1、面齒輪傳動的設計軟件的開發摘要面齒輪與圓柱齒輪能夠成傳動裝置，在工業領域有著廣泛的應用。本文設計一種軟件，能夠參數化的對面齒輪進行，建模，有限元分析和MATLAB優化，達到計算機輔助設計的功能，用VC編輯窗口，要求實現幾級菜單，多種面齒輪的力學分析（直齒、斜齒、弧齒等）用VisualC+對系統的代碼進行編寫，實現了ANSYS軟件與本參數化建模與數值分析平臺之間的數據傳遞，解決了調用程序等接口技術方面。利用ansys軟件進行建模有限元分析，通過接口，讓vc調用此分析，在窗口中實現調用齒數、壓力角、模數、齒頂高系數和齒隙系數五個關鍵尺寸參數作為獨立參數，對齒輪外形和尺寸進行限制和設計。在利用ANS

2、YS二次開發的功能時，對參數變化時生成齒輪的APDL命令流文本進行調用。實現了參數化建模數據和數值分析數據的可視化處理功能。用matlab軟件進行優化分析，讓vc通過接口調用此優化，力學分析中，在VisualC+對ANSYS軟件進行二次開發的環境中，通過結合軟件自身的APDL語言，實現了一對齒輪的三維實體數據、網格數據、變形數據、應力數據、應變數據和各種動力學數據可視化并可畫出相應的圖形（網格劃分圖、變形圖、應力云圖等）。通過不同類型、不同大小的齒輪模型的參數化建模，驗證了本參數化建模和數值分析軟件系統的有效性。通過建立一對齒輪的參數化模型，然后網格劃分和設定邊界條件等，最后可根據實際傳動情況

3、在靜力學界面和模態分析界面輸入了相應的約束條件和載荷扭矩條件等邊界條件，對齒輪進行了靜力分析、模態分析等，分析了一對齒輪的網格劃分圖、變形圖、應力云圖和模態振型圖等，進一步驗證了本軟件系統的有效性。關鍵詞:面齒輪設計，Vc程序設計，有限元分析,MATLAB優化,數據分析軟件ABSTRACTThesurfaceandcylindricalgearcanbeatransmissiondevice,andithasawideapplicationintheindustrialfield.Thispaperdesignsakindofsoftware,canfacegearparametricmode

4、ling,finiteelementanalysisandoptimizationofMATLAB,computeraideddesign,editingwindowwithVC,requiredtoachieveseveralmenu,avarietyofmechanicalanalysisoffacegear(spur,helical,beveletc.)withVisualC+onthesystemthecodewaswritten,achievedbetweentheANSYSsoftwareandtheparametricmodelingandnumericalanalysispla

5、tformfordatatransfer,tosolvethecallingprograminterfacetechnology.UsingANSYSsoftwaremodelingandfiniteelementanalysis,throughtheinterface,makeVCcallsthisanalysis,thecallnumberofteeth,modulus,pressureangle,toothtopasindependentparametersoffivekeyparametersofhighcoefficientandtoothgapcoefficientinthewin

6、dow,andtolimitthesizeandshapeofthegeardesign.WhenusingthefunctionofthetwodevelopmentofANSYS,theAPDLcommandstreamtextthatgeneratesthegearwhentheparameterchangesiscalled.Thevisualprocessingfunctionofparameterizedmodelingdataandnumericalanalysisdataisrealized.OptimizationanalysisiscarriedoutwithMATLABs

7、oftware,letVCcallthroughtheinterfacetotheoptimization,mechanicalanalysis,twodevelopmentenvironmentofANSYSsoftwareinVisualC+,throughacombinationofsoftwareAPDLlanguage,realizedonthegear3Ddata,griddataanddeformationdata,thestressandstraindataanddataallkindsofdynamicdatavisualizationandcandrawthecorresp

8、ondinggraphics(meshmap,deformation,stressetc.).Throughparameterizedmodelingofdifferenttypesanddifferentsizesofgearmodels,thevalidityoftheparameterizedmodelingandnumericalanalysissoftwaresystemisverified.Throughtheparametricmodelofagear,andthemeshingandsettingofboundaryconditions,finallyaccordingtoth

