機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化滾齒機(jī)傳動(dòng)軸的力學(xué)分析

PAGEPAGE4本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）滾齒機(jī)傳動(dòng)軸的力學(xué)分析學(xué)生姓名：所學(xué)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化所在院系：機(jī)電學(xué)院指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：摘要傳動(dòng)軸是滾齒機(jī)的重要組成部件，它的力學(xué)性能的好壞直接影響滾齒機(jī)的正常運(yùn)行和安全使用。本文以滾齒機(jī)傳動(dòng)軸為研究對(duì)象，首先建立其力學(xué)模型，對(duì)其進(jìn)行了受力分析和應(yīng)力分析，并采用VisualBasic語(yǔ)言編程計(jì)算，繪制直觀的彎矩圖和扭矩圖，又進(jìn)行強(qiáng)度分析和強(qiáng)度比對(duì)，最后通過(guò)ANSYS有限元進(jìn)行應(yīng)力分析，形象的顯示其應(yīng)力云圖很大程度上提高了分析效果。關(guān)鍵詞：傳動(dòng)軸,VisualBasic,ANSYSAbstractTheshaftisanimportantcomponentofhobbingmachine,itsmechanicalpropertiesdirectlyaffectonthenormaloperationandtheuseofsafetyofthehobbing.Thispaperaimsatshaftinhobbingmachine,firstlybuildsupitsmechanicmodle,andgoesonwithanalysisofthemechanicandstress,adoptsVisualBasictoprogrammeandcalculate,itdrawsthebendingmapofthemomentandtorque,andcitesaexampletogoonwithanalysisandintensitycomparation,lastlythepaperappliesANSYSanalysesthestressoftheshafttoshowthestressimageofshaft,toalargeextentimprovinganalysiseffect.Keywords:Shaft,VisualBasic,ANSYS目錄1緒論…………………12本課題的研究?jī)?nèi)容…………….……12.1軸的分類和傳動(dòng)特點(diǎn)………….12.2本文的主要研究?jī)?nèi)容………….23設(shè)計(jì)步驟……………34軸的常用材料分析…………………35軸的力學(xué)分析………………………45.1軸兩端的力…………………….45.2軸的應(yīng)力分析………………….55.3彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算……….56軸的力學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)過(guò)程……………77軸的力學(xué)分析的方法………………87.1編程語(yǔ)言的選擇……………….87.2關(guān)于VisualBasic………………87.3VisualBasic的其他特性……………………97.4程序運(yùn)行界面………………97.5用戶界面的設(shè)計(jì)……………...128實(shí)例分析…………..129用ANSYS對(duì)軸進(jìn)行應(yīng)力分析…………………...139.1建立有限元模型……………...149.2生成單元網(wǎng)格………………...159.3施加力………………………...169.4施加約束……………………...169.5求解…………...1610結(jié)束語(yǔ)……………1811謝辭………………1812參考文獻(xiàn)…………1813附錄………………201引言軸是滾齒機(jī)的重要組成部件。一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件(例如齒輪、蝸輪等)，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的力學(xué)性能對(duì)于整個(gè)機(jī)械的性能及安全使用有著重大的意義。本次的設(shè)計(jì)主要是對(duì)軸的力學(xué)性能進(jìn)行分析，輸出扭矩圖和彎矩圖以及最大應(yīng)力，然后進(jìn)行強(qiáng)度對(duì)比；同時(shí)輸出軸的應(yīng)力云圖，更直觀的表現(xiàn)出軸的應(yīng)力狀態(tài)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化是把數(shù)學(xué)規(guī)劃與計(jì)算方法應(yīng)用于力學(xué)分析，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助于計(jì)算機(jī)的運(yùn)行求其力學(xué)參數(shù)，從而獲得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)編程軟件（如《VisualBasic》）以及繪圖軟件（《Autocad》）的迅猛發(fā)展和有限元分析（《ANSYS10.0有限元分析》）軟件應(yīng)用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化以及圖像化在國(guó)內(nèi)的工程界得到了迅速的推廣。