摘 要
在随着科学技术的发展,机械制造业的应用十分广泛。特别是在农业机械、工程机械、 军事应用当中占据着重要位置。在进入工业时代以来,机械制造始终是创造社会财富的主要来源,是衡量国家综合国力的重要指标。而对于制造业,例如一些大型的机械设备,一般都是要依靠机械传动提供所需要的动力,而在机械传动中V带传动式最传统也是现在最为广泛的机械传动。因此,掌握V带传动的设计是十分重要和必要的。本篇文章应用机械设计方法,通过vb软件强大的功能,使得普通v带的参数化系统得到实现,与传统的设计方法相比,极大地提高工作效率,减少了大量的工作时间。总的来看,本次设计包含了数学模型的建立和程序的编制。当设计的系统完成时,我们可以得到一个可视化的操作界面,此界面可以输入一些用户给定的原始条件,然后程序自动进行设计校核计算,并得到相应的结果。此外,vb上手比较容易,且能建立友好的界面,其功能比较实用,便于理解面向对象编程,这也是此次设计选取vb的原因。
关键词:V带传动; 机械设计; 数学模型
Abstract
In with the development of science and technology, mechanical manufacturing used widely. Especially in agricultural machinery, construction machinery, application of military occupy an important position. In the industrial age since, machinery manufacturing is always create the main source of social wealth, it is to measure countries an important index of the comprehensive national strength. And for manufacturing, such as some large-scale mechanical equipment, are generally will depend on the mechanical transmission provide needed power, and in the mechanical transmission in the V belt type the most traditional and it is also the most widely the mechanical transmission. Therefore, master V belt transmission design is very important and necessary. This article used the mechanical design method, through the vb software powerful functions, making common v belt parameterization system implemented, and the traditional design method than, greatly improve work efficiency, reduce a lot of time. In general, the design includes establishing mathematics model and programming. When the design of the system is completed, we can get a visual interface, the interface can input some known conditions and the program automatically calculation, and obtained the corresponding results. In addition, vb to
more easily, and can establish friendly interface, its function is more practical, easy to understand object-oriented programming, this also is the design of the reason for selecting vb.
Keywords: v belt transmission; Mechanical design; Mathematical model
目录
第1章 绪 论 ............................................................................................................................................... 1 ..................................................................................................................................................................... 1
选题意义和背景技术 ............................................................................................................................... 1 本论文的主要内容 ................................................................................................................................... 3 带传动简介 ............................................................................................................................................... 3
第2章 V带传动设计计算方法 ................................................................................................................. 5
