机械设计传动机构库系统设计1
机械设计传动机构库系统设计1
所谓的机械设计传动机构库系统设计，目的是改善实验教学环境，提高学生做实验的效率以及综合能力。本课题主要研究内容是系统设计，首先通过Solidworks建立平面，精确绘制草图，然后生成十个不同机构的三维模型，同时保存仿真视频，其次通过运用Auto CAD绘制每个机构的运动简图，并通过Solidworks中宏的录用和编辑调用三维立体图，最后以Visual Basic6.0为平台对solidworks进行二次开发并建立系统。
关键词 solidworks，Visual Basic，二次开发，系统设计
1 绪论1
1.1 课题背景 1
1.2 课题意义 1
2 实验机构模型的实现 2
2.1 系统开发开发平台 2
2.2 系统开发方案 3
2.3 实验室机构模型的测绘 4
2.4模型的建立 5
2.5 运动副的模拟 13
2.6 CAD机构的生成 14
2.7 运动副图片 15
2.8 基于Visual Basic的Solidworks设计系统的实现18
3 结论28
致谢 29
参考文献30
1 绪论
Solidworks是基于Windows平台的三维设计软件，它的设计数据100%可以编辑，尺寸、相互关系和几何轮廓形状可以随时修改；Solidworks具有特征管理器，复杂零部件的细节和局部设计安排条理清晰明了，操作简单；它的全相关技术使得零部件之间和零部件与图纸之间的更新完全同步；Solidworks能自动进行动态约束检查，具有强劲复杂曲面造型能力，能设计表面形状复杂的曲面零件；它既可以先设计立体的板金零件也可以按零件的平面展开图进行设计。由于以上特点，Solidworks成为目前微机平台上的主流三维设计软件。参数化设计思想对 SolidWorks 进行二次开发提供了捷径，由于其利用的是参数化设计，新旧图形只是在具体尺寸上发生了变化，特征形状并无根本改变，特别适合于标准件系统库的建立。
1.1课题背景
机械设计课程是高等工科学校机械类专业的一门必修主干技术基础课程,由课堂教学、实践教学(实验及课程设计)两大部分组成,主要目的在于培养学生的机械设计综合能力,为后续专业的学习和工作打下理论基础。由于机械设计是一门实践性很强的课程,因此实验教学在其中占有十分重要的地位。通过实验,不但可以加深和巩固所学的理论知识,还能培养学生的观察能力、动手能力以及分析解决问题的能力,有助于学生综合素质的提高。但目前在机械设计的实验教学中仍然存在不少问题,制约了其教学质量的进一步提高。实验设备的老化、固定时间固定地点的限制等等一系列问题使得学生的实验效率低下。为改变现状,我院老师对机械设计实验课程进行了全面的改革和探索。1、科学、合理地设置教学内容；2、改变教学模式,激发学生学习兴趣；3、改善教学环境, 不断提升实验室软、硬件条件。
1.2课题意义
我所做的课题是基于Visual Basic的Solidworks的二次开发和应用，主要目的是改善机械设计实验教学，提高学生的综合实验能力。虚拟装配就是以利用计算机仿真技术和建模技术为支持，利用虚拟产品模型，在产品的实际加工之前对产品的性能、产品的可制造性进行评价，同时对产品的生命全过程进行仿真，使产品的各方面性能（如工作性能、可制造性、可装配性等）达到均衡优化，提高预测和决策能力，而虚拟装配则是虚拟制造的核心技术之一，可在产品设计阶段进行预装配，及时修改，减少工作量，减少成本，验证工作的可行性。
2 机构实验模型的实现
2.1系统开发平台
随着经济全球化的发展，产品的市场竞争日趋激烈，客户对产品多样化和个性化的要求愈加迫切。要想在市场竞争中获胜缩短产品开发周期、快速响应市场降低产品的生命周期成本提高产品质量成为企业追求的目标。为了达到这样的目标,国内外采用最多的就是Soidworks技术。Soidworks采用了模块方式可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、运动仿真、二次开发等。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。
