齿轮VisualBasic对AutoCAD二次开发毕业设计

南京工程学院毕业设计说明书（论文） I 目录 前言.1 第一章 齿轮常见加工方法简介.2 1.1 常见的齿轮加工方法.2 1.1.1 插齿加工原理及应用.2 1.1.2 梳齿加工原理及应用.3 1.1.3 仿形加工原理及应用.4 第二章 Visual Basic 与 AutoCAD 软件简介.5 2.1 Visual Basic 概述. 5 2.2 Visual Basic 功能特点.5 2.3 AutoCAD 软件概述.6 2.4 本章小结.7 第三章 应用 Visual Basic 与 AutoCAD 二次开发完成设计.8 3.1 Visual Basic 与 AutoCAD 二次开发简介. 8 3.2 制订在 AutoCAD 环境下实现齿轮加工（插齿）仿真动画的方案.8 3.2.1 确定方案流程图.9 3.2.2 封面窗体制作.11 3.2.3 参数界面制作.13 3.2.4 连接 AutoCAD.14 3.2.5 编写未知参数程序.16 3.2.6 制作齿轮毛坯造型.16 3.2.7 制作刀具造型.17 3.2.8 切削运动的制作.19 3.2.9 斜齿轮切削.21 3.2.10 制作底面. 22 3.3 方案的校验.22 3.4 本章小结.23 第四章 结论.24 参考文献.25 致谢.26 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 前言 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件， 它在机械传动及整个机械领域中的 应用极其广泛，在近现代世界工业日益发展，各种各样的齿轮也随之出现，并 且正向着重载、高速、高精度和高效率等方向发展，而作为 19 世纪出现的插 齿机，解决了当时大量生产的高精度问题，虚拟制造技术是由计算机仿真、建 模技术、计算机图形学、人工智能、并行工程和多媒体技术等多学科交叉形成 的综合系统技术。因此，结合于现代计算机的 AutoCAD 而做的齿轮三维仿真插 齿加工软件为现代化机械类教学和一些工厂的齿轮生产演示的自动化、 智能化 提供了便利。并且，用 Visual Basic 对 AutoCAD 进行二次开发，不论用于理 论研究，还是实现自己的设想，都是一种十分有效的方法。 随着计算机的高速发展和完善， 我们不仅可以运用 CAD 制图来制作插齿加 工，并且可以结合 VB 编程来控制刀具和毛坯运动，使得其精度和自动化程度 更高。 本课题通过对机械、机构设计、理论力学和机械原理等知识的了解，熟悉 齿轮的插齿加工流程，然后运用 VB 对 AutoCAD 进行二次开发编程建立输入齿 轮加工的参数窗口，建立图形模块和动画，最终使得在编好的 VB 程序窗口中 输入相关参数后自动打开其插齿加工动画演示过程。 现社会工业发展迅速，学机械类的人员也随之增多，作为机械类专业中必 修的零件加工的一部分齿轮加工，也是不可或缺的教学课程，此课题虽只 是齿轮加工的一种，即插齿，但是一种高自动化的插齿加工动画演示，很符合 现如今多媒体教学理念。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 第一章 齿轮常见加工方法简介 1.11.1 常见的齿轮加工方法常见的齿轮加工方法 齿轮的加工方法有很多，有铸造、热轧、冲压、模锻、粉末冶金、冶金和切削 法等。但是，最为常用的还是切削法，切削法加工也有很多方法，在此主要介绍的 有：插齿加工、梳齿加工和仿形加工。 .1 插齿加工原理及应用插齿加工原理及应用 它是利用一对轴线相互平行的圆柱齿轮的啮合原理进行加工的。 插齿刀的 外形象一个齿轮，在每一个齿上磨出前角和后角以形成刀刃，切削时刀具作上 下往复运动，从工件上切下切屑。为了保证在齿坯上切出渐开线的齿形，在刀 具作上下往复运动时，通过机床内部的传动系统，强制要求刀具和被加工齿轮 之间保持着一对渐开线齿轮的啮合传动关系。 在刀具的切削运动和刀具与工件 之间的啮合运动的共同作用下， 工件齿槽部位的金属被逐步切去而形成渐开线 齿形。 在插齿加工中， 一种模数的插齿刀可以加工出模数相同而齿数不同的各种 齿轮。 插齿多用于内齿轮、双联齿轮、三联齿轮等其它齿轮加工机床难于加工的 齿轮加工工作。插齿加工的精度一般为 IT87 级，表面粗糙度 Ra 约为 1.6m。 图 1-1(a)为插齿加工原理和插齿机外形图。如图 1-1(b)所示为插齿机外 形示意图。 图 1-1 插齿加工 插削圆柱直齿轮时，插齿机必须有以下几个运动： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 1切削运动（主运动）插齿刀的往复运动，通过改变插齿机上不同齿 轮的搭配获得不同的切削速度。 