1、天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕 业 设 计专 业： 机械设计制造及其自动化 班级学号： 机自 0804 - 09 学生姓名： 黄登春 指导教师： 郭培培 讲师 二一二年 六 月天津职业技术师范大学本科生毕业设计轴类零件的一体化设计系统开发Shaft parts of The integrated Design System Development专业班级：机自 0804学生姓名：黄登春指导教师：郭培培 讲师系 别：机械设计制造及其自动化2012 年 6 月天津职业技术师范大学 2012 届本科生毕业设计I摘 要
2、轴是机械设计中应用最为广泛的零件之一，在常规的设计中普遍存在强度、刚度计算过程繁琐，容易出错，且一旦校核不通过，还要重新开始结构设计，重新校核强度、刚度；忽视精度设计，设计者往往不查什么依据，只大约标注，或完全照搬图上的精度，这就很难保证产品的质量和经济性；在轴的设计中计算和绘图是并行的，这就需要不断地修改图形，过程麻烦，工作量大。因此设计轴类零件的一体化设计系统，以适应设计的发展趋势，提高机械设计的效率。本设计旨在开发一个轴类零件一体化辅助设计系统，以 Access 为底层数据库，采用 Visual Basic.NET 编程语言，通过在可视化人机界面输入关键设计参数完成轴类零件的 Pro/E
3、 三维模型的快速生成及修改工作；并可在此设计系统下完成阶梯轴上各段的精度设计，最后实现智能标注。由此只要设计者根据软件提示操作，输入相应的参数，就能使轴的设计、校核化繁为简，完成繁琐的设计计算过程，加快实体模型的生成，提高轴类零件的准确度，减少设计时间，具有一定的实际指导意义。关键词：一体化；VB.NET；Pro/E；精度设计 天津职业技术师范大学 2012 届本科生毕业设计IIABSTRACTMechanical design of shaft is the most widely used one of the parts, in the conventional design of wi
4、despread strength, stiffness calculation process is tedious, error-prone, and once again began to check is not passed, structure design, to check the intensity, rigidity; neglect of precision design, the design is often not what basis, only about the annotation, or totally copy map accuracy, it is v
5、ery difficult to ensure the quality of products and the economy; in the design of shafts. The calculation and drawing are parallel, the need to constantly modify the graphics, the process of trouble, workload is big. Therefore the design of shaft parts of the integrated design system, in order to ad
6、apt to the design trend of development, improve the efficiency of mechanical design.This design aims to develop an integrated aided design system of shaft parts, taking Access as the underlying database, using Visual Basic.NET programming language, the visualization interface input key design parame
7、ters of shaft parts of Pro/E three-dimensional model of rapid generation and modification work; and in this design system to complete the stepped shaft section precision design, finally realizes the intelligent dimension. As long as the designer according to the software prompts, corresponding to th
8、e input parameters, can make the shaft design, checking change numerous for brief, complete tedious design calculation process, accelerate the entity model generation, improve the accuracy of shaft parts, reduce the design time, it has certain practical significance.Keywords : Integration; VB.NET; P
9、ro/E; Precision design天津职业技术师范大学 2012 届本科生毕业设计III目 录1 绪 论 .11.1 系统开发背景及意义 .11.2 研究内容 .22 系统总体方案设计 .32.1 系统分析和规划 .32.1.1 系统分析 .32.1.2 系统规划 .42.2 开发工具简介 .52.2.1 Visual Basic.NET 主要优势与特性 .52.2.2 Microsoft Office Access 的主要功能特点 .62.2.3 Pro/E 的 VB API 二次开发技术 .72.2.4 AutoCAD ActiveX/VBA 的二次开发技术 .73 系统开发过程
10、 .93.1 轴的参数化辅助设计 .93.1.1 登陆界面 .93.1.2 轴类型选择 .103.1.3 轴的设计准则及校核计算 .103.2 轴的三维模型的输出 .183.2.1 Pro/E 参数化设计 .183.3.2 VB.NET 与 Pro/E 的链接 .193.3 轴的精度设计 .283.3.1 轴的精度设计概述 .283.3.2 数据库的设计 .293.3.3 使用 ADO.NET 控件连接 Access 数据库 .293.3.4 精度设计界面设计 .313.3.5 自动标注 .324 软件的功能展示及系统集成 .354.1 软件的功能展示 .354.2 系统集成 .39结 论 .