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化和圖像化方法是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)的深入發(fā)展，通過(guò)實(shí)例設(shè)計(jì)，用產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化和圖像化方法所得軸的力學(xué)性能參數(shù)比常規(guī)設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)、更簡(jiǎn)潔、更直觀，從而降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。盡管產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化和圖像化方法和理論及其在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用還有待進(jìn)一步探討，但它較常規(guī)分析的優(yōu)勢(shì)必將使產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化設(shè)計(jì)和圖像化理論得到更為廣泛的應(yīng)用。實(shí)例也證明產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化和圖像化理論在機(jī)械設(shè)計(jì)中具有實(shí)用價(jià)值，是一種有效、實(shí)用、科學(xué)的方法。本課題通過(guò)對(duì)軸的力學(xué)性能進(jìn)行深入的分析,把力學(xué)的計(jì)算和分析與VB、Autocad和ANSYS技術(shù)相結(jié)合,在windows平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了一個(gè)具有輸出扭矩圖和彎矩圖以及最大應(yīng)力和軸的應(yīng)力云圖的設(shè)計(jì)程序，實(shí)現(xiàn)了軸的力學(xué)分析的數(shù)字化和圖像化設(shè)計(jì)。2本課題的研究?jī)?nèi)容2.1軸的分類和傳動(dòng)特點(diǎn)按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。工作中既承受彎矩又受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸。這類軸在各種機(jī)器中最為常見(jiàn)。只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸。心軸又分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸兩種。只承受扭矩而不承受彎矩（或彎矩很?。┑妮S稱為傳動(dòng)軸。軸還可按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過(guò)連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或作反向的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸兩種。光軸形狀簡(jiǎn)單，加工容易，應(yīng)力集中少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反。因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。（本設(shè)計(jì)用光軸代替階梯軸）直軸一般都制成實(shí)心的。在那些由于機(jī)器結(jié)構(gòu)的要求而需在軸中裝設(shè)其它零件或者減少軸的質(zhì)量具有特別重大作用的場(chǎng)合，則將軸制成空心的。空心軸內(nèi)徑和外徑的比值通常為0.5～0.6，以保證軸的剛度及扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。此外，還有一種鋼絲軟軸，又稱鋼絲撓性軸。它是由多組鋼絲分層卷繞而成的具有良好的撓性，可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到不開(kāi)敞的空間位置2.2本文的主要研究?jī)?nèi)容用VB軟件對(duì)軸的力學(xué)性能進(jìn)行編程和用ANSYS顯示軸的應(yīng)力云圖是把數(shù)學(xué)規(guī)劃理論、圖像顯示理論和計(jì)算方法應(yīng)用于力學(xué)分析，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助于電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算輸出軸的力學(xué)參數(shù)及應(yīng)力云圖，從而獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和安全使用效果，進(jìn)而對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇分分析，從而在滿足一定工作條件下，使工作零件安全運(yùn)行，從而保證工人和機(jī)器的安全。在實(shí)際工作中,軸的力學(xué)性能不僅關(guān)系到機(jī)械本身的運(yùn)行狀況，也關(guān)系的工人的人身安全。