AutoCAD二次开发技术在带传动设计中的应用.doc

AutoCAD二次开发技术在带传动设计中的应用第27卷第5A期2006年9月江苏大学学报(自然科学版)JournalofJiangsuUniversity(NaturalScienceEdition)V01.27No.5ASep.2006AutoCAD二次开发技术在带传动设计中的应用陈冬青,袁晓梅(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:带传动的设计过程是一种比较典型的机械零件设计过程,以此为切入,比较了几种常用的AutoCAD开发工具的特点,在此基础上阐述了基于VBA的AutoCAD二次开发技术的开发思路及关键技术,介绍了如何使用抛物线插值算法进行参数选择,以及带传动的参数计算的实现方法与基本步骤,重点从用户设置,绘制线条,剖面的填充及标注尺寸四个部分说明了带轮示意图与结构图绘制的实现过程,同时提出了若干带传动设计过程中常见问题的解决方法,最后在带传动设计的实例中对智能化设计与参数化绘图的可操作性进行了验证.关键词:计算机应用;AutoCAD;VBA;带传动;智能化设计;参数化绘图中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:16717775(2006)05A一004104Applicationofdesignoftapedrivebasedonsecondary-developmentofAutoCADCHENDong-qing,YUANXiao-mei(CollegeofMechanicalEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou.Guangdong510640,China)Abstract:”TapeDrive”isatypicaldesignprocessofmechanicalspareparts,whichcontainscomplica.tedselectionandcalculationofparameters.Tothisaspect,theconceptionandkeytechnologyinthese.condary-developmentofAutoCADthroughVBAisdiscussed.Thepracticalmethodandbasicstepstoachievethesecondary-developmentareintroduced.Anexampleisgivenwhichprovestheintelligentde.signandfeasibilityofparametergraphic-drawing.Keywords:computerapplication;AutoCAD;VBA;tapedrive;intelligentdesign;parametergraphic-drawing传统带传动设计过程主要包括以下两个方面:第一是根据不同的工作情况,在图表或者机械手册中选择不同的参数值,通过计算得到各种技术指标,并以此为依据选择传动带的型号等,这一过程由于涉及众多的参数限制以及数据匹配,即便是经验丰富的设计人员,也需要投入大量的精力;其次,在完成参数选择后还需要用AutoCAD绘制设计结果的示意图或者结构图,绘图工作繁重.解决这一问题最好的方法就是通过程序语言对大量标准化,规范化的参数计算进行智能控制,并自动完成相关绘图.作者研究的内容就是建立智能化的辅助设计工具.1开发思路及关键技术VBA(visualbasicforapplication)是windows操作系统下符合面向对象编程规范的应用程序,为用户提供类似visualbasic的编程功能.它既发挥了visualbasic界面设计与程序编制的基本功能,又能利用AutoCAD的全开放对象模型来绘制图形,且运行速度比其他开发工具,如ADS或lisp要提高许多,收稿日期:20060719作者简介:陈冬青(1983一),男,安徽阜阳人,硕士研究生(hollychen163.tom),主要从事工业设计研究.袁晓梅(1968一),女,贵州赤水人,副教授(),主要从事工业设计,三维仿真技术等研究42江苏大学学报(自然科学版)第27卷是windows平台下实现机械零件的参数化智能设计与绘图的有效途径.因此选择基于VBA的AutoCAD二次开发技术来实现本系统的技术开发.首先,拟通过VBA建立符合设计流程的各种参数数据之间的关系模型,利用其对相关参数实行智能化筛选;然后再利用VBA调用AutoCAD绘图模块,完成零件的自动绘制.程序运行主界面如图1所示.图1程序运行主界面其中,参数处理是一个重点和难点.根据零件设计手册,大量的列表数表是通过实验或观察得到的一些离散而相互独立的列表函数,存在插值计算问题.作者采用了抛物线插值算法,即在插值点附近选取几个合适点,通过这些点构造一个简单的函数,用以代替原来此小段的函数,并在kmlChange子程序中实现了参数处理的智能化.其次,轮廓线的绘制也是二次开发中较为复杂的一步.一般的带传动轮廓线绘图要先将其分解成若干条独立直线段以找出其关键点,再将各关键点依次连接.这类问题在AutoCAD二次开发中最简单的方法是使用选择语句编程.由于带轮的槽数是由带的根数决定的,关键点的个数也会随着带的根数变化而变化,故这种方法的程序运行速度很慢.因而使用可变数组,首先根据算法来确定可变数组下标,决定数组的大小,然后确定每个关键点的坐标,再用AddPolyline方式画图.这样不仅提高了程序的运行效率,还解决了与旧版相互兼容的问题,使得程序的应用范围更为广泛.2实施方法与步骤由于带传动零件类型较多,文中仅以V带轮传动为例,简单介绍开发工作的具体方法和步骤.2.1带传动的设计和计算一般设计V带传动时,给定的原始数据为传递的功率P,转速n,n:(或传动比),传动位置要求及工作条件等.