论文垃圾转运站CAD系统设计

垃圾转运站CAD系统设计

摘 要

本文介绍了如何利用Auto CAD二次开发语言VBA开发适用于垃圾转运站的CAD系统。

由于我国经济建设的迅速发展和人民生活水平的日益提高，我国城市的数量也迅速增加，伴随而来的城市垃圾也与日俱增，每天都有数以万吨的城市垃圾学要清运和处理。如何合理地处理好这庞大的城市垃圾，是摆在我们面前一项十分紧迫的任务。随着垃圾比重的减轻，运输距离的增加，垃圾的压缩转运是城市必须考虑的问题。传统的垃圾运输方式使运输车额定载重量空耗，据测定5t级的自卸车只能装载2.4t左右的垃圾，少数仅载0.5～0.6t，冬季还存在垃圾在箱内冻结的情况，造成垃圾倾倒不彻底，严重影响垃圾清运效率。这样完成相同的运量只有不断增加车数量或加班次，造成人力，物力浪费。因此各城市都希望能建设新的、先进的、高效的垃圾转运站。 Auto CAD不仅是一种通用的计算机辅助设计和绘图

（CADD）软件系统，而且是一种高效、开放式结构的专业开发工具。本文着重介绍了如何利用Auto CAD开发工具规划、开发垃圾转运站参数化CAD系统，讨论了系列化垃圾转运站的实现方法以及参数化CAD的工作原理、开发方法等；对系统中变参图形库的生成方法也做了系统的介绍。

本文还介绍了垃圾转运站CAD系统的用户菜单组织方式以及菜单系统对垃圾转运站图形库的管理方法，为垃圾转运站系统设计提供了完善的理论支持，对以后本系统的完成提供了一个平台和实现方法。

关键词：垃圾转运站 CAD 参数化 VBA

RUBBISH TRANSPORT STATION CAD SYSTEM DESIGN

ABSTRACT

The paper mainly includes the design of rubbish transport station CAD system design using redesign program VBA of Auto CAD and the development of the machine’s CAD system.

With the development of economic construction of our country and the improvement of our daily life,the amount of cities in our country increase fastly,so the rubbish become more and more,everyday there is tens of thousand ton rubbish from those cities need to transport and deal with.How to solve so large quantity city rubbish become the first thing that we have to front. With the proportion decrease of the rubbish, the distance of transportation increases,compressing the rubbish is the mian issue that should be thought over.The tradition transportation

makes the transport truck vacancy,

Keywords：Rubbish transport station Parameter VBA

CAD

目 录

第一章

第二章

第三章 绪论 垃圾转运站CAD系统设计 垃圾转运站CAD系统界面设计

第四章 分类垃圾箱参数化设计

结束语

致谢

参考文献

附件

第一章 绪

1.1 CAD发展概况 论

计算机辅助设计（Computer Aided Design,简称CAD）是近几十年来在工程技术领域应用最为广泛的一门新兴的综合计算机应用技术。随着计算机硬件和软件的发展，CAD技术经过几十年的演变也已经远远超出诞生时的狭窄应用领域。面向多行业、多层次及应用范围的广泛性与某一专业领域的深入性的有机结合已成为其发展的方向和模式。同时，随着竞争的加剧，各行业纷纷以加快产品开发速度、降低成本为基本手段，依靠产品的不断推陈出新增强市场竞争力。CAD作为一种快速、准确、灵活的设计方式，已经成为用户普遍接受，并快速想越来越多的行业普及，覆盖了从飞机、轮船、汽车等大型制造业的设计、制造，到服装、鞋类的设计乃至影视广告的制作等几乎所有的领域。

CAD的整个发展过程可划分为四个阶段（如表1—1所示）

表1—1 CAD 发展过程

CAD是计算机和人相结合，各尽所长的新型设计方法。从思维角度看，设计过程包含分析和综合两方面的内容。人可以进行创造性的活动，将设计方法经过综合分析，转换成计算机可以处理的数学模型和分析这些模型的程序。在程序运行过程中，人可以评价设计结果，控制设计过程；计算机则可以发挥其分析计算和存储的能力，完成绘图、信息管理、模拟、优化、数值分析等任务。人和计算机相结合，在设计过程中两者发挥各自的优势，有利于获得最优设计结果，缩短设计周期。国际上CAD技术的发展经历了五十年代至六十年代初期的准备和酝酿，六十年代中期至七十年代中期的迅速发展和推广普及，以及七十年代末以来的突飞猛进和飞速发展这样三个阶段。当前CAD技术有以下几个方面的特点：