本文的研究目的是得到軸在運(yùn)行中其力學(xué)性能有效分析方法，使計(jì)算軸力學(xué)性能更加簡(jiǎn)單方便直觀。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出分析軸的強(qiáng)度專用設(shè)計(jì)程序，并通過(guò)設(shè)計(jì)程序,對(duì)軸尺寸進(jìn)行初步的分析，對(duì)軸的后續(xù)設(shè)計(jì)提供最有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。本文所設(shè)計(jì)的分析軸的力學(xué)性能的方向和內(nèi)容，國(guó)內(nèi)外沒(méi)有完整的可供參考的資料，完全是根據(jù)力學(xué)的基本分析理論，ANSYS與VB技術(shù)相結(jié)合，在軸的力學(xué)性能的數(shù)字化圖像化設(shè)計(jì)上有大膽有意義的探索.是軸的力學(xué)性能數(shù)字化和圖像化設(shè)計(jì)一系列課題中很小的一部分.本文主要針對(duì)軸的力學(xué)性能，研究ANSYS實(shí)體模型的建立、VB繪圖程序編制和軸的力學(xué)計(jì)算程序結(jié)構(gòu)等，為實(shí)現(xiàn)軸的力學(xué)分析與數(shù)字化、圖像化軟件相結(jié)合提供依據(jù)和實(shí)現(xiàn)的手段。主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）根據(jù)力學(xué)分析的實(shí)際問(wèn)題，建立軸的實(shí)體模型，確定初始變量，建立具體的力學(xué)分析計(jì)算的數(shù)學(xué)模型；（2）按照數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)，選擇相應(yīng)的計(jì)算程序，針對(duì)軸的結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)，建立設(shè)計(jì)變量與各個(gè)幾何尺寸之間的基本關(guān)系，為參數(shù)化繪圖接口模塊程序編制提供依據(jù);（3）用ANSYS軟件對(duì)軸的進(jìn)行有限元分析，顯示其應(yīng)力云圖（4）在具體的設(shè)計(jì)中，會(huì)遇到某些問(wèn)題，可采用不同的算法求解，為提高設(shè)計(jì)和繪圖效率，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，開(kāi)發(fā)出軸力學(xué)分析與參數(shù)化自動(dòng)繪圖軟件包和有限元分析提出具體的實(shí)施方案，并遵循以下幾個(gè)原則：①可靠性要好：在合理的精度要求下，在一定的計(jì)算時(shí)間內(nèi)，求解力學(xué)分析的成功率越高，可靠性越好。②效率要高：算法的效率是指解題的效率，一般可用算法所用計(jì)算時(shí)間或計(jì)算函數(shù)的次數(shù)來(lái)衡量，最好選用既簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確的計(jì)算按方法；還要熟悉ANSYS軟件的基本知識(shí)和應(yīng)用。③采用成熟的計(jì)算程序：對(duì)現(xiàn)有的成熟的計(jì)算程序應(yīng)盡可能的采用，使得解題簡(jiǎn)便。3設(shè)計(jì)步驟根據(jù)軸的強(qiáng)度校核理論，根據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)和圖像化設(shè)計(jì)的原理，建立起軸的參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型和應(yīng)力云圖，并采用一定的算法，編出程序來(lái)實(shí)現(xiàn)其參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程。（1）建立VB程序的運(yùn)行界面；（2）用VB編程并計(jì)算；（3）程序所得的結(jié)果與許用值進(jìn)行強(qiáng)度比對(duì)；（4）建立ANSYS實(shí)體模型；（5）得到直觀的應(yīng)力云圖。4軸的常用材料的分析軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。表1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理/mm毛坯直徑/mm抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限彎曲疲勞極限許用彎曲應(yīng)力備注MPaQ235-A熱軋或鍛后空冷≤100400～42022517040用于不重要及受載荷不大的軸＞100～250375～39021545正火回火≤10059029525555應(yīng)用最廣泛＞100～300570285245調(diào)質(zhì)≤2006403552756040Cr調(diào)質(zhì)≤10073554035570用于載荷較大,而無(wú)很大沖擊的重要軸＞100～300685490335QT600-3600370215用于制造復(fù)雜外形的軸由于碳鋼比合金鋼廉價(jià)，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較底，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常用合金鋼。