建立设计模型 ........................................................................................................................................... 5 设计思路 ................................................................................................................................................... 5
..................................................................................................................................................................... 5 ................................................................................................................................................................ 5 设计的框图 ........................................................................................................................................... 6
具体的设计及计算过程 ........................................................................................................................... 8
确定计算功率 ....................................................................................................................................... 8 带型号的选取 ....................................................................................................................................... 8 带速的计算 ........................................................................................................................................... 9 初定中心距的范围 ............................................................................................................................. 10 带长的计算及基准长度的选取 ......................................................................................................... 10 .............................................................................................................................................................. 10 包角的验算 ......................................................................................................................................... 11 .............................................................................................................................................................. 11 轴上载荷的确定 ................................................................................................................................. 12 确定带轮的结构 ................................................................................................................................. 13 第3章 软件开发与实现 ......................................................................................................................... 14
VB
开发环境 ........................................................................................................................................... 14
Visual Basic的发展史 ........................................................................................................................ 14 Visual Basic的主要特色 .................................................................................................................... 15
带传动设计软件开发过程 ..................................................................................................................... 17
新建工程 ............................................................................................................................................. 17 .............................................................................................................................................................. 18 第4章 设计示例 ......................................................................................................................................... 22
界面显示及操作过程 ............................................................................................................................. 23
第5章 总结 ................................................................................................................................................. 28 谢辞 ............................................................................................................................................................... 29 参考文献 ....................................................................................................................................................... 30 附录 ........................................................................................................................................................... 31
第1章 绪 论
随着科技的发展,机械传动在农业、工业上的应用越来越广泛,而传动带在这一过程中扮演着重要的角色。传动带是机械传动的重要传动方式,带传动的主要部件,其性能将直接影响机械设备的质量。随着高分子材料、机械一体化等技术的发展,传动带生产中不断采用各种新材料、新技术、新工艺,使传动带获得迅速发展,成为近三、四十年来发展最快的机械零部件之一。一方面其品种更加全面:由传统的普通V 带和普通平带发展了窄V 带、宽V 带、广角V 带、联组V 带、切边V 带、多楔带、同步带、双面齿同步带、齿楔( 同步/ 多楔) 带、绳芯平带和片基平带等;另一方面其性能也越来越高, 在许多场合带传动已代替链传动和齿轮传动。但随着汽车、新型纺机等工业的迅速发展,对传动带需求的要求不断提高,使传动带正朝着多品种、多功能、高性能、长寿命等方向发展, 欧、日、美等国的传动带生产,无论质量还是规模仍代表世界先进水平, 我国与之仍有一定差距[1]。普通V带是目前我国传动带中生产企业最多、产量最大的一个品种。自从现场定点试验停止以来,我国普通V带曾先后进行两次监督抽查,鉴于当时和国外的水平有一定的差距,自己的鉴定标准水平较低,结果合格率达到的100%。于是在1989年对其标准修订后有进行抽查,但合格率仅为50%,但水平较之前有了很大的提高。1996年我国又进行对于普通V带标准的修订,而这一次修订,也是我国的评定标准达到了国际先进水平。由于要适应现代化机械装备的发展,国外企业(例如欧、美、日等国家)在其不断创新努力下,传功带正朝着多品种、多功能高性能、长寿命的方向发展。为了注重质量的控制,国外一些大型的生产商完善了其实验检测手段[2]。
选题意义和背景技术
随着科学技术的发展,机械制造业的应用十分广泛。特别是在农业机械、工程机械、 军事应用当中占据着重要位置。在人类文明和社会发展的进程中,制造业始终是创造社会财富的主要来源,是衡量国家综合国力的重要指标。而对于制造业,例如一些大型的机械设备,一般都是要依靠机械传动提供所需要的动力,而在机械传动中V带传动是最传统也是现在最为广泛的机械传动。
V带传动是一种挠性传动,其结构简单、传动平稳、价格低廉,能在较差的工作环境中工作。V带是传送带中应用最为广泛的,比如汽车、大型机床等等。 随着工业技术的不断发展,V带已经标准化、系列化,根据截面尺寸的不同可分为Y、Z、A、B、C、D、E几种型号。V带还可分为普通V带、窄V带、变速V带等等,对于V带的传动参数设计的过程中,需要查阅一系列的相关数表及线图,以确定公式中的修正系数或某些参数,设计过程较为繁琐,由于一两次计算不一定能够得到较为满意的设计方案,所以要修改某些参数反复进行运算,这样,设计人员必然在繁琐的数学计算中花费很多的时间。若把普通V带的手工设计计算改为计算机辅助设计,那就节省了许多的时间。设计人员只需要输入程序,计算机就会在程序的控制下完成计算的全部内容,而且能较快的得到所需要的结果,通过计算机,能更好、更快的解决工程中普通V带的传动以及参数设计的问题[3]。