（1）工作站的商品化和普及化

普遍采用具有强大的图形处理功能的超级微机和局域网CAD系统，软件集

成化程度越来越高，性能价格比不断提高，商品话软件层出不穷。

（2）软件标准化

随着国际组织不断规范标准图形，数据和图形接口软件也不断向标准化方向发展。

（3）CAD/CAM一体化

计算机辅助设计和制造日益紧密结合，越来越成为现代产品开发和生产的主要模式。

（4）设计智能化

日益重视对工程数据库和智能CAD系统的研究和开发。

1.2 垃圾转运站发展概况

我国垃圾处理体制中，目前环卫部门既是监督机构，一是管理部门和执行单位，政企不分。城市垃圾处理一直被视为公益事业，经费来源于地方财政。管理方面缺乏相应的法规政策，没有完善的垃圾收费制度。

因此存在三大问题：

（1）垃圾减量化工作有待进一步加强；

（2）现行垃圾处理技术落后，缺乏分类、封闭存放，回收利用率低，二次污染严重，潜在安全隐患大；

（3）管理体制落后，运营机制缺乏科学性，政策配套不完善，严重阻碍工作的全面发展。

因此尽可能地减少垃圾，在对垃圾处理过程中尽可能地避免污染环境，将垃圾作为资源反复利用等，这些课题将变得更为重要。按照生活垃圾处理“减量化、无害化、资源化”的原则，垃圾转运站作为垃圾处理的重要环节之一，其主要目的就是保护城市环境卫生，缓解城市交通拥挤状况，减少生活垃圾运输费用，实现垃圾减量化，资源化并为垃圾无害化处理提供服务。

1.3 垃圾转运站与CAD技术的结合

垃圾转运站做为现代城市的一个重要组成部分，具有和其他机械设计一样，具有如下的特点：

（1）数据信息量大

垃圾转运站的设计涉及到当地人口、交通、垃圾组成情况、地理位置和气候

等因素，不仅数据量多，而且各个阶段之间存在信息反馈和相互作用。

（2）图形处理量大

据统计，在一般的设计过程中，绘图工作量约占总设计工作量的50-70%。

（3）数值运算量大

为了确保产品的性能和使用可靠性，在设计过程中需要进行强度、刚度、可靠性等方面的运算。一些设计模型难以精确求解，还必须采用数值分析方法，而这些对于传统的设计计算工具—计数器则是工作量非

常大，有的甚至不能实现。和发达国家相比，我过的垃圾处理工作还有很多需要完善的地方，处理方法也有待于提高，要想改变这种状况，适应现代化进程的要求，就必须进行设计方法的变革。

设计方法的变革涉及到设计领域的各个方面，其中最有力的措施就是大力推广计算机辅助设计（CAD）技术。CAD综合了电脑和人脑的优点，并将二者很好的结合起来，应用于实际的设计工作中，实践证明，在设计中引入CAD技术，能给企业带来明显的经济效益。在垃圾处理中引入CAD技术，将提高设计效率，缩短产品的研制周期，加快产品的更新换代，降低产品的成本，为垃圾转运站的通用化、系列化提供快速、便捷的设计方法。

本次毕业设计分为三个模块：

（1）系统设计与分类垃圾箱设计，现在垃圾转运站系统已经建立，分类垃圾箱可以通过VBA编程实现参数化绘图；

（2）不同尺寸标准件的自动化出图，包括螺栓、销、立体法兰盘和冷拔无缝矩形钢管，通过菜单调用程序，使CAD绘图方便、快捷，大大缩短路设计时间；

（3）对现有应用程序的调用，设计时会用到一些常用零件、部件，如V带设计、轴承设计与校核等，现在可以通过菜单调用这些用程序，包括：V带传动、标准件疲劳强度试验、齿轮的范成、导杆机构的运动分析、动压滑动轴承设计、滚动轴承、过盈联结、滚动轴承、减速器输出轴设计、键联结、铰链四杆机构运动、链传动、六杆机构运动分析、螺栓联结、螺栓连接受力分析、普通圆柱螺旋拉伸弹簧、曲柄滑块、N3型圆柱扭转螺旋弹簧、四杆机构类型判断、蜗杆传动、直齿圆柱齿轮传动设计、直齿圆柱齿轮传动设计计算等，对机械设计有很大的帮助。

第二章 垃圾转运站CAD系统设计

2.1 垃圾转运站现状

当前我国最常见的生活垃圾处理方法是垃圾卫生填埋法，这些生活

垃圾大多没有经过分类处理，里面掺杂着一些有毒害性的物质如废旧电池、废旧电器等(此类物质属于危险废物，国家明文规定严禁用填埋法处理)，也有许多可回收利用的物质如废纸、金属、玻璃等，这些垃圾不经处理，直接填埋，既会造成严重的污染又会造成部分可利用资源的浪费，同时还会增大填埋场的处理量，缩短填埋场的使用寿命，造成不必要的经济损失。表2—1为1995年北京市两个地区的垃圾组成情况。 表2—1 北京市事业区和平房区生活垃圾成分及含量（1995年） 地点 灰土 食品 纸类 砖瓦 塑料 草木 玻璃 织物 金属