9、eactualsituationofthecorrespondingtransmissionconstraintsandloadtorqueconditions.Theboundaryconditionsinthestaticinputinterfaceandmodalanalysisofthegearinterface,staticanalysis,modalanalysis,meshmap,apairofgearsthedeformation,stressnephogramandmodalvibrationmapanalysis,furthervalidationofthesoftware

10、system.Keyword：Facegeardesign,Vcprogramdesign,finiteelementanalysis,MATLABoptimization,dataanalysissoftware目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一章緒論4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1、1本文的研究意義和研究內容41、2本文課題的國內外研究現狀和未來發展趨勢5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1、3本

11、文的主要內容7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第二章軟件的設計框架及功能實現7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2平臺運行9 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.2.1運行的條件9 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.2.2平臺中ANSYS分析的步驟9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 2.2.3軟件平臺中與MAHAB調用優化9 HY

12、PERLINK l bookmark26 o Current Document 第三章基于VC的系統界面設計9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document VISUALC+6.0介紹9 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 面齒輪設計軟件人機交互界面開發10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.2.1用戶頁面設計10 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.2.2用戶主菜單界面11 HYPERLINK l bo

13、okmark36 o Current Document 3.2.3設計過程界面11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 3.2.4ansys接口設計界面24 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.2.5MATLAB接口設計界面25 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 第四章ANSYS軟件進行建模有限元分析36 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 4.1ANSYS簡介36 HYPERLINK l book

14、mark60 o Current Document 4.2ANSYS數值計算平臺的選擇與驗證。37 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document ANSYS有限元分析的主要步驟37 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 齒輪有限元分析37 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 第五章MATLAB軟件進行優化分析40 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document MATLAB軟件簡介41 HYPERLINK l bookmark7

15、0 o Current Document 5.2MATLAB的優化工具箱42 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 5.3調用MATLAB的優化及分析結果42 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 參考文獻46 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 致謝51 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 聲明52第一章緒論1、1本文的研究意義和研究內容面齒輪設計采用人工設計方法，即以原始數據為依據，經過設計、數據檢索與選

16、取、分析計算、繪圖來完成，隨著現代工業發展的要求，面臨的問題是:開發周期短，從立項到交貨時間緊迫;產品質量的要求高，對振動、噪聲等控制因素的要求也提高了;在滿足質量水平及使用要求的前提下控制成本，節約資金;設計過程中應用的公式、圖表復雜且多，查閱非常麻煩，且優化設計需反復進行計算，容易出錯。計算機輔助設計是二十世紀五十年代發展起來的一門新型技術科學，它可以大大提高設計效率和水平，以成為世界新技術革命的標志之一，這一新技術的應用將科技人員的智慧和能力得以延伸，使工程師和設計師從繁瑣重復的計算和艱辛的繪圖工作中解放出來，因此計算機輔助設計己廣泛應用于機械設計等各個領域。在機械設計領域中齒輪精度設計

17、和分析是一項經常性的工作，這是因為齒輪是機械傳動中量大面廣的基礎零部件，在汽車、拖拉機、農機、機床、電力、冶金、礦山、工程、起重運輸、石油、化工、船舶機車、輕工、儀表、建工、建材以及軍工等領域有著廣泛的應用。在齒輪傳動中除了齒輪結構設計以外，齒輪精度設計直接關系到傳動質量，而機械傳動質量、性能和壽命直接影響著機器的性能和可靠性，齒輪精度分析幫助找出影響機械傳動質量、性能和壽命的因素。因而，運用計算機輔助齒輪的精度設計和分析，對于提高齒輪精度設計質量和設計效率設非常重要的。在面齒輪設計中采用智能計算機輔助設計具有非常重要的意義。這主要表現在以下幾點:1.提高企業的經濟效益。在齒輪精度設計階段引入

18、齒輪精度智能系統可大大提高設計人員的工作效率，降低設計成本;在齒輪加工階段，借助齒輪精度智能系統合理確定齒輪加工方法，有效的分析影響加工誤差的各因素，減小廢品率，保證提高產品質量;直接獲得經濟效益。增強企業的產品開發和設計能力。以前設計人員在齒輪精度設計中只能輪存在著精度不合格，加工成本過高等弊病。采用齒輪精度智能系統后設計師就可借助專家的知識來進行設計，從而提高齒輪精度設計的質量.有利于實現齒輪的標準化、系列化、通用化。許多工廠反映，齒輪精度設計的國家標準由于向國際標準靠攏，如不采用智能系統則很難貫徹。如有了相應的軟件，只要根據屏幕提示輸入有關信息，就能獲得符合標準要求的齒輪精度設計結果，推