11、40参考文献 .41附 录 .42致 谢 .56天津职业技术师范大学 2012 届本科生毕业设计11 绪论1.1 系统开发背景及意义随着科技的高速发展， 要求人们的工作效率也要不断提高，但在机械设计的过程中，一些常用零件的设计变得很复杂，工作量也越来越大，因此我们需要一种快速、简洁的设计方法来代替过去陈旧的设计方法，来减轻设计负担。计算机辅助设计的广泛应用以及计算机硬件和软件技术的迅速提高，为参数化设计提供了一个良好的基础。CAD 技术发展到今天，经历了两次技术革命。第一次革命是 20 世纪 90 年代三维 CAD 软件的推广，国内普遍使用的是 AutoCAD 软件。它实现了我国企业提出的“甩
12、掉绘图板”的目标，解决了使用图板的种种弊端，但利用 AutoCAD 一旦建立图形，要想改变图形大小，即使结构相似也只能对图形进行重新编辑。而在工程设计中，新产品设计时不可避免地需要多次反复修改，需要不断进行零件结构和尺寸的综合协调、优化。虽然比较成熟的二维 CAD 系统增加了参数化绘图功能，但在实际使用中需要编写程序，使得二维 CAD 系统下实现参数化设计比较困难。另一次革命是大量三维软件的崛起。三维 CAD 技术不仅能够参数化构建三维实体模型，而且能够利用设计的三维实体模型进行模拟装配、机构分析、动态干涉检查、动力学分析和有限元应力分析等，还可以采用 CAM 系统，运用 CAD/CAM系统一
13、体化技术， ，省去输出图纸的过程通过数据转换直接驱动加工中心等设备完成生产加工过程，不需要传统意义的图纸。其中最有代表性的软件是 Pro/Engineer。在机械零件设计中，Pro/Engineer 软件采用基于约束的参数化，以全新的思维和方式支持产品的设计、修改和变形，通过约束参数的修改，能方便的创建一系列功能和形状相似的设计模型。本 设 计 主 要 以 VB API 为 开 发 工 具 ， 使 用 VB.NET 语 言 作为 编 程 语 言 进 行 参 数 化 模 型 库 的 设 计 开 发 ， 最 终 快 速 、 精 确 地 生 成 所 需 三 维 模 型 ，提 高 设 计 效 率 。轴
14、是组成机器的重要零件之一，它主要用来支承轴上的回转零件(如齿轮，带轮等)使其具有确定的位置，并传递运动和动力。用传统的方法对轴进行设计，由于计算繁琐，设计效率低，且易出错。采用现代设计方法可彻底改变过去依靠手工计算和绘图时的效率低、易出错等局面,使轴零件设计人员借助计算机及相应软件可迅速、高效、准确地进行设计方案的确定、比较、分析和绘图；为生产企业以高技术、高质量、低成本占领市场提供技术保障。轴的设计也和其他零件的设计相似，包括结构设计和工作能力计算两方面的内容。明确的说就是轴径轴的设计与校核。设计结果直接驱动Pro/E生成完整的三维实体模型。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、天津职业技术师范
15、大学 2012 届本科生毕业设计2定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。以齿轮油泵中使用的一根轴为例，先只确立轴的结构形式，并不确定轴的尺寸参数，完成建模，然后通过运行二次开发程序，系统通过人机交互的方法来控制轴的尺寸参数，实现模型的重新生成，完成轴的二次开发，能迅速地对不同参数的轴进行建模，极大地提高工效。对轴形状特征进行参数化处理时，可采用参数代替形状特征的几何尺寸，它包括独立参数和关联参数。独立参数需要根据具体设计情况赋值，关联参数不需要赋值，它与独立参数间保持特定的关系，当独立参数发生变化时，关联参数随之发生变化(如键槽尺寸随轴径的变化而变化)。最后通过与CA
16、D的链接，实现二维轴零件的精度设计，如与齿轮、滚动轴承、平键的互换设计等，并实现智能标注。本软件旨在辅助设计者完成繁琐的计算过程，化繁为简，减少设计时间优化产业构成。1. 2 研究内容 设计内容规划：1.在 VB.NET 的编程界面设计规划一个程序界面,包括界面的背景、菜单样式，工具栏、状态栏、查询系统的链接方式。2.用Microsoft office Access制作一个包含轴结构设计和精度设计基本参数数据库用来通过Microsoft visual studio 2005对Microsoft office Access数据库的查询和更新。3.用VB.NET开发轴的结构设计计算系统，能够通过使
