蜗轮蜗杆传动CAD系统设计毕业设计说明说书

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 本文由闰土服务机械外文文献翻译成品淘宝店整理46 2目 录摘要 .11 绪论 .21.1 研究目的和意义 .21.2 发展现状及趋势 .21.3 主要研究内容 .31.4 开发环境和工具选择 .32 系统开发平台 .52.1 AutoCAD 开发概述 .52.2 MFC 和 Object ARX 开发工具 .62.3 AutoCAD 和 ObjectARX 通信 .73 设计理论基础和参数化建模技术 .83.1 蜗杆传动类型 .93.2 蜗杆失效形式和设计准则 .103.3 蜗杆传动和受力分析 .113.4 蜗杆传动强度计算 .113.5 小结 .144 界面设计 .154.1 概述 .154.2 传动参数计算 .164.3 确定蜗轮蜗杆主要参数和尺寸 .254.4 校核齿根弯曲疲劳 .264.5 绘制传动图 .284.6 小结 .285 操作实例解析 .326 总结与展望 .40致谢 .41参考文献 .4246 3蜗轮蜗杆传动 CAD 系统设计摘 要 基于 AutoCAD2007 软件平台，应用 Microsoft Visual Studio 2005 编程语言和ObjectARX2007 开发工具对 CAD 系统进行二次开发，本课题完成了机械传动中蜗轮蜗杆传动设计的参数计算和参数绘图两大功能模块以及两大模块之间的数据传递。二次开发后的 CAD 系统能够极大的提高设计效率，同时，它也能够确保产品的设计质量。Abstract Based on the AutoCAD2007 software terrace, the CAD system is developed using the visual programming language Microsoft Visual Studio 2005 and the tool of ObjectARX2007.The topic have completed the two great modules of the Worm Wheel Worm Drive of machine drive, which are the calculation of parameter and the drawing of parameter ,in addition the deliver of data between calculation and drawing . Design secondly to CAD system can improve the rate of design in multiples and also make sure that the designed products are of good quality.关键词 AutoCAD ；ObjectARX ；Microsoft Visual Studio 2005；MFC；蜗轮蜗杆传动Keywords AutoCAD ；ObjectARX ；Microsoft Visual Studio 2005；MFC；Worm Wheel Worm Drive 46 41 绪论1.1 研究目的和意义机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备的重要任务。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。随着计算机的普及，计算机的各种技术相继被开发和应用，其中重要的一项就计算机辅助设计(CAD).通过计算机的辅助设计，能极大的节约人力物力，缩短开发周期。 本课题研究的是蜗杆传动。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和力的一种传动机构，两轴线的夹角可以为任意角，常用的为90，由于蜗杆传动不仅能实现大的传动比，同时传动时能实现多对齿啮合，冲击载荷小，传动平稳，噪声低，拥有自锁性等优良特性，因此应用十分广泛。但是由于在蜗轮蜗杆传动设计中，要涉及到许多设计规则和公式的应用、大量图表数据的处理、结构参数的选定和计算以及图形的绘制等工作。若采用传统的设计方法,则需要人工查阅大量的设计手册资料,进行大量繁琐的计算工作,这样的设计包含许多重复性工作,存在效率低下等不足。一般的CAD系统只能完成简单的参数化绘图或者单一的结构设计任务,功能有相当的局限。为此, 设计开发了符合Windows 标准的蜗杆参数化CAD系统，此系统能分别独立地进行蜗杆传动的参数化设计和参数化绘图,同时实现了蜗轮蜗杆传动设计和绘图一体化是非常必要的。本课题通是基于AutoCAD软件平台，应用其开发工具ObjectARX 和VisualC+程序设计语言，设计，开发蜗轮蜗杆传动CAD系统。该系统能根据用户的初始参数，交互完成蜗轮蜗杆传动设计，包括设计数据的存取，参数的设计与计算，蜗轮蜗杆传动部分装配图的自动绘制等功能。本设计的意义就在于节约大量的人力工作，将系统渗透到企业设计制造生产行业中，能缩短企业在产品设计的周期，使产品能较快地投入生产，提高生产效率，同时也降低了设计成本，为企业创造更多的价值。1.2 发展现状和趋势随着计算机的普及，计算机的各种技术相继被开发和应用，其中重要的一项就计算机辅助设计(CAD)，由于计算机技术日新月异，硬件更新速度更新日益加快, 在这短短的四十几年中，计算机分别经历了大型机、小型机、工作站、微机时代，每个新时代都出现了新的流行的 CAD/CAM 软件。