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1190 弹簧 CAD 软件 开发

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毕业设计开题报告课题： 弹簧CAD软件的开发 专 业 机械设计制造及其自动化学生姓名 姚卫华 班 级 B材机002班 学 号 B0012224 指导教师 完成日期 2004.3.20 课题名称：弹簧CAD软件的开发课题类型： 工程设计型 工程技术研究型 R 软件开发 理论研究 （请在对应类型前面打）一、课题简介（课题含义、课题来源、需要解决的问题、已知条件）：弹簧CAD软件是利用计算机辅助设计来完成弹簧的全部设计及校核，该软件使用方便，成本低，且能很好的满足用户的使用要求。 本课题来源：在工程设计中，经常要碰到弹簧设计的问题，传统的方法很繁琐，本课题的设想是利用本软件简化常规设计的繁琐过程，节省设计时间，并运用计算机辅助设计，根据给定的条件完成弹簧设计及校核，让弹簧设计人员在很短的时间内能够得到合适的设计参数。 需要解决的问题：一，弹簧CAD软件开发的程序流程是什么？二，VB中，数据库的创建及调用该怎样实现？三，弹簧强度校核时的参考依据是什么？四，网页该怎样制作？五，该软件设计时考虑怎样给二次开发留下广阔空间，比如说数据库的更新问题。已知条件：弹簧的类型（拉伸或压缩）、弹簧安装高度、工作载荷、工作行程、载荷作用次数。二、本课题国内外发展概况：在该课题方面，国内已开发出了相类似的软件。基于Windows操作系统，利用Active Automation技术，通过用VB、AUTOCAD开发产品的参数化设计，为技术人员提供一种新的参数化设计思路，开发出符合自身特点的专一软件。绘图所需参数一般来源于设计手册和国家标准，许多参数是以表格形式给出的，把这些数据参数建立数据库表，可使绘图程序代码简化，同时可提高程序的通用性。利用数据库表的索引、关联汇总生成总明细表、标准件表、通用件将变得轻而易举。VB具有较强功能的数据库管理和操作功能，可以在VB环境下利用Visual Data Manger建立一个Access型数据库，通过给用户提供的参数，并将该参数存在该数据库中。VB作为二次开发工具，具有语法简单，功能强大，调试方便等特点。AUTOCAD 从R14版本起加入了Active X 自动化服务功能（Active X Automation Server Capabilities），而VB又是最为常用的支持Active X Automation 技术的开发工具。以它作为开发工具，使AUTOCAD 与 其它Windows应用程序的数据共享变得非常简单。由VB调用AUTOCAD 软件包，采用链接方式，将绘图命令作为数据传送到AUTOCAD软件包中，AUTOCAD 软件包接到数据（绘图命令）后，给出反应并进行绘图，从而完成软件的绘图功能。附主要参考文献1、徐 锦康,蔡慧官,蒋同洋.机械设计.第2版.北京：机械工业出版社，20012、濮良贵，纪名刚. 机械设计. 第6版. 北京：高等教育出版社，19963、徐灏,蔡春源,严隽琪,汪恺,周士昌.机械设计手册.第2版.北京:机械工业出版社，20024、张芳春.机械零件的程序设计.河海大学出版社，19935、邱宣怀.机械设计.第三版.北京：高等教育出版社，19896、徐灏.新编机械设计师手册（上、下）.北京：机械工业出版社，19957、张言羊等.机械零件计算机辅助设计.北京：高等教育出版社，19868、余梦生，吴宗泽.机械零部件手册 选型设计指南.北京：机械工业出版社，19969、陈秀宁，施高义.机械零件课程设计.浙江大学出版社，199510、龚溎义.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社，1990三、完成本课题的总体设计思路（本课题的技术路线简介、总体方案论证、对本课题完成情况的预计）本软件的技术路线分两部分，第一步是弹簧的设计及强度校核部分，这里面将涉及到数据库技术。使用Visual Basic中的DATA控件，该控件的功能能链接某一数据库并实现一些数据库操作，但它本身无法显示数据库各记录的内容，必须由VB提供另外的工具以方便用户对记录进行编辑和浏览。具体弹簧设计时需要详细参考机械设计手册第四版第三卷中的弹簧部分。第二部为Visual Basic 与 Web 。利用Microsoft Frontpage 制作网页，然后通过Visual Basic 调用网页，本软件利用网页的制作和调用功能，提供在线帮助功能。总体方案论证，论证该方案的可行性，具体为在VB中能否根据给定的条件完成弹簧的参数设计，能否利用AUTOCAD提供的Automation clients对象来访问该程序。通过查看资料实践证明该方案是可行的。然后在宏观上列出即将设计的弹簧软件的程序界面，理清每个界面之间的链接以及各参数变量之间的关系。完成本课题需要对Visual BASIC进行深入地学习，对数据库的建立和管理有所掌握，另外对AUTOCAD的二次开发有一定的了解。预计完成本课题需要对Visual BASIC进行深入地学习和了解，及对数据库有一定的了解，另外对AUTOCAD的二次开发有一定的了解，对弹簧的设计有较深的掌握。物化成果为：完成设计说明书1份（字数在2万字以上），其中附件包括：有效程序光盘，软件需求说明书，详细设计说明书，软件使用说明书，程序清单，软件测试分析报告，总结报告。查阅本专业相关文献10篇以上，撰写文献综述，字数不少于5000字。四、课题进度安排04.02.16-04.02.27 毕业实习 04.03.01-04.03.12 方案论证 04.03.12-04.05.03 设计阶段 04.05.03-04.05.20 编写说明书 04.05.20-04.05.24 毕业设计预答辩 04.05.25-04.06.12 修改设计资料 04.06.13-04.06.14 复查设计资料 04.06.16-04.06.18 毕业答辩 04.06.19-04.06.20 材料整理装档指导导师意见指导教师（签名） 2004年 月 日教研室意见教研室主任（签字） 2004年 月 日系部意见：部门（公章） 系主任（签名） 2004年 月 日 毕业设计任务书课题： 弹簧CAD软件的开发 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 姚 卫 华 班 级 B材机002班 学 号 B0012224 指 导 教 师 教 研 室 主 任 系 主 任 发 放 日 期 2004.3.20 一、设计（论文）内容根据所学课程内容，运用VB语言设计一进行弹簧设计的软件，在系统的引导下输入已知参数、选择计算条件，获得初步计算结果并进行多方案的比较，直到获得满意的设计计算结果。二、设计（论文）依据弹簧的相关技术资料三、技术要求1、所设计软件应包括常用弹簧的设计、计算分析，常用技术资料查询；2、软件应为通用程序，具有较好的容错性，程序代码简练，执行效率高，便于操作；3、程序代码要有良好的程序设计风格，说明注释要全面、简明，应具有较好的可读性和可维护性，便于以后的修改和扩充；4、编写系统主控程序；5、掌握VB。四、毕业设计（论文）物化成果的具体内容及要求弹簧CAD软件五、毕业设计（论文）进度计划起讫日期工作内容备 注04.02.16-04.02.27毕业实习04.03.01-04.03.12方案论证04.03.12-04.05.03设计阶段04.05.03-04.05.20编写说明书04.05.20-04.05.24毕业设计预答辩04.05.25-04.06.12修改设计资料04.06.13-04.06.14复查设计资料04.06.16-04.06.18毕业答辩04.06.19-04.06.20材料整理装档六、主要参考文献：1、徐锦康,蔡慧官,蒋同洋.机械设计.第2版.北京：机械工业出版社，20012、濮良贵，纪名刚. 机械设计. 第6版. 北京：高等教育出版社，19963、徐灏,蔡春源,严隽琪,汪恺,周士昌.机械设计手册.第2版.北京:机械工业出版社，20024、张芳春.机械零件的程序设计.河海大学出版社，19935、邱宣怀.机械设计.第三版.北京：高等教育出版社，19896、徐灏.新编机械设计师手册（上、下）.北京：机械工业出版社，19957、张言羊.机械零件计算机辅助设计.