17、用者的选择或者输入的数据进行轴的设计及强度计算和校验，来验证该轴是否满足要求。4.建立 VB.NET 与 Pro/E 和 CAD 的链接，通过更改设计参数在原轴模型基础上生成相应的设计者所需的轴模型，并绘制 CAD 二维图，进行精度设计。5.借助 VB.NET、Microsoft office Access、Pro/E、AutoCAD 等软件将以上几部分结合起来实现一个具有以查询、设计为主的应用程序。天津职业技术师范大学 2012 届本科生毕业设计32 系统方案设计2.1 系统分析和规划2.1.1 系 统 分 析由于轴类零件相似程度高，实现了模数系列化在研究开发轴类零件计算机辅助设计系统时能提
18、供更多的方便。为此，本系统将要设计完成以下主要功能:1、输入的轴的基本参数。2、进行相应的强度校核。3、以校核结果为依据，输出轴的三维模型4、输出二维图形，实现智能标注综合系统功能要求，分析系统设计流程如下图 2-1：天津职业技术师范大学 2012 届本科生毕业设计4进入轴类零件一体化辅助设计系统选择轴的类型输入轴的各项参数进行相应的强度校核输出轴的 Pro/E 三维模型在输出的二维 CAD 图纸上根据界面输入完成辅助精度设计自动标注图 2-12.1.2 系 统 规 划根 据 课 题 的 要 求 和 设 计 准 则 选 择 Visual Basic.NET 为 设 计 工 具 ， 考 虑 到
19、与其 链 接 的 操 作 可 行 性 和 简 便 性 采 用 Microsoft Office Access2007 作 为 数 据 库设 计 工 具 ， 本 系 统 是 在 Visual Basic .NET 和 Microsoft Office Access 2007 共 同 建 的 平 台 上 对 Pro/E 和 AutoCAD 进行二次开发，实现轴类零件的一体化辅助设计功能。为了实现上述主要功能，轴类一体化辅助设计系统主要由几个子模块组成。他们分别为轴参数化设计系统，精度设计系统和查询系统。在此以传动轴设计为例，简要的介绍本系统的几个模块。1、登陆界面和主界面作为一个使用的应用小程序，
20、一个灵动、绚丽的登陆界面是吸引使用者眼球的最佳利器，而实现这一要求的就是具有丰富内容和美观而又不空洞的动画效果给人一种焕然一新的感觉，在还没有使用就会感到心情舒畅，给人一个好印象。简约的主界面上合理的安排了那些繁杂而又令人眼花缭乱的参数，使得主界面上所需的参数按照功能的不同和计算的需要进行分类，通过控件属性中的可视性来设计、统筹参数布局，结果的输出清晰、明了，并且在计算结束后输出设计结果，以及设计过程中的数据运算过程，方便使用者进行设计的完善和修改。2、设计参数的选择系统根据设计要求，把需要设计的基本参数如轴的转速、轴的材料以及轴所传递的功率等信息通过输入相应窗体界面以后，系统将这些信息保存并
21、计算出下一步设计时所需的部分参数。对于一些有标准数据建立完整的标准数据下拉列表，为方便程序调试和使用对这些参数进行初始化。轴设计需要根据轴在机械中的安装位置及形式；轴上安装零件的类型、尺寸、数量以及轴的连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构因素较多，且其结构又要随着具体情况的不同而异，所以没有标准的结构形式。我们只需输入轴的各段轴长、轴径及键槽的位置尺寸。由于键是标准件，键槽的尺寸由键决定的。设计者只需输入轴径即可查询出键槽的具体参数。3、根据设计结果直接输出轴的 Pro/E 三维模型VB.NET 链接 Pro/E 后，在 VB.NET 界面中输入轴的参数，根据输入的参数的校核结果输出轴的二维模型。在这里我们需要研究 VB.NET 与 Pro/E 的接口技术，这也是设计的难点。