Solidworks主要功能特点如下： 3D设计直接从三维模型入手，省去设计过程中三维与二维之间的转化。设计者可以方便地运用鼠标通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作不断改变其结构，最终完成整个产品(或零件)的设计，直观易学，操作方便。此外，SolidWorks软件包含丰富的标准件图库，用户也可任意扩充自定义的图库，因而减少了不必要的重复性设计工作，有效地缩短了设计周期，提高了设计效率。SolidWorks可以通过任意旋转和剖切对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测，发现问题立即修正，把“试制过程”放在设计阶段，可以避免做成实物后才发现问题，提高了新产品的设计效率。
Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还有抱怨VB的开发者。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。窗体控件的增加和改变可以用拖放技术实现。一个排列满控件的工具箱用来显示可用控件（比如文本框或者按钮)。每个控件都有自己的属性和事件。默认的属性值会在控件创建的时候提供，但是程序员也可以进行更改。很多的属性值可以在运行时候随着用户的动作和修改进行改动，这样就形成了一个动态的程序。举个例子来说：窗体的大小改变事件中加入了可以改变控件位置的代码，在运行时候每当用户更改窗口大小，控件也会随之改变位置。在文本框中的文字改变事件中加入相应的代码，程序就能够在文字输入的时候自动翻译或者阻止某些字符的输入。
2.2 系统开发的方案
本文主要介绍基于VB语言的SolidWorks二次开发，以VB语言对其进行二次开发又可以通过两种形式，一种是语言的完全编程开发，另一种是设计变量和编程语言相结合的开发形式。前者需要设计人员通过API接口，对要表述的所有对象进行程序编写，这样可以实现三维图形的程序驱动，并且能精确构造复杂尺寸的三维造型。但是这种开发形式要求设计者精通编程语言，同时，由于所有对象都需要人工表述定义，所以存在设计周期较长，工作量较重，开发效率不高的问题。后者主要是以SolidWorks中提供的宏的录制功能作为工具。在编写程序时，把通过宏操作获得的代码用做工程基础，然后对其进行适当的编辑修改，再添加到应用程序的代码中。这样，通过宏操作和交互式的执行任务，不仅可以提高编程效率，而且更便于工程设计人员所使用。凭借后者在开发过程中所体现出的明显优点，这种开发方式也成为了SolidWorks二次开发的主旋律，以下针对该种方法来详细说明SolidWorks二次开发的整个过程。
应用程序的开发流程如图2-1所示，其中主要包括建造三维模型图并确定各尺寸关系，用户界面设计，编写程序代码，编写窗体事件和调试程序等内容。
图2-1流程图
2.3实验室机构模型的测绘
通过实验室各种机构的测绘，会使得用solidworks绘制出来的模型更加精确。如下图所示是我院机械设计机构测绘实验室。
图2-2 曲柄摇杆泵
图2-3转动导杆泵
图2-4剪床机构
2.4 模型的建立
在SolidWorks中的建模方式也会有多种变化。一般都是通过必要的草绘，然后使用拉伸、切除、旋转、阵列等方式实现。当每一个零件都画完过后，就可以在SolidWorks的装配模块中进行装配。一般的solidworks建模过程就是由确定基准面、绘制草图、特征、生成实体四部组成，而每一个机构都是由各种不同的零件所组成的，因此每一个零件的精确建模对整个机构的装配都有着举足轻重的作用，如果在建模的过程中某一个零件发生了错误，那么在装配时，这个零件就可能会装不上去，或者会影响其他零件的装配。因此在建模的过程中要注意每一个零件的尺寸，尽量避免发生错误，这样在装配的过程中就能比较顺利的将每一个机构装出来，如果在装配时发现某个零件出现问题，就需要检查该零件是否在建模过程中发生了错误，这样就会浪费大量的时间和精力。因此将所有的零件建模将是工作量非常大的一项工作，而偏心轮机构和连杆机构的建模工作比较典型。在这里我就详细介绍一下偏心轮和连杆的建模过程。