2周向进给运动又称圆周进给运动，它控制插齿刀转动的速度。 3分齿运动保证刀具转过一齿时工件也相应转过一齿的展成运动，它 是实现渐开线啮合原理的关键。 如插齿刀的齿数为 Z1， 被切齿轮的齿数为 Z2； 插齿刀的转速为 n1 （r/min） ， 被切齿轮的转速为 n2（r/min） ，则它们之间应保证如下的传动关系： n2/n1 = Z1/Z2 4径向进给运动插齿时，插齿刀不能一开始就切至齿全深，需要逐步 地切入，因此在分齿运动的同时，插齿刀需沿工件的半径方向作进给运动，径 向进给运动由专用凸轮来控制。 5退刀运动为了避免插齿刀在回程中与工件的齿面发生摩擦，由工作 台带动工件作水平退让运动，当插齿刀工作行程开始前，工作台又带动工件复 位的运动。 .2 梳齿加工原理及应用梳齿加工原理及应用 齿条刀具与齿坯之间的范成运动即为齿条与齿轮啮合传动一样， 其刀具移 动速度 v=rw=mzw/2,其切齿原理与齿轮插刀加工原理一样。用插刀加工出来的 齿轮齿廓是插刀刃在各个位置的包络线。 如图 1-2 所示，齿条型刀具作切削运动的同时和齿轮毛坯做范成运动，以 保证正常啮合。图中画出了标准齿条型刀具中的一个齿廓，它的外形与普通齿 条相似，所不同的是它的顶部比普通齿条多一段径向间隙，以便加工齿轮的齿 根部分。 齿条加工标准齿轮时， 齿条中线上任意一点 P 与齿坯分度圆作纯滚动。 图 1-2 梳齿加工 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 假设齿条刀具加工齿轮的起始位置在图示双点画线位置， 这时刀具与毛坯 顶圆接触 Point1,当毛坯顺时针转过一角度后，齿条向左运动一距离 L，齿条 刀具就将齿坯上接触部分切除，随着刀具与齿坯的连续运动，齿坯上就切制出 渐开线齿廓。 .3 仿形加工原理及应用仿形加工原理及应用 仿形法就是利用与被加工齿轮的齿槽形状相同的刀具来加工齿轮， 在刀具 的轴向剖面内，刀刃的形状与齿槽的形状相同，且在加工过程中，刀具是一个 齿槽一个齿槽地切削。 由 渐 开 线 特 性 可 知 ： 渐 开 线 齿 廓 的 形 状 取 决 于 基 圆 的 大 小 ， 而 r=mzcosa/2，所以当 m、a 一定时，其形状将随齿数 z 而变化，齿数不同、齿 形不同，那么需切出精确的齿形，则在加工同一模数和压力角的齿轮时，应采 用与齿数相同的铣刀，这样一来就需要很多的刀具，在实际中是不可能。实际 生产中是对于同一模数和压力角的刀具，按被加工齿数分成 8 组，也就是只准 备 8 把铣刀，每把铣刀加工一定范围内的齿数，在这范围内轮齿的形状完全相 同。因此仿形法加工缺点是：齿形不准备、分齿不均匀、切削不连续、生产率 低、成本高。优点是可在普通铣床上加工，故只适应小批量或修配齿轮加工。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 第二章 Visual Basic 与 AutoCAD 软件简介 2.12.1 VisualVisual BasicBasic 概述概述 Basic 语言是 20 世纪 60 年代美国 Dartmouth 学院的两位教授共同设计的 计算机程序设计语言，其含义是“初学者通用的符号指令代码” 。它简单易学、 人机对话方便、程序运行调试方便，因此，很快得到了广泛的应用。20 世纪 80 年代，随着结构化程序设计的需要，新版本的 Basic 语言增加了新的数据 类型和程序控制结构，其中较有影响的有 True Basic、Quick Basic 和 Turbo Basic 等。 1988 年，Microsoft 公司推出的 Windows 环境操作系统，以其为代表的图 形用户界面（GUI）在微机上引发了一场革命。在图形用户界面中，用户只要 通过鼠标的点击和拖动便可以形象地完成各种操作，不必键入复杂的命令，深 受用户的欢迎。但对程序员来说，开发一个基于 Windows 环境的应用程序工作 量非常大。可视化程序设计语言正是在这种背景下应运而生。 随着互联网的出现和迅速发展，微软公司推出了 ActiveX 技术，并且将这 一技术引入到了 Visual Basic 6.0 版本中，Visual Basic 6.0 在面向对象编 程的技术上也做了许多扩展，用户可以自定义对象所处理的事件，还可以定义 构造函数和析构函数。此外，Visual Basic 6.0 还提供了用组件编程的概念， 实际上是对象编程的扩展。目前，Visual Basic 已经成为一种真正专业化的 开发语言，用户不仅可以用 Visual Basic 快速创建 Windows 程序，还可以编 写企业水平的客户/服务器程序和强大的数据库应用程序。 