北京：高等教育出版社，19868、余梦生，吴宗泽.机械零部件手册 选型设计指南.北京：机械工业出版社，19969、陈秀宁，施高义.机械零件课程设计.浙江大学出版社，199510、龚溎义.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社，1990七、其他1、完成设计说明书1份（字数在2万字以上），其中附件包括：有效程序光盘，软件需求说明书，详细说明书，程序清单，使用说明书，软件测试分析报告，总结报告。2、查阅本专业相关文献10篇以上，撰写文献综述，字数不少于5000字。5盐城工学院 本科毕业设计说明书 2004 0 前言本课题是设计一个运用VB语言的软件，该软件可以进行弹簧设计，在VB系统的引导下输入已知参数，选择计算条件，即可获得初步计算结果并进行多个方案的比较，可以获得操作者满意的设计计算结果。本课题的来源、基本前提条件和技术要求：a) 本课题的来源：在工程设计中，经常要碰到弹簧设计的问题，传统的方法很繁琐，本课题的设想是利用本软件简化常规设计的繁琐过程，节省设计时间，并运用计算机辅助设计，根据给定的条件完成弹簧设计及校核，让弹簧设计人员在很短的时间内能够得到合适的设计参数。 b) 要完成本课题的基本前提条件是：必须熟悉弹簧设计的流程，再确定方案。 c) 要完成本课题技术要求是：必须能够熟练运用VB语言进行简单的程序设计。本课题要解决的主要问题和设计总体思路：a) 本课题解决的主要问题：弹簧CAD软件开发的程序流程、数据库的创建及调用该怎样实现、弹簧强度校核时的参考依据、网页的制作以及数据库的更新问题。b) 本课题的设计总体思路：本软件的技术路线分两部分，第一步是弹簧的设计及强度校核部分，这里面将涉及到数据库技术。第二部为Visual Basic 与 Web 。利用Microsoft Frontpage 制作网页，然后通过Visual Basic 调用网页。总体方案论证，论证该方案的可行性，具体为在VB中能否根据给定的条件完成弹簧的参数设计，然后在宏观上列出即将设计的弹簧软件的程序界面，理清每个界面之间的链接以及各参数变量之间的关系。完成本课题需要对Visual BASIC进行深入地学习，对数据库的建立和管理有所掌握，对网页的调用有一定的了解。 预期的经济效益和社会效益：a) 经济效益：本软件从使用者的角度出发，体现了简明、通俗、易操作的特点，极易被用户所接受，因此，市场前景看好。b) 社会效益：一旦本软件投入生产，能够节省大部分因设计和计算的时间，因此能够提高社会生产率。本论文将对弹簧CAD软件设计的全部过程进行阐述，共分为六篇：第一篇为计算机辅助设计概述。简要讲述了计算机辅助设计的软件组成、技术特点以及在工程中的作用和意义等。第二篇为弹簧的计算机辅助设计。讨论了弹簧设计的特点和内容以及弹簧CAD软件的设计。第三篇为关键技术的阐述。讨论了该软件设计过程中所涉及到的关键技术。第四篇为软件开发。分别讨论了开发平台的选择、总体设计及软件制作过程。第五篇为测试及应用。第六篇为结论。 本论文力求做到： a) 反映最新的设计思想 b) 反映与总结作者的设计成果 c) 理论联系实际由于软件设计博大精深，作者的知识水平与实践经验远不能与此相适应，故书中的内容定有不当或错误之处，恳请老师和同学批评指正。551 弹簧的计算机辅助设计1.1 计算机辅助设计的构成、特点、作用及意义1.1.1 计算机辅助设计系统的软件构成计算机辅助设计系统的软件构成如图1-1所示。 图1-1 软件构成 图1-1 CAD系统的软件组成软件分为两大类：支撑软件和应用软件。支撑软件包括操作系统（实现对硬件的控制和资源的管理），程序设计语言（Fortran、Basic、C、二次开发语言和汇编语言）及其编辑系统，数据库管理系统（对数据的输入、输出、分类、存储、检索进行管理）和图形支撑软件（AutoCAD）。另一类是应用软件，它是根据本领域工程特点，利用支撑软件系统开发的解决本工程领域特定问题的应用软件系统。应用软件系统包括：设计计算方法库（常用数学方法库、统计数学方法库、常规设计计算方法库、优化设计方法库、可靠性设计软件、动态设计软件等）和各种专业程序库（常用机械零件设计计算方法库、常用产品设计软件包等）。目前在二维CAD软件方面，国内已经开发出众多的应用软件，主要包括基于AutoCAD平台和自主平台两类应用软件。1.1.2 计算机辅助设计的技术特点：a) 图形处理技术 如自动绘图、几何建模、图形仿真及其它图形输入、输出技术。b) 工程分析技术 如有限元分析、优化设计及面向各种专业的工程分析等。c) 数据管理与数据交换技术 如数据库管理、产品数据管理、产品数据规范及接口技术等。d) 文挡处理技术 如文挡制作、编辑及文字处理等。1.1.3 计算机辅助设计在工程中的作用以意义计算机辅助绘图是CAD中工程应用中最成熟的领域，一个完善的CAD系统，应包括交互式图形程序库、工程数据库和应用程序库。对于产品或工程的设计，借助CAD技术，可以大大缩短设计周期，提高设计效率。1.2 弹簧设计的特点及内容1.2.1 拉伸弹簧设计的特点及内容圆柱螺旋拉伸弹簧主要用于受拉伸载荷的场合，如联轴器过载安全装置中用的拉伸弹簧以及棘轮机构中棘抓复位拉伸弹簧，变形和应力的方向相反。因此，圆柱螺旋压缩弹簧的基本计算公式同样可用于拉伸弹簧。a) 圆柱螺旋拉伸弹簧的初拉力的确定圆柱螺旋拉伸弹簧的初拉力取决于材料种类、材料直径、旋绕比和加工方法。采用卷制后不需淬火的弹簧钢丝制成的拉伸弹簧，均有一定的初拉力。如果不要初拉力，则各圈间应有间隙。卷成后经淬火的拉伸弹簧没有初拉力。b) 弹簧材料的选取弹簧材料的选取主要根据弹簧的工作条件，弹簧承受的载荷类型，是否受冲击载荷以及弹簧材料的许用力等因素确定，同时也应考虑弹簧制造的工艺性。弹簧用不锈钢丝A组 体现的性能：耐腐蚀，耐高、低温，用于腐蚀或高、低温工作条件的小弹簧；阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝 体现的性能：强度高，性能好，用于内燃机阀门弹簧或类似用途弹簧；油淬火回火碳素弹簧钢丝A、B类 体现的性能：强度高，性能好，适用于普通机械用弹簧，B类较A类强度高； 油淬火回火硅锰合金弹簧钢丝A、C类 体现的性能：强度高，弹性好，易脱碳，用于较高载荷的弹簧。A类用于一般用途和汽车悬挂弹簧，C类用于汽车悬挂弹簧；弹簧用不锈钢丝B组 体现的性能：耐腐蚀，耐高、低温，用于腐蚀或高、低温工作条件的小弹簧；阀门用油淬火回火铬钒合金弹簧钢丝 体现的性能：有较高的疲劳强度，用于较高工作温度的高应力内燃机阀门弹簧或其他类似弹簧；弹簧用不锈钢丝C组 体现的性能：耐腐蚀，耐高、低温，用于腐蚀或高、低温工作条件的小弹簧。c) 弹簧材料许用力 弹簧常在变载荷和冲击载荷下工作，而且要求在承受较大应力情况下不产生塑性变形，因此要求弹簧材料具有较高的抗拉强度极限、弹性极限和疲劳强度极限，不易松弛。同时要求有较高的冲击韧性，良好的热处理性能等。弹簧的材料许用力与材料种类、载荷性质、热处理方法、弹簧丝的尺寸、弹簧的工作条件和重要程度有关。许用应力按弹簧的受载情况和变载荷循环次数分为三类，循环次数在1000000以上的弹簧为I类，循环次数在1000100000之间及受冲击载荷弹簧为II类，循环次数在1000以下的弹簧为III类。考虑到经济性，应优先采用碳素弹簧钢，用以制造尺寸较小的一般用途的螺旋弹簧和板弹簧。对于受冲击载荷的弹簧应选用硅锰钢、铬钒钢等。在变载荷作用下，以铬钒钢为宜。对于腐蚀介质下工作的弹簧，应采用不锈钢和铜合金。1.2.2 压缩弹簧设计的特点及内容圆形截面圆柱螺旋压缩弹簧与圆柱螺旋拉伸弹簧相同，它主要用于受拉伸载荷的场合，如联轴器过载安全装置中用的拉伸弹簧以及棘轮机构中棘抓复位拉伸弹簧，只是变形和应力的方向相同。因此，圆柱螺旋压缩弹簧的基本计算公式同样可用于拉伸弹簧。a) 圆柱螺旋压缩弹簧的弹簧刚度的确定圆柱螺旋压缩弹簧的弹簧刚度与安装高度、工作载荷、工作行程有关系，与其它的参数无关。b) 圆柱螺旋压缩弹簧的材料的选择弹簧材料的选取主要根据弹簧的工作条件，弹簧承受的载荷类型，是否受冲击载荷以及弹簧材料的许用力等因素确定，同时也应考虑弹簧制造的工艺性，具体的参照上面拉伸弹簧部分。c) 圆柱螺旋压缩弹簧的许用力圆柱螺旋压缩弹簧的许用力跟拉伸弹簧的许用力具体参照机械设计手册第三卷。