鉴于带传动的手工设计方法存在着工作量大,设计繁琐,设计过程中随时可能遇到反复计算的缺点,计算机辅助带传动设计系统的开发就显得尤为重要。而VB软件的强大可视化编程功能及数据库的访问能力,将其作为开发工具,开发出一种带传动的可视化设计应用软件,可以对多种带传动进行计算机辅助设计,得到相应的设计参数,从而就可以有效的提高工作的效率,实现自动计算设计系统。
由于带传动常规设计方法存在着经验性强,设计的结果可能存在偏差,将现代优化设计方法引入带传动设计,针对常见的普通V带传动,建立相应的优化设计模型,直接利用MATLAB优化工具箱提供的优化函数解决优化问题,获得最优化的设计参数,并与常规设计方法结果进行比较,从而有效的减少工作量且提高了设计的质量,实现带传功的最优化设计。
鉴于我国V带无论是设计还是生产水平较国外一些发达国家存在一定的差距,一些V带传动参数化设计系统显得尤为重要。而VB系统拥有强大的可视化编程设计且容易掌握,已逐渐成为我国V带传动参数化设计的主要软件,所以,对于我们必须掌握这些方面的知识。
本论文的主要内容
带传动用于传递动力和运动,是机械传动中重要的传动形式,已得到越来越广泛的应用并日益起着更为重要的作用。近年来,特别是在汽车工业、家用电器和办公机械以及各种新型机械装备中使用相当普遍。科学技术的进步,合成材料不断发展并迅速地在带传动上得到使用,伴随制带设备、工艺水平的持续提高,使得带传动的工作能力显著增强。为满足各种用途的需要,品种也不断增加。带传动具有结构简单,传动平稳,价格低廉,不需润滑及可以缓冲吸振等特点。这一切,使带传动在机械传动中占据了重要地位,而且从易损件向传动的功能部件演变,以至在许多场合替代了其它传动形式。
随着高科技的发展,传统的v带设计的方法已经不能满足现在工业的需求,尤其是数控技术取代了之前的手工设计的方法,这就使得v带也必须进行现代化的改革,鉴于vb的可视化操作界面、操作简单。所以,本次毕业设计是以vb语言作为开发的工具,对普通v带进行参数化设计。
本次设计是基于vb的普通v带参数化设计系统,熟悉掌握普通v带传动的
设计方法及实现流程,以及vb软件的开发环境,建立软件平台的总体框架。然后在vb集成开发环境中编程实现普通v带传动的设计计算和校核计算,确定主要尺寸,校核带速、包角、中心距及带强度等主要参数,建立操作简单方便的界面,并对其进行调试。
带传动简介
带传动是两个或多个带轮之间用带作为挠性拉拽零件的传动,工作室借助零 件之间的摩擦(或啮合)来传递运动或动力。根据截面形状不同,可分为平带传动、v带传动、同步带传动、多楔带传动等等。
带传动式具有中间挠性控件的一种传动,所以:1)能缓和载荷冲击;2)运行平稳,无噪声;3)制造和安装精度不像啮合传动那样严格;4)过载时将引起带在带轮上打滑,因而可防止其他零件的损坏;5)可增加带长以适应中心距较大的工作条件(可达15米)。
带传动和摩擦轮传动一样,也有下列缺点:1)有弹性滑动和打滑,使效率降低和不能保持准确的传动比(同步带传动式靠啮合传动的,所以可保证传动同步);2)传递同样大的圆周力时,轮廓尺寸和轴上的压力都比啮合传动大;3)
带的寿命较短。
v带主要有普通v带、变速v带、窄v带、切边v带、多楔v带、联组v带、齿形v带、宽v带大楔角v带等,这里主要介绍最为常见的普通v带的传动,标准普通v带是用多种材料制成的无接头环形带,这些材料包括顶胶、抗拉体、底胶和包布。根据抗拉体结构的不同,普通v带分为帘布芯v带和绳芯v带两种。帘布芯v带制造方便;绳芯v带柔韧性好,主要用于载荷布大和带轮直径较小的场 合。V带的截面呈等腰梯形,带轮上也做出相应的轮槽,传动时,v带的两个侧 面和轮槽接触,靠槽面的摩擦可以提供很大的摩擦力。另外,v带传动允许的传 动比较大,且结构紧凑。
第2章 V带传动设计计算方法
建立设计模型
设计V带传动给定的原始数据(即已知条件)有一下四个,分别为: (1) 传动的用途、工作条件和原动机类型; (2) P-带传动输入轴名义功率(名义输入功率);
(3) i -传动比,设计者分配(要求i ≤7,一般2~4); (4) n1 -小带轮(输入轴)的转速。 设计计算确定的主要内容涉及到三个方面: (1) V带的型号、基准长度Ld和根数Z; (2) 大小带轮的基准直径D1 、D2 ;
(3) 装配的中心距a、张紧力F0、压轴力FQ 。 约束(限制)条件主要有五个,分别为: (1) 包角α1≥120°; (2) 小带轮基准直径D1≥Dmin ; (3) 中心距;
(4) 带速v=5~25m/s ; (5) 带根数Z≤10 。
设计思路
利用vb的可视化操作界面,进行参数化设计,建立相应带传动的参数化设计的数学模型,根据机械设计的要求,编出程序来实现v带参数化设计的过程。具体的设计思路为
; ; ; ;
(1)给定的原始数据,计算得出计算功率;
(2) 选择普通v带的带型号;
(3) 选取小带轮的基准直径及大带轮基准直径; (4) 验算带速;
(5) 预选初取中心距、计算带长、选取标准带长; (6) 验算小带轮包角; (7) 确定带的根数Z; (8) 确定初拉力F0;
(9) 确定作用在轴上的压轴力; (10)带轮的结构设计。
设计的框图
输入传递功率P,原动机转速n1,滑动率及从动轮转速n2 选择工作机载荷性质,选择工况系数KA,求解计算出v带传动的计算功率PC V带型号的选取 带速若不满足要求返回到D1 取合适的小带轮基准直径D1 带轮大于10重新选取带型号 计算带速,传动大带轮直径,转速 中心距及带长的确定 包角不符合返回到选取中心距 确定包角大小 计算带轮根数 计算轴上载荷FQ及张紧力F0 确定大小带轮的结构形式
具体的设计及计算过程
确定计算功率
根据公式(2-1)计算求得v带传动的计算功率Pc
Pc = KA * P (2-1) 式中 Ka—工况系数; P—传递功率;
其中工况系数Ka的值是根据载荷性质由表2-1中查取。 表2-1 工况系数选择表
带型号的选取
V带带型是由计算功率Pc和小带轮转速n1决定的,根据图2-1、表2-2查取:
图2-1 普通v带型号的选取 表2-2 带轮最小直径选择表
带型 dmin/mm Y 20 Z 50 A 75 B 125 C 200 D 355 E 500 带速的计算
大带轮直径D2根据公式(2-2) D2=(1-)式中 D1—小带轮直径; — 滑动率; n1—原动机转速;
n2—从动轮转速; 大带轮转速n2由公式(2-3) n2=(1-)
D1n1 (2-2) n2D1n1 (2-3) D2带速v根据公式(2-4)得 v = 传动比
i =
D1n1601000 (2-4)
n1 (2-5) n2由于普通v带的工作速度一般为5 m/s ~ 25 m/s,所以,计算出来的带速要在这一范围之内。
初定中心距的范围