2.22.2 VisualVisual BasicBasic 功能特点功能特点 Visual 指的是可视化、图形化的应用程序开发方法，它不需要编写大量 代码去描述界面元素的外观和位置， 而只要把预先建立的对象拖放到窗口的适 当位置上即可，这是 Visual Basic 最显著的特点。Visual Basic 是一个强大 的在 Windows 平台上使用的开发工具，从开发个人或小组使用的小工具，到 大型企业应用系统，甚至通过 Internet 遍及全球的分布式应用软件，都可以 使用 Visual Basic 语言进行开发。Visual Basic 有着广泛的应用，具有以下 几个主要特点： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 1真正的面向对象编程，使开发人员在维护系统运行时只需要修改很少 的代码，同时也加快了系统开发的速度。 2可视化的编程方法，以及向导的功能，使开发人员几乎不用输入太多 的代码就可以开发 Windows 程序。 3数据访问特性允许对包括 Microsoft SQL Server 和其他企业数据库在 内的大部分数据库格式建立数据库和前端应用程序。 4通过 ActiveX 技术可以使用其他应用程序程序提供的功能，例如， Microsoft Word 字处理软件，Microsoft Excel 电子表格及其他 Windows 应 用程序，甚至可以直接使用 Visual Basic 创建应用程序和对象。 5支持 Internet，很容易通过 Internet 访问文档和应用程序。 6已经完成的应用程序是真正的*.exe 文件，并提供运行时的可自由发 布的动态链接库(DLL)。 2.32.3 AutoCADAutoCAD 软件概述软件概述 CAD（ Computer Aided Design ）的含义是指计算机辅助设计，是计算机技术的 一个重要的应用领域。AutoCAD则是美国Autodesk企业开发的一个交互式绘 图软件，是用于二维及三维设计、绘图的系统工具，用户可以使用它来创建、浏览、 管理、打印、输出、共享及准确复用富含信息的设计图形。 AutoCAD是目前世界上应用最广的CAD软件，市场占有率位居世界第 一。AutoCAD软件具有如下特点： (1)具有完善的图形绘制功能。 (2)有强大的图形编辑功能。 (3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。 (4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。 (5)支持多种硬件设备。 (6)支持多种操作平台。 (7)具有通用性、易用性，适用于各类用户 此外，从 AutoCAD2000 开始，该系统又增添了许多强大的功能，如 AutoCAD 设计中心（ADC） 、多文档设计环境（MDE） 、Internet 驱动、新的对象捕捉功能、增 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使 AutoCAD 系统更加完善。 虽然AutoCAD本身的功能集已经足以协助用户完成各种设计工作，但用户还 可 以 通 过Autodesk以 及数 千 家软 件 开 发商 开 发的 五 千多 种 应用 软 件 把AutoCAD改造成为满足各专业领域的专用设计工具。这些领域中包括建筑、机 械、测绘、电子以及航空航天等。 2.42.4 本章小结本章小结 Visual basic 和 AutoCAD 都是目前应用十分广泛的软件，随着社会各领 域的高速发展， 有些单个的应用软件也许已经不能满足现在一些跨领域跨专业 的应用，因此，为实现高自动化、高智能化的设计需要，软件之间的二次开发 便应运而生。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 第三章 应用 Visual Basic 与 AutoCAD 二次开发完成设计 3.13.1 VisualVisual BasicBasic 与与 AutoCADAutoCAD 二次开发简介二次开发简介 Visual basic 是目前开发 Windows 应用程序最为迅速、简捷的程序设计 语言，具有功能强大、易于掌握的特点，能够直接用它进行 Word、Excel、和 AutoCAD 二次开发。 全世界近千万的专业和非专业程序设计人员正在用 Visual Basic 开发各种类型的软件。而 AutoCAD 工程图形处理软件，之所以得到广泛 应用，一个重要原因还在于它开放的结构体系，即用户可以根据自己的需要， 对其进行二次开发。 