1.3 变量的选择1.3.1 压缩弹簧设计的变量选择变量名称 含义 单位 a 安装载荷 N b 安装载荷 N c 工作载荷 N d 工作行程 mm e 弹簧刚度 N/mm f 载荷作用次数 次 g 载荷类型 name1 材料名称 txml 弹性模量 MPa qbml 切变模量 MPa klqd 抗拉强度 MPa qyl 许用切应力 MPa dimention1 钢丝直径 mm xrb 旋绕比 thzj 弹簧中径 mm yxqs 有效圈数 m 端部型式 n 压并圈数取值范围 l 压并圈数取值 k 曲度系数 h0 弹簧自由长度 mm e1 弹簧实际刚度 N/mm wc 弹簧刚度相对误差 f1 弹簧安装变形量 mm f2 弹簧工作变形量 mm fs1 试验载荷 N1.3.2 拉伸弹簧的变量选择变量名称 含义 单位 a0 安装载荷 N b0 工作载荷 N c0 工作行程 mm e0 试验载荷 N wc1 刚度相对误差 e2 实际刚度 N/mm azgd 安装高度 mm f0 载荷作用次数 次 d0 工作行程 mm name10 材料名称 qbml0 切变模量 MPa txml0 弹性模量 MPa klqd0 抗拉强度 MPa xyqyl0 许用切应力 MPa m1 端部型式 n1 端部刚度长度系数 xrb0 旋绕比 thzj0 弹簧中径 mm dimention2 钢丝直径 mm yxqs0 有效圈数 k0 曲度系数 f01 弹簧初拉力 N x5 最小变形比 x6 最大变形比 tmin 最小切应力 N tmax 最大切应力 N fl1 安装变形量 mm fl2 工作变形量 mm fls 试验变形量 mm h01 弹簧自由长度 mm1.4 程序的流程图1.4.1 压缩弹簧设计的程序流程图 开 始输入a,b,c,d,f计算e,g选择name1确定qbml、txml、klqd、qyl选择m确定n、l根据c、qyl、xrb计算k、dimention1计算thzj计算yxqs计算e1、wc判断弹簧特性、疲劳强度、共振验算、稳定性是否满足输出设计参数及计算结果结 束1.4.2 拉伸弹簧设计的程序流程图开 始输入a0,b0,c0,f0、azgd计算d0、e0,g0选择name10确定qbml0、txml0、klqd0、qyl选择m1确定n1根据b0、xyqyl0、xrb0、k计算k0、dimention2计算thzj0计算yxqs0计算e2、wc1判断弹簧特性、疲劳强度是否满足输出设计参数及计算结果结 束1.5 弹簧的设计计算 1.5.1 压缩弹簧的设计计算给定初始条件：安装载荷、安装高度、工作载荷、工作行程、载荷作用次数，要求计算出弹簧参数：钢丝直径、弹簧中径、有效圈数等，校核时需计算安装变形量、工作变形量、试验变形量、试验载荷、弹簧特性f1/fs、f2/fs、最小切应力、最大切应力、切应力比、验算疲劳强度、验算共振是否满足要求、稳定性的验算等。a) 钢丝直径的设计公式 (1-1) (1-2) d 钢丝直径 C 旋绕比 k 曲度系数 F 工作载荷平均许用切应力 b) 弹簧中径的设计公式 (1-3) D钢丝直径c) 有效圈数的设计公式 (1-4) G 切变模量 k 要求弹簧刚度d) 实际弹簧刚度的设计公式 (1-5)e) 安装变形量 (1-6) f1弹簧安装变形量 F1安装载荷 e1弹簧实际刚度f) 试验载荷 (1-7) Fs 试验载荷 许用切应力 K曲度系数g) 工作变形量 f2=f1+d (1-8) f2弹簧工作变形量f1弹簧安装变形量d 工作行程 h) 试验变形量 (1-9) fs 弹簧试验变形量i) 切应力 (1-10) (1-11)min最小切应力 最大切应力 1.5.2 拉伸弹簧的设计计算 给定初始条件：安装载荷、安装高度、工作载荷、工作行程、载荷作用次数，要求计算出弹簧参数：钢丝直径、弹簧中径、有效圈数等，校核时需计算初拉力、安装变形量、工作变形量、试验变形量、弹簧特性f1/fs、f2/fs、最小切应力、最大切应力、切应力比、验算疲劳强度等。钢丝直径、弹簧中径、有效圈数以及切应力的计算公式基本与压缩弹簧一样。a) 初拉力的计算 (1-12) (1-13) F0 初拉力 初切应力 G 切变模量（MPa）b) 安装变形量 (1-14) 安装变形量 实际弹簧刚度 安装载荷c) 试验变形量 (1-15)d) 工作变形量 (1-16) F弹簧工作载荷1.6 数表处理 机械设计中用到的公式，有些非常复杂。为了节省手算时间，又能直观地达参数间的关系及变化规律，才编制成数表或线图。在弹簧设计过程中，多处运用了数据库表。例如在材料选择部分，对于不同的材料，不同的载荷类型，弹性模量、切变模量、硬度、温度都做相应的变化，运用传统的编程将会变得很烦琐而且很难实现。故采用VB的数据库技术，然后调用数据库表就可以了。现举例如表1-1所示：材料名称标准切变模量G(GPa)弹性模量E(GPa)推荐硬度范围(HBc)推荐温度范围碳素弹簧钢丝GB4357B级79206-40130琴钢丝YB/T5101G1组79206-40130弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 A组71193-200300阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T510279206-40150油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 A类79206-40150油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T51043 A类79206-40200阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝YB/T510579206-40250阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝YD/T510879206-40210 硅青铜线GB31214193.2HB90100-40120锡青铜线GB31244093.2HB90100-250120 碳素弹簧钢丝GB4357C级79206-40130碳素弹簧钢丝GB4357D级79206-40130琴钢丝YB/T5101G2组79206-40130琴钢丝YB/T5101F组79206-40130弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 B组71193-200300弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 C组71193-200300油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 B类79206-40150油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T51043 B类79206-40200 表1-1 弹簧常用材料的力学性能a) 表1-1的创建首先，在一数据库中新建一张表，定义表的名称为弹簧常用材料的力学性能，然后，给这张表定义五个字段名，分别为材料名称标准、切变模量G（GPa）、弹性模量E（GPa）、推荐硬度范围（HRC）、推荐温度范围。最后分别输入每一行的内容，这张表就创建好了。b) 表1-1的调用在弹簧设计中，要想调用上张表，运用DATA控件，将databasename属性改为有效数据库名，将RecordSource属性改为该数据库中的表“弹簧常用材料的力学性能”，然后将Text3控件、Text4控件和Text8控件的datasource属性改为DATA控件名，datafield属性改为该表中某一字段名，按照此方法调整各控件的属性，就可以了调用该表了。在设计时编程如下：Dim cr1 As StringDim curr1 As Stringname1 = Combo1.Textcurr1 = Data1.Recordset.Bookmarkcr1 = 材料名称标准= & & name1 & Data1.Recordset.FindFirst (cr1)txml = Val(Text3.Text)Dim name2 As StringDim cr2 As StringDim curr2 As Stringname2 = Combo1.Textcurr2 = Data2.Recordset.BookmarkText2.DataField = 切变模量cr2 = 材料名称标准= & & name2 & Data2.Recordset.FindFirst (cr2)klqd = Val(Text4.Text)qyl = Val(Text8.Text) 2 关键技术2.1 面向对象的程序设计语言Visual Basic 6.0Visual Basic 6.0是微软公司可视化系列开发工具中的产品，是Windows 应用程序最简便、最快捷的开发工具之一。