19、廣起來就比較容易。提高產品設計質量，縮短產品研制周期。過去在精度設計后還要用手工繪制工作圖，且在精度設計過程中要查大量的表格，浪費了設計人員大量時間。采用齒輪精度智能系統不但可以提高設計質量，而且大大縮短了產品的設計周期，加快了齒輪的交貨周期，提高了產品的競爭能力。用一些由傳統數學逐次逼近方法得到的經驗公式來進行工作。面齒輪機構是一種新型、非標準的齒輪傳動形式，現階段主要通過非圓齒輪副和錐齒輪副來實現這種傳動形式，需要兩個齒輪副傳動，傳動復雜，空間需求大，傳動效率不高。而后出現了非圓錐齒輪副，可以替代上述傳動形式。本課題在對非圓錐齒輪副研究的基礎上，進一步提出正交變傳動比端曲面齒輪（后文均簡稱

20、端曲面齒輪）的加工方法。端曲面齒輪副由一個非圓柱齒輪和一個端曲面齒輪組成，能傳遞相交軸之間的變傳動比運動和動力。端曲面齒輪副在運動學上，結合了非圓齒輪、非圓錐齒輪副和面齒輪三者的特點，相比非圓錐齒輪具有輕量化的特點，同時其設計原理，加工方法等更為簡單，可以利用現有機床與刀具進行加工，易實現批量生產，其在軍工、農業機械、紡織機械、汽車等領域，具有潛在的應用價值。隨著對端曲面齒輪副研究的深入，這種新型的齒輪傳動形式必然會在更多的場合得到應用，這就要求建立一套完整的端曲面齒輪加工方法端曲面齒輪相對于常規面齒輪幾何復雜，加工制造中的機床調整直接影響其傳動嚙合質量。在實際生產中，由于其切齒計算控制參數多

21、，不易操作，所以切齒結果很大程度取決于設計者和操作者的經驗與技術水平。通常為了得到理想的齒面接觸印跡，在齒輪加工過程中，要進行多次試切、接觸區的檢驗并由此獲得相應的切齒機床調整參數對機床進行調整，這樣齒輪加工過程不僅花費很長的時間，同時也造成原材料的浪費，使得加工成本升高、加工效率降低。因此，在端曲面齒輪加工原理的基礎上，建立一套端曲面齒輪的加工方法，提高加工質量與加工效率以及降低成本，同時也可為后續的測量與滾檢等試驗提供支持。由于端曲面齒輪齒面幾何復雜，相對傳統面齒輪，其加工精度較低，要運用于實際，必須達到較高精度，這就需要對加工進行深入研究。對端曲面齒輪加工方法的研究是驗證端曲面齒輪副設計

22、正確性的有效手段。本文從端曲面齒輪嚙合理論出發，分別用多軸數控加工方法和增材制造五軸數控混合加工方法對面齒輪進行加工，并對加工的實體進行相關檢測試驗，分析制造誤差，并對以上加工方法進行對比分析。對端曲面齒輪加工方法進行研究對于提高端曲面齒輪的研究水平以及促進其推廣使用具有重要的理論意義和實踐價值。1、2本文課題的國內外研究現狀和未來發展趨勢面齒輪傳動是圓柱齒輪與圓錐齒輪相互嚙合的齒輪傳動，面齒輪是一個具有一定錐度的錐齒輪，其錐度的大小由兩傳動軸之間的交角決定。根據輪齒走向的不同，面齒輪傳動可分為直齒、斜齒和弧齒三種，根據傳動軸之間的相互位置，面齒輪傳動可分為相交和相錯兩種。早在上世紀40年代，