带传动的中心距不宜过大,否则将由于载荷变化引起的颤动。中心距也不宜过小,因为:1)中心距愈小,则带的长度愈短,在一定速度下,单位时间内带的应力变化次数愈多,会加速带的疲劳损坏;2)当传动比i较大时,短的中心距将导致包角1过小。对于初取中心距,范围应该为:
(D1+ D2) a0 2(D1+ D2) (2-6)
式中 D1—小带轮直径; D2—大带轮直径;
带长的计算及基准长度的选取
D2D12)D1D22 Ld′= (2-7) 2a0a02(再由Ld′查表2-3得到Ld。
Ld(D1D2)DD22DD1212(Ld(1))8(2) (2-8)
4422中心距 a=
小轮包角 1=180°- (D2D1)60° (2-9) a
表2-3 v带的基准长度系列及长度系数KL
包角的验算
验算小带轮上的包角1应使此包角不小于120°,如果不符合这一条件,则说明前面设计的数据不符合设计的要求,得重新确定初选中心距的值,在对其进行包角的计算。
带根数z的确定是根据公式(2-10)
z =
PC (2-10)
(PP0)kKL确定的,式中 P — 单根v带的基本额定功率; P0 — i≠1时额定功率的增量;
k — 包角修正系数; KL — 带长修正系数;
在普通v带的传动设计中,带根数一般都在10以内,如果不满足这一要求,就得重新选取带的型号。
上述参数由查表2-5得出, 其中KL由前边的表2-3 查取。
轴上载荷的确定
带传动中带呈环形,并以一定的拉力F0套在一对带轮上,使带和带轮相互压紧,该拉力称为张紧力,其计算公式如下: F0500PC2.5k()qv2 (2-11) vzk式中 PC — 计算功率; v — 带速; z — 带根数;
k— 包角系数;
q — v带单位长度质量;
其中q由表2-6查取。
带传动中轴上载荷FQ的计算公式如下: FQ2zF0sin式中 1 — 小轮包角。
表2-4 包角修正系数k
小带轮包角 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 12 (2-12)
k 1 表2-5 单根普通v带所能传递的功率P及P0
表2-6 v带单位长度质量
确定带轮的结构
根据带轮的基准直径选择结构形式;V带轮的结构形式有实心式、腹板式、
孔板式和轮辐式四种,具体的选择方式如下:
实心式—直径小(D≤); 腹板式—中等直径(D ≤300mm); 孔板式—中等直径(D1-d1 ≥100mm); 轮辐式—D >300 mm;
其中D代表大带轮的直径,d代表小带轮的直径。
第3章 软件开发与实现
VB开发环境
Basic是一组英文单词的缩写,扩展开来就是“Beginner’s All purpose Symbolic Instruction Code”,翻译成中文就是“初学者通用符号指令代码”。 因为其具有相对简单的语法规则,又具有很强的实用性,一直都被看做程序设计入门的首选语言。Visual Basic是微软公司在Basic语言的基础上推出的可视化的编程语言。它拥有面向对象的应用开发环境,在继承Basic语言简单、易学优点的基础上,增强了可视化、分布式数据库和Interenet编程功能,是一种更衣掌握又实用的应用开发工具。
较之于其他语言,Visual Basic具有两大优势:一是Visual Basic的应用具有广泛的市场基础和前景,二是面向对象的开发环境,使得学习难度相对降低。
Visual Basic自1991年诞生以来,从最初的Visual ,期间已经经历了十七个年头、数个版本的变化,它在广泛的使用过程中得到了不断地发展。,用户只需轻松地移动鼠标,选择菜单中的命令,通过简单地单击或双击动作,即可完成操作。这种图形化的操作环境得到了广大用户的认可,越来越多的用户希望编程语言也能如Windows一般拥有漂亮的界面和丰富的功能。此时Visual Basic的出现就像一场及时雨,解决了这一难题,它改变了Basic语言单调枯燥的开发环境,为开发者提供了图形化的用户界面,使开发者可以在更生动的环境下完成原本枯燥无味的开发工作。Visual Basic的出现也大大降低了软件开发的门槛,只要具有初步的程序设计基础,熟悉掌握Windows操作系统,就能够很快掌握这门开发语言。这些因素都为其占据广阔的市场空间奠定了坚实的基础。
此外,Visual Basic的功能非常强大,有人说与其问Visual Basic能做什么,不如问Visual Basic不能做什么,而答案是:几乎没有什么是Visual Basic不能实现的。无论是应用程序,还是数据库程序,只要能想到ide基本上都可以通过Visual Basic进行开发,因此也使得Visual Basic具有非常广泛的市场基础。
Visual Basic的发展史
20世纪70年代末,Microsoft在当时的PC机上开发了第一代Basic语言,那时的Basic语言因为受当时计算机技术发展水平的影响,与现在的Visual Basic
不可同日而语。尽管这样,在当时它还是非常流行的编程工具,许多计算机初学者就是使用它来编制各种各样小程序的。
随着计算机的普及,当时PC机上的操作系统也不断发展,Microsoft公司对其Basic产品也做了许多方面的改进,推出了Quick Basic,并得到了广泛的好评。
20世纪90年代初,随着DOS操作平台的淡出,Windows操作平台的逐渐流行,PC机的操作方式开始由命令方式向图形用户界面(GUI)方式转变。Microsoft公司凭借强大的技术优势,开始把Basic向可视化编程方向发展,于是第一代Visual Basic产品诞生了。虽然Visual Basic ,但却具有跨时代的意义。
1992年,经过对Visual Basic ,微软推出了Visual Basic 。
1993年,经再次修改完善后,推出了Visual Basic 。从这一版本开始,Visual Basic在Windows中几乎是无所不能。
1995年,随着Windows95的发布,Visual Basic 。
1997年,微软公司又推出了Visual Basic 。从这一版本开始Visual Basic只能运行在Windows 95或Windows NT操作系统下,成为一个真正32位应用程序开发工具。
1998年,微软公司又推出了Visual Basic 。这一版本使VB的功能得到了很大的扩充和增强。它还引入了使用部件编程的概念,实际上是对面向对象编程思想的扩展。如今Visual ,它与以前版本的VB有很大不同,增加了许多新的功能,使之更加面向对象。
Visual Basic的主要特色
Visual Basic与传统的语言相比,在交互性、即时性和易操作性等方面都有很大程度的突破,下面主要从三个方面来介绍他的特色。 (1) 交互性
传统的应用程序开发过程一般分为三个主要步骤:编码、编译和测试,而Visual Basic的交互式方法使这三个步骤之间不再有明显的界限。