事业区 4.45 29.34 12.78 3.27 11.11 22.91 11.20 3.19 1.75 平房区 22.40 42.79 6.52 2.33 8.26 11.49 3.67 2.16 0.38

由表2—1可见，对于不同种类的垃圾，处理的方法必定根据实际情况来确定，不可能由某一设备来处理好各种垃圾，因此建立高效的垃圾转运站是城市建设的主要任务之一。垃圾转运站主要由进料槽、布料运输带、破碎装置、筛分装置、磁选装置、风选装置、出料装置等组成，各装置又由不同型号设备组成，系统总体结构见表2—2。

表2—2 垃圾转运站组成

目前，我国一方面要上马新的垃圾转运站工程，一方面原有的垃圾转运站由于存在问题，急需进行改造，存在的问题有：

（1）引进的设备由于其设计思想与我国有很大的差别，因此在实际运用中不能很好发挥作用，而且运行成本高；

（2）自主研发的设备由于分析不够，使用后不能完成设计功能或完成不适当，如北京大屯垃圾转运站的除尘设备就一直不能使用。

2.2 课题任务

本课题是在垃圾转运站个组成部分设计已有雏形的情况下，借助计算机进行参数化，借助计算机进行分析计算，让计算机完成设计需要的各种文件（包括图纸，设计说明书，零部件明细表，技术经济分析，动画演示等）。作为对垃圾转运站计算机辅助设计系统设计，首先要了解国内垃圾转运站的基础状况，构建一个计算机辅助设计系统，为系统的通用化、系列化提供实现的方法。本设计以美国专利（4,975,019号）分类垃圾箱的设计为基础，全面介绍了参数化分类垃圾箱的实现方法以及Auto CAD的菜单技术，对以后整个垃圾装运站系统的完成提供了理论支持。

第三章 垃圾转运站CAD系统界面设计

3.1 Auto CAD菜单技术

从Auto CAD 2000以后，由于加载应用程序的APPLOAD指令功能已经改善，所以编写的应用程序在进入Auto CAD后就可以加载应用程序。本系统采用下拉菜单结构，控制Auto CAD下拉菜单文件为acad.mnu，在Auto CAD\support下，下拉菜单的表达方式为***popn（1

（1）在acad.mnu中***pop11模块后加入如下语句：

***POP12

**VLISP/VBA PROGRAM

ID_VLISP/VBA [垃圾转运站CAD系统(&R)]

ID_JINLIAOCAO [进料槽(&J)]

ID_YUNSHUDAI [布料运输带(&B)]

ID_POSUI [->破碎装置(&P)]

ID_POSUI1 [->颚式破碎机(&E)]

ID_POSUI11 [

ID_POSUI12 [

ID_POSUI21 [->

ID_POSUI22 [

ID_POSUI23 [

ID_POSUI31 [->

ID_POSUI32 [Universa

ID_POSUI33 [

ID_POSUI41 [->

ID_POSUI42 [Von Roll

ID_POSUI43 [Lindemann

ID_POSUI44 [

ID_POSUI51 [->

ID_POSUI52 [

ID_POSUI53 [

ID_POSUI6 [

ID_SHAIFEN1 [->

ID_SHAIFEN2 [

ID_SHAIFEN3 [

ID_SHAIFEN4 [

ID_SHAIFEN5 [

ID_FENGXUAN [

ID_CIXUAN1 [->简单摆动颚式破碎机(&J)] 复杂摆动颚式破碎机(&F)] 锤式破碎机(&C)] 单转子锤式破碎机(&D)] 双转子锤式破碎机(&S)] 冲击式破碎机(&C)] 型冲击式破碎机(&C)] 型冲击式破碎机(&C)] 剪切式破碎机(&J)] 型往复剪切式破碎机(&V)] 型剪切式破碎机(&L)] 旋转剪切式破碎机(&X)] 辊式破碎机(&G)] 双齿辊破碎机(&S)] 单齿辊破碎机(&D)] 球磨机(&Q)] 筛分装置(&S)] 固定筛(&D)] 滚筒筛分装置(&T)] 惯性振动筛分装置(&X)] 共振筛分装置(&Z)] 磁选装置(&C)] 风选装置(&F)]

ID_CIXUAN2 [卧式风力分选机(&W)]

ID_CIXUAN3 [

ID_CHULIAO [出料装置(&C)]