23、Buckingham就在其著作中就介紹了面齒輪傳動70年后的今天，面齒輪傳動主要應用于直升機主減速器傳動裝置的分流傳動結構f2-Gl，應用范圍狹窄，其主要原因是:面齒輪設計復雜，加工精度不高，磨齒困難等。以上原因制約了面齒輪傳動的應用與發展。美國DARPA在TRP項目中對面齒輪傳動技術進行了研究，研究背景是將面齒輪傳動技術應用于新一代阿帕奇武裝直升機中，研究內容包含滲碳磨削面齒輪的制造與試驗研究口本佐賀大學在面齒輪滾齒加工方面研究出一種少齒數的大螺旋滾齒刀加工面齒輪的方法。美國加工和處理中心在同一方向上改進了滾刀，可加工小齒面齒輪、增加齒面精度。波茲南科技大學對面齒輪的銑削加工方法做了研究。L

24、itvin研究團隊對面齒輪的研究做出了重要的貢獻。首先Litvin團隊對面齒輪傳動從幾何設計方面作了研究。研究的主要對象是直齒面齒輪和斜齒面齒輪，研究的內容包括了面齒輪的加工，齒面生成，面齒輪根切和齒頂交尖條件的判定，并且發展了面齒輪傳動點接觸理論，對面齒輪應用于實際起到了重要作用。Litvin團隊通過對面齒輪點接觸和齒面的修形實現了限制傳動誤差、減小噪音和振動的目的。我國對面齒輪研究起步較晚，尤其是面齒輪加工方面。近幾年，西北工業大學開始對面齒輪傳動進行研究，分別在直齒面齒輪的幾何設計和嚙合仿真、斜齒面齒輪的設計以及接觸分析、承載能力分析、動力學分析等方向取得了一定的成果。面齒輪的加工方面，

25、河南工業大學等在數控銑削方面做了研究;南京航空航天大學、西北工業大學、中南大學等在面齒輪的磨齒方面進行了研究，特別是南京航空航天大學在面齒輪磨削方面研究了蝸桿磨削面齒輪的方法;南京航空航天大學、西北工業大學、重慶大學等在面齒輪的插齒加工方面做了研究。增材制造被譽為顛覆傳統加工技術的一項新技術，使其成為制造業的研究熱點之一，國內外許多學者對其進行了研究。如JamesWSears對SLM和EBM兩種方法進行了對比研究。LawrenceE.Mur:等對銅，欽6AL-4V合金，鎳基超合金，鉆基超合金和17-4PH不銹鋼等材料在SLM和EBM中的預合金化和霧化前體粉末進行了研究。L.Hao等針對增材制造

26、的基本材料和工藝進行了研究。Chu.Chen和RosenDavidW.對增材制造的蜂窩結構設計做了研究。Strano,G等在齒輪精度設計中采用傳統的設計模式，使技術人員難于進行合理的精度設計及分析。由于精度評定的指標多，有大量的表格查找、數值計算及工作圖的繪制等，造成設計效果差、效率低下。另外，由于齒輪精度設計中牽涉到檢驗指標的選擇等問題，廣大技術人員迫切需要一套齒輪精度分析與設計的智能系統。應用CAD技術實現設計自動化是研究人員、設計人員追求的目標，而智能設計技術將在更高的創造性思維活動層次上給予設計人員有效的輔助，是真正意義上的計算機輔助設計，智能CAD技術是以技術與人工智能技術結合的產物

27、，它運用專家系統技術、實例推理技術、約束滿足技術、神經網絡技術等。因此，智能CAD技術以及數據庫軟件、AutoCAD系統的完善，專家知識的不斷充實，為齒輪精度分析與設計智能系統的建立提供了必要的技術支持。目前齒輪精度計算機輔助設計己有報道，但實用的面齒輪精度設計智能系統尚不多見，而面齒輪分析計算機輔助系統更不多見。1、3本文的主要內容1.用VC編輯窗口，要求實現幾級菜單，多種面齒輪的力學分析（直齒、斜齒、弧齒等）用VisualC+對系統的代碼進行編寫，實現了ANSYS軟件與本參數化建模與數值分析平臺之間的數據傳遞，解決了調用程序等接口技術方面。利用ansys軟件進行建模有限元分析，通過接口，讓