用 Visual Basic 进行 AutoCAD 二次开发，是 AutoCAD R14 以后的一种新 技术， 我们可以用 Visual Basic 语言编程， 将 AutoCAD 当成自己 Visual Basic 程序中的一个图形窗口，对其进行打开、绘图、编辑、打印、关闭等操作，十 分方便。用 Visual Basic 进行 AutoCAD 二次开发，不仅简单易学、功能强大， 还能实现仅用 AutoCAD 不能或不易实现的功能和效果，例如进行三维动画模 拟、图形参数化设计等。用 Visual Basic 进行 AutoCAD 二次开发，不论是用 于理论研究，实现自己的设想，还是用于工程设计，开发面向实际工程问题的 软件，均是十分有效的手段和方法。 3.23.2 制订在制订在 AutoCADAutoCAD 环境下实现齿轮加工环境下实现齿轮加工（插齿插齿）仿真动画的方仿真动画的方 案案 齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件， 它在机械传动及整个机械领域中的 应用极其广泛，在近现代世界工业日益发展，各种各样的齿轮也随之出现，并 且正向着重载、高速、高精度和高效率等方向发展，而作为 19 世纪出现的插 齿机， 解决了当时大量生产的高精度问题， 因此， 结合于现代计算机的 AutoCAD 而做的齿轮三维仿真插齿加工软件为现代化机械类教学和一些工厂的齿轮生 产演示的自动化、智能化提供了便利。并且，用 Visual Basic 对 AutoCAD 进 行二次开发，不论用于理论研究，还是实现自己的设想，都是一种十分有效的 方法。齿轮插齿加工中，一种模数的插齿刀可以模数相同而齿数不同的齿轮， 插齿多用于内齿轮、双联齿轮、三联齿轮等其他齿轮加工机床难于加工的齿轮 加工工作，所以刀具和毛坯的运动直接影响到齿轮的精度和表面粗糙度。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 随着计算机的高速发展和完善， 我们不仅可以运用 CAD 制图来制作插齿加 工，并且可以结合 VB 编程来控制刀具和毛坯运动，使得其精度和自动化程度 更高。 本方案通过对机械、机构设计、理论力学和机械原理等知识的了解，熟悉 齿轮的插齿加工流程，然后运用 VB 对 AutoCAD 进行二次开发编程建立输入齿 轮加工的参数窗口，建立图形模块和动画，最终使得在编好的 VB 程序窗口中 输入相关参数后自动打开其插齿加工动画。 因此， 本方案即为基于 AutoCAD 的齿轮三维仿真加工 （插齿） 软件的设计。 基于 AutoCAD 的齿轮三维仿真加工（插齿）软件的设计是通过 VB 编程结 合 CAD 制图制作齿轮插齿加工程序， 最后得到在程序中输入需要加工的齿轮的 相关参数后自动打开 CAD 生成插齿加工演示动画。 做此课题，首先要对插齿加工原理和插齿机的运动有所了解，插齿加工 主要是利用一对轴线相互平行的圆柱齿轮的啮合原理进行加工的。 插齿刀的外 形象一个齿轮，在每一个齿上磨出前角和后角形成刀刃，切削时刀具作上下往 复运动，在刀具的切削运动和刀具与工件之间的啮合运动的共同作用下，工件 齿槽部位的金属被逐步切去而形成渐开线齿形，主要运动有切削运动、周向进 给运动、分齿运动、径向进给运动和退刀运动。 其次，运用 VB 进行 AutoCAD 二次开发是此课题的重点，我们可以用 VB 编程语言，将 AutoCAD 变成 VB 窗口中的一个图形窗口，将以上的运动机构分 析，用应用程序设计框架、赋初值、运动分析窗体制作、参数设置窗体制作、 Frm 三维仿真窗体制作和制作光盘。 .1 确定方案流程图确定方案流程图 方案确定后，首先就要制作程序的流程图来理清程序的制作步骤，在此我 按程序的完整性来考虑，首先点击程序运行按钮后，将出现一幅含有齿轮三维 仿真加工（插齿）的封面，其次启动 AutoCAD,并出现参数填写窗口，填写参 数后按确定就出现齿轮插齿加工动画，切削完后，按取消按钮，紧接着会显示 底面，停留一段时间后程序自动关闭。其图如下图 3-1 所示： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 图 3-1 程序流程图 .2 封面窗体制作封面窗体制作 一个程序的完整性，不仅体现在其程序的实用性，也在于各细节方面的完 善，为此，在程序的初始制作一封面窗体，以完善整个程序。 窗体是设计程序的平台，它是各种控件的载体，也是程序运行时显示的界 面，每个窗体对应着一个代码窗口，当程序运行时，每个窗体就对应着一个窗 口。 窗体的属性决定窗体的性质，如这里要用到的几个属性： （1）Name 属性：窗体对象的唯一标志，也是窗体文件的默认主文件名， 不能为空。该属性只能在属性窗口中设置。 （2）Caption 属性：用于设置窗体的标题文字。 （3）FontSize 属性：用于设置字号大小。 （4）Picture 属性：用于设置在窗体中显示的图片。 除此之外，制作封面还需在图片上设置一定时器控件，其常用属性有： （1）Enabled 属性：确定定时器控件是否可用。语法如下。 Timer.Enabled=Boolean Boolean=true（默认） ：Timer 可用，允许对事件作出反应。 Boolean=false：Timer 不可用，不能对事件作出反应。经常用设置 False 值来使 Timer 控件无效，Timer 事件不再发生。 （2）Interval 属性：该属性是 Timer 控件最重要的属性，它确定每次发 生 Timer 事件的时间间隔，单位为毫秒。语法如下。 Timer.Interval=milliseconds Millseconds 取值为 0-65535。当 Timer.Interval=0 时，Timer 无效，不 能对事件作出反应。Interval 最大值为 65535 毫秒，等于一分钟多一些。若 希望每秒钟发生一次 Timer 事件，设置 Interval=1000。 应注意，Timer.Interval=0 是 Timer 控件的默认值，因此，应用 Timer 控件时，必须用代码或在【属性】窗口中将 Interval 设置为一个大于 0 的数， 否则 Timer 事件不被执行。 通过上述对窗体和一些控件的了解，具体的封面窗体制作步骤如下： （1）新建一窗体，将此窗体命名为封面。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 （2）插入一图片块，在 picture 属性中确定要插入图片的路径，把其窗 体拉到最大化。 （3）插入一计时器，将其 interval 属性设置为 5000，即其图片保留 5 秒后进行下一步。 该窗体中的代码如下： Private Sub Picture1_Click() 封面.WindowState = 2 窗口最大化 Frame1.Width = 封面.Width 调整容器控件尺寸 Frame1.height = 封面.height Frame1.Top = 0 调整容器控件位置 Frame1.Left = 0 End Sub Private Sub Timer1_Timer() Me.Visible = False 齿轮仿真加工.Show End Sub 这里还需要做的一步是点击【工程】中的【工程 1 属性】 ，将启动对象改 成封面，此时运行程序，就会先运行封面程序，其如图所示，封面停 5 秒后， 就会通过上述代码所编的隐藏此窗体而进行齿轮仿真加工窗体的运行。如图 3-2 所示为封面。 图 3-2 封面 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 .3 参数界面制作参数界面制作 基于 AutoCAD 的齿轮三维仿真加工（插齿）软件的设计的方案就需要先做 一个填写参数的界面，此软件的设计就在于其自动化、智能化，要求不管在界 面中输入任何参数，都需要程序自动的生成齿轮插齿加工的动画，而不是只有 一种范本的齿轮加工动画，因此需在界面上设置四个标签和文本框，分别为齿 数、模数、压力角和螺旋角，在此下面还需设置 2 个命令按钮，分别为确定和 取消，在此要用到 3 个 VB 常用控件，分别为命令按钮控件、文本框控件和标 签控件。 命令按钮的常用属性有： （1）Caption 属性：该属性确定命令按钮显示的标题，可以设计时在【属 性】窗口中设置，或用程序代码在运行时设置。 （2）Default 属性：将命令按钮的 Default 属性设置为 True，则该命令 按钮为默认按钮。按回车键，将执行默认按钮的 Click 事件。窗体中只能有一 个命令按钮可以为默认命令按钮。 当某个命令按钮的 Default 属性设置为 True 时，窗体中其他命令按钮的 Default 属性自动设置为 False。 （3）Picture、DownPicture、DisabledPicture 属性：这 3 个属性设置 命令按钮表面显示的图片，这样，使得程序具有另一种风格。 文本框控件的常用属性有： （1）MultiLine 属性：是确定控件是否能够接受和显示多行文本。默认 值为 False，忽略回车符并将数据限制在一行内。该属性运行时是只读的，设 计时在【属性】窗口中设置才有效。 （2）Text 属性：返回或设置文本框中的文本。向文本框中输入文本有以 下 3 种方法：通过属性窗口设置，直接在【属性】窗口的 Text 栏输入文字； 通过代码设置；运行时输入。 （3）Passwordchar 属性：返回或设置一个值，该值指示输入的字符或占 位符在文本框控件中是否要显示出来，返回或设置用作占位符。 （4）ForeColor 属性：返回或设置文本字体的颜色。 （5）Font 属性：设置一个字体对象。 标签控件用来显示标题或说明性的文字。 程序运行时用户不能直接改变这 些文字，可以设计在【属性】窗口设置，或用程序代码在运行时设置。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 Caption 属性用来显示标签控件上的文字，它也是标签控件的默认属性。 用以上的各种控件的属性来制作此窗体，具体制作出的界面图例如下 3-3： 图 3-3 参数界面 .4 连接连接 AutoCADAutoCAD 作此软件的设计，需要用 VB 语言编程进行 AutoCAD 二次开发，首先要将 VB 与 AutoCAD 连接起来，此过程需要以下两个步骤： （1）在编写 VB 代码前，在 VB 编程环境中引用 AutoCAD 对象库。 （2）编写 VB 程序代码，创建 AutoCAD 对象，启动运行 AutoCAD。 VB 与 AutoCAD 连接后，就可以利用该 AutoCAD 对象及其下级对象的属性 和方法等，完成用 VB 语言在 AutoCAD 环境中的图形绘制和编辑等操作。步骤 如下： （1）引用 AutoCAD 对象库：在 VB 编程环境中选择【工程】/ 【引用】命 令，打开【引用】对话框，选中 AutoCAD2008 Type Library 复选框，如下图 3-4 所示： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 图 3-4 引用 AutoCAD 对象 （2）创建 AutoCAD 对象，启动运行 AutoCAD：创建 AutoCAD 对象，这里 选用如下程序来运行： On Error Resume Next Set 齿轮 CAD = GetObject(, AutoCAD.Application) If Err Then Err.Clear Set 齿轮 CAD = CreateObject(AutoCAD.Application) If Err Then MsgBox (请先安装 AutoCAD2008) Unload Me Exit Sub End If End If 齿轮 CAD.WindowState = acMax Form1.Show End Sub 这里的 Form1.Show 是用来使运行程序打开 AutoCAD 后紧接着就显示出参 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 数设置界面，使操作更加方便。 .5 编写未知参数程序编写未知参数程序 由于此程序适合于各种齿数和模数的齿轮切削，因此要设置未知参数，在 做好参数界面和连接好 AutoCAD 后，就要开始编写参数的程序，确定齿轮外形 的参数有很多，这里其中基本的参数由上可知有 4 个，分别为：齿数、模数、 压力角和螺旋角。在此，我把它们定义成 cz、cm、ca、ci。将这些未知参数 和上述的界面的文本相连接，其代码语句如下： Me.Text1 = Text1.Text Me.Text2 = Text2.Text Me.Text3 = Text3.Text Me.Text4 = Text4.Text cz = Me.Text1 齿数 cm = Me.Text2 模数 ca = Me.Text3 * 3.141 / 180 压力角 ci = Me.Text4.Text * 3.141 / 180 螺旋角 这样在界面中输入数值后，其相对应的就为各定义的未知参数的。其中在 程序中压力角和螺旋角都要通过乘以 3.141 再除以 180 来换算成弧度。 将他们 的 caption 属性中都赋初值， 这样以便打开程序后在 textbox 中就有相应的初 值，只须按确定就能运行程序。 .6 制作齿轮毛坯造型制作齿轮毛坯造型 在上述准备工作都结束后，就要开始编写齿轮毛坯的程序了，定义好上面 一些基本参数后，就需要用这些基本参数来计算齿轮的分度圆半径、齿轮根圆 半径、齿轮基圆半径和齿轮顶圆半径。这里分别定义齿轮分度圆半径、齿轮根 圆半径、齿轮基圆半径和齿轮顶圆半径为 cr、crf、crb 和 cra，其计算公式 相应为： cr=cm*cz/2, crf=(cr-1.25*cm), crb=cr*cos(ca), cra=cr+cm。 虽然最后齿轮的造型完全是用刀具切削出来的， 但在下面的一些点的坐标 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 确定时需要这些未知参数。 设置完参数计算公式后就进行对齿轮毛坯中心点坐 标的设置，在此设为（0，0，0） 。毛坯的高度为齿轮顶圆半径的三分之一，即 cra/3。