在该软件的开发过程中，重点运用了VB6.0的特点有：a) 结构化的程序设计VB具有丰富的数据类型、众多的内部函数和结构化程序结构，而且简单易学。例如在计算螺旋伸角时运用了反正切函数。b) 支持多种数据库系统的访问利用数据控件或ODBC能够访问的数据库系统有，Microsoft Access、Btrieve、dBASE、Microsoft FoxPro和Paradox等，也可访问Microsoft Excel 、Lotusl-2-3等多种电子表格。例如在材料选择部分运用了Access的数据库技术。c) 新增了多个应用程序向导 VB新增的应用程序向导可以自动创建不同类型、不同功能的应用程序。例如在该软件制作过程中，运用了VB数据向导、Web浏览器等。2.2 数据库技术的应用 在弹簧CAD软件的开发过程中多处运用到数据库访问技术。在材料的选择部分以及菜单项的数据管理使用了Access数据库。在该软件的开发过程中我利用数据库的目的是操作方便，更加有利于二次开发。当有新的弹簧材料出现或有旧的弹簧材料被淘汰时，我们不需要更改源程序只要在数据库中添加或删除就可以了。数据库是按照一定方式组织并存储的信息集合。表是数据库的组成单元，一个数据库是由一个或多个表组成；每个表包含若干个记录，每个记录包含若干个字段。表是用“域”表示表的一列，用“记录”表示表的一行。用户可以通过设置为数据库设置一个或多个索引，由数据库引擎通过这些索引对数据库进行查找、排列和过录。通过关键字来建立表与表之间的关系，Visual Basic中这些相关表的集合称为关系数据库。通过“结构化查询语言SQL”来和数据库对话。为了提高Visual Basic 6.0应用程序对数据库的操作能力，Visual Basic 6.0系统提供了一些对象：Data 、DataGrid 、Datalist和DataCombo。最常用的是Data控件，通过它用户可以快速的处理各式各样的数据库，使得设计人员省下一堆程序代码编写的工作，能够很轻松地设计及维护数据库内容。但Data控件提供的功能只是链接某一数据库并实现一些数据库操作，它本身无法显示数据库各记录的内容，必须有Visual Basic 提供另外的工具以方便用户对记录进行编辑和浏览，这些工具在Visual Basic系统中称为数据感知控件。只需将此类控件的DataSource属性设置为一个有效的数据库名，DataField属性设置为此有效数据库中的一个有效字段名，则该对象就可以感知数据库的某个字段了。按以下步骤可以创建简单的数据库应用程序：a) 把Data 控件添加到窗体中。b) 设置其属性以指明从哪个数据库和表中获取信息。c) 添加各种绑定控件（如各种文本框、列表框和“绑定”到Data 控件的其它控件）。d) 设置绑定控件的属性以指明要显示的数据源和数据字段。运行应用程序时，这些数据绑定控件会自动显示出数据库当前记录的各个字段。Microsoft Access 在创建Jet数据库时使用更广泛。它为建立表、索引、查询和表的关联提供了一个很好的可视化界面。Visual Basic可以处理用各种Access 版本创建的数据库；当然，要处理32位的数据库，必须使用Access95或更高的版本。下面是创建一个数据库表的基本步骤：a) 打开“外接程序”菜单的“可视化数据管理器”，进入到VisData 窗口。b) 选择VisData 窗口“文件”菜单中的“新建”，并选择“Microsoft Access”项。此时会出现一个“保存”对话框。c) 为将要建立的数据库设置文件名和保存路径。d) 保存完文件名和路径后，VisData 窗口中会出现两个子窗口：“数据库窗口”和“SQL 语句”，如图2-1所示。图2-1 数据库窗口e) 用鼠标单击Properties项，出现了上图中的快捷菜单，单击“新建表” 项打开“表机构”窗体，如图2-2所示。按照下图2-2对话框的提示，输入表的名称，生成用户所需要的表。f) 输入表的名称，单击“添加字段”按钮，出现“添加字段”窗体，如下图2-3所示。然后输入域名，并设置域名的数据类型，每设置好一个域，就按“确定”按钮，在将所有的域都设置好后，按“关闭”按钮返回“表结构”窗体。若无其它的设置，按“表结构”窗体的“生成表”按钮。这样就建立了一个简单的表。这样就建立了一个表，但无任何记录。若数据库中不止一个表，则重复步骤 e)、f)。如图2-3所示。 图2-2 表结构 图2-3 添加字段 依次输入表的各个字段名，然后生成表，再在这张表中输入具体的内容，这张表就做好了。该软件中的弹簧材料特性等一些表就是利用这种方法建成的。然后运用VB本身提供的数据控件等，并通过简单的编程就可调用了。2.3 接口技术AUTOCAD 从R14版本起加入了Active X 自动化服务功能（Active X Automation Server Capabilities），而VB又是最为常用的支持Active X Automation 技术的开发工具，以它作为开发工具，使AUTOCAD 与 其它Windows应用程序的数据共享变得非常简单。由VB调用AUTOCAD 软件包，采用链接方式，将绘图命令作为数据传送到AUTOCAD软件包中，AUTOCAD 软件包接到数据（绘图命令）后，给出反映并进行绘图，从而完成软件的绘图功能。绘图所需参数一般来源于设计手册和国家标准，许多参数是以表格形式给出的，把这些数据参数建立数据库表，可使绘图程序代码简化，同时可提高程序的通用性。利用数据库的索引、关联汇总生成总明细表、标准件表、通用件、外构件表将变轻而易举。VB具有较强的数据库管理和操作功能，可以在VB环境下利用Visual DATA Manger 建立一个Access型数据库，通过给用户提供的参数，输入相应的参数，并将参数存入数据库中。间接得到绘图所需的参数。由于时间和技术问题，此留住二次开发应用。为了更好的建立AUTOCAD的对象模型，应对其作一定的了解。AUTOCAD以层次结构组织对象的，其最顶层是Application,下面是Preferences 、Document 、Menubar、menugroups 等。其中Document下面包括Blocks、Modelspace、 paperspace 、layers utility等。使用VB调用AUTOCAD的方法： a) 在VB中选取“工程”菜单中的“引用” ，在“引用”对话框中选择“AUTOCAD2004 Object Library、AUTOCAD/ Object DBX Common Object Library”,在引用项目中加入AUTOCAD2004 Object Library后，在VB中用“视图”菜单中的“对象浏览器”来查看可使用的AUTOCAD物件，只要物件可以浏览，则Visual Basic 可以使用此物件。b) 调用AUTOCAD程序清单Option ExplicitDim acadapp As ObjectDim preference As ObjectDim paspace As ObjectDim acaddoc As ObjectDim mospace As ObjectPrivate Sub Command1_Click()On Error Resume Next 容错处理Set acadapp = GetObject(d:autocad2004, AutoCAD.Application)If Err Then Err.Clear 清除处理 Set acadapp = CreateObject(AutoCAD.Application) End IfIf Err Then MsgBox Err.Description Exit Sub End If acadapp.Visible = True Set preference = acadapp.Preferences Set acaddoc = acadapp.ActiveDocument Set mospace = acaddoc.ModelSpace Set paspace = acaddoc.PaperSpaceEnd Sub上面的程序经调试成功，说明VB应用程序和AUTOICAD之间的DDE通道的建立是可行的，为二次开发中的绘图功能提供了技术支持。