28、vc調用此分析，在窗口中實現調用齒數、壓力角、模數、齒頂高系數和齒隙系數五個關鍵尺寸參數作為獨立參數，對齒輪外形和尺寸進行限制和設計。在利用ANSYS二次開發的功能時，對參數變化時生成齒輪的APDL命令流文本進行調用。實現了參數化建模數據和數值分析數據的可視化處理功能。用matlab軟件進行優化分析，讓vc通過接口調用此優化力學分析中，在VisualC+對ANSYS軟件進行二次開發的環境中，通過結合軟件自身的APDL語言，實現了一對齒輪的三維實體數據、網格數據、變形數據、應力數據、應變數據和各種動力學數據可視化并可畫出相應的圖形（網格劃分圖、變形圖、應力云圖等）。通過不同類型、不同大小的齒輪模

29、型的參數化建模，驗證了本參數化建模和數值分析軟件系統的有效性。通過建立一對齒輪的參數化模型，然后網格劃分和設定邊界條件等，最后可根據實際傳動情況在靜力學界面和模態分析界面輸入了相應的約束條件和載荷扭矩條件等邊界條件，對齒輪進行了靜力分析、模態分析等，分析了一對齒輪的網格劃分圖、變形圖、應力云圖和模態振型圖等，進一步驗證了本軟件系統的有效性第二章軟件的設計框架及功能實現本研究的主要研究目的是搭建參數化建模的平臺，來實現對不同零部件進行參數化的建模和數值分析，從而達到提高產品設計的準確性和效率，節省設計時間和成本。該研究的一項主要內容就是對該平臺軟件系統的架構進行整體上的設計，其中要依賴VC進行程

30、序的編寫。本研究考慮到有限元計算的穩定性，選用了比較通用的工程軟件ANSYS的批處理模式作為后臺調用模式。這個軟件平臺可以通過兩種方法進行建模:第一種是運用圖形用戶界面，通過調用主菜單和通用菜單進行命令的繪圖，第二種是通過命令輸入方法，兩種方法都可以完成建模然后根據需要對模型進行參數化的計算。ANSYS軟件本身有自動生成APDL代碼的文本文件的功能，我們可以將兩種方法建立模型生成的APDL代碼進行保存。ANSYS軟件有一種批處理模式，這種模式模塊性很強，我們可以根據需要通過外部的操作對該模式進行調用，從而實現對ANSYS的操作，可以自動生成模型。我們發現通過ANSYS的批處理模式對APDL代碼

31、進行調用生成圖像的的實際效果，與在軟件中直接導入APDL文本的效果是沒有差別的。不僅僅是針對生成的模型圖像是相同的，事實上通過數值分析計算得出的結果和圖像也是相同的，并且可以通過APDL程序代碼控制的截圖功能進行獲取，然后顯示在圖像窗口。設計出與MATLAB連接的窗口，可以把已選擇好的參數模型，通過此功能，把數據模型導入到MATLAB中實現優化設計分析，再把優化結果，通過此功能傳回到面齒輪設計軟件。達到優化的效果。圖2-1表示平臺系統的主要的架構設計流程。前處理部分是參數輸入模塊。在該模塊輸入主參數一計算尺寸APDL命令一調用ANSYS一完成建模;主處理部分是ANSYS數值計算模塊。在該模塊一

32、設置邊界條件一施加載荷和扭矩一確定分析類型一生成APDL命令文本一ANSYS計算;后處理部分是可視化模塊。在該模塊提取數據結果一輸入可視化參數一倒到圖像窗口一顯示結果。圖2-1平臺系統的主要的架構設計流程圖主卷數輸入界面耳他卷數輸入界面圖2-2平臺不同模塊的具體結構前處理/主處理廠憶處理生成APDL命令文本生成y模型選擇數直分析類型邊件栽丈杲帕荷定界施AN5Y5毗處理模式軀析據圖形顯示界面IAlETSfetjLJ計尊欖塊/舊視化欖塊丿2.2平臺運行2.2.1運行的條件平臺和系統的正常運行需要硬件和軟件條件的支持。硬件條件包括：IntelCOREi3或以上CPU的處理器，硬盤空間應在320GG以

