１ 作者简介：胡林岚 （１９７６－），女，湖北黄陂人，讲师，硕士，主要从事机械设计与制造、机械 ＣＡＤ／ＣＡＭ 技术研究。
０ 引 言 齿轮传动是现代机械设备中应用最广泛的一种机
械 传 动 方 式 。 与 带 传 动 、链 传 动 等 传 动 方 式 相 比 较 ，齿 轮 传 动 具 有 传 动 比 精 确 、效 率 高 、传 动 平 稳 、工 作 可 靠 、 使用寿命长等优点，广 泛 应 用 于 各 种 机 械 设 备 中。 本 系统设计对象为渐开 线 圆 柱 齿 轮，主 要 功 能 是 完 成 渐 开线圆柱齿轮的结构尺寸计算与三维参数化模型的设 计 ，以 实 现 齿 轮 设 计 过 程 的 自 动 化 。 １ 系 统 总 体 设 计
用户使用时只需在相应的界面上输入需要查询参 数的相应已知条件，点 击 相 应 按 钮 后 即 可 自 动 输 出 查 询结果。程序编写时 根 据 数 表、图 表 的 复 杂 程 度 对 数 据 的 处 理 有 两 种 方 式 ：① 数 据 离 散 化 ，就 是 将 图 表 中 的 数据离散存入数组或 数 据 库，然 后 采 用 将 其 固 化 的 插 值 方 法 检 索 所 需 的 数 据 ，此 方 法 的 优 点 是 操 作 简 单 ，易 于 实 现 ，适 合 于 非 计 算 机 专 业 人 员 ，缺 点 是 计 算 结 果 存 在 一 定 的 偏 差 ，由 于 在 齿 轮 的 设 计 过 程 中 ，相 关 参 数 的 选取往往并不需要太 精 准，所 以 最 终 的 设 计 结 果 不 会 受 到 较 大 影 响 ；② 数 据 程 序 化 ，是 将 图 表 中 的 数 据 通 过 拉格朗日拟合法或最 小 二 乘 法 拟 合，然 后 将 曲 线 公 式 固 化 成 程 序 ，此 方 法 计 算 结 果 精 准 ，但 是 对 设 计 人 员 的 计 算 机 水 平 要 求 较 高 ，具 有 一 定 的 开 发 难 度 ，往 往 需 要 借助计算机专业的开发人员共同完成。
三维 造 型 模 块 通 过 调 用 Ｓｏ１ｉｄＷｏｒｋｓ 的 ＡＰＩ函 数，令 ＡＰＩ向 ＶＢ 程序提供所需要的对象及这些 对 象 的方法和属性，将齿 轮 的 几 何 参 数 及 三 维 造 型 宏 嵌 入 到 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中，实 现 了 圆 柱 齿 轮 在 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中 的三维造型。齿轮三维造型设计流程如图３所示。齿 轮三维造型模块的界面及造型结果如图４所示。
２０１２年第６期 胡林岚，等：基于 ＶＢ 与 ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的齿轮设计与三维造型系统
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２ 结 构 尺 寸 参 数 化 设 计 中 线 图 的 处 理 方 法 在 齿 轮 尺 寸 设 计 模 块 中 ，需 要 从 有 关 的 国 家 标 准 、
规范或手册中查找相关的设计数据。对于设计数据的 处理常用以下两种方法。 ２．１ 数 据 的 自 动 读 取