必須指出的是：在一般工作溫度下（低于200℃），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意,在即定條件下,有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較底的鋼材,而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來(lái)提高軸的剛度。各種熱處理（如高頻淬、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、液壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易做成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉、良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸。5軸的力學(xué)分析5.1軸兩端受的力圖1是滾齒機(jī)傳動(dòng)軸的力學(xué)模型，拉力和轉(zhuǎn)矩由帶輪C傳入，由齒輪E傳出，需要對(duì)齒輪和帶輪傳動(dòng)作受力分析。如圖1：圖1根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n和功率P得（1）傳送帶沿帶輪作用的力F和,由此得（2）（3）沿嚙合線作用在齒面上的法向載荷Fn，為了計(jì)算方便，將法向載荷Fn在節(jié)點(diǎn)P處分解為兩個(gè)互相得分力，即圓周力Ft與徑向力Fr，由此得（4）（5）（6）式中————齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位————齒輪的節(jié)圓直徑，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪即為分度圓直徑，單位。5.2軸的應(yīng)力分析軸的應(yīng)力分析計(jì)算通常都是在初步完成受力分析后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還應(yīng)校核軸的穩(wěn)定性。進(jìn)行軸的應(yīng)力分析計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅(或主要)承受扭矩的軸(傳動(dòng)軸),應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算;對(duì)于只承受彎矩的軸(心軸),應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算;對(duì)于既承受彎矩又承受扭矩的軸(轉(zhuǎn)軸),應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算,需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。5.3彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算通過(guò)軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，軸上零件的位置，以及外載荷和支反力的作用位置均已確定，軸上的載荷（彎矩和扭矩）已可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。一般的軸用這種計(jì)算即可[2]。其步驟如下：（1）作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸所受的載荷是從軸上零件傳來(lái)的。計(jì)算時(shí)，常把軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的集中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩，一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點(diǎn)與軸承的類型和布置方式有關(guān)。在作計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷（若為空間力系，應(yīng)把空間力系分解為圓周力、徑向力和軸向力，然后把他們?nèi)哭D(zhuǎn)化到軸上）——并將分解為水平分力和垂直分力，如下圖2所示（2）做出扭矩圖（7）軸所受的扭矩，單位為N.mm;軸的轉(zhuǎn)速,單位為r/min;軸傳遞的功率,單位為。作出圖（3）作出彎矩圖根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出水平面上的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖然后按下式計(jì)算總彎矩并作出、和（8）圖2（4）校核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面（即彎矩和扭矩大而軸徑可能不足的截面）作彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算（9）式中軸的最大計(jì)算應(yīng)力，單位為MPa；軸所受的最大彎矩，單位為； 軸所受的扭矩，單位為； 軸的抗彎截面系數(shù)，單位為；對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用應(yīng)力；圖36軸的力學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)過(guò)程已知一傳動(dòng)軸，輸入值為傳遞功率，轉(zhuǎn)速n，軸上的傳動(dòng)齒輪直徑為和帶輪直徑，軸的直徑，軸的材料的許用應(yīng)力。