33、上等;軟件條件包括:WindowsXp或者7系統等。本研究研發使用和測試的硬件和軟件條件:CPU型號:Inteli32330M硬盤容量:20GB7200轉顯卡芯片：AMDRadeonHD6630M內存容量:2BDDR31333MHz2.2.2平臺中ANSYS分析的步驟第一步:在參數輸入界面輸入給定的齒輪參數,ANSYS會根據這些參數將自動在ANSYS中生成APDL命令流文本。第二步:將APDL命令流文件通過ANSYS軟件的批處理接口調入到ANSYSwork.h;第三步:ANSYS根據APDL代碼進行分析計算;第四步:生成圖象并進行調用。2.2.3軟件平臺中與MATLAB調用優化由已選擇好的參數

34、窗口調用MATLAB軟件，使用MATLAB編程軟件可以簡化齒輪設計中的計算過程，只需將參數輸入就可以計算出正確的結果。此調用了三個程序，分別為繪制標準齒圓柱齒輪漸開線曲面，直齒輪幾何尺寸設計，以及兩齒輪相對滑動系數相等時的變位系數的選擇。在編寫程序的過程中需用到一些特殊曲線公式，例如繪制漸開線曲面輪廓時就用到了此曲線在直角坐標系中的表達式。另外，程序在運行中可能需要在程序代碼中設置初始值，以便計算出正確的結果，所選初始值的大小應盡量接近正確的結果，在計算中有可能會出現輸入值相同而計算結果不同，這可能是軟件本身的問題，還需要彌補。本次設計一對齒輪，根據給定的參數，使用Matlab計算出齒輪的其他

35、參數及幾何尺寸。第三章基于vc的系統界面設計3.1VisualC+6.0介紹作為一個優秀的Windows開發軟件，VisualC+6.0強大靈活的界面設計功能、己經完善的基礎性和框架性能、易學易用的開發過程，它的MFCAppWizard向導功能，可以輕輕松松的形成一個可執行程序的框架，開發人員只需要在這個框架里添加所需要的模塊;它提供的ClassWizard向導功能，開發人員只需要將控件與變量關聯，就可以使用MFC中相關的所有成員函數了;另外它提供了界面設計的控件較多，比如CList列表控件，就有Report等幾種模式，可實現列表和表格等多種形式。正是由于VisualC+6.0靈活的、便利的使

36、用功能，它才越來越被更多的程序開發人員喜歡。總的來說，它具有以下幾點特點:1）開放環境VisualStudio由一套集成工具組成，用于開發Win32環境下運行的應用程序。2）提供功能強大的向導工具（MFCAppWizard.C1assWizard）。具有DeveloperStudio的項目工作區的形式組織元件及項目等配置。4）MFC類庫支持多線程運用程序5）具有WindowsSocked和Mapi支持，可以與網絡及E-mail連接；6）具有最快的數據庫訪問，允許用戶適應強有力的數據庫應用程序。7）具有強有力的Internet支持。8）對OLE提供強有力的支持。面齒輪設計軟件人機交互界面開發3.

37、2.1用戶頁面設計如圖3-1所示是面齒輪設計系統的進入界面，用戶在打開程序時，會彈出此窗口，顯示出此設計軟件已經運行。用戶點擊進入按鈕，系統會自動跳轉到主菜單設計界面。用戶需要退出設計系統，點擊右上角退出符號即可。圖3-1用戶頁面設計3.2.2用戶主菜單界面當用戶點擊進入按鈕以后，進入到主菜單界面，如圖3-2所示。此界面由五個菜單選項構成，分別是以下：1初步設計，2詳細設計，3接觸強度校核，ansys接口模塊，MATLAB優化接口設計模塊。主菜單上還包括了接觸強度校核這個部分的功能板塊。用戶可以在此界面上輸入面齒輪的使用系數，修正系數，齒向載荷分布系數，節點區域系數，彈性系數，重合度系數，螺旋

38、角系數，壽命系數，速度系數，齒面工作系數，尺寸系數，最小允許安全系數等所需要的齒輪設計參數，然后存儲下系統后臺數據庫里面，當用戶完成了，初步設計和詳細設計生成帶參數的齒輪輪模型，當調用ansys軟件做分析時，這些參數模型會一并通過ANSYSs接口功能板塊導入到ansys軟件中，進行有限元分析。圖3-2用戶主菜單界面3.2.3設計過程界面設計過程界面包含于初步設計，和詳細設計兩個部分的功能板塊。在初步設計中，用戶需要選擇并輸入以下參數：面齒輪的材料（通常選擇滲碳淬火45鋼），面齒輪的精度等end級IQ(要求不是特別高的情況下，一般選擇8級精度)；材料的各部分參數，抗接觸疲勞應力極限，彎曲疲勞應力