在传统的开发语言中,如果编写的代码存在错误,那么该错误只有在开始编译应用程序时才会被编译器捕获,而此时必须查找并改正这个错误,然后再次编译。编辑人员对每一个发现的错误都要重复这样的过程,逐个更正,才能完成程序的全编译过程。而Visual Basic在编辑人员编写代码是便进行跟踪,即时捕获
大多数语法或拼写错误,代码输入过程中还可以随时通过F1键寻求帮助。整个编程过程就像7有人随时在旁边监督和指导一样,这对编辑人员,特别是对初学者而言,无疑是非常有力的。 (2) 即时性
功能强大而又简单易学是很多Visual Basic语言使用者最深刻的感受,因为Visual Basic的交互式开发模式决定了它的易学易用。
除即时捕获代码编写过程中的错误以外,Visual Basic还能够在代码编写过程中部分编译代码。这样当准备运行和测试应用程序时,编译过程只需很短的时间即可完成。当编译器发现错误时,会在代码中将错误突出显示出来,此时只需要更正错误并继续编译即可,省去了从头再开始编译的烦琐过程。Visual Basic的交互特性,使得编程人员在开发过程中即可随时运行应用程序。通过这种方式,应用程序的运行效果在开发过程中便可进行测试,随时检验代码的正确性,避免了错误的积累以及由此可能引发的更多问题。 (3)可视化界面
提到Visual Basic的交互特性,不能不再介绍一下其用户界面的特点。在利用传统编程语言进行应用程序开发时,主要的工作内容是设计算法和编写代码,所有功能全部通过编写程序代码来实现。而Visual Basic成功地解决了用户界面设计的难点。Visual Basic的程序开发界面具有非常强的易操作性,通过其进行应用程序用户界面的设计具有如下几个特点:
1)Visual Basic的窗体设计窗口为设计者提供了一个进行应用程序界面设计的窗口界面,窗体的大小可随意调整,而且一个屏幕上可以有多个窗体。
2)新建工程时初始化的窗体为空白窗体,设计者可以完全根据自己的意愿在上面进行界面设计。
3)Visual Basic为设计者提供了一个相对很宽松的编程环境。它所提供的大量常用控件可以供设计者在设计过程中直接使用。以前需要编写大段程序代码才能实现的图形显示,现在只需鼠标单击和拖曳即可完成。界面设计过程被简化称为窗体上的控件摆放过程。
另外Visual Basic还支持中文系统,它可以用中文命名一个变量,这对于大多数语言来说是不可能实现的。
(4) VB的版本与组成
微软为不同类型的用户提供了不同的版本,如Visual Basic :学习版、专业版和企业版,分别满足不同开发人员的需要。
1).学习版(Learning Edition)
学习版主要是为初学者了解基于Windows的应用程序开发而设计的。利用它可以很容易地开发Windows下的应用程序。该版本包括所有的内部控件,以及网格、选项卡和数据绑定控件。
2).专业版(Professional Edition)
专业版主要是针对专业编程人员为创建客户/服务器应用程序而设计的。它提供了一整套功能完备的开发工具。包括学习版的全部功能,以及ActiveX控件、IIS应用程序设计器、集成的可视化数据工具和数据环境、Active数据对象和DHTML页设计器。
3).企业版(Enterprise Edition)
企业版是为创建更高级的分布式、高性能的客户/服务器或Internet/Internet上的应用程序而设计的。它包括专业版的全部功能,以及Back Office工具,例如SQL Server、Microsoft Transaction Server、IIS、Visual SourceSafe等。使用企业版,专业编程人员能够开发功能强大的组内分布式应用程序。
带传动设计软件开发过程
新建工程
方法:启动“Microsoft Visual Basic ”,系统会自动弹出“新建工程”对话框,。在对话框中选择“新建”选项中创建的工程类型,本次毕业设计工程选择的类型为“标准EXE”,单击“打开”按钮,系统会自动生成新的工程和窗体,如图3-1所示:
在新建的工程和窗体中,右击右上角的工程将其命名为“普通v带传动设计”,新建的第一个窗体通过属性窗口将其命名为“普通v带传动设计计算”。
图3-1
一个工程通常会有一个或多个窗体,“新建工程”中默认包含一个空白窗体,
它就像一张白纸,设计者可直接在上面进行“创作”,根据需求添加各种控件。界面设计过程实际就是在使应用程序完成各种功能的基础上在窗体上放置不同类别的控件。
(1) 窗体的隐藏及显示
设计的界面有六个,初始界面为毕业设计课题、姓名、指导老师。这些都是不需要的,所以这些用控件文本框“label”,在属性窗口中的“caption”
写入自己要编辑的内容,需进入到下个界面,通过“CommandButton”创建一
个命令按钮来实现,建立第二个窗体“form2”,在属性窗
口将其“Visible”的属性值改为“False”,这将使第二个窗体没有特殊的操作将一直隐藏下去,通过对第一个窗体的命令按钮进行编辑,点击其将使第二个窗体可见,自动进入“form2”,且“form1”隐藏。双击命令按钮,将进行编辑程序,编写的代码为: Form1. Visible = False Form2. Visible = True
关于之后界面中的“上一步”、“下一步”命令按钮能使界面回到上一或下一界面,编辑的代码与此代码类似。 (2) 命令按钮的应用及相应计算的编辑
在第2个界面中,涉及到已知参数的输入、图片的插入、计算公式的编辑等等。对于已知参数较多的,首先应该建立一个框架“frame”,在这个框架里边编辑多个标签“label”,在后边相应地插入文本框“TextBox”,这些文本框需输入已知的数据,所以将其属性窗口中“Text”的默认属性值去掉。
对于工作机载荷性质,有四种类型,可以通过单选按钮,也可通过组合框选择。本次毕业设计用到的是组合框“CombolBox”,在属性窗口中“list”一栏输入工作机载荷的四种类型。
此次设计界面是严格按照设计的要求所做,对于一些没有输入已知参数而直接进行运算时绝对不允许的,所以对一些命令按钮,其属性窗口“Enabled”的值应该更改为“false”显示为
,此时命令按钮不响应鼠标点
击操作,只有输入所有的已知参数之后,通过编辑相关的程序,将其的“Enabled”值变为“true”,命令按钮显示变为允许点击的状态
。
将命令按钮中的“Enabled”值变为“true”的代码应该在该界面组后一个
已知参数的文本框中编辑,代码为:
= True
点击命令按钮将进行运算相关的数据,对于本界面的计算功率PC的计算公式及代码编辑如下:
= Str$(Val() * Val()) (3) 图片框的应用
