VB齿轮（共4篇）
VB齿轮 篇1
0 引言
齿轮传动用于传递空间任意两轴间的运动和动力,与其他机械传动比较,齿轮传动具有传动比准确、效率高、寿命长、工作可靠、结构紧凑、适用的速度和功率范围广等优点,因而是应用最广泛的一种机械传动。传统的齿轮传动设计计算过程复杂,经常要引用一系列的数据资料,如查询有关的实验曲线、图表以及各种标准和规范等,设计费时、效率低,且易出差错[1]。现利用计算机辅助设计中的VB处理工具,对于线图采用的是线图拟合公式,输入程序计算时所需要的数据,实现了快速的计算处理。
1 VB程序设计思路
1)利用VB程序中的文本框作为数据输入窗口,通过命令按钮实现不同功能的选择,利用MSFlexGrid控件对设计出的数据进行表格化输出。
2)VB中提供了调用Word和Excel文档的方法,可以使用户方便的查阅程序的使用说明书和对数据进行存储。
3)VB编程后可与AutoCAD实现动态数据交换,并自动生成齿轮传动的三维模型。
4)用户界面力求完美、直观,操作简便、人性化,自动化程度较高[2]。
2 VB程序设计基本流程
目前一般齿轮的设计计算,通常按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行计算。对于闭式齿轮传动,可先按齿面接触疲劳强度进行设计计算,得到齿轮的基本参数,然后对齿面弯曲疲劳强度进行校核,结果一般是满足的,最后进行其他尺寸的计算[3]。程序设计流程框图如图1所示。
3 VB程序设计部分关键代码[4]
4 VB程序设计界面
设计参数由用户输入和选择,初始界面如图2所示。命令按钮可实现不同功能的选择,结果输出的界面如图3所示,说明书显示界面如图4所示,Excel存储界面如图5所示。
5 结语
本程序采用面向对象的结构化程序设计语言Visual-Basic 6.0,在各种操作系统下兼容性较好,给用户带来良好的视觉效果。可视化的界面是本程序的突出优点,此外,利用VB编程的齿轮可在AutoCAD中自动生成三维模型,对齿轮加工和改进提供帮助,而本程序很容易进行该功能的扩展。
参考文献
[1]肖志信,彭程.齿轮传动设计中数据的程序化处理[J].拖拉机与农用运输车,2007,34(6):20-24.
[2]章伟民,卢乾,刘俊旭.L波段雷达发报程序的设计与应用[J].广东气象,2008(30):106-108.
[3]程志红.机械设计[M].南京:东南大学出版社,2007:74-88.
[4]程志红,唐大方.机械设计课程上机与设计[M].南京:东南大学出版社,2007.
VB齿轮 篇2
渐开线齿轮是目前应用最为广泛的一种齿轮, 传动安全可靠, 但是在实际车辆、机床、工程机械等设备的设计和应用过程中, 既要保证齿轮副的传动比和中心距, 还要确保齿轮的强度和寿命, 大多数的齿轮副都存在一定的角度变位或高度变位, 所以会产生中心距变动系数, 为此需要计算齿轮副的总变位系数和齿高变动系数, 最后再合理分配单个齿轮变位系数。下面简单介绍渐开线函数在如下两个方面的应用的重要性。
1 渐开线变拉齿轮计算公式
变位齿轮副设计时通常采用两种顺序:第一种, 根据设计好的总的变位系数χnΣ, 计算实际中心距a′和齿顶高变位系数Δyn;第二种, 根据实际中心距a′计算总的变位系数χnΣ和齿顶高变位系数Δyn, 最后再分配齿轮副的各个变位系数。以下采用第一种方式进行举例说明。
齿轮传动无侧隙啮合方程式为
渐开线函数为
实际中心距计算方程式为
中心距变动系数计算方程式为
法面齿顶高变动系数方程式为