39、極限，齒面布式硬度，泊松比，密度等；當用戶選擇好了各部分參數以后，點擊v按鈕，面齒輪設計軟件就會把輸入的數據，自動保存在系統的后臺數據庫，當用戶要清理當前齒輪參數，點擊X按鈕，設計軟件就會把當前數據給清零，用戶就能自己輸入所需要的數據。如圖3-3所示。以下是主界面所需的部分代碼：functionvarargout=untitled2(varargin)gui_Singleton=1;gui_State=struct(gui_Name,mfilename,.gui_Singleton,gui_Singleton,.gui_OpeningFcn,untitled2_OpeningFcn,.gui_

40、OutputFcn,untitled2_OutputFcn,.gui_LayoutFcn,.gui_Callback,);ifnargin&isstr(varargin1)gui_State.gui_Callback=str2func(varargin1);endifnargoutvarargout1:nargout=gui_mainfcn(gui_State,varargin:);elsegui_mainfcn(gui_State,varargin:);functionedit1_Callback(hObject,eventdata,handles)functionuntitled2_Ope

41、ningFcn(hObject,eventdata,handles,varargin)endhandles.output=hObject;%Updatehandlesstructureguidata(hObject,handles);%UIWAITmakesuntitled2waitforuserresponse(seeUIRESUME)%uiwait(handles.figure1);set(gcf,name,計算變位系數)；%-Outputsfromthisfunctionarereturnedtothecommandline.functionvarargout=untitled2_Out

42、putFcn(hObject,eventdata,handles)varargout1=handles.output；%-Executesduringobjectcreation,aftersettingallproperties.functionedit1_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white)；elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor)；functionedit2_CreateFc

43、n(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit2_Callback(hObject,eventdata,handles)functionedit3_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,B

44、ackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit3_Callback(hObject,eventdata,handles)functionedit4_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);set(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endelseendfunctionedit4_Callback(hOb

45、ject,eventdata,handles)functionedit5_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit5_Callback(hObject,eventdata,handles)functionedit6_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hOb

46、ject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);functionedit6_Callback(hObject,eventdata,handles)functionedit7_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgro

47、undColor);endfunctionedit7_Callback(hObject,eventdata,handles)functionpushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)z1=str2num(get(handles.edit1,string);%字符轉換成數值z2=str2num(get(handles.edit2,string);%字符轉換成數值m=str2num(get(handles.edit3,string);%字符轉換成數值a=str2num(get(handles.edit4,string);%字符轉換成數值ha=st

48、r2num(get(handles.edit5,string);%字符轉換成數值ct=str2num(get(handles.edit6,string);%字符轉換成數值ax=str2num(get(handles.edit8,string);%字符轉換成數值az=0.5*m*(z1+z2);%計算標準中心距at=acos(az*cos(a*pi/180)/ax);xh=(z1+z2)/(2*tan(a*pi/180)*(tan(at)-at-tan(a*pi/180)+(a*pi/180);%計算變位系數總和k=xh-(ax-az)/m);%計算齒頂高變動系數assignin(base,ha

49、,ha);%將ha從base空間調出assignin(base,z1,z1);assignin(base,z2,z2);assignin(base,at,at);assignin(base,a,a);assignin(base,k,k);assignin(base,xh,xh);e=fsolve(myfun,6);%使用函數調用set(handles.edit7,string,e);%將數值轉換成字符串，在文本框中顯示q=xh-e;set(handles.edit9,string,q);d(1)=m*z1;%計算分度圓直徑d(2)=m*z2;set(handles.edit13,string,

50、d(1);%數值轉換成字符串set(handles.edit14,string,d(2);functionpushbutton2_Callback(hObject,eventdata,handles)closefunctionedit8_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);set(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);elseendfunctionedit8_Callback(hObject