ID_YUNSHUXIANG [分类垃圾箱(&L)]

3.2 系统界面

将acad.mnu重新加载，在Auto CAD 2004下，“工具→选项”，在选项对话框中，选择“文件→菜单、帮助和其他文件名称→菜单文件→浏览”，在选择文件对话框中选择acad.mnu并打开，然后确定并覆盖菜单文件，完成后如图3—1。

图3—1 垃圾转运站系统界面

第四章 分类垃圾箱参数化设计

4.1 分类垃圾箱结构分析及参数化

4．1．1 分类垃圾箱结构

如图4—1所示，分类垃圾箱由运输车、液压机构、底部箱体、各种垃圾收集箱、撞锁、吊钩等组成，其尺寸采用专利提供的基本尺寸，并与国内实际情况相结合，如各种垃圾运输车的尺寸，来确定分类垃圾箱的主体尺寸。

图 4—1 分类垃圾箱结构图

分类垃圾箱的材料选用Q255A，其硬度较高，并且焊接性能尚好，加强筋的材料采用Q235A，其焊接性能很好，便于其焊接在箱体上，轴销的材料采用45。分类垃圾箱的总体制造方法采用埋弧焊接方法，由于本箱体壁厚为3mm，且焊缝较长，用手工焊接首先不能保证精度，而且由于焊缝长，不便于连续焊接，而采用埋弧焊则可克服上述问题，不仅

焊缝质量好，而且在焊缝长度上比手工方法有很大的优势，焊接速度快，使用于直缝的焊接。加强筋的焊接方式采用电阻焊，其生产效率高，适合加强筋数量教多的特性。

4．1．2 参数化设计的必要性及关键步骤

垃圾转运站的设计者，必须能够提供各个设备型号齐全的设计，（每一种型号的垃圾转运站设备，都必须对应于一套相应的图纸）。还有可能根据垃圾转运站的具体要求，设计特定型号的垃圾转运站设备，如大型风选设备，设计的工作量很大。完成设计任务，虽然可以通过三角板、圆规等传统的绘图仪器，手工绘制工程图纸，但这一途径人力、物力花费很多，正逐渐被人们抛弃；在计算机上，则可以利用Auto CAD软件包生成图形文件，然后通过绘图仪或打印机输出工程图纸。

Auto CAD软件包提供了一套功能强大的图形生成、图形编辑、图形标注以及图形环境设置等基本命令。利用这一套基本命令及其辅助功能，采用交互式输入方式，理论上完全可以取代手工绘图，绘制出几乎所有的工程图纸。但是，这种交互式操作必须一次输入各个绘图命令，并逐次回答相应地提示后才能在屏幕上生成所需的图素。任何一张工程图纸，都是经过了成千上万次人机对话后才能在屏幕上显示。反复的人机对话和大量的人为参与使得图形生成缓慢并且失误较多，在重新设计时，这些失误则可能会导致所设计设备之间彼此不匹配，互换性不好，安装精度达不到要求等后果。对于系列化的产品，利用参数化程序设计，建立变参图形库，实现图纸的自动生成，则能够很好地解决问题。在参数化设计方式下，不再需要设计者调用绘图命令逐个绘图命令，这样的工作交给程序去完成，用户所做的工作只是向程序提供要求输入的少量参数。参数化设计充分发挥了计算机强大的计算功能以及图形处理功能，减少了用户输入数据的数量，降低了失误率、提高了作图精度、并明显提高了设计效率。参数化设计系列化产品之前，必须注意以下几个关键步骤：

（1）主参数和基本参数的选定

对系列化产品进行参数化设计，首先必须选定该产品的主要参数。主要参数是各项参数中起主导作用的参数，一般是对产品的规格和制造费用有重大影响的尺寸参数。基本参数是反映机械产品主要性能和基本结构的参数。系列化对象的参数选择，应考虑保证产品的使用性能、保证互换配套和对制造成本的影响。

分类垃圾箱的设计采用垃圾的组成比例作为主要参数。如表4—1，

由组成可以确定分类垃圾箱各分箱的比例，当垃圾的组成变化时，各分箱的尺寸可随之改变，从而实现不同地区同类垃圾箱的参数化设计，分类垃圾箱的总体尺寸采用当前车载垃圾箱的尺寸。分类垃圾箱的结构简图见图4—1，其中：各分箱的宽度与垃圾的组成比例成正比。