式中:z1为小齿轮的齿数;z2为大齿轮的齿数;mn为齿轮的法向模数;mt为齿轮的端面模数;αn为法向压力角, 端面压力角αt=arctan (tanαn/cosβ) ;β为齿轮的螺旋角;a为理论中心距;χnΣ为法面总变位系数, χnΣ=χn1+χn2;yn为法面中心距变动系数。
根据上述公式, 利用已知的参数z1、z2、m (nm) t、αn、χnΣ、β、a, 计算实际中心距a′和法面齿顶高变动系数Δyn。
为此我们需要先由式 (1) 、式 (2) 求出invα′t的值后, 再计算啮合角α′t, 最后在得出啮合角后, 才能由式 (3) ~式 (5) 准确计算出实际中心距a′和齿顶高变动系数Δyn。
除了齿轮的设计中需要准确计算出啮合角之外, 在齿轮的测量中也需要准确计算, 比如:渐开线圆柱齿轮外齿或内齿采用量柱 (或球) 测量时, 首先必须要计算出量柱与齿面接触点的渐开线压力角, 例举偶数外齿M值的测量。
对于偶数齿, M值和量柱与渐开线齿面接触点压力角αM的计算公式为:
式中:dp为量柱 (或球) 的直径, m为模数, Z为齿数、α为压力角, χ为变位系数。
从式 (6) ~式 (8) 中可以明显看出, 要计算出M值, 也必须计算出αM值。
2 啮合角和压力角的编程计算
传统的方法是利用手册中的渐开线函数表查出α′t或αm值, 并且查找出来的α′t或αm误差为5′, 这对于高精度的齿轮副传动设计、制造及测量的影响是比较大的。
目前利用计算机程序可以快速并准确地计算出该值, 以下是采用Microsoft Visual Basic软件编制的程序语句如下:
程序段解释如下:x等于上述方程中invαM或invα′t的值;Y等于α′t或αm的值, 单位为角度;Z为程序中随意定的一个变量, 主要方便理解查看, 可以被替换掉。先将X进行赋值, 将它等于计算出的invαM或invα′t的实际值, 接下来再对y进行赋值, 因为齿轮常用的压力角为14.5°~25°, 所以我们自定义从10°开始, 后续以0.00 001的步幅逼近α′t或αm, 每次将Y的计算结果先赋予Z, 然后再将 (X-Z) 的绝对值与0.00 001进行比较, 如果出现小于0.00 001时, 则将该Y值赋予显示文本框, 也可以将该值导入其它公式中继续计算, 考虑到量柱与渐开线齿面接触点压力角可能偏大或偏小, 所以Y的范围为 (10~60) , 当然可以根据自身的需求调整范围以及 (X~Z) 的相比较值, 只是Y值范围越大、步幅和相比较值越小, 计算的时间会越长, 但是对于计算机而言, 仅仅只有1~2 s的差别。
3 结语
该渐开线圆柱齿轮传动设计程序已经在生产中多次使用, 这种啮合角的计算方法简单易懂, 对Microsoft Visual Basic软件有点基础的工程师都可以很快使用。
摘要：渐开线齿轮和齿轮刀具的设计过程中, 经常需要计算渐开线θ处的压力角, 但渐开线函数θ=tanα-α是一超越方程, 无法求出它的反函数, 直接求解非常困难, 根据参考文献, 如果利用高等数学原理、按迭代理论要求, 可以用两种方法求渐开线θ处的压力角, 简便实用方法, 并且方法收敛快, 精度高, 但上述方法对于普通齿轮设计工程师理解和使用时并不方便, 文中提出的方法使渐开线齿轮啮合面上任意处的压力角计算极其简单方便, 文中详细描述VB程序计算的代码。
关键词：渐开线函数啮合角,齿轮,压力角,量柱
参考文献
[1]《齿轮制造手册》编辑委员.会齿轮制造手册[M].北京:机械工业出版社, 1997.
[2]朱孝录.齿轮传动设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2004.