51、,eventdata,handles)functionedit9_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit9_Callback(hObject,eventdata,handles)面齒蛇材料及雇性I1=1II回lldl精度等級IQ|是滲磯淬火鋼面齒輪材料圖3-3面齒輪初步設計材料參數界面當用戶進行初步設c*圖例中

52、取0.25）殳計后就會進入詳細設計界面，在此界面用戶需要做的是以下工作;進入分配系數界面，用戶需要錄入齒寬系數ha）（通常取1），頂隙系數壓力角a（取20度），變位系數（此例中采用的是非變位面齒輪，取0），點擊計算按鈕就會計算出模型它的相應數據，點擊按鈕就會保存當前輸入，點擊X就會清空當前數據，并且退出當前工作界面，返回到菜單功能界面中。同理用戶還需要在齒寬系數界面中輸入以下數據參數，齒輪對稱布置時齒寬系數標準設置為0.8-0.4，非對稱布置齒寬系數取0.6-1.2，懸臂布置系數為0.3-1.4,齒寬系數取0.8,點擊按鈕就可計算數據并保存在后臺數據庫里面。這軟件界面代碼具體如下functio

53、nvarargout=jkx(varargin)gui_Singleton=1;gui_State=struct(gui_Name,mfilename,.gui_Singleton,gui_Singleton,.gui_OpeningFcn,jkx_OpeningFcn,.gui_OutputFcn,jkx_OutputFcn,.gui_LayoutFcn,.gui_Callback,);ifnargin&isstr(varargin1)gui_State.gui_Callback=str2func(varargin1);endifnargoutvarargout1:nargout=gui_m

54、ainfcn(gui_State,varargin:);elsegui_mainfcn(gui_State,varargin:);endfunctionjkx_OpeningFcn(hObject,eventdata,handles,varargin)guidata(hObject,handles);set(gcf,name,面柱齒輪漸開線參數輸入窗);functionvarargout=jkx_OutputFcn(hObject,eventdata,handles)varargout1=handles.output;fnctionedit1_CreateFcn(hObject,eventda

55、ta,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit1_Callback(hObject,eventdata,handles)functionedit2_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)set(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,de

56、faultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit2_Callback(hObject,eventdata,handles)functionedit3_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit3_Callback(hObject,eventdata,handles)fun

57、ctionedit4_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,BackgroundColor,white);elseset(hObject,BackgroundColor,get(0,defaultUicontrolBackgroundColor);endfunctionedit4_Callback(hObject,eventdata,handles)functionpushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)figure;set(gcf,name,面齒輪);m=str2num

58、(get(handles.edit1,string);z=str2num(get(handles.edit2,string);a=str2num(get(handles.edit3,string);ha=str2num(get(handles.edit6,string);ra=m*(0.5*z+ha);%齒頂圓半徑rb=0.5*m*z*cos(a*pi/180);%基圓半徑rk=rb:0.01:ra;%向徑范圍aa=atan(sqrt(ra.A2/rb.A2)-1);%齒頂圓上的壓力角wk=tan(aa)-aa;%齒頂圓上的展角w=0:pi/180:pi/3;x=rb*(cos(w)+w.*s

59、in(w);y=rb*(sin(w)-w.*cos(w);plot(x,y,rb*cos(0:0.01:2*pi),rb*sin(0:0.01:2*pi),ra*cos(0:0.01:2*pi),ra*sin(0:0.01:2*pi)xlabel(x軸單位：mm,fontsize,9);ylabel(y軸單位：mm,fontsize,9);axisequal;title(基圓與齒頂圓之間的部分為該齒輪的漸開線),fontsize,ll);text(ra*cos(pi/4),ra*sin(pi/4),leftarrow齒頂圓,fontsize,10);text(rb*cos(0.8*pi),rb

60、*sin(0.8*pi),leftarrow,fontsize,10);text(rb.*(cos(20*pi/180)+20.*pi/180.*sin(20.*pi/180),rb.*(sin(20*pi/180)-20.*pi/180.*cos(20.*pi/180),leftarrow漸開線,fontsize,10);functionpushbutton2_Callback(hObject,eventdata,handles)close%關閉窗口functionedit6_CreateFcn(hObject,eventdata,handles)ifispcset(hObject,Back