結(jié)構(gòu)圖如圖4：圖4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)矩：（10）軸的受力情況：（11）（12）（13）（14）（15）計(jì)算彎矩及應(yīng)力：（16）（17）（4）輸出圖形及數(shù)值7軸的力學(xué)分析的方法7.1編程語(yǔ)言的選擇上世紀(jì)七、八十年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言也隨之突飛猛進(jìn)地發(fā)生了變化。VisualBasic（簡(jiǎn)稱VB），它是Microsoft公司推出的一種Windows應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。VisualBasic具有簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，已經(jīng)成為普通用戶首選的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。利用VisualBasic程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可以很方便地設(shè)計(jì)出在Windows環(huán)境下運(yùn)行的繪圖應(yīng)用程序。它比較起別的編程語(yǔ)言來(lái)，在繪圖方面具有直觀的特點(diǎn)，不用太多的敘述語(yǔ)言。是一種很好的視圖化語(yǔ)言。7.2關(guān)于VisualBasicMicrosoftVisualBasic（簡(jiǎn)稱VB）是在Windows操作平臺(tái)下設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的最迅速、最簡(jiǎn)捷的工具之一。不論是初學(xué)者還是專業(yè)開(kāi)發(fā)人員，VB都為他們提供了一整套的工具，可以輕松地開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。因此，VB一直被作為大多數(shù)電腦初學(xué)者的首選入門(mén)編程語(yǔ)言。“Visual”是的指采用可視化的開(kāi)發(fā)圖形用戶界面（GUI）的方法，一般不需要編寫(xiě)大量代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相應(yīng)位置既可方便設(shè)計(jì)圖形用戶界面：“Basic”指的是BASIC語(yǔ)言，因?yàn)閂B是在原有的BASIC語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。“VB”是Microsoft的一種通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，包含在MicrosoftExcel、MicrosoftAccess等眾多Windows應(yīng)用軟件中的VBA都使用VB語(yǔ)言，以共用戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)；目前制作網(wǎng)頁(yè)使用較多的VBScript腳本語(yǔ)言也是VB的子集。利用VB的數(shù)據(jù)訪問(wèn)特性，用戶可以對(duì)包括MicrosoftSQLServer 和其他企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)格式創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)和前端應(yīng)用程序，以及可調(diào)整的服務(wù)器端部件。利用ActiveX(TM)技術(shù)，VB可使用如MicrosoftWord字處理器、MicrosoftExcel電子數(shù)據(jù)表及其他Windows應(yīng)用程序提供的功能，甚至可直接使用由VB專業(yè)版或企業(yè)版創(chuàng)建的應(yīng)用程序和對(duì)象。用戶最終創(chuàng)建的程序是一個(gè)真正的EXE文件，可以自由發(fā)布。VB提供了學(xué)習(xí)版、專業(yè)版和企業(yè)版，用以滿足不同的開(kāi)發(fā)需要。企業(yè)版允許專業(yè)人員以小組的形式來(lái)創(chuàng)建強(qiáng)大的分布式應(yīng)用程序。它包括專業(yè)版的所有特性。7.3VisualBasic的其它特性在VisualBasic以前的版本中。由于仍然擺脫不了解釋執(zhí)行的代碼運(yùn)行機(jī)制，所以在相當(dāng)?shù)某潭壬现萍s了VisualBasic的發(fā)展。從VisualBasic5.0版本開(kāi)始，在VisualBasic中制作的應(yīng)用程序都改變?yōu)榫幾g執(zhí)行，使得VisualBasic的代碼效率有了很大的提高，同時(shí)執(zhí)行的速度也大幅度加快[12]。當(dāng)然在VisualBasic中還有其它特性，例如：（1）面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言；（2）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)；（3）事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)；（4）支持動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)；（5）應(yīng)用程序之間的資源共享。