需要设计的内容包括确定带的截型,长度,根数,传动中心距,带轮基准直径及结构尺寸等.2.1.1利用VBA选取带型由于带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏,因此,带型选择的标准首先是在保证带传动不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命,故参数设计的第一步就是设置工作情况.为了便于工作情况系数的选择,利用VBA建立了一个工作情况框(如图2所示).当设计人员根据实际情况进行选择之后,计算机便开始自动计算功率,计算公式采用P:KAP(1)一旦完成计算功率P.的运算,计算机就会根据计算结果和已知的小轮转速n选择合适的带型.图2工作情况框2.1.2利用VBA确定带轮直径计算机根据不同的型号在主动轮直径组合框中提供可选的标准化带轮直径.设计人员可根据设计要求选择合适的主动轮直径,而VBA建立的数据关系模型将根据传动比算出从动轮直径,对从动轮进行智能化设置.由于直接使用公式计算得到的d:不为标准值,此时还有个对d.标准化的过程,这就关系到前面所说的参数选择问题.以大带轮直径的选择为例,计算得到的直径值往往是带有小数点,需要进行取舍.取舍之后的整数值,有可能仍然没有办法第5A期陈冬青等:Aut.CAD二次开发技术在带传动设计中的应用!在数表中找到(这在设计人员手算的时候也是经常出现的情况).利用VBA建立了一个dlcClick()子程序,对数据选择进行模糊控制,选择比计算值稍大且与计算值差距最小的标准值.另外,当传动比比较大的时候,大带轮直径可能超出范围.这时计算机会自动给出提示,要求用户修改相应的数值以消去不正确的后果(如图3所示).圈图3提不框2.1.3利用VBA进行验算设计设计中还需要验算带轮速度以确定V带的基准长度和传动中心距A,验算包角B并求包角系数k和长度系数k.具体方法是,根据公式1Tdtnt/(60.0)(2)tv2=1Td2/22/(601ooo)计算主动轮和从动轮的速度.一般V带类的带速度在530m/s,窄V带类的带速度在540m/s.如果中心距没有给出,可以根据传动的结构需要初定中心距,用ao_temp表示.根据公式三=2A0+3.14159l_+d.+d,(d2一d1)糕(3)计算得到基准长度.此时需要标准化,同样涉及参数选择的问题.根据经验,V带的实际基准长,往往选择基准长度手册中比计算值稍微小一些且与计算值最接近的那个值.在程序中,用Idarray数组定义了一系列的基准长度,用和Idarray数组中每个数值比较,取出比稍微小点的标准长度.然后算出实际中心距A=Ao+(4)由机械手册可知,不同的带型,不同的基准长度对应有不同的长度系数.算出包角B:180一(d2一d,)(5)包角应该大于120.由于列表中只能给120.,125.,130.直到180.几处的包角系数,当包角为结点的中间值时,就要用到抛物线插值法求其函数值.图4所示为一例计算结果.图4计算结果显不2.1.4利用VBA确定V带根数Z根据机械设计表可知,不同的转速,带轮节圆直径和带型均影响到单根额定功率P0.此时由于带轮转速可能不为标准值,故需要综合用到二维数组的处理和抛物线插值法.首先根据不同的型号和带轮节圆直径对p.y数组赋值,而后再用p.-yy做自变量,P.做函数,用抛物线插值法求出不在节点处的P0值.单根增量功率P,求法与单根额定功率P0相同.就不再赘述.最后根据PPPk5(6)一(0+】)xmx.uJu求出带的根数,计算机将会对其自动取整.由于带轮设计中要求带的根数越少越好,最好不超过1O根,故设计人员可根据计算结果对前面设置的相关参数再次调整,以达到最佳的根数设计.2.2带轮示意图与结构图的自动绘制2.2.1利用VBA建立用户设置为了适应不同领域的绘图规范,AutoCAD提供了多种线型,线宽,颜色,字体以及图形单位等供设计人员选择,绘图前必须对各选项进行设置.根据机械制图标准,用VBA建立一个符合带传动制图规范的用户环境,并将其定义为默认设置,实现用户设置的自动化(如图5所示).图5用户设置提示框2.2.2利用VBA自动绘制线条带传动设计绘图包括中心线,轮廓线和其他辅44江苏大学学报(自然科学版)第27卷助线的绘制.其中,中心线与辅助线可直接调用Au.toCAD的绘图模块进行绘制,而轮廓线则要使用可变数组来定义,故作者编写了一段程序来实现自动绘制,即ReDimplinepdllist(0To15木Z+32,AsDoubleplinepdllist(0)=basepnt(0)+fdtdecjj/2+Z木ecjjplinepdllist(1)=basepnt(1)+dawj/2plinepdllist(2)=0#SetPPThisDrawing.ModeISpace.AddPolyline(Plinepdllist)2.2.3利用VBA完善实体剖面的填充在日常绘图中,对称图形的绘制往往是先绘制好对称图形的一侧,再用”镜像”命令将图形对称复制完整.在带传动设计绘图中,使用ANSI31填充的45.阴影线经对称复制后,夹角变成了一45.,不符合制图规范(如图6所示).图6错误的自动填充为解决这个问题,作者在VBA程序中首先利用函数监测需要填充的对象是否封闭,然后拾取需要填充的对象,当拾取对象确认完毕以后再运行填充命令,也就是将对称线两侧的对象全部选择以后再运行填充命令,这样有效避免了反向问题的产生.2.2.4利用VBA自动标注尺寸完成带轮结构绘图后,需要对带轮尺寸进行标注.根据机械制图标准,可以选择DimStyles集合中符合用户需要的尺寸标注样,并将其设置为系统默认格式,实现尺寸标注的自动化.用户也可以根据具体情况,对图纸的标题栏,箭头大小等进行修改,或添加所需的技术标准等.3成果验证为了验证成果的可操作性,作者选择了多个案例进行验证.图7和图8所示是使用本系统对机械设计教科书中例题进行参数化设计和智能化绘图的结果.图7自动保存的计算结果图8自动绘制的带轮示意图和结构图多个案例的验证成果均表明,本系统在完善带