图 4—1 分类垃圾箱简图

1.食品 2.灰土+砖瓦 3.纸类 4.塑料 5.草木 6.玻璃 7.织物 8.金属

表4—1 北京市各取样点生活垃圾成分比重

（2）选好基型，做好基型产品的设计

基型应该是产品系列中最有代表性、规格适中、用量较大、结构先进、性能可靠的型号，基型设计则应在国内外同类产品选优的基础上进行。系列化的方法如下：

一、在设计基型产品的基础上设计基型产品系列的各种规格。对系列内产品的主要零件、部件确定几种典型结构型式，供具体设计时选用。

二、设计变型系列或变型产品时，应利用组合化、模块化的设计思

想，尽量做到只增加少数专用部件就可以发展一个变型产品或变型系列，以达到变型和基型产品能被最大限度的使用。

三、分析产品结构，对具有共性的零件、部件进行通用化工作。对通用件可实行部件接口设计，以提高零件、部件的标准化、通用化水平。

4.2 编程软件及参数化设计

目前，Auto CAD的功能已经非常强大，适用范围非常广，对于具体的用户需求，Auto CAD提供了相当完善的开发功能，可以用于设计适用与自身的CAD系统。从Auto CAD R14版本后，Auto CAD增加了对ActiveX的支持，对于CAD的二次开发，无论是从易用性和程序执行速度来说，都是一个质的飞跃。而且开发工具不再局限于C/C++，传统的AutoLISP已经发展为Visual LISP,并提供了完整的开发环境和编译功能，克服了AutoLISP的缺点。在Auto CAD中内置了易学易用的VBA，极大改善了界面编写难度。

4．2．1 VBA概论

VBA，即Visual Basic for Application，引入了对象的程序设计环境，为用户提供类似Visual Basic语言所拥有的功能，VBA可以存取Auto CAD环境的所有资源。VBA通过Auto CAD ActiveX Automation接口将信息传送给Auto CAD，而Auto CAD VBA也允许VBA环境与Auto CAD同时执行并通过ActiveX Automation接口提供Auto CAD的程序。如此，Auto CAD、ActiveX Automation与VBA的结合方式，提供了强大的接口，不仅可以操作Auto CAD的内部对象，更可以在其他的应用程序之间传送或接收数据。

ActiveX Objects(ActiveX对象模型)对象是ActiveX技术的基础，每一个对象就代表Auto CAD的一个元素，。Auto CAD是以层结构来组织对象的，其顶层对象是Application，下面就是Preferences与Document。

然后，再透过对Preferences对象的操作，我们可以在执行VBA的“编辑窗口”功能后，在所出现的窗口中选择【工具】→【选项（O）】，在其中设定所需的值。Document对象包含：ModelSpace、PaperSpace、Blocks、Layers、Plot与Utility等对象。最底层的对象是点、线、圆、图块等Auto CAD能画出的图形。

与 AutoLISP/Visual LISP相比，VBA在制作对话框方面有独到的优势，可以在VBA中快捷建立对话框，所以它是取代DCL很好的工具。

4．2．2 参数化设计一般步骤及注意事项

参数化编程的实质，就是将图形信息存储于程序中，用一组变量记录图形的几何参数，用一些关系式的赋值语句表达这些几何参数与结构参数之间的关系，然后再调用一系列绘图语句来描述图形的拓扑关系。参数化程序的处理步骤如下：

（1）分析图形的拓扑关系及其变化规律，列出图形结构参数；

（2）建立图形结构参数与几何参数之间的关系，即图形的参数化模型。

（3）根据所建立的关系与模型编制和调试绘图程序。

通常，图形参数化所需的控制参数主要有以下两类：

（1）结构参数：确定图形结构形状所需的参数；

（2）几何参数：确定图形位置的参数，一般有基点坐标。

在确定图形的参数时，应从以下几个方面综合考虑：

（1）要保证图形参数是唯一确定的，可以对确定图形的各个点进行标注，再确定用各点绘图的顺序；

（2）参数变量的名称尽量与工程中所用的一致；

（3）在确定图形的基础上，参数应该尽量的少。

4．2．3 参数化图形数据库的建立与连接

在机械设计中，一般要用到大量的数据，有的是标准件，如螺栓、轴承、电器元件、阀门等，这些都有国家标准（GB）、行业标准（JB，HGB）或企业自己的标准；而对于不同企业，可能需要适合自己的非标准数据，如垃圾的组成比例。为了节省查阅标准及绘图的时间，有必要将这些标准及非标准数据以数据库的形式存储，以供工程人员或程序调用。

所建立的数据库一般有三类：

（1）对于一些固定的形状，如一些阀门和电气开关，可用子图或符号的形式表示，对每一种具体规格的图形分别绘出，将这些子图和符号建立数据库，在所需之处调用并在相应位置插入；

