张晓

（沈阳理工大学 机械工程学院，沈阳110159）

0 引 言

传动系统的设计一般是利用转速图来完成变速特性的设计，从而直观地表达出传动系统中各轴转速的变化规律和各个传动副间的速比关系。为了便于通过转速图对机床传动系统进行分析和比较，需要反复规划和设计转速图。作为智能化机床CAD设计系统中传动系统的组成模块，要求其能够按照设计要求和变化的初始条件，快速、准确地生成和显示相应的转速图，为设计者提供直观的决策依据。本研究包括转速图可视化设计系统、齿轮和传动轴参数数据库构建和机械传动数据库管理系统软件开发等内容。

1 开发工具

转速图可视化设计系统从属于机械传动数据库系统，该数据库系统的设计方法是基于实体联系模型（Entity Relationship Model，简记为ER模型）的数据库设计理论。根据对机械传动数据库所进行的需求分析，要依次完成机械传动数据库的三级体系结构设计，即：概念结构设计、（整体或局部）逻辑结构设计和物理结构设计。通过机械传动数据库ER模型的建立，从现实的需求分析中抽象出实体类型及实体间联系；然后将总体的ER模型转换成关系模型，从而确立数据库的逻辑结构。本系统的建立，采用Microsoft的可视化开发工具Visual Basic6.0。利用Visual Basic6.0提供的功能强大的数据库开发工具和绘图功能，建立机械传动数据库系统和转速图的参数化设计系统，它是基于Windows操作系统环境下的应用软件，可以进行相关的数据编辑操作。

2 实现技术

2．1 机械传动转速图可视化设计系统的总体结构设计

转速图可视化设计系统是根据机床设计的基本理论并结合生产实际的应用型系统。它要求具有操作简单、方案易于对照、数据控制有效准确、运行速度快捷及维护方便等特点。通过以上的分析和设计要求，建立适宜的转速图设计系统的总体结构非常重要。图1即为机械传动转速图可视化设计系统的总体结构图。

图1 转速图可视化设计系统的总体结构图

2．2 转速图可视化开发界面的设计

转速图开发界面是转速图可视化设计系统的主要构成窗口，它通过输入的变速系统设计的初始条件，自动计算、检索、优选、生成转速图设计的基本参数，并在窗口内快速绘制相应的转速图。所有当前设计选型方案和预存的定型方案都可以统合在一个数据库中，使数据库系统的应用者可以方便地查询、对照和选择可行的设计方案。本级界面按分级变速、特殊形式变速和无级变速等不同变速类型分设不同窗口进行选择操作。

本文以分级变速主传动设计窗口为例进行介绍。本窗口以上级窗口的选择项作为基础，首先输入或选择变速系统输入端电机的转速和输出端主轴的转速，再根据传动系统的设计要求选择转速数列的公比，同时考虑传动特性对定比传动副的需求关系，由系统按照正常变速系统的变速规律自动生成变速级数。使用者可以在选定的变速级数下，通过各个变速组的传动副数、级比指数和最小传动比的不同组合方案，在转速图窗口内快速、自动生成不同的转速图，以方便设计者最终形成自己的设计方案。完成后的切削用量浏览及优选窗口界面如图2所示。

图2 转速图可视化开发窗口界面

2．3 方案的实现技术

转速图参数化设计系统的操作主要包括相关事件引发的后台程序计算、选型数据库的查询与选择、标准转速数列的查询与选择、转速图绘制等。本文仅就图2中转速图绘制程序设计加以说明。

程序设计的基本步骤是，根据结构式提供的各个变速组的传动副数和级比指数，首先画最后一个变速组，利用循环计数，按照传动副数依次画出各个传动副的连线，并依据级比指数在转速图中的含义确定同一个变速组相邻传动比连线相间隔的格数。然后依次画相邻的变速组，每个变速组的传动副数的循环计数都会传递给下一个变速组而完成相应的连线。最后通过嵌套循环语句完成所有连线。程序设计如下（绘图语句应根据坐标系确定相关坐标，本处用…代替）：

counterS1=0

counterS2=0

counterS3=0

counterS4=0

Do While counterS1

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS2

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS3

PicDRS.Line(…)- …),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

Do While counterS4

PicDRS.Line(…)-(…),QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

PicDRS.Circle(…),3,QBColor(0)

counterS4=counterS4+1

Loop

counterS4=0

counterS3=counterS3+1

Loop

counterS3=0

counterS4=0

counterS2=counterS2+1

Loop

counterS2=0

counterS3=0

counterS4=0

counterS1=counterS1+1

Loop

3 结 论

基于智能化传动系统设计的基本构成模块，转速图可视化设计系统可以为设计者提供一个良好的参数化设计界面，结合计算机高速、准确、便捷的运行特点，根据设计要求为设计者快速呈现出符合变速特性的转速图。通过对机械传动数据库系统结构的研究，表明可以利用Visual Basic6.0提供的数据库访问功能和图形编辑功能，实现转速图的可视化、参数化设计，为智能化机械传动系统的设计提供有力支持。

［1］ 黄鹤汀.金属切削机床设计［M］.北京：机械工业出版社，1997.

［2］ 李洪.实用机床设计手册［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，1999.

［3］ 成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2002.

［4］ 冯辛安.机械制造装备设计［M］.北京：机械工业出版社，2009.