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《机械设计》是机械类及近机类学生的重要专业基础课,机械设计课程设计是将所学理论与实践相结合的重要环节,是对学生综合能力的训练。通过设计可以帮助学生掌握一般机械设计的方法与步骤,使学生的设计能力得到提高。
1开发工具的选用
CAD软件已经发展成为各种可视化的发展环境。目前CAD开发工具软件可以分为三类:一类是以Visualc++为代表的元件开发工具;另一类是以VisualBasic为代表的方案开发工具;再一类是以AutoCAD为代表的基于图形软件包的二次开发工具。笔者选用的是VisualBasic(VB)6.0作为开发工具,此软件功能强大,易用性强,而且控件封装了大量的属性和方法,更好地实现了代码共享,大大地节省了程序开发的时间,是当今最普遍的可视化编程工具之一。
2程序总体结构
计算机辅助设计软件以教学实用性为根本,主要实现齿轮传动设计计算和校核的自动化,解决传统的手工设计方法的缺陷。根据开发工具VB模块化设计的思想,结合齿轮传动设计的特点,确定了程序总体结构,流程图见图1:
3软件开发的关键技术
计算机辅助设计软件的整个过程由菜单和对话框驱动,分为设计计算、校核计算模块。其设计,实现人机对话,具有良好的交互性,充分考虑了变化的参数需要学生参与改变的特点,使学生既感到计算的快捷方便,又锻炼了设计能力。具体体现在学生在软件使用过程中可以看到清楚的设计步骤,在不断提示下进行每步设计。
3.1图表功能的实现
在机械设计课程设计中有大量的图表要查。图表的特点是鲜明直观,并能看出变化趋势,在设计手册和资料中经常采用。但是在计算机辅助设计中,图表不能直接存储在计算机里,而且图表本身不能用来直接解题,参与计算的只是根据图表查得的有关数据,因此必须将其程序化,变成计算机可存储的数据形式,供解题时检索和调用。如图2所示,为了选择使用系数,需要决定选取的原动机和载荷状态。在机械设计中,将使用系数数值列于表1-1。根据设计参数,选择的状态决定使用系数的数值,这样解决了查图表的问题。
3.2齿轮设计校核模块的开发
齿轮的设计计算是比较复杂的一个过程。在设计过程中,既要满足传动比的要求,又要满足强度的要求,所以要多次进行参数调整和试算后才能得到满足要求的齿轮,学生需要较长的时间完成齿轮的设计计算。由于给每个学生的设计数据不一样,且每个学生在设计时所选择的参数也不相同,因此开发了齿轮材料及其设计计算的模块,如图3、图4所示。若齿轮的强度不满足要求,则,所得出的数字呈红色,需返回到初始界面重新设计,输入及确定相关参数。
3.3整体界面
以上界面是针对标准直齿圆柱齿轮进行的设计计算,如进行圆锥齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮蜗杆等类型的传动设计,可依照以上设计进行对应的界面设计。
机械设计课程设计计算机辅助设计的开发,一方面节约了时间,使学生可以将设计重点放在方案设计和结构设计上,有利于培养创新能力;另一方面改变了传统的教学方式,给这门课程带来了新的活力,提高了教学效果和设计效率。目前此软件系统已在教学中得到应用,正在不断完善中,若有不妥之处,望与笔者商榷,使之不断改进和提高。