所谓的机械设计传动机构库系统设计，目的是改善实验教学环境，提高学生做实验的效率以及综合能力。本课题主要研究内容是系统设计，首先通过Solidworks建立平面，精确绘制草图，然后生成十个不同机构的三维模型，同时保存仿真视频，其次通过运用Auto CAD绘制每个机构的运动简图，并通过Solidworks中宏的录用和编辑调用三维立体图，最后以Visual Basic6.0为平台对solidworks进行二次开发并建立系统。
关键词 solidworks，Visual Basic，二次开发，系统设计
1 绪论1
1.1 课题背景 1
1.2 课题意义 1
2 实验机构模型的实现 2
2.1 系统开发开发平台 2
2.2 系统开发方案 3
2.3 实验室机构模型的测绘 4
2.4模型的建立 5
2.5 运动副的模拟 13
2.6 CAD机构的生成 14
2.7 运动副图片 15
2.8 基于Visual Basic的Solidworks设计系统的实现18
3 结论28
致谢 29
参考文献30
1 绪论
Solidworks是基于Windows平台的三维设计软件，它的设计数据100%可以编辑，尺寸、相互关系和几何轮廓形状可以随时修改；Solidworks具有特征管理器，复杂零部件的细节和局部设计安排条理清晰明了，操作简单；它的全相关技术使得零部件之间和零部件与图纸之间的更新完全同步；Solidworks能自动进行动态约束检查，具有强劲复杂曲面造型能力，能设计表面形状复杂的曲面零件；它既可以先设计立体的板金零件也可以按零件的平面展开图进行设计。由于以上特点，Solidworks成为目前微机平台上的主流三维设计软件。参数化设计思想对 SolidWorks 进行二次开发提供了捷径，由于其利用的是参数化设计，新旧图形只是在具体尺寸上发生了变化，特征形状并无根本改变，特别适合于标准件系统库的建立。
1.1课题背景
机械设计课程是高等工科学校机械类专业的一门必修主干技术基础课程,由课堂教学、实践教学(实验及课程设计)两大部分组成,主要目的在于培养学生的机械设计综合能力,为后续专业的学习和工作打下理论基础。由于机械设计是一门实践性很强的课程,因此实验教学在其中占有十分重要的地位。通过实验,不但可以加深和巩固所学的理论知识,还能培养学生的观察能力、动手能力以及分析解决问题的能力,有助于学生综合素质的提高。但目前在机械设计的实验教学中仍然存在不少问题,制约了其教学质量的进一步提高。实验设备的老化、固定时间固定地点的限制等等一系列问题使得学生的实验效率低下。为改变现状,我院老师对机械设计实验课程进行了全面的改革和探索。1、科学、合理地设置教学内容；2、改变教学模式,激发学生学习兴趣；3、改善教学环境, 不断提升实验室软、硬件条件。
1.2课题意义
我所做的课题是基于Visual Basic的Solidworks的二次开发和应用，主要目的是改善机械设计实验教学，提高学生的综合实验能力。虚拟装配就是以利用计算机仿真技术和建模技术为支持，利用虚拟产品模型，在产品的实际加工之前对产品的性能、产品的可制造性进行评价，同时对产品的生命全过程进行仿真，使产品的各方面性能（如工作性能、可制造性、可装配性等）达到均衡优化，提高预测和决策能力，而虚拟装配则是虚拟制造的核心技术之一，可在产品设计阶段进行预装配，及时修改，减少工作量，减少成本，验证工作的可行性。
2 机构实验模型的实现
2.1系统开发平台
随着经济全球化的发展，产品的市场竞争日趋激烈，客户对产品多样化和个性化的要求愈加迫切。要想在市场竞争中获胜缩短产品开发周期、快速响应市场降低产品的生命周期成本提高产品质量成为企业追求的目标。为了达到这样的目标,国内外采用最多的就是Soidworks技术。Soidworks采用了模块方式可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、运动仿真、二次开发等。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。