VB齿轮 篇3
1 问题的提出
在计算变位齿轮的几何尺寸时存在着两种情况:一种是已知小齿轮齿数z1、大齿轮齿数z2、模数m及实际中心距;另一种是已知小齿轮齿数z1、大齿轮齿数z2、模数m及变位系数和。当采用第2种计算方法时必定会用到渐开线函数。虽然齿轮设计手册上已经列出其数值的查表方法, 但也只是提供了一些特殊角度值。例如, 想查找20°33′等一般角度值时, 就只能先查出20°30′和20°35′的值, 然后采用差分法计算出20°33′的渐开线函数值, 最后得到角度。
在已知小齿轮齿数z1、大齿轮齿数z2、模数m及变位系数和时, 齿轮啮合角计算公式为:
外啮合:undefined
内啮合:undefined
式中:α为压力角;α′为啮合角;x1为小齿轮的变位系数;x2大齿轮的变位系数;z1为小齿轮的齿数;z2为大齿轮的齿数。在压力角已知的情况下, invα可根据渐开线函数invα′=tanα′-α′ 直接求得。现用计算机语言来计算出啮合角α′的值。其过程如下:
外啮合情况:令undefined
内啮合情况:令undefined
对于外啮合齿轮, 将 (3) 式带入 (1) 式, 得:invα′=C (5)
对于内啮合齿轮, 将 (4) 式带入 (2) 式, 得:tanα′-α′=C (6)
设函数f (x) =tanα′-α′-C=0 (7)
这样就可对公式 (7) 采用二分法编程, 求出啮合角α′的值, 如图1所示。
ε-精度;a-啮合角上限 (本程序为10) ; b-啮合角下限 (本程序为60) 。
2 界面设计
Visual Basic 6.0具有可视化的编程环境, 有利于界面的设计。由于此计算程序所用到的已知数值和输出数值比较少, 所以程序界面的设计比较简洁, 计算过程完全在后台进行, 使用者可以方便地进行数值的输入、输出 (见图2) 。程序界面中的常数输入项根据啮合方式的不同选用为公式 (3) 或公式 (4) 中的C值。在这个程序中采用了二分法来计算编程, 所以程序在运行的过程中需要确定计算机计算的精度。很显然, 精度越高, 计算机计算出的啮合角值α′也就越精确。
3 实例计算
某机车牵引齿轮, 小齿轮齿数z1=16, 大齿轮齿数z2=85, 小齿轮变位系数x1=0.258, 大齿轮变位系数x2=-0.28, 齿轮压力角α=22.5°;则根据公式 (3) 计算出:C=0.021555。将计算得出的C值输入到程序的“常数C”栏目中, 并且将计算精度设置为0.00000001, 点击“计算”按钮, 程序最终运行的结果显示如图3所示。
4 结束语
VB齿轮 篇4
渐开线齿轮在啮合传动中有能保证定传动比传动,能保持啮合齿廓间的正压力方向不变,且传动具有可分性等优点[1],在机械工程中获得了广泛的应用。目前机械行业中流行很多三维设计软件,如UG、Pro/E、Solid Works等,其中Solid Works软件具有全面的零件实体建模功能,灵活的装配设计和约束检验,能快速生成工程图,同时还有强大的数据转换接口,因此它已经广泛应用于电子、机械、模具、汽车等行业[2]。
Solid Works中并没有提供直接生成渐开线齿轮的命令,但它为用户提供了开放的二次开发接口,用户可以根据自身需要对其进行二次开发,以达到在Solid Works中快速建立三维模型的目的。
2 渐开线齿轮二次开发的基本思路
Solid Works二次开发是利用支持OLE(对象链接与嵌入)和COM(组件对象模型)的编程语言作为开发工具,调用Solid Works API函数,实现与Solid Works软件相应的功能。为方便用户开发,Solid Works提供了几百个API函数,用户可以使用VB、VBA、VC++、Delphi等高级语言对其调用,以实现预期功能。
渐开线齿轮二次开发的基本思路如下:
1)在Solid Works中建立渐开线齿轮三维模型;
2)应用Visual Basic编制应用程序;
3)将应用程序嵌入Solid Works中,实现二者的连接;
4)进行参数化绘图。
3 建立渐开线齿轮模型
渐开线齿轮的准确建模是齿轮机构动态仿真、数控加工、有限元分析的前提,同时也是其二次开发的关键。而准确建模的关键又是绘制准确的渐开线曲线。本文采用等误差直线逼近法来绘制渐开线。
3.1 渐开线方程描述
当一条直线沿着一圆周上作纯滚动时,直线上任一点的轨迹为渐开线。如图1所示,r0为基圆半径,AK为渐开线齿廓曲线,Ai(xi,yi)是渐开线上的一点,θi为展角,αi为压力角,φi为滚动角,φi=θi+αi,
渐开线方程为[3]:
xi=r0(sinφi-φicosφi)