7.4程序運(yùn)行界面運(yùn)行VB6．0，選擇菜單欄上的【新建】/【標(biāo)準(zhǔn)exe】命令，進(jìn)入VB編程環(huán)境，如圖5所示：圖5(1)設(shè)計(jì)窗口。設(shè)計(jì)窗口是用戶編寫(xiě)的應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)將要顯示的窗口界面。用戶在上面添加各種控件，可以顯示文字、圖形、圖像等如圖6所示：圖6（2)工具箱。顯示標(biāo)準(zhǔn)的VB控件及已添加到工程中的任何ActiveX控件和可插入對(duì)象。標(biāo)準(zhǔn)工具箱共有包括圖片框、文本框、數(shù)據(jù)、對(duì)象鏈接和嵌入等在內(nèi)的20個(gè)控件，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示或繪制圖像圖形、顯示可以編輯的文本、訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)、鏈接或嵌入其他程序到VB程序中等基本功能。除標(biāo)準(zhǔn)控件外．還可以用添加ActiveX控件的方式得到更多的控件，使得編程功能更多。方法是選用【工程】/【部件】/【控件】命令，出現(xiàn)選擇對(duì)話框，勾選需要的控件名前的方框，就可將該控件添加進(jìn)工共箱。要將已添加進(jìn)工具箱且程序未使用的控件取消，去掉控件名前方框中的對(duì)鉤即可如圖7：圖7(3)屬性窗口。屬性是VB語(yǔ)言的一個(gè)重要概念，VB的每一個(gè)對(duì)象均有屬性。通過(guò)屬性窗口可以設(shè)置窗體、控件等對(duì)象的屬性值，這種方法稱為設(shè)計(jì)時(shí)改變對(duì)象的屬性值；若用程序代碼設(shè)置對(duì)象屬性，則稱為運(yùn)行時(shí)改變對(duì)象的屬性值如圖8。打開(kāi)某一控件的屬性窗口，可以采用以下任意一種方法：=1\*GB3①先選定控件．比如在窗體上單擊該控件，然后按F4鍵；=2\*GB3②先選定控件，比如在窗體上單擊該控件，然后單擊工具欄上的屬性圖標(biāo)；=3\*GB3③選擇【視圖】/【屬性】命令，然后在【屬性】窗口上部的下拉列表框選擇某件。圖8(4)【工程】窗口【工程】窗口包含了創(chuàng)建的VB工程文件，比如窗體Form、模塊Module。應(yīng)用【工程】窗口功能的方法是在【工程】窗口上單擊鼠標(biāo)右鍵，比如想要將【工程】在軟盤(pán)上作一備份，可用鼠標(biāo)右鍵單擊【工程】窗口上的任一項(xiàng)，再在出現(xiàn)的菜單上選擇【另存為】命令，就可以將源程序作一備份了，如圖9：圖9(5)代碼窗口代碼窗口是書(shū)寫(xiě)源程序的地方，在代碼窗口(如圖10所示)的對(duì)象下拉列表框中選擇窗體或控件名．在過(guò)程下拉列表框中選擇該對(duì)象的事件名，代碼窗口將自動(dòng)出現(xiàn)該對(duì)象的事件過(guò)程的首尾兩行代碼，只需在中間輸入源程序即可。若輸入源程序有語(yǔ)法錯(cuò)誤，VB自動(dòng)出現(xiàn)警示信息并用紅字顯示錯(cuò)誤代碼。圖10(6)【窗體布局】窗口(如圖11)用鼠標(biāo)拖動(dòng)【窗體布局】窗口中的白色窗體，可以調(diào)整程序運(yùn)行時(shí)窗體在屏幕上的顯示位置。圖11(7)菜單欄與工具欄菜單欄上的菜單命令，指明了VB能夠完成的功能。單擊菜單欄(如下圖)上的菜單標(biāo)題，會(huì)下拉顯示各菜單項(xiàng)命令。有些菜單項(xiàng)以淺灰色顯示．表名在當(dāng)前狀態(tài)下不可用工具欄上的圖標(biāo)，代表一些經(jīng)常使用的命令，單擊某圖標(biāo)，與單擊菜單命令或按下快捷鍵的效果一樣。將鼠標(biāo)指針停留在圖標(biāo)上—會(huì)兒，將出現(xiàn)該圖標(biāo)的中文名稱；在工具欄上單擊鼠標(biāo)右鍵．將顯示工具欄選擇菜單(如圖12)。圖127.5用戶界面的設(shè)計(jì)運(yùn)用力學(xué)分析方法建立數(shù)學(xué)模型,確立功率、轉(zhuǎn)速、許用應(yīng)力、帶輪直徑、齒輪節(jié)圓直徑、軸的直徑,求出軸的分析結(jié)果。原始參數(shù)可定為：功率、轉(zhuǎn)速、許用應(yīng)力、帶輪直徑、齒輪節(jié)圓直徑和軸的直徑，求出軸所受的最大彎矩、最大扭矩和所承受的最大應(yīng)力，以及輸出彎矩圖和扭矩圖。由此設(shè)計(jì)的軸的力學(xué)分析設(shè)計(jì)程序運(yùn)行界面如圖13所示。圖138分析實(shí)例例如：一傳動(dòng)軸的的直徑為35，材料為45鋼，許用應(yīng)力=85。軸是由=2.2的電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪帶動(dòng)的，轉(zhuǎn)速為=966。帶輪的直徑為=132，帶的拉力約為=600。齒輪的接圓直徑=50，試分析其力學(xué)性能。輸入選擇參數(shù)如圖14所示：圖14運(yùn)行程序得出結(jié)果，如圖15：圖15本例運(yùn)用VB編程的設(shè)計(jì)過(guò)程，只是在Windows操作平臺(tái)上，通過(guò)可視化的窗口進(jìn)行方便的分析。運(yùn)用VB進(jìn)行數(shù)字化和圖形化設(shè)計(jì)提高了力學(xué)分析的效率，提高了經(jīng)濟(jì)效益，更為重要的是能為設(shè)計(jì)者提供更精確的第一手分析數(shù)據(jù)。