在软件开发的过程中涉及到许多的参数选取,而这些参数都是根据专用的表中选取出来的,所以,必须将相关的表土插入到设计的界面之内,这就应用到了图片框“PictureBox”。具体的步骤为:
在工具栏中点击“PictureBox”,在界面中用鼠标画出一定的方框,通过在属性窗口中的“picture”选择所应用到的图片。
在后两个窗体中涉及到图片的隐藏与显示和窗体的隐藏显示是同一原理:将属性窗口中的“Visible”值编辑为“false”,如果要显示出来,通过相关的命令按钮编辑代码使其“Visible”值为“true”。 (4)“显示参数”的编辑
为了在各个界面上能够直截了当的看到所选取以及计算得出的参数,在设计的每个界面上都有显示参数这一文本框,这一文本框的作用就是显示出本界面及前边所有界面涉及到的参数。由于是多行同时显示,所以将其属性窗口中的“ScrollBars”选取为“3-Both”。
本界面的参数显示是通过命令按钮来实现的,如界面2,点击将会显示出本界面的各个参数。
进入到下一界面,在右方的显示参数用的大文本框里会自动显示上一界面的显示的全部参数,这是通过上一界面显示参数用的文本框所编辑的程序来实现的,编写的代码为:
=
,Text7代表的是本界面显示参数所用的文本框。 (5) “校核计算”的作用
在进行设计的过程中必须遵从机械设计的原理,例如普通v带的带速在5~25(m/s)之内,小带轮包角必须大于120,这些必要的校核是设计过程中必不
,
可少的,而校核的原理基本上相似,拿带速的校核来说,如果计算的数据在带速要求的范围之内,则会弹出一个框显示满足带速的范围,点击确定,进入下一步的操作,如果不满足,则会弹出一个框显示不满足设计的范围,点击确定,系统会自动返回到选取小带轮基准直径的文本框,进行修改。如图3-2所示。
图3-2
编辑的代码为: Dim a As Integer a = Val()
If 5< a & a < 25 Then
MsgBox (\"带速在5-25的范围内\") = True Else
MsgBox (\"带速超出范围,请修改小带轮直径值\") = \"\"
(6) 数据的四舍五入与取整
在设计的过程中,大多数按照计算公式所计算出来的数据小数点后边都有很多小数,比如小轮包角、带速等等,为简便起见,都将其进行四舍五入,保留小数点后两位,这需计算所用的命令按钮进行专门的程序编辑,代码为: = Int(10 ^ (3 - 1) * Val() + ) / 10 ^ (3 - 1)
除了对有些数据进行四舍五入外,还有些数据必须取整,例如带根数,其编辑程序为: = -Int(-Str$(Val())) (7) 窗体大小及位置的编辑
本次设计最终由六个窗体界面,为了使生成的各个界面在覆盖的同时,保持同一大小,应该把各个窗体中属性窗口中“width”保持同一数据,“height”值也是一样,且在设计每个窗体时,在窗体布局窗口用鼠标将界面都拖到统一位置,这样,在界面演示的过程中,各个窗体都是大小相同且在同一位置。 (8) 工程的保存及生成EXE
在设计的过程中,为防止出现意外状况,经常要对刚做完的窗体界面进行保存,通过点击文件中的保存工程,即对当前的设计进行保存。设计完全部的界面之后,点击菜单中“生成新建工程”(一般保存在桌面上),则会生成专门的运行程序,点击新生成的图标,则会出现界面的演示。
第4章 设计示例
在第3章最后提到了生成的“EXE”工程程序,点击之后将进入前边所设
计的界面,在演示的过程中,由于第一个界面只有本次毕业设计课题,指导老师及姓名,所以,在下边的演示过程中就不附加了,直接从第二个界面进行介绍以及操作。
计算一鼓风机用普通v带传动。动力机为Y系列三相异步电动机,功率P=,转速n1=1440r/min。鼓风机转速n2=630r/min,每天工作16h。希望中心距不超过700mm。
界面显示及操作过程
图4-1 参数的选取
该设计界面的主要任务是通过输入已知的数据(有的根据查表的得到),继而计算出v带传动的计算功率PC,其计算的结果为9kw,点击“显示参数”这一命令按钮,在右边的文本框里会显示出之前所输入的各个参数。在这一过程前,
命令按钮“下一步”的Enabled的属性值始终是false,也就是不能点击,只有计算得到PC的之后,它的属性值才更改为true,点击它,进入到下一个界面。如果想结束本次的设计,可以直接点击右下角的“结束”命令按钮,则本次设计结束,界面将会关闭。后边的每个界面都有相似的“结束”按钮,和“参数选取”界面的作用相同,在介绍后边的操作界面就不多加介绍。
图4-2 带速的计算
进入到“带速的计算”界面之后,右上方的文本框通过编辑,将自动出现第一个界面所显示出来的参数,通过这些参数可以从左边的表中选取出适合小带轮基准直径的值,然后计算出大轮转速、大轮直径以及带的传动速度V,其中,由于普通v带的传动速度一般是在5~25(m/s)要对其进行验算,,符合普通v带
的带速范围。如上图所示,点击确定之后,才能进行到下一步的操作之中。如果不符合这一范围,则是由于选择小带轮的基准直径不符合本次设计的设计要求,需再次查表选取适当的小带轮基准直径。当完成全部的步骤之后,计算出相应的传动比,界面之内给出的数据满足其要求,为了显示校核的菜单框,所以截取的界面没有计算传动比的值,。点击命令按钮“下一步”进入到下一界面,如果觉得有些界面2的参数需要进行修改,则点击命令按钮“上一步”则会进入到上一界面,同“结束”按钮一样,在后面的每个界面都涉及到“上一步”命令按钮,在后边的操作界面介绍时,也不多加介绍。
图4-3 中心距选取及包角的计算
进入到“中心距选取及包角的计算”界面之后,根据中心距的初选的范围(公式(2-6)提到)选出初取中心距a0,为650mm,根据公式(2-7)计算得到初选的基准长度为1949mm,根据界面3中的插图选择标准的基准长度为2000mm,在此文本框里按照公式(2-8)编写计算计算实际中心距的程序,当输入选择的
基准长度,则下一个文本框直接显示出计算出来的实际中心距a,在下一个计算包角的命令按钮中,按照公式(2-9)编辑计算小带轮包角的计算公式,计算出小带轮的包角为166,大于120,满足设计的要求。如果不符合该范围,则根据编写的程序,自动返回到初取中心距的文本框,进行重新选取中心距,如果小带轮包角满足这一范围,即会出现如界面3中的一个校核菜单框,单击确定,将会是命令按钮“下一步”的属性里边的Enabled值更改为“true”,点击次命令按钮,则会进入到 “带根数的运算”界面。
图4-4 带根数的运算