（2）对于标准件和通用件，可以将它们的几何形状参数存为数据库并利用参数化编程的方法，写出相应的标准件图形绘制程序；

（3）对于企业所需的非标准数据，当数据量很大时，建立数据库可以规范数据，便于查询，建立了数据库，以后的设计工作就可以在此基础上调用，省去了大量的重复性设计，提高了设计效率。

数据库是数据以一定物理结构和逻辑结构存储的文件，可以是具有一定格式的文本文件，也可以是某个数据库，如Foxpro、Access等，这些数据库可以通过高级语言，如C++、VB、Delphi等，使用SQL（数据查询语言）方便的实现数据库的查询、维护功能。

对于建立好的不同类型数据库，在VBA里可以用下列方法连接：

（1）对于分类垃圾箱的数据库，采用Access建立数据库，数据库调用方法如下：

声明部分：

Public conn As New ADODB.Connection

Public cmd As New ADODB.Command

Public rs As New ADODB.Recordset

建立连接：

driver =

dbq =

conn.Open

Set cmd.ActiveConnection = conn

cmd.CommandText =

rs.CursorLocation = adUseClient

rs.Open cmd, , adOpenStatic, adLockBatchOptimistic

（2）对于SQL Sever类型数据库，连接方法为：

driver={SQL Sever}

sever=SQL Sever Name(由安装SQL Sever时确定)

database=Database Name(安装于SQL Sever中的数据库名称) uid=User ID(用户名)

pwd=Password(密码)

（3）dBase部分

driver={Microsoft dBase Driver(*.dbf)}

dbq=Database Path(不包含完整的路径)

在使用dBase数据库时，设定dbq时并不需要包含完整的路径，如果包含，将导致程序将整个目录下的所有数据库看成是一个数据库，而每个dbase则被程序认为是一个表。

（4）Excel部分

driver={Microsoft Excel Driver(*.xls)}

dbq=Full Database Path(包含完整的路径)

在Excel中，每一个工作表均被认为是一个数据库的表，

（5）文本部分

driver={Microsoft Text Driver(*.xls;*.csv)}

dbq=Database Path(不包含完整的路径)

不需要设定路径，否则整个路径下的所有文本文件将被看成一个数据库，而每一个文本文件均本程序认为是一个表。

4．3 用VBA编程实现参数化设计

4．3．1 编程过程

(1)分类垃圾箱共有8个分箱，如图4-2所示,这八个分箱的

图 4-2 分类垃圾箱结构图

尺寸各不相同，在VBA程序中建立八个模块，分别为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8,各个模块的区别是宽度和定位基点不同,箱体的细部特征有角钢、角钢与钢板的焊接点、为加强刚度而加工的凹槽，对各点首先建立坐标关系。各个坐标点的设定应该以基点为基准，这样，当基点变化时，其他各点随之改变，整个图形就成为一个模块，不必依次改变所有坐标点，不仅省去了修改时间，而且还克服了修改中出现错误的问题。对于建立起他的模块只需改变相应的参数，如垃圾组成、箱体高度、长度，就可以实现整个图形的输出。如下列各点（二维点）都以1点为基点：

ax1 = bp(0) + 27： ay1 = bp(1) + 30

ax2 = ax1： ay2 = ay1 + 1480

ax3 = ax1 + x1 * 5000 – 54： ay3 = ay1 + 1480

ax4 = ax1 + x1 * 5000 – 54： ay4 = ay1

分类垃圾箱的其他非变参数部件，包括：底部平台、吊钩、加强筋、撞锁、标题栏和文字，分别建立各自的模块。各个模块的建立应根据具体的需求，对于程序结构复杂或庞大的VBA程序，将主程序分成模块，这样便于以后的修改，某一处出现问题，可以很快的找到出现问题的地方；对于与主程序联系比较紧密的编程语句，则不必建立模块，否则与主程序的数据交换过多可能出现错误，而且一旦出现错误也不能及时发现。

4．3．2 VBA编程语句

分类垃圾箱由基本图素组成，如点、线、圆、圆弧等，基本命令包括CreateTypedArray、Blocks.Add、blockobj.AddLine、blockobj.AddArc、block.AddCircle、Mirror、Copy等。在Auto CAD中插入图素的方式有Modelspace和Block，本设计由各个模块组成，因此插入图素的方式为Block.Add方式，每一个模块都是一个图块。本设计中涉及的各项图素及命令应用如下：

（1）图层在Auto CAD中的作用非常重要，一张优秀的Auto CAD工程图首要的是线型正确、清楚，设置不同类型图层的颜色，可以清楚地观察图形，及时发现工程图中的问题，如线宽是否合适、线型是否正确等。本设计的第一步就是设置好图层，结果证明，不仅在程序出现问题时便于调试，及时发现问题，而且图形直观易读，效果很好。本设计图层设置如下，通过在程序中调用各个图层，可以很方便的设置当前图层。