9用ANSYS對(duì)軸進(jìn)行應(yīng)力分析ANSYS軟件在工程上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，包括機(jī)械、電機(jī)、土木、航空及電子等不同領(lǐng)域，而且在這方面的應(yīng)用都能達(dá)到相當(dāng)程度的可靠，頗受各界好評(píng)。計(jì)算機(jī)輔助工程分析是利用有限元法及數(shù)值分析法的結(jié)合來(lái)完成分析工作的。9.1建立有限元模型（1）選擇單元類型，操作：MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，彈出對(duì)話框，如圖16選擇：圖16（2）定義材料的彈性模量為，泊松比為，操作：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels,彈出DefineMaterialModelsBehavior對(duì)話框,在框中繼續(xù)選擇Structraul>Linear>Elastic>Isotropic如圖17：圖17（3）建立軸的圓柱體模型，操作：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>ByDimensions,彈出對(duì)話框，輸入數(shù)據(jù)，如圖18：圖18點(diǎn)擊按鈕，得到如圖19：圖199.2單元網(wǎng)格生成操作：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Volumes>Free,彈出右圖對(duì)話框選中圓柱體，點(diǎn)擊按鈕，生成網(wǎng)格，如圖20：圖209.3施加力操作過(guò)程：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structrual>Force/Moment>OnNodes,出現(xiàn)對(duì)話框，選擇一端端面的圓心，再選擇受力的方向和大小，點(diǎn)擊按鈕；重復(fù)上一步驟，選擇另一端面。結(jié)果如圖21所示：圖219.4施加約束操作過(guò)程：MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structrual>Displasment>OnAreas，出現(xiàn)對(duì)話框如圖22：圖22點(diǎn)擊按鈕，施加完畢。9.5求解（1）操作：MainMenu>Solution>sovle>CurrentLS,如圖23：圖23（2）操作：MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu出現(xiàn)對(duì)話框，繼續(xù)操作：NodalSolution>Stress>3rdPrincipalstress，如圖24：圖24點(diǎn)擊按鈕，顯示應(yīng)力云圖，如圖25：圖25利用ANSYS畫(huà)出軸的應(yīng)力云圖，更能直觀的展現(xiàn)軸的應(yīng)力狀態(tài)，比以往我們想像其應(yīng)力狀態(tài)更加真實(shí)、直觀和準(zhǔn)確。10結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)VisualBasic有了一定的了解和掌握，基本熟悉了VisualBasic語(yǔ)言和力學(xué)分析之間的聯(lián)系，同時(shí)也對(duì)ANSYS軟件和有限元分析有了初步的了解，也使我了解到許多應(yīng)用軟件都在工程中被廣泛應(yīng)用，我們所知道的只是其中的一小部分而已，以后我們應(yīng)該盡量多學(xué)習(xí)在工程中經(jīng)常用到的軟件，這對(duì)我們以后的工作會(huì)帶來(lái)很大的幫助；而且通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中增加了我以下幾方面的能力：（1）使我對(duì)力學(xué)分析思想的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的提高。（2）鍛煉了用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言VisualBasic軟件和ANSYS軟件同力學(xué)分析過(guò)程有機(jī)結(jié)合的能力。（3）進(jìn)一步提高了實(shí)踐動(dòng)手能力，也使我對(duì)待工作的態(tài)度更加嚴(yán)謹(jǐn)。（4）加強(qiáng)了論文格式及排版的能力，以及抓圖工具的使用。（5）提高了和老師、同學(xué)討論，解決問(wèn)題的能力。（6）提高了查閱中外資料和閱讀資料并查找有效信息的能力。11謝辭本畢業(yè)設(shè)計(jì)承蒙指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)以及同學(xué)的努力幫助，才使我的本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以按規(guī)定的時(shí)間順利的完成！我們指導(dǎo)老師豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的、認(rèn)認(rèn)真真工作態(tài)度以及同學(xué)的熱心幫助和友好已經(jīng)深深的印在我的腦海里了，使我收益匪淺！通過(guò)指導(dǎo)老師的耐心而又認(rèn)真的指導(dǎo)，使我能夠?qū)αW(xué)分析基本知識(shí)能夠再次認(rèn)真學(xué)習(xí)并得到提高；對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行有效的查閱；在運(yùn)用軟件時(shí)能夠融會(huì)貫通?？