yi=r0(cosφi+φisinφi)
3.2 绘制渐开线
Solid Works中不能直接绘制出渐开线,故用等误差直线逼近法来绘制出相对较准确的渐开线。等误差直线逼近法是在用直线段逼近实际曲线时,其逼近误差始终等于系统允许的偏差δ,而节点间的线段长度随曲线曲率半径而变化,因此,目前理论界公认等误差直线逼近法是节点数最少的一种计算方法[4]。如图1所示,以渐开线的起点为圆心,逼近误差δ为半径,画出允差圆(考虑到其他因素的影响,一般取δ的值为齿轮加工精度值的1/5),然后作允差圆与渐开线的公切线PT再通过A点作直线PT的平行线与渐开线轮廓曲线交于点A1(x1,y1),然后再以A1(x1,y1)为圆心作允差圆并重复上述的步骤,可依次求出各节点的坐标[5]。
其中,x0、y0、r0、δ均为已知,可解得φT1,k1=cotφT1,然后可求得节点A1(x1,y1)。
y1-y0=cotφT1(x1-x0)
x1=r0(sinφ1-φ1cosφ1)
y1=r0(cosφ1+φ1sinφ1)
解得φ1,代入渐开线方程可求得x1,y1
方程(1)和(2)为超越方程,可以通过编制VB程序用二分法或迭代法来解,输入所要绘制的齿轮的模数、齿数、加工精度、前一个节点的X和Y坐标,输出下一节点的X和Y坐标值。
绘制渐开线齿轮只是用到齿根圆和齿顶圆之间的一段渐开线,故当时就不需要再继续运算下去了。把计算出来的各节点用样条曲线连接起来可以得到比直线段连接效果更好的渐开线。
3.3 渐开线齿轮三维模型
在Solid Works中选择前基准面为草图绘制平面,绘制出齿顶圆,以齿宽B为厚度拉伸出齿轮基体,在前基准面上分别画出基圆、齿根圆以及用样条曲线连接各节点的渐开线曲线,作出齿根圆弧过渡曲线,当齿数z≥42时,齿根圆半径大于基圆半径,剪裁掉基圆和齿根圆之间的那部分渐开线。然后过原点作一直线L使其与x轴夹角为(90+90/z)度(在标准渐开线齿轮的分度圆上,齿厚s等于齿槽宽e,即s=e=πm/2,故用分度圆上齿槽中心角的角平分线来镜像渐开线,其角分角τ=e/2r=πm/(2mz)=π/(2z))[2],以L为对称轴作渐开线的镜像,拉伸切除出齿槽特征,最后圆周阵列齿槽特征得到齿轮的三维实体,用拉伸切除命令可作出孔及键槽。
4 编制应用程序
利用Solid Works内部强大的宏功能把上述渐开线齿轮模型建立的全过程宏录制成宏文件,找出宏文件中与模型生成有关的关键函数,确定关键函数中的关键常数,弄清关键常数的变化对实体建模的影响,把关键常量用变量替换变成能被VB调用的应用程序。部分代码如下:
5 VB程序与Solid Works的连接
完成应用程序后,将应用程序嵌入Solid Works中,使用Solid Works中的“宏”操作命令直接调用编译好的可执行程序。在Solid Works中指定宏命令的文件位置,并定制工具栏,定义“宏”以后,在Solidworks中单击相应的图标就可以执行应用程序[6]。
6 绘图实例
绘制一渐开线直齿圆柱齿轮:齿轮模数m=2mm;齿数z=30;分度圆压力角α=20°;齿顶高系数;顶隙系数;精度等级为7级;齿宽B=25mm。根据计算公式可求得齿轮齿顶圆半径ra=32mm,齿根圆半径rf=27.5mm,基圆半径r0=28.19078mm,查机械设计手册7级精度0.009mm,取δ=0.0018mm。在如图2所示的渐开线齿轮绘制界面中输入各参数,然后单击“确定”,就可以在Solid Works中绘制出如图3所示渐开线齿轮模型。
7 结束语
本文用VB对Solid Works进行了二次开发,实现了可以根据加工精度要求在Solid Works中建立参数化渐开线标准直齿圆柱齿轮三维模型,大大减轻了设计人员的工作强度,提高了设计效率,缩短产品开发周期。对于斜齿轮、变位齿轮等非标准齿轮只需要适当添加变量并对程序稍加修改即可。这对齿轮的有限元分析、动态仿真、干涉检验以及开发完整的标准件库等都有重要的意义。
摘要：SolidWorks由于其强大的三维设计功能而在工业三维模型设计中有着广泛的应用。根据加工精度要求用等误差直线逼近法计算节点坐标,用样条曲线连接各节点形成渐开线。在SolidWorks中建立准确的渐开线齿轮模型,并用Visual Basic语言编制程序进行二次开发,实现了参数化绘图,提高了三维造型设计的自动化水平。
关键词：渐开线齿轮,SolidWorks,Visual Basic,等误差逼近,二次开发
参考文献
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