2.4 网页的制作及调用DHTML（DYNAMIC HTML）是一系列网络技术标准集。DHTML应用程序允许编写的Visual Basic 代码来响应DHTML页面上的操作，而不必把处理传给服务器。 DHTML应用程序是一个Visual Basic 应用程序，它在一个交互的、基于浏览器的应用程序中使用一中DHTML和已编译Visual Basic代码组合。一个DHTML应用程序驻留在浏览器所在的机器上，它在那里解释和响应浏览器中最终用户执行的操作。DHTML应用程序使用Visual Basic 代码执行大多数相当于以前用脚本CGI处理和其它Internet 应用程序开发方法来完成的处理，并且其中大多数处理不传到服务器即可完成。总而言之，DHTML应用程序允许开发者和最终用户按一种新的方式和WEB页面来进行交互。但是DHTML应用程序必须运行在IE4以上。DHTML即动态HTML，并不是一种新的语言，而是一种扩充功能的HTML。在HTML中，页面的内容依靠服务器来改变。有了DHTML，页面中的元素就可以由浏览器来改变或操纵，这就是“动态”的含义。所有的HTML元素，都可以在DHTML中使用。 在DHTML中，开发人员可以通过编写代码或某种类型的模板系统来手工制作Web页面，而且页面外观在文档编写完成后就可固定。但是，这种限制有时过于苛刻，使设计的页面过分呆板，并远远落后于实际需要。除了该语言的动态特性外，DHTML还可以用来维护Web应用程序的状态。对于DHTML文挡，每当需要处理下一个页面时，客户和服务器就要开始一个新的会话，并且要把所需要的各种信息传给服务器，即所谓的非正式连接。这样，当客户浏览多个页面时，会浪费许多时间。而在DHTML中，可以通过页面本身来维护状态，而不必依赖服务器、Cookies或页面中隐藏数据。在这种情况下，浏览器本身已成为一个状态管理器，它为当前装入的页面和服务器提供信息，让它们决定下一步的操作。这些问题之所以能在DHTML中得到解决，是因为Visual Basic 可以在应用程序运行过程中跟踪所有的信息，即维护状态。 Visual Basic 6.0提供了一个动态HTML类型的工程模板，利用该模板可以方便地建立DHTML的应用程序。要使用DHTML页面设计器，可在新建工程时选择DHTML应用程序模板，打开DHTML页面设计器。 该技术的应用已经成熟， 还可以通过Frontpage来制作网页，但前提得先安装Office 2000,利用该方法制作更方便。本软件是利用这个方法来制作网页，简单易懂，操作方便。将网页做好后，然后在工程中添加Web浏览器，只要将MDIChild属性该为False,再把Text中输入需调用网页的地址。通过这些方法，我们可以很方便的运用该技术，来实现弹簧软件的帮助主题。3 软件开发3.1 开发平台的选择3.1.1 软件开发概述软件开发具有三个特性：a) 创造性软件开发具有一次性特点，通常没有或很少以往的经验可以借鉴，执行中有许多未知因素，每个因素又常常带有不确定性，因而既要承担风险又必须发挥创造性，这也是它与一般重复工作的区别。b) 复杂性 软件开发一般需要跨越多个组织、需要运用多种学科的知识，结合多种技术，还需要将多种学科的知识，结合多种技术，还需要将不同背景、来自不同组织的人员有机地组织在项目组内，在技术性能、成本、进度等较为严格的约束条件下实现项目目标，这些因素都决定了软件开发的复杂性。c) 时效性 软件开发要求在规定的期限内达到预定目标，一旦目标实现，项目就失去了起存在的意义，因此软件开发有一定的寿命周期。 由于以上特性，软件开发曾一度和当前很多科研项目一样具有很大的随意性。然而，仅仅几十年历史的软件产业以发展出许多优秀的开发方法，究其原因，有如下两点：a) 软件开发需要很高的精确性，代码中一个错误的字母或符号都会导致整个系统的崩溃，因此，一定要遵循严格的开发方法才可能完成软件项目。b) 二软件是当前信息经济的基础，软件开发的规模非常庞大以至于形成了一个巨大的产业。而产业化的特征就是工程准则和标准化制造方法。 3.1.2 软件开发方法当前世界有很多中软件开发方法，在该软件的开发平台中我们选择了用Visual Basic 6.0作为设计平台。众所周知，Visual Basic语言它拥有四项主要技术特点：a) 提供了易学易用的应用程序集成开发环境在VB集成开发环境中，用户可设计界面、编写代码、调试程序，直至把应用程序编译成可执行文件，在Windows中运行，使用户在友好的开发环境中工作。b) 具有面向对象的可视化设计工具 在VB中，应用面向对象的程序设计方法（OOP），把程序和数据封装起来视为一个对象，每个对象可视的。程序员在设计时只需用现有工具根据界面设计的要求，直接在屏幕上“画”出窗口、菜单、按钮、滚动条等不同类型的对象，并为每个对象设置属性。程序员的编程工作仅对对象要完成哪些功能的程序，因而程序设计的效率可提高许多。c) 支持多种数据库系统的访问利用数据控件或ODBC能够访问的数据库系统有，Microsoft Access、Btrieve、dBASE、Microsoft FoxPro和Paradox等，也可访问Microsoft Excel 、Lotusl-2-3等多种电子表格。d) Active 技术Active 技术发展了原有的OLE技术，它使开发人员摆脱了特定语言的束缚。可方便地使用标准的Active 部件，调用标准的接口，实现特定的功能。另外，Windows 应用程序之间的数据通信方式有三种：利用煎贴板完成数据交换、动态数据交换（DDE）、对象链接和嵌入（OLE）。由于VB与AUTOCAD 都支持以上三种通信方式，另外，Visual Basic 总共可取得AUTOCAD 约70个对象，这些对象共有五百多个方法和属性。AUTOCAD按层次来组织这些对象，其中 Application对象处于该层次的顶端，所以其它对象都是Application 的“孩子”。操作一个特定的对象必须从Application 对象开始，再到它的子对象（Document 对象和Preferences对象），一直下去直到要操作的特定对象。接下来就可以用该对象的属性和方法来创建或修改对象的属性特征。故选择Visual Basic平台。3.2 总体设计3.2.1 功能模板在 Visual Basic 6.0 版本平台上， 给定部分弹簧设计参数，参考机械设计手册中的设计公式设计出合格的弹簧。该软件具有易用性、交互式、通用性等优点，另外给后续开发人员留有很大的开发空间，比如说绘图等。界面设计从使用者的角度出发，采用Visual Basic语言，以对话框的形式，根据弹簧的类型（压缩还是拉伸）以及弹簧建模过程中调到的参数进行设计。对话框中的部分数据可从数据库中调用,一些标准也可在下拉列表中直接选取。3.2.2 总体工作框图总体设计时，按照从总体到具体，再从具体到总体的设计思路。“弹簧设计”包括“拉伸弹簧设计”和“压缩弹簧设计”，他们包括六大块，具体的每一块都对应一个或多个窗体界面，如图3-1所示： 图3-1 总体工作框图3.2.2.1 设计信息设计信息窗体中包括设计者的姓名、设计单位 、设计日期、设计时间 。3.2.2.2 设计参数设计参数窗体中包括安装载荷(要求)F1、安装高度 H1、工作载荷(要求) F2、工作行程 h、要求刚度 k、载荷作用次数 N、 载荷类型 。3.2.2.3 选择材料选择材料窗体中包括材料名称Name 、切变模量E、切变模量 G、抗拉强度 、许用切应力 b。这个窗体界面中将涉及到数据库的创建及数据库的调用。数据库类型为Microsoft Access 。3.2.2.4 端部型式 端部型式窗体中将包括端部型式 sType、压并圈取值范围 n2、压并圈数 n23.2.2.5 设计弹簧 设计弹簧大窗体中将涉及到钢丝直径的计算窗体、弹簧中径的计算窗体、有效圈数的计算窗体。其中钢丝直径的计算窗体包括工作载荷、平均许用切应力、旋绕比，然后根据计算公式计算曲度系数K、钢丝直径计算值等。弹簧中径的计算窗体中将包括钢丝直径、旋绕比，然后根据计算公式计算出弹簧中径。