傊谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中指導(dǎo)老師給予我了充分耐心的指導(dǎo)，同學(xué)給了我最熱心的幫助，在此我向指導(dǎo)老師以及曾幫助過(guò)我的同學(xué)表示真摯的感謝！參考文獻(xiàn)[1]劉炳文.VisualBasic程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006(1)[2]楊秦建,王春紅.VisualBasic大學(xué)基礎(chǔ)教程(第二版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007[3]刑曉怡,劉江.VisualBasic程序設(shè)計(jì)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007(3)[4]劉洪文.材料力學(xué)（2）[M].北京:高等教育出版社,2004(1)[5]范欽珊,蔡新.材料力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2006(3)[6]周建方.材料力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002(1)[7]濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M](第八版)[8]陳精.ANSYS工程分析實(shí)例[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2006(8);346-350[9]鄧平凡.ANSYS10.0有限元分析自學(xué)手冊(cè)[M].北京:人民郵電出版社,2007（5）;24-45[10]應(yīng)艷杰,張?jiān)瞿?減震器特性仿真軟件開(kāi)發(fā)[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2008(2):85-86[11]鄭泉,陳黎卿,何欽章,黃民鋒.汽車前橋力學(xué)分析與軟件開(kāi)發(fā)[J].拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車,2008(8):46-48[12]楊佳林.基于VB閥門(mén)設(shè)計(jì)校核系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2008(7):58-61[13]蔣蘇民,侯力,馬朝玲,薄立朗.基于ansys10.0的空心輸入軸有限元分析[J].大型鑄件,2009(1):16-19[14]姚根圣,李思明.采用ANSYS分析CFRP布外包混凝土短柱軸壓性能[J].四川建筑科學(xué)研究,2009(2):40-42[15]鐘偉,耿紀(jì)恩,黃慧峰.基于ANSYS的粘鋼加固鋼筋混凝土梁的應(yīng)力分析[J].水利與建筑工程學(xué)報(bào),2009(3):124-126附錄程序清單PrivateSubCommand1_Click()DimtAsSingleDimdAsSingleDimd1AsSingleDimd2AsSingleDimPAsSingleDimnAsIntegerDimFAsIntegerDimF1AsIntegerDimqAsSingleP=Val(Text1.Text)n=Val(Text2.Text)d2=Val(Text4.Text)d=Val(Text5.Text)d1=Val(Text9.Text)q=Val(Text3.Text)DimiAsIntegerDimkAsIntegerDimhAsIntegert=9549*P/ni=2*t/(0.001*d2)Fork=iTo600Forh=1ToiIf(Abs(k+h-600)<1)And(Abs(k-h-i)<1)ThenF=kF1=hEndIfNexthNextkDimFnAsIntegerDimFtAsIntegerDimFrAsIntegerDimFyAsIntegerDimFzAsIntegerFn=2*t/(d1*0.001*Cos(20*3.14/180))Ft=Fn*Cos(20*3.14/180)Fr=Fn*Sin(20*3.14/180)Fy=F*Cos(24*3.14/180)+F1*Cos(30*3.14/180)Fz=F*Sin(24*3.14/180)+F1*Sin(30*3.14/180)DimM1AsSingleDimMy1AsSingleDimMy2AsSingleDimM2AsSingleDimMz1AsSingleDimMz2AsSingleDimMmaxAsSingleDimWAsDoubleDimq1AsSingleMy1=0.001*Fr*23.5My2=0.001*Fz*44.5Mz1=0.001*Ft*23.5Mz2=0.001*Fy*44.5M1=Sqr(My1*My1+Mz1*Mz1)M2=Sqr(My2*My2+Mz2*Mz2)IfM1>=M2ThenMmax=M1ElseMmax=M2EndIfText6.Text=MmaxText7.Text=tW=3.14*d*d*d*0.001/32q1=Sqr(Mmax*Mmax+t*t)/WText8.Text=q1Ifq1>qThenLabel21.Caption="MPa>q="Label27.Caption="不滿足強(qiáng)度要求"ElseLabel21.Caption="MPa<q="Label27.Caption="滿足強(qiáng)度要求"EndIfLabel22.Caption=qLabel18.Caption="MPa"Picture1.ClsPicture1.FillStyle=3DrawWidth=5Picture1.Scale(-1