Public Sub culayer()

Set layerobj1 = ThisDrawing.Layers.Add(

layerobj1.color = acRed

ThisDrawing.ActiveLayer = layerobj1

End Sub

Public Sub xilayer()

Set layerobj2 = ThisDrawing.Layers.Add(

layerobj2.color = acBlue

ThisDrawing.ActiveLayer = layerobj2

End Sub

Public Sub bklayer()

Set layerobj3 = ThisDrawing.Layers.Add(

layerobj.color = acGreen

ThisDrawing.ActiveLayer = layerobj3

End Sub

（2）本设计插入图素的方式为图块Block，各种点、线、圆、圆弧等都通过Block.Add属性控制Auto CAD图形输出，由于本设计由多个模块组成，每个模块都有独立的图块，所有为了使这些图块不发生冲突，必须正确设定图块。通过本次毕业设计，对Block的操作得出一些结论：首先，调用Block超过一次的，Block的名称必须不同，否则由于前后两次调用Block名称相同，一些变量因在第一次调用时已经赋值，当再次调用时其值就是第一次调用时的值，与预想的值不同，极容易出错。为解决这一问题，可在命名加上后缀CStr(Fix(当前X或Y坐标))，这个函数的意义是先将当前X坐标转换成整数，然后转换成字符形式，这样每一次函数调用Block的名称都不同，在实际应用中通过这样的设定程序没出过这方面的问题，这一点非常重要；再次，Block的属性有插入点、X轴比例系数、Y轴比例系数和旋转角度，这些可以根据实际的需要具体设定，当不需要设定这方面参数时可将其设为默认值（1，1，0）。

（3）设置好了图层和Block，就可以创建各种图素，点是最基本图素，其创建如下。

ax1 = bp(0)： ay1 = bp(1)

utilObj.CreateTypedArray p1, vbDouble, ax1, ay1, 0

（4）对于已经创建的点，可在两点见创建直线。

Set line1 = blockobj.AddLine(p1, p2)

（5）圆包括两个参数：半径和圆心。

Set cir = blockobj.AddCircle(p1, r)

当绘制过空间三点的圆时，首先要解出圆心与半径，以下程序可以求解过空间三点的圆的圆心：

Function centerPt(pt1, pt2, pt3 As Variant) As Variant

Dim line1, line2, line3, line4 As AcadLine 'define 4 lines

'draw 2 lines for assistance

Set line1 = ThisDrawing.ModelSpace.AddLine(pt1, pt2)

Set line2 = ThisDrawing.ModelSpace.AddLine(pt2, pt3)

'defince 2 line center points

Dim lcenPt1, lcenPt2 As Variant

Dim util As Object

Set util = ThisDrawing.Utility 'define an object to create points

util.CreateTypedArray lcenPt1, vbDouble, (pt1(0) + pt2(0)) / 2, (pt1(1)

+ pt2(1)) / 2, 0

util.CreateTypedArray lcenPt2, vbDouble, (pt2(0) + pt3(0)) / 2, (pt2(1)

+ pt3(1)) / 2, 0

Dim angle1, angle2 As Double 'define 2 angles

'calculate the angles

angle1 = ThisDrawing.Utility.AngleFromXAxis(pt1, pt2)

angle2 = ThisDrawing.Utility.AngleFromXAxis(pt2, pt3) 'create two middle perpendiculary lines

Set line3=ThisDrawing.ModelSpace.AddLine(lcenPt1,ThisDra

wing.Utility.PolarPoint(lcenPt1, angle1 + 3.1415926536 / 2, 100)) Set line4=ThisDrawing.ModelSpace.AddLine(lcenPt4,ThisDra

wing.Utility.PolarPoint(lcenPt4, angle4 + 3.1415926536 / 2, 100)) 'get center point as two middle perpendiculary lines' intersaction

centerPt = line4.IntersectWith(line3, acExtendBoth)

'delete 4

line1.Delete

line2.Delete

line3.Delete

line4.Delete

End Function

（6）圆弧的参数包括：中心、半径、起点坐标、终点坐标。

st1 = ThisDrawing.Utility.AngleFromXAxis(c1, p1)

ed1 = ThisDrawing.Utility.AngleFromXAxis(c1, p2)

Set ar1 = blockobj.AddArc(c1, r, st1, ed1)

当只有中心与起点、终点的坐标，而距离未知时，要用到两点间距离函数，实参为空间两点，程序如下:

Function distance(sp As Variant, ep As Variant) As Double

Dim x As Double

Dim y As Double

Dim z As Double

x = sp(0) - ep(0)

y = sp(1) - ep(1)

distance = Sqr((x ^ 2) + (y ^ 2))