然后以此中心点，以齿轮顶圆半径为半径，半径的三分之一为高，作 一圆柱体，再以此中心点为中心，齿轮顶圆半径的三分之一为半径，同样的高 度再作一圆柱体，将此两个圆柱体用布尔减的方法相减，便得到了带有轴孔的 齿轮毛坯。用下列语句对毛坯进行着色： 齿轮 CAD.ActiveDocument.ActiveViewport = _ 齿轮 CAD.ActiveDocument.ActiveViewport 齿轮 CAD.ActiveDocument.Layers(0).Color = acRed 齿轮 CAD.ActiveDocument.SendCommand _shademode + vbCr + _r + vbCr 着色 由于其中的参数都是用未知数来定义的，因此，只要在参数界面中输入任 何的数值，都能得到相应尺寸的齿轮毛坯。 .7 制作刀具造型制作刀具造型 插齿刀具实为齿轮型刀具，但其分度圆到顶圆的距离为 1.25 个模数，切 不同模数和齿数的齿轮时，刀具的齿数是不变的，因为如果每切一种齿数的齿 轮时就要换一个刀具，那就失去此切削法的意义了，其经济、自动化方面都不 符合现代机械发展的要求，所以只有模数是随着要切削的齿轮的模数而改变 的，因此在设置刀具参数时，把插齿刀的齿数设定为一定值，在此我设置为 14，而模数和压力角都和齿轮的参数一样设定，对于刀具分度圆半径、刀具根 圆半径、刀具基圆半径和刀具顶圆半径分别定义为 cr1、crf1、crb1 和 cra1。 这里的 cra1=cr1+1.25*cm1。然后用上述做齿轮毛坯的方法来做刀具，而此中 心点为（0，cra1+crf+3.*cm,height/2+cra1/6+40）,这里我把齿轮毛坯和刀 具的 Y 轴坐标设为了刀具顶圆半径与齿轮根圆半径之和再加上了 3个模数的距 离，因为插齿刀切削开始时需要一定的距离来一步步的切削，而不是一下就切 到齿底， 在 Z 轴方向上我把齿轮毛坯与刀具的中心点各加上自己一半的高度再 加 40，用于插齿加工上下运动的空间。同样按照上面齿轮毛坯的制作方法来 制作刀具和轴孔。 而后要制作刀具的齿形，在此我先定义了 6 个点，分别将这 6 点如下代码 来设置： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 1.Dim plineobj(0) As AcadLWPolyline 2.csb1 = Cos(ca1) * (3.14 * cm1 / 2 + cm1 * cz1 * (Tan(ca1) - (ca1) 3.th(1) = (3.14 * cm1 * Cos(ca1) - csb1) / (2 * crb1) 4.th(0) = th(1) / 3 5.th(2) = th(1) + Tan(ca1) - ca1 6.acos:反余弦,自定义函数 7.th(3) = th(1) + Tan(acos(crb1 / cra1) - acos(crb1 / cra1) 8.Dim points0(0 To 5) As Double 9.Dim points1(0 To 8) As Double 10.Dim points2(0 To 5) As Double 11.points0(0) = 0: points0(1) = crf1 第 0 点 12.points0(2) = crf1 * Sin(th(0): points0(3) = crf1 * Cos(th(0) 第 1 点 13.points0(4) = crb1 * Sin(th(1): points0(5) = crb1 * Cos(th(1) 第 2 点 14.points1(0) = points0(4): points1(1) = points0(5): points1(2) = 0 15.points1(3) = cr1 * Sin(th(2): points1(4) = cr1 * Cos(th(2): points1(5) = 0 16.points1(6) = cra1 * Sin(th(3): points1(7) = cra1 * Cos(th(3): points1(8) = 0 17.points2(0) = points1(6): points2(1) = points1(7) 第 4 点 18.points2(2) = points1(6): points2(3) = points1(7) + 2.25 * cm1 第 5 点 19.points2(4) = 0: points2(5) = points2(3) 第 6 点 第 1-7 行程序是一些参数的计算公式， 第 8-19 行是给这 6 个点设置坐标。 而后将这 6 点连成面域，再将此面域以一个高于刀具和齿轮毛坯的高度拉伸， 我这里的拉伸高度设置为 height+2*height1。