在工作站时代， UG、Pro/Engineer 是工作站平台46 5三维 CAD/CAM 软件的佼佼者，而在当今微机时代，AutoCAD 则在 Windows 平台的二维 CAD/CAM 软件中处于领先地位。 AutoCAD 是一种功能强大的绘图软件,提供大量的命令和丰富的菜单、工具条以方便用户使用。它虽然是非专业软件，但是拥有二次开发的环境。社会的进步、工业的发展必然需要更高层次的软件，国内外已进入了对 CAD开发的阶段，这也是 AutoCAD 软件历经久而不衰的原因。现在国外成功的 CAD 技术开发企业为了加快 CAD 技术开发步伐，都选择了高起点的 CAD 技术开发战略，即利用已有的技术成果，在此基础上二次开发自己的 CAD 技术，虽然国内 CAD 技术也有一定的成果，但在很多行业基本上还是空白。我国目前 CAD/CAM 软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。CAD/CAM 技术水平还处于向高技术集成和向产业化商品化过渡的时期,研制的软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距,还没有针对性的软件,使用一般都是通用性软件。基于现今国内 CAD 二次开发技术较国外水平偏低，尤在制造业方面更为突出，所以本设计就针对此问题研究了基于AutoCAD 的蜗轮蜗杆传动 CAD 系统设计的课题。1.3 主要研究内容本课题是基于 AutoCAD 软件平台，应用其开发工具 ObjectARX 和 Visual C+程序设计语言，设计，开发蜗轮蜗杆传动 CAD 系统。该系统能根据用户初始参数，交互完成蜗轮蜗杆传动设计，包括参数的村区，参数的设计与计算，蜗杆传动部分装配图的自动绘制等。主要研究内容：1.研究系统的软硬件环境及运行环境。 2.研究在 CAD 系统开发中采用的关键技术，包括 ARX 编程接口技术、面向对象的程序化设计技术。3.研究蜗轮蜗杆的运动规律、设计方法与流程，并对蜗轮蜗杆机构计算公式进行了详细的分析，建立的数学模型。 4.研究参数化技术在 CAD 系统的应用。5.研究菜单定制以及利用 MFC 进行人机交互界面的设计。 1.4 开发环境和开发工具选择软件环境：AutoCAD2007 和 ObjectARX46 6操作系统：Windows XP(推荐)，Windows2000 以上编程环境：Microsoft Visual Studio 2005图形平台：AutoCAD 2007 中文版开发工具：AutoCAD ObjectARX 2007硬件要求：最低配置为 Pentium133，内存为 128M 的 PC 机，推荐使用Pentium233MHz 以上，内存 256M 或以上的 PC 机。显示器：至少 800600SVGA 显示器或更高配置。在操作系统选择上，选用 Microsoft Windows XP 的原因主要在于当前微软公司Windows 视窗操作系统用户较多，XP 是现在应用最广泛的一个 Windows 版本。Microsoft Visual Studio 2005 是一款强大的 IDE（集成开发环境）工具，提供了包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。将代码编写功能、分析功能、编译功能、debug 功能集成于一体，提供高性能的软件开发套件。另外它还提供了MFC（Microsoft Foundation Class）应用程序框架。MFC 框架定义了应用程序的轮廓，并提供了用户接口的标准实现方法，用户所要做的就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓。因而用户可以方便快捷的开发自己的应用程序。因此，Visual Studio 2005 在程序开发中应用非常广泛。本课题选 Microsoft Visual Studio 2005作为 AutoCAD 二次开发的编程环境AutoCAD 2007 是 AutoCAD 系列软件的最新版本，与 AutoCAD 先前的版本相比，它在性能和功能方面都有较大的增强，同时保证与低版本完全兼容，其应用也逐渐增多。因此，在开发平台上选择 AutoCAD 2007。46 72 系统开发平台2.1 AutoCAD 开发概述AutoCAD 是目前微机上应用最为广泛的通用交互式计算机辅助绘图与设计软件包。也是目前应用最广泛、使用人数最多的 CAD 软件。AutoCAD 的强大生命力在于它的通用性、多种工业标准和开放的体系结构。其通用性使得它在机械、电子、航空、船舶、建筑、服装等领域得到了极为广泛的应用。由于它并非专业软件，所以它提供给我们的只是一般的通用的 CAD 功能，要想完成某一具体项目的设计，则需要大量的时间和成本，尤其在修改方面就更不如人意。不同的行业标准使得各领域在使用 AutoCAD 的过程中均需根据自身特点进行定制或开发。AutoCAD 能荣登全球绘图软件的龙头宝座，主要是因为它具有开放的体系结构。它允许用户和开发者采用高级编程进行二次开发，使用 CAD 二次开发系统，可大大提高设计效率，完成一些重复性工作 3。Autodesk 公司为满足广大用户的需求，自 AutoCAD v2.18 版至今的短短十几年间，就相继推出了三代二次开发工具，可以说，AutoCAD 的通用性为其二次开发提供了必要条件，而 AutoCAD 开放的体系结构则使其二次开发成为可能。至今，AutoCAD 软件已经历了三代二次开发工具。