进入到“带根数的运算”界面之后,由于该界面所涉及的图片较多,如果放到一块,不仅难以查找,还要进行必要的下拉式图片框,其编辑的程序较为繁琐,为了提高设计的效率,界面中插图的选择编入到命令按钮里边,需要选取的参数,直接点击该参数的命令按钮,则下边的图片框就会显示出相应的插图,例如“中
心距选取及包角的计算”界面中所显示的图片就是通过点击命令按钮“单根v带的基本额定功率P”后显示出来的插图,后边的几个插图是根据相同的原理编辑出来的。
按照上述的方法得到相应的参数,根据公式(2-10)对命令按钮“根数Z”进行编辑,又因为是带根数的数值,所以在编写程序时,应该把数值取为整数。点击该命令按钮,右边的文本框就会显示出所求的的带根数,输入选取的参数之后,计算得出带根数为五根,符合带根数小于十的设计要求,如果不满足的话,界面将会自动返回到界面“带速的计算”,进行重新选取带型号。本界面相应的参数通过编写程序也会在下边的文本框里显示出来,点击命令按钮“下一步”,则进入到“设计的结果”界面。
图4-5 设计的结果
该设计几面为本次设计的最后一个界面,进入到该界面之后,创建计算张紧力和轴上载荷的命令按钮,根据公式(2-11)和公式(2-12)编辑相应的计算公式,当计算完这两个力之后,通过编辑相应的程序,会显示出框架“确定带轮结构”,点击命令按钮大小带轮的结构,则在下边的文本框会显示出所设计大小带
轮的使用结构,同时,邮编的显示参数这一文本框会把整个设计过程中的参数都显示出来,通过这一文本框,可以看到整个设计中所涉及到的参数。
根据所输入的数据集相关的计算得出小带轮所选的结构形式为“实心式”,大带轮所选的结构形式为“腹板式”。
第5章 总结
通过本次毕业设计,我对Visual Basic有了全新的了解和掌握,基本上熟悉
了Visual Basic语言和它在机械设计方面中的联系以及应用。通过对本次毕业设计课题的研究,又重新温习了一遍机械设计这门课程,对以前所没掌握的知识点重新学习了一遍,这对以后的工作将有着莫大的帮助。以前对计算机语言只停留在C++上,通过本次对v带传动进行简单的参数化设计,我对Visual Basic这种计算机语言有了更近一步的认识和了解,软件按照传统v带传动设计的思路,通过vb建立起简单操作的设计界面,完成设计之后,即使不了解vb,也可以操作此界面。而且通过这次毕业设计还是我具备了一下几个方面的能力: (1)
对机械设计思路的认识有了更进一步的提高,提高了严谨负责的工作态度;
(2)
掌握了应用计算机语言Visual Basic软件和机械设计有机结合的能力;
(3) (4)
提高了实践动手的能力; 加强了团队合作的能力;
本次毕业设计涉及好多机械设计中的参数,比如单位长度带的质量、包角修正系数等等,这些参数的选取都要根据相关的表来查询获得,由于在网上查询不到有些参数的图表,又没有现成的插图,所以只有通过查询相关的书来拍去照片,通过画图板中的编辑,最后应用到本次毕业设计的界面里边。在学习vb的过程中,必须要做到实践与理论相结合,负责,要掌握一门全新的语言是很困难的。
谢辞
此次毕业设计能够在规定的时间内顺利完成,首先要感谢我的指导教师博
士。正是由于老师的敦敦教诲,使我受益匪浅。从开始的开题报告到结束时的毕业设计论文,老师都是不厌其烦的的看完并修改其中出现的错误,甚至包括文中的错别字。从这些对待小细节的态度使我对老师十分敬佩,老师这种态度也是我完成此次设计的动力。此外,我还要感谢同组的同学,在设计的过程中,每当遇到问题时,我们总会找一个教室进行讨论,这是我们原本枯燥乏味的大四生活变得充实起来。指导老师丰富的实践经验和渊博的知识严谨负责的态度以及同学们的热心帮助都深深的印在我的脑海里了,对我影响很大。他们的帮助不仅仅是本次的毕业设计,现在我的毕业设计已接近尾声,在这,我对老师和同组的同学表示真诚的感谢!!!
参考文献
[1] ;
[2] ,2004; [3] ;
[4] 邱宣怀,郭可谦,吴宗泽,机械设计(第4版),高等教育出版社。 [5] 濮良贵,,1995。
附录
程序代码
Private Sub Command1_Click()
= Str$(2 * Val() * Val() * (Sin(Val() * / 360))) = Int(10 ^ (3 - 1) * Val() + ) / 10 ^ (3 - 1) End Sub
Private Sub Command2_Click() = True = True = True = True = True = True = True End Sub
Private Sub Command3_Click()
= Str$(500 * Val() / (Val() * Val()) * (( - Val()) / Val()) + Val() * Val() * Val()) = Int(10 * Val() + ) / 10 End Sub
Private Sub Command6_Click() End End Sub
Private Sub Command7_Click() = True = False End Sub
Private Sub Label1_Click()
End Sub
Private Sub Command8_Click() If Str$( * Val()) >= Str$(Val()) Then = \"实心式\" = True = False
ElseIf (Str$(Val()) - Str$(Val())) >= 100 Then = \"孔板式\" = True = False End If End Sub
Private Sub Command9_Click() If Str$(Val()) > 300 Then = \"轮辐式\"
= True = False Else
= \"腹板式\" = True = False End If
= & vbNewLine & \"≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡≡\" & vbNewLine & \"▲\" & _ \"v带的张紧力F0=\" & & \"N\" & vbNewLine & \"▲\" & _
\"作用在轴上的载荷FQ=\" & & \"N\" & vbNewLine & \"▲\" & _ \"小带轮推荐使用的结构为:\" & & vbNewLine & \"▲\" & _ \"大带轮推荐使用的结构为:\" & = True = True End Sub
Private Sub Text1_Change() = True End Sub
Private Sub Text2_Change() = True End Sub
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