有效圈数窗体中将包括弹簧切变模量G、弹簧中径D、旋绕比C、要求弹簧刚度，通过计算公式来计算有效圈数n,根据有效圈系列n正确选择弹簧有效圈。3.2.2.6 校核弹簧 校核弹簧大窗体中将涉及到安装变形量 f1、工作变形量 f2 、试验变形量 fs、最小变形比 f1/fs、最大变形比 f2/fs弹簧特性、最小切应力 min、最大切应力 max、切应力特性系数 、最大切应力比抗拉强度 max/b 、弹簧疲劳强度 Tq、弹簧自振频率 n、共振要求 Tg等。以上六大块中的有些参数是全局变量，如弹簧刚度、安装载荷、载荷作用次数、许用切应力等等。3.2.3 特点3.2.3.1 该软件使用方便该软件克服了设计者传统的设计理论，充分利用计算机对信息的处理能力，形成了面向用户的，交互式的弹簧专用软件,用户可以根据给定的设计要求，将它输入到窗体对话框，这样就可以得到弹簧的全部参数，该软件使用方便，运行效率高。3.2.3.2 有利于培养学习者的多种能力在该软件过程中，学习者要操作计算机来完成整个学习过程，得到了传统教学中难以获得的直观知识，调动了学习者学习的内在动力，达到了激发学习者的学习兴趣，加深对课程内容的理解和掌握，提高学习效率的教学目的。、3.3 弹簧CAD软件的制作3.3.1 软件支持条件： a) 硬件要求：P或更高性能的个人工作套机；欲能及时输出页面报告文件，需配有打印设备； 50Mb硬盘安装空间与10Mb储存空间。b)软件环境：简体中文WIN9x或更高版本系统平台； 装有IE3.0以上浏览器；要对输出报告进行文本格式化处理，需装有word 或其他字处理编辑3.3.2 弹簧设计软件中数据的组织 3.3.2.1 压缩弹簧中数据的组织已知条件： 安装高度H1、工作载荷F2、工作行程h、载荷作用次数n在该弹簧设计软件中，压缩弹簧的数据流按以下步骤完成：a) 根据以知条件计算出安装载荷F1、弹簧刚度k，判断载荷作用类型设计弹簧时应分析载荷的性质和工作条件，这是必不可少的。载荷作用次数在1000之内的为III类载荷类型；载荷作用次数在1000000以上的为I类载荷类型；载荷作用次数在10001000000为II类载荷类型。弹簧刚度k=(工作载荷F2-安装载荷F1)/工作行程b) 根据所选的材料以及上面的载荷作用次数和载荷类型求出切变模量G、弹性模量E、推荐硬度范围、推荐温度范围、平均抗拉强度、平均许用切应力。压缩弹簧的常用材料有：碳素弹簧钢丝GB4357B级、碳素弹簧钢丝GB4357C级、碳素弹簧钢丝GB4357D级、琴钢丝YB/T5101G1组、琴钢丝YB/T5101G2组、琴钢丝YB/T5101F组、弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 A组、弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 B组、弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 C组、阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5102油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 A类、油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 B类、油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 A类、油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 B类、油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 C类、阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝YB/T5105 、阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝YD/T5108等。平均抗拉强度跟平均许用切应力与弹簧的材料以及载荷类型有关。把他们之间关系做成表格形式，当载荷类型为I类载荷时，如表3-1所示：弹簧材料平均抗拉强度（MpaI(Mpa)碳素弹簧钢丝GB4357B级1740653碳素弹簧钢丝GB4357C级1980743碳素弹簧钢丝GB4357D级2180818琴钢丝YB/T5101G1组2158809琴钢丝YB/T5101G2组2375891琴钢丝YB/T5101F组1594598弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 A组1300403弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 B组1520471弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 C组1618502阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T51021373340油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 A类1398531油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 B类1569568油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T51043 A类1471559油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T51043 B类1569596油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T51043 1667633阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝YB/T51051814689阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝YD/T51081520578 表3-1 当载荷类型为II类载荷时，平均抗拉强度跟平均许用切应力与弹簧的材料之间的关系如附表1所示。当载荷类型为III类载荷时，平均抗拉强度跟平均许用切应力与弹簧的材料之间的关系如附表2所示。切变模量、弹性模量E、推荐硬度范围、推荐温度范围也主要跟弹簧的材料有关，把他们之间关系做成表格形式，如附表3所示。使用Visual Basic中的DATA控件，该控件的功能只是链接某一Microsoft Access 数据库并实现一些数据库操作，但它本身无法显示数据库各记录的内容，必须由VB提供另外的工具（TEXT控件等）以方便用户对记录进行编辑和浏览。c) 端部形式的选择冷卷压缩弹簧有三种端部形式，包括：一、端部形式Y1型，压并圈数处值范围：12.5，压并圈数处值1.0。二、端部形式Y型，压并圈数处值范围1.52，压并圈数处值1.5。三、端部形式Y型，压并圈数处值范围：01， 压并圈数处值0.0。 热卷压缩弹簧有两种端部形式，包括：一、端部形式RY型，压并圈数处值范围：1.52.5，压并圈数处值1.5。二、端部形式RY型，压并圈数处值范围1.52.5，压并圈数处值1.5。d) 根据输入参数计算钢丝直径 （3-1） （3-2）d 钢丝直径 C 旋绕比 k 曲度系数 F 工作载荷平均许用切应力然后根据钢丝直径的计算值和列表框中的标准进行比较，选择最接近的钢丝直径。e) 根据旋绕比计算中径 （3-3） D钢丝直径f) 按钢丝直径d、弹簧中径D计算有效圈数n （3-4） G 切变模量 k 要求弹簧刚度g) 求出实际弹簧刚度已知条件为：材料切变模量G、钢丝直径d、弹簧中径D、弹簧有效圈数求出：实际弹簧刚度计算公式： （3-5）h) 弹簧的校核弹簧的校核部分分为四部分：a) 计算弹簧特性；b) 疲劳强度验算；c) 共振验算；d) 稳定性验算。具体设计如下： a)弹簧特性的计算弹簧校核时需对在各种载荷下的弹簧变形量进行计算，其中包括：安装变形量： （3-6） f1弹簧安装变形量 F1安装载荷 e1弹簧实际刚度弹簧自由长度： h0=b+ f1 （3-7） b 安装高度 工作变形量： f2= f1+d （3-8） d 工作行程试验载荷： （3-9） Fs 试验载荷 许用切应力 K曲度系数 试验变形量： （3-10） fs 弹簧试验变形量验算f1/fs、f2/fs，当处在20%-80%之间时，保证了弹簧特性。