第一代工具当属于 AutoLISP 语言。AutoLISP 语言最典型的应用之一是实现数化绘图程序设计，包括尺寸驱动程序和鼠标拖动程序等。另一个典型应用就是驱动 AutoCAD 提供 PDB 模块构成 DCL（Dialog Control Language）文件，创建自己的对话框。AutoLISP 具有以下优点：（1）语言规则十分简单，易学易用；（2）直接针对AutoCAD，易于交互；（3）解释执行，立竿见影。AutoLISP 的缺点是：（ 1）功能单一，综合处理能力差；（2）解释执行，程序运行速度慢；（3）缺乏很好的保护机制，源程序保密性差；（4）LISP 用表来描述一切，并不能很好地反映现实世界和过程，跟人的思维方式也不一致；（5）不能直接访问硬件设备、进行二进制文件的读写。AutoLISP 的这些特点，使其仅适合于有能力的终端用户完成一些自己的开发任务。第二代就是基于 C 语言的开发工具 ADS。46 8ADS（AutoCAD Development System）是 AutoCAD R11 开始支持的一种基于 C 语言的灵活的开发环境。ADS 可直接利用用户熟悉的 C 编译器，将应用程序编译成可执行文件后在 AutoCAD 环境下运行，从而既利用了 AutoCAD 环境的强大功能，又利用了 C 语言的结构化编程、运行效率高的优势。与 AutoLISP 相比，ADS 优越之处在于：（1）具备错综复杂的大规模处理能力；（2）编译成机器代码后执行速度快；（3）编译时可以检查出程序设计语言的逻辑错误；（4）程序源代码的可读性好于 AutoLISP。 而其不便之处在于：（1）C 语言比 LISP语言难于掌握和熟练应用；（2）ADS 程序的隐藏错误往往导致 AutoCAD，乃至操作系统的崩溃；（3）需要编译才能运行，不易见到代码的效果；（4）同样功能,ADS 程序源代码比 AutoLISP 代码很多。第三代开发工具分别是 Visual AutoLISP、ObjectARX 和 VBA。ObjectARX 应用程序以 C+为基本开发语言，具有面向对象编程方式的数据可封装性、可继承性及多态性的特点，用其开发的 CAD 软件具有模块性好、独立性强、连接简单、使用方便、内部功能高效实现以及代码可重用性强等特点，并且支持 MFC 基本类库，能简洁高效地实现许多复杂功能。目前，第一代的 AutoLISP 已能被第三代的 VLISP 完全替代,第二代的 ADS 在AutoCAD 2000 中已不再支持，所以，第三代开发工具将成为今后 AutoCAD 二次开发的必然选择。本系统基于 AutoCAD2007 平台，应用其第三代开发工具 ObjectARX2007作为开发工具。2.2 MFC 与 ObjectARX 开发工具MFC 是指微软的基础库类（ Microsoft Foundation Class） ，是 Windows 环境下编程的一个应用程序框架，是 Visual C+最重要的组成部分。 MFC 是在整个 Windows 家族中都是兼容的，也就是说，无论是 Windows3.x、Windows95 还是 Windows NT，所使用的 MFC 是兼容的。每当新的 Windows 版本出现时， MFC 也会得到修改以便使旧的编译器和代码能在新的系统中工作。MFC 也回得到扩展，添加新的特性、变得更加容易建立应用程序。MFC 提供了许多必需的代码用语管理窗口、选单和对话框，完成基本的输入/输出（I/O 流） ，存储对象等。它也缩短了应用程序开发的时间，提供了容易使用的对象 ACTIVX，OLEH 和 INTERENT 编程的用户接口单元和技术，简化了数据库编程和网络编程。除此之外，MFC 包括组成运行时的初始化消息传递，以及程序退出时的清理工作，利用 MFC 编程得到 Windows 风格的界面，为我们的编程提供了46 9更强的可视化程度。与传统上使用 C 语言直接访问 Windows API 相反，使用 MFC 和 C+ 的优点是 MFC 已经包含和压缩了所有标准的“ 样板文件 ”代码，这些代码是所有用 C 编写的 Windows 程序所必需的。因此用 MFC 编写的程序要比用 C 语言编写的程序小得多。另外，MFC 所编写的程序的性能也毫无损失。必要时，你也可以直接调用标准 C 函数，因为 MFC 不修改也不隐藏 Windows 程序的基本结构。ObjectARX 是 AutoCAD R13 之后推出的一个以 C+语言为基础的面向对象的开发环境和应用程序接口。ObjectARX 程序本质上为 Windows 动态链接库（DLL ）程序，它与 AutoCAD 共享地址空间，直接调用 AutoCAD 的核心函数，还可直接访问AutoCAD 数据库的核心数据结构和代码，以便能在运行期间扩展 AutoCAD 固有的类及其功能，创建能够全面享受 AutoCAD 固有命令特权的新命令。ObjectARX 程序与AutoCAD、Windows 消息传递机制直接通信。ObjectARX 编程环境提供了一个面向对象 C+应用程序开发界面，是开发者能够使用、定做和扩展 AutoCAD5。ObjectARX环境包含了 AcRx 库、AcEd 库、AcDb 库、AcGi 库和 AcGe 库五大类库，每个库下面包含了大量的函数供用户使用。2.3 AutoCAD 与 ObjectARX 通信2.3.1 ObjectARX 应用程序简介ObjectARX 应用程序是一个动态链接库(DIJL)，它分享 AutoCAD 的地址空间并可以被 AutoCAD 直接调用 3。ObjectARX 编程环境提供了一个面向对象