Solidworks主要功能特点如下： 3D设计直接从三维模型入手，省去设计过程中三维与二维之间的转化。设计者可以方便地运用鼠标通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作不断改变其结构，最终完成整个产品(或零件)的设计，直观易学，操作方便。此外，SolidWorks软件包含丰富的标准件图库，用户也可任意扩充自定义的图库，因而减少了不必要的重复性设计工作，有效地缩短了设计周期，提高了设计效率。SolidWorks可以通过任意旋转和剖切对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测，发现问题立即修正，把“试制过程”放在设计阶段，可以避免做成实物后才发现问题，提高了新产品的设计效率。
Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言——不仅是盛赞VB的开发者还有抱怨VB的开发者。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。窗体控件的增加和改变可以用拖放技术实现。一个排列满控件的工具箱用来显示可用控件（比如文本框或者按钮)。每个控件都有自己的属性和事件。默认的属性值会在控件创建的时候提供，但是程序员也可以进行更改。很多的属性值可以在运行时候随着用户的动作和修改进行改动，这样就形成了一个动态的程序。举个例子来说：窗体的大小改变事件中加入了可以改变控件位置的代码，在运行时候每当用户更改窗口大小，控件也会随之改变位置。在文本框中的文字改变事件中加入相应的代码，程序就能够在文字输入的时候自动翻译或者阻止某些字符的输入。
2.2 系统开发的方案
本文主要介绍基于VB语言的SolidWorks二次开发，以VB语言对其进行二次开发又可以通过两种形式，一种是语言的完全编程开发，另一种是设计变量和编程语言相结合的开发形式。前者需要设计人员通过API接口，对要表述的所有对象进行程序编写，这样可以实现三维图形的程序驱动，并且能精确构造复杂尺寸的三维造型。但是这种开发形式要求设计者精通编程语言，同时，由于所有对象都需要人工表述定义，所以存在设计周期较长，工作量较重，开发效率不高的问题。后者主要是以SolidWorks中提供的宏的录制功能作为工具。在编写程序时，把通过宏操作获得的代码用做工程基础，然后对其进行适当的编辑修改，再添加到应用程序的代码中。这样，通过宏操作和交互式的执行任务，不仅可以提高编程效率，而且更便于工程设计人员所使用。凭借后者在开发过程中所体现出的明显优点，这种开发方式也成为了SolidWorks二次开发的主旋律，以下针对该种方法来详细说明SolidWorks二次开发的整个过程。
应用程序的开发流程如图2-1所示，其中主要包括建造三维模型图并确定各尺寸关系，用户界面设计，编写程序代码，编写窗体事件和调试程序等内容。
图2-1流程图
2.3实验室机构模型的测绘
通过实验室各种机构的测绘，会使得用solidworks绘制出来的模型更加精确。如下图所示是我院机械设计机构测绘实验室。
图2-2 曲柄摇杆泵
图2-3转动导杆泵
图2-4剪床机构
2.4 模型的建立
在SolidWorks中的建模方式也会有多种变化。一般都是通过必要的草绘，然后使用拉伸、切除、旋转、阵列等方式实现。当每一个零件都画完过后，就可以在SolidWorks的装配模块中进行装配。一般的solidworks建模过程就是由确定基准面、绘制草图、特征、生成实体四部组成，而每一个机构都是由各种不同的零件所组成的，因此每一个零件的精确建模对整个机构的装配都有着举足轻重的作用，如果在建模的过程中某一个零件发生了错误，那么在装配时，这个零件就可能会装不上去，或者会影响其他零件的装配。因此在建模的过程中要注意每一个零件的尺寸，尽量避免发生错误，这样在装配的过程中就能比较顺利的将每一个机构装出来，如果在装配时发现某个零件出现问题，就需要检查该零件是否在建模过程中发生了错误，这样就会浪费大量的时间和精力。因此将所有的零件建模将是工作量非常大的一项工作，而偏心轮机构和连杆机构的建模工作比较典型。在这里我就详细介绍一下偏心轮和连杆的建模过程。
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