b)疲劳强度验算 （3-11） （3-12） min最小切应力 最大切应力然后验算最大切应力与许用切应力的比值，若小于1就满足条件，否则不满足设计要求。c)共振验算对高速运转中承受循环载荷的弹簧，需进行共振验算，其验算公式为： （3-13） 弹簧自振频率（Hz） 强迫机械振动频率（Hz） 对于减振弹簧，按下列公式验算： （3-14） k 弹簧刚度(N/mm) g 中力加速度，g=9800mm/ W 载荷（N）d)压缩弹簧的稳定性验算高径比较大的压缩弹簧，轴向载荷达到一定值就会产生侧向弯曲而失去稳定性。为保证使用稳定，高径比b=弹簧自由长度/弹簧中径应满足下列要求：两端固定 b=5.3 一端固定一端回转 b=3.7 两端回转 b=2.6当高径比b大于上述数值时，要按照下列公式进行验算： （3-15） 弹簧的临界载荷（N） 弹簧刚度（N/mm） 不稳定系数 最大工作载荷 如不满足上述公式，应重新选择参数，改变高径比b，提高弹簧的临界载荷，以保证弹簧的稳定性。如设计结构受限制，不能改变参数时，应设置导杆或导套。3.3.2.2 拉伸弹簧中数据的组织以知条件：安装载荷、安装高度、工作载荷、工作行程h、载荷作用次数n。在该弹簧设计软件中，拉伸弹簧的数据流按以下步骤完成：a) 根据以知条件计算出弹簧刚度k，判断载荷作用类型设计弹簧时应分析载荷的性质和工作条件，这是必不可少的。载荷作用次数在1000之内的为III类载荷类型；载荷作用次数在1000000以上的为I类载荷类型；载荷作用次数在10001000000为II类载荷类型。试验载荷： Fs=1.25F2 Fs 试验载荷（N） F2 工作载荷（N）弹簧刚度： k=( F2- F1)/ h k 弹簧刚度 h 工作行程b) 根据所选的材料以及上面的载荷作用次数和载荷类型求出切变模量G、弹性模量E、推荐硬度范围、推荐温度范围、平均抗拉强度、平均许用切应力拉伸弹簧的常用材料有：碳素弹簧钢丝GB4357B级、碳素弹簧钢丝GB4357C级、碳素弹簧钢丝GB4357D级、琴钢丝YB/T5101G1组、琴钢丝YB/T5101G2组、琴钢丝YB/T5101F组、弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 A组、弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 B组、弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 C组、阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5102油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 A类、油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 B类、油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 A类、油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 B类、油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 C类、阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝YB/T5105 、阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝YD/T5108等。平均抗拉强度跟平均许用切应力与弹簧的材料以及载荷类型有关。把他们之间关系做成表格形式，当载荷类型为I类载荷时，如表3-3所示：弹簧材料平均抗拉强度平均许用切应力（I）碳素弹簧钢丝GB4357B级1740470碳素弹簧钢丝GB4357C级1980535碳素弹簧钢丝GB4357D级2180589琴钢丝YB/T5101G1组2158583琴钢丝YB/T5101G2组2375641琴钢丝YB/T5101F组1594430弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 A组1300325弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 B组1520380弹簧用不锈钢丝YBD(T)11 C组1618405阀门用油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T51021373285油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 A类1398419油淬火回火碳素弹簧钢丝YB/T5103 B类1496449油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 A类1471559油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 B类1569471油淬火回火硅锰弹簧钢丝YB/T5104 C类1667500阀门用油淬火回火铬硅弹簧钢丝YB/T51051814544阀门用油淬火回火铬钒弹簧钢丝YD/T51081520456 表3-2当载荷类型为II类载荷时，平均抗拉强度跟平均许用切应力与弹簧的材料之间的关系如附表4所示。当载荷类型为III类载荷时，平均抗拉强度跟平均许用切应力与弹簧的材料之间的关系如附表5所示。切变模量、弹性模量E、推荐温度范围也主要跟弹簧的材料有关，把他们之间关系做成表格形式，如附表3所示。跟压缩弹簧一样，使用Visual Basic中的DATA控件，该控件的功能只是链接某一Microsoft Access 数据库并实现一些数据库操作，但它本身无法显示数据库各记录的内容，必须由VB提供另外的工具（TEXT控件等）以方便用户对记录进行编辑和浏览。c) 端部形式的选择冷卷拉伸弹簧有八种端部形式，包括：一、端部形式LI型，端部钢丝长度系数L/D为3.14。二、端部形式LI型，端部钢丝长度系数L/D为6.28。三、端部形式LIII型，端部钢丝长度系数L/D为6.28。四、端部形式LIV型，端部钢丝长度系数L/D为6.28。五、端部形式LV型，端部钢丝长度系数L/D为6.40。六、端部形式LVI型，端部钢丝长度系数L/D为6.00。六、端部形式LVII型，端部钢丝长度系数L/D为25.00。七、端部形式LVIII型，端部钢丝长度系数L/D为13.00。八、端部形式LVI型，端部钢丝长度系数L/D为6.00。热卷拉伸弹簧有三种端部形式，包括：一、端部形式RL型，压并圈数处值范围3.14。二、端部形式RLII型，压并圈数处值范围6.28。三、端部形式RLIII型，压并圈数处值范围6.28。d) 钢丝直径、弹簧中径、有效圈数、弹簧刚度的计算钢丝直径、弹簧中径、有效圈数、弹簧刚度的计算公式与压缩部分相同。h) 弹簧的校核弹簧的校核部分分为三部分：a) 计算弹簧特性；b) 疲劳强度验算。具体设计如下：a) 弹簧特性的计算弹簧校核时需对在各种载荷下的弹簧变形量进行计算，其中包括：初始拉力： （3-16） （3-17） F0 初拉力 初切应力 G 切变模量（MPa）安装变形量： （3-18） 安装变形量 实际弹簧刚度 安装载荷弹簧自由长度： h0=azgd- （3-19） azgd安装高度工作变形量： f2= （3-20） F2 工作载荷 试验载荷： （3-21） Fs 试验载荷 许用切应力 K曲度系数试验变形量： fs= （3-22） 验算f1/fs、f2/fs，当处在20%-80%之间时，保证了弹簧特性。b) 疲劳强度验算:计算公式如3-11、3-12所示。然后验算最大切应力与许用切应力的比值，若小于1就满足条件，否则不满足设计要求。 4 测试及应用4.1 弹簧CAD软件的测试注册成功后，单击“压缩弹簧设计”将弹出“压缩弹簧设计”主程序对话框，然后单击“注册信息”注册完后返回“压缩弹簧设计”主程序对话框。