拉伸完毕后，由于此实体不在 所需要的方位，因此我还需要将此实体进行移动，由上面的程序可知该实体上 一点的坐标为（0，crf1,0） ，我将其实体按点到点来移动，从该点坐标移动到 终点坐标（0,crf+crf1+cra1+3*cm,height/2+height1/2+40） 。这样那个实体 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 就被移动到了如图所示的位置，将该实体按刀具圆心并列 14 个（刀具齿数 为 14） ，再与刀具作布尔减，把 14 个实体都用 visible 语句隐藏掉，此时就 能得到所需要的插齿刀具。 用同样的方法在刀具的正下方做一隐形刀具， 此刀具的中心点 Y 坐标为 0， 高度设置为 height+height1。这样在用隐形刀具切齿时就不用担心高度不够 而切不全了。做完此刀具后同样要进行隐藏。 .8 切削运动的制作切削运动的制作 首先刀具是在毛坯的外部， 刀具需要通过上下切削并且进行水平进给运动 来使刀具靠近毛坯，这里我用如下代码来实现： 1.Dim l As Integer 2.For l = 1 To 10 3.point1(1) = cra1 + crf + 3 * cm - 3 * cm * l / 10 4.刀具 3d.Move 刀具 3d.Centroid, point1刀具移动 5.刀具 3d.Update 6.point1(2) = -height / 2 7.刀具 3d.Move 刀具 3d.Centroid, point1刀具移动 8.刀具 3d.Update 9.point2(1) = cra1 + crf + 3 * cm - 3 * cm * l / 10 10.刀具 3.Move 刀具 3.Centroid, point2刀具移动 11.刀具 3.Update 12.point1(2) = height / 2 + height1 / 2 + 40 13.刀具 3d.Move 刀具 3d.Centroid, point1刀具移动 14.刀具 3d.Update 1-2 行是定义一循环，该循环一共为 10 次，3-5 行为将其刀具向 Y 轴移动 十分之一的空间距离， 6-8 行为此刀具向下移动到 Z 坐标为-height/2 处， 9-11 行是隐形刀具以同样的距离向 Y 轴移动， 12-14 行为刀具向上移动到起先高度， 经 10 次循环，刀具的齿就和切削的齿根正好啮合。在此间需要作一个布尔减。 在水平进给运动结束后，就要进行啮合运动，刀具不仅要做上下运动，而 且每切削一次，刀具和毛坯都要旋转一个角度，知道毛坯转过 360 度停止，因 此，首先要做一上下运动循环，应用如下语句： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 20 页 Dim k 刀具 3dz 坐标 = centerpoint2(5) Do Until i 360 For k = 刀具 3dz 坐标 To 刀具 3dz 坐标 - height - height1 / 2 - 40 Step -height * 4 / 5 - height1 / 2 - 40 point1(2) = k 刀具 3d.Move 刀具 3d.Centroid, point1刀具移动 刀具 3d.Update Next k 此代码内容为使刀具在原始圆心到 Z 坐标为-height/2 移动， 分 2 步走完。 对于旋转，可用如下代码： 刀具旋转 刀具 3.Rotate 刀具 3d.Centroid, -360 / cz / 9 * 3.141 / 180 * cz / cz1 刀具 3.Update 刀具 3d.Rotate 刀具 3d.Centroid, -360 / cz / 9 * 3.141 / 180 * cz / cz1 刀具 3d.Update i = 360 / cz / 9 + i 在这里需要说明的是我把一个齿的切削分为了 9 次， 而实际在加工时一个 齿切削 9 刀是完全不够的，要几十刀才能切削出来，因课题的设计需要，我这 里就分为 9 刀来说明下其切削过程。 切削时的动画演示如图 3-5 中所示： 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 21 页 图 3-5 直齿轮切削 .9 斜齿轮切削斜齿轮切削 到上节为止还有个螺旋角参数未用到，此参数是斜齿轮的切削，而实际上 做完斜齿轮的切削直齿轮的也就自然有了， 但从程序的上手角度来讲我们先做 直齿轮的切削动画，做完后再给程序中添加毛坯螺旋角即可。 斜齿轮主要是在直齿轮的基础上给其向 Z 轴方向旋