单击“设计参数”按钮，进入“输入参数”窗体，假设输入安装载荷F1=200N,安装高度为56 ，工作载荷为420，工作行程为10，载荷作用次数10000000，如图4-1所示：图4-1 “输入参数”窗体单击“计算”按钮，则计算出安装载荷、弹簧刚度、载荷类型。然后单击“确认”按钮，则进入“选择弹簧钢丝材料”窗体，假设选取碳素弹簧钢丝GB4357B级，单击“计算”命令按钮，使用Visual Basic中的DATA控件，该控件的功能只是链接某一数据库并实现一些数据库操作，它本身无法显示数据库各记录的内容，必须由VB提供另外的工具，在这里使用的是TEXT控件，以方便用户对记录进行编辑和浏览。VB的数据库的使用技术在该弹簧CAD软件中得到了很好的运用。如图4-2所示： 图4-2 “选择弹簧材料”窗体然后单击“确定”命令按钮，返回“压缩弹簧设计”主程序对话框，单击“端部形式”弹出“选择端部形式”窗体，假设选择一、端部形式Y1型，压并圈数处值范围：12.5，压并圈数处值1.0。如图4-3所示：图4-3 “选择端部形式”窗体单击“确定”按钮，返回“压缩弹簧设计”主程序对话框，单击“设计弹簧”按钮，出现“设计压缩弹簧”窗体，如图4-4所示： 图4-4 “设计压缩弹簧”窗体单击“设计压缩弹簧”窗体中的“按输入参数计算钢丝直径”按钮，选择旋绕比C=5，则计算结果如图4-5所示：图4-5 “初算钢丝”直径单击“确定” 按钮，返回“设计压缩弹簧”程序对话框，该窗体中将显示钢丝直径d=3.5, 单击“按旋绕比计算中径”按钮，出现“初选弹簧中径”窗体。按“计算”命令，如图4-6所示： 图4-6 “初选弹簧中径”窗体单击“确定”按钮，将返回“设计压缩弹簧”程序对话框，将显示弹簧中径D=18，单击“按d,D计算有效圈数”命令按钮，将出现“初算弹簧有效圈数”窗体对话框，按“计算”按钮，如图4-7： 图4-7 “初算弹簧有效圈数”窗体单击“确定”按钮，将返回“设计压缩弹簧”主程序对话框，将显示弹簧有效圈数n=13.5,单击“计算”按钮，将计算出实际弹簧刚度=18.821N/mm，相对误差为14.44699。单击“确定”按钮，将返回“压缩弹簧设计”主程序对话框，单击“校核弹簧”按钮，若选择固定方式为两端固定，单击“计算按钮”,如图4-8所示： 图4-8 “压缩弹簧校核”窗体4.1.2 拉伸弹簧设计的测试报告单击“拉伸弹簧设计”将弹出“拉伸弹簧设计”主程序对话框，单击“设计参数”按钮，进入“输入参数”窗体，假设输入安装高度50mm,安装载荷F1=10N工作载荷为200N，工作行程为10mm，载荷作用次数为1000000，如图4-9所示： 图 4-9 “输入弹簧参数”窗体然后单击“计算”按钮，则计算出安装载荷、弹簧刚度、试验载荷、载荷类型。然后单击“确认”按钮，选择则进入“选择弹簧钢丝材料”窗体，如图4-10所示： 图4-10 “选择弹簧钢丝材料”窗体单击“确定”按钮，将返回“拉伸弹簧设计”主程序对话框，然后单击“选择端部型式”则进入“端部型式”窗体，假设选择第一个，如图4-11所示： 图4-11 “选择端部型式”窗体 单击“确定”按钮，将返回“拉伸弹簧设计”主程序对话框，然后单击“设计弹簧”命令按钮。将出现“设计拉伸弹簧窗体”，如图4-12所示：图4-12 “设计拉伸弹簧”窗体单击“按输入参数计算直径”命令按钮，出现“计算钢丝直径”窗体，如图4-13所示：图4-13 “计算钢丝直径”窗体单击“确认”按钮，将返回“拉伸弹簧设计”窗体，此时显示钢丝直径d为=3mm,然后单击“按旋绕比计算直径”命令按钮，出现“计算弹簧中径”窗体，如图4-14所示：图4-14 “计算弹簧中径”窗体单击“确认”按钮，将返回“拉伸弹簧设计”窗体，此时显示弹簧中径16mm，然后单击“按d、D、C计算有效圈数” 命令按钮，出现“计算有效圈数”窗体，如图4-15所示： 图4-15 “计算弹簧中径”窗体单击“确认”命令按钮，将返回“拉伸弹簧设计”窗体，此时显示有效圈数n=14,然后单击“计算” 命令按钮，如图4-16所示： 图 4-16 “拉伸弹簧设计”窗体单击“确认”命令按钮，将返回“设计拉伸弹簧”主程序窗体，单击“校核弹簧”按钮，则进入核校窗体，如图4-17所示：图4-17 “校核弹簧”窗体4.2 应用及二次开发基于Windows操作系统，利用Active Automation技术，通过用VB、AUTOCAD开发产品的参数化设计，为技术人员提供一种新的参数化设计思路，开发出符合自身特点的专一软件。绘图所需参数一般来源于设计手册和国家标准，许多参数是以表格形式给出的，把这些数据参数建立数据库表，可使绘图程序代码简化，同时可提高程序的通用性。利用数据库表的索引、关联汇总生成总明细表、标准件表、通用件将变得轻而易举。由于时间的原因，这将给设计者留下了很大的二次开发空间和新颖的设计思想。VB具有较强功能的数据库管理和操作功能，可以在VB环境下利用Visual Data Manger建立一个Access型数据库，通过给用户提供的参数，并将该参数存在该数据库中。VB作为二次开发工具，具有语法简单，功能强大，调试方便等特点。AUTOCAD 从R14版本起加入了Active X 自动化服务功能（Active X Automation Server Capabilities），而VB又是最为常用的支持Active X Automation 技术的开发工具，以它作为开发工具，使AUTOCAD 与 其它Windows应用程序的数据共享变得非常简单。由VB调用AUTOCAD 软件包，采用链接方式，将绘图命令作为数据传送到AUTOCAD软件包中，AUTOCAD 软件包接到数据（绘图命令）后，给出反映并进行绘图，从而完成软件的绘图功能。 5 结论本文以面向对象的编程语言Visual Basic 6.0为操作平台，全面地介绍了弹簧CAD软件开发的全部过程。通过给定已知条件，使用者能高效地进行压缩弹簧和拉伸弹簧的设计，另外，在拉伸弹簧和压缩弹簧设计过程中，还可以给用户提供在线帮助功能，不仅仅如此，该软件的材料数据总揽还可以帮助用户提供参考依据，最后可将设计出的弹簧参数保存并打印出来。在此弹簧CAD软件开发过程中，我在弹簧材料选择部分运用了数据库的访问技术，当有新的弹簧材料出现时，我们不需要更改原程序，只要在数据库中添加或删除就可以了，给二次开发留下了广阔的空间；在设计过程中软件提供在线帮助功能，使设计过程变得更方便，最后在程序打包过程中，我成功解决了数据库和网页的调用的路径问题，只需要将数据库文件和网页文件安装在指定的目录下就可以了。在三个多月的设计中，我学到了很多很多，从开始的无从下手到后来的掌握，我明白了一个道理：做任何事情都不要畏惧，要敢于面对任何挑战。通过这次设计，我将四年中学到的知识得到了一次综合应用，使学到的知识结构得到科学组合，同时也从理论到实践之间得到一次质的飞跃。只有这样不断的学习、实践，我才能够不断的提高自己的专业水平，使得自己在平时的工作中能够得心应手的解决所遇到的问题，即使偶尔遇到一些以前没接触出甚至根本就没想到过的问题，我想只要我能够一直坚持学下去，也会通过自己已有的工作经验和理论知识在摸索中解决它的。最后，由于知识水平有限，我有的地方还做的不够，如绘图问题还没有解决，恳请各位老师给予批评指正。参考文献1、徐锦康,蔡慧官,蒋同洋.机械设计.第2版.北京：机械工业出版社，20012、濮良贵.机械设计.第3版 .北京： 高等教育出版社 3、濮良贵，纪名刚.机械设计. 第6版. 北京：高等教育出版社，19964、徐灏,蔡春源,严隽琪,汪恺,周士昌.机械设计手册.第2版.北京:机械工业出版社，20025、张芳春.机械零件的程序设计.河海大学出版社，19936、邱宣怀.机械设计.第三版.北京：高等教育出版社，19897、徐灏.新编机械设计师手册（上、下）.北京：机械工业出版社，19958、张言羊.机械零件计算机辅助设计.北京：高等教育出版社，19869、余梦生，吴宗泽.机械零部件手册 选型设计指南.北京：机械工业出版社，199610、陈秀宁，施高义.机械零件课程设计.浙江大学出版社，199511、龚溎义.机械设计课程设计指导书.高等教育出版社，1990设计工作小结毕业设计即将结束，回顾整个过程，深感受益匪浅。通过这次毕业设计，我将四年中所学知识得到综合应用，并将知识结构获得科学组合，同时也从理论到实践之间发生了质的飞跃，可以说本次设计是理论知识与实践运用之间互相过渡的桥梁。毕业设计过程中，由于对专业知识并不精通