End Function

第五章 部分标准件的自动化绘图

从零件的结构形状特点分析，任何零件图形总是可以分解为一些基本图形，反之，各种零件也可以通过基本图形的有机组合来生成。零件图的生成主要应用了一下几种方法：

（1）基本图素构成法

此方法将零件图看成由最基本的图素（如线、圆弧、圆等）构造而成，这些基本的图素可由Auto CAD的绘图命令产生（如PLINE、ARC、CIRCLE等）图形的生成过程与手工作图类似：选定图形的基点，由已知的参数确定各线段的交点、切点、圆心等相关数据。这种方法是最基本的方法，适用于简单零件的绘制，对于图形结构复杂的图形，编程定点繁琐，程序冗长。

（2）变参图形程序设计法

这种方法是对零件编制一个变参函数。在垃圾转运站CAD系统中，调用规格已经系列化、尺寸参数已经标准化的零件（如螺栓、销等）时，便常常使用这种方法。根据国标的规定，以其标准件参数（如螺栓共称直径）为形参，其他尺寸则从专门的数据库文件中检索，建立变参图形子函数。零件图中用到这些标准件时，只需调用这些子函数。

（2）形状特性习拼合法

在机械图中，尽管许多零件的整体形状不同，但有些局部形状是相似的。如图4—3所示的几种螺钉，螺杆部分是相似的，这些

图4—3 几种常用的螺钉

相对独立的形状结构被称为形状特性，从图形的角度看，形状特性也完全可以理解为子图。从图4—3所示的几种螺钉，可以分离出4—4所示的形状特征。形体特征拼合法就是用一些形状特征拼合机械图。如图4—4所示的形状特征，用（a）和（b）、（c）、（d）可以拼合各种型号的六角头螺栓并且其中只需要确定少量几个参数。

图4—4 构成螺钉的形状特性

形体特征拼合法多用于形状结构多边的机械零件，每个形状特征的

参数并不多，用户所做的工作就是以交互式或者程序调用方式，将若干形状特征拼合成为零件图。

通过参数化绘图，垃圾转运站CAD系统自动生成零件图。生成零件图的流程图如图4—5所示。

图4—5 零件图生成流程

5．1 各种型号螺栓的自动化绘图

本次毕业设计标准件部分的螺栓型号包括：六角头绞制孔用螺栓（GB27-88）、六角头螺杆带孔螺栓（GB31.1-88）、A型和B型六角头螺杆带孔螺栓（GB31.2-88）、六角头螺杆带孔螺栓细牙（GB31.3-88）、六角头螺栓（GB5780-86）、六角头螺栓—全螺纹（GB5781-86）、六角头螺栓（GB5782-86）、六角头螺栓—全螺纹（GB5783-86）、六角头螺栓—细杆（GB5784-86）、六角头螺栓—细螺牙（GB5785-86）和六角头螺栓—细牙—全螺纹（GB5786-86），由于各种螺栓有很多共性，所以在建立螺栓自动化绘图时可以采用上述方法，简化螺栓程序。

5.1.1 螺栓数据库

由于螺栓的型号较多，而且各自的数据项目同样很多，因此有必要建立螺栓数据库，这样既便于数据的管理，又可以在需要的时候修改数据库，建立符合企业自身的数据库是管理图形参数的一个必然趋势。本设计的采用的数据库类型为Microsoft Acess 2003,通过ADO(Microsoft ActiveX DataObjects)方法来存储数据，它的优点是易于使用、高速、低内存支出与占用磁盘的空间小。ADO是一个对象模型，它结合了OLE DB易于使用的特性以及它包含了所有可能被OLE DB标准接口描述的数据类型，同时ADO对象具有扩展性，只要通过一般的ADO程序设计接口，就可以处理所有的事。螺栓的部分数据库如图5—1所示。

图5—1 部分螺栓数据库

VBA中main模块具体调用数据库得主要语句如下：

driver =

conn.Open

Set cmd.ActiveConnection = conn

cmd.CommandText =

rs.Open cmd, , adOpenStatic, adLockBatchOptimistic

5.1.2 螺栓自动化绘图界面设计

螺栓自动化绘图界面设计思想为通过两个对话框，第一步选择螺栓型号，第二步选择螺栓尺寸，同时在选择螺栓型号时在右侧显示所选螺栓的示意图，方便绘图者直观的进行操作。螺栓的选型如图5—2所示，选择尺寸如图5—3所示。

图5—2 螺栓型号的选择

图5—3 螺栓尺寸的选择

5.1.3 螺栓自动化绘图主要模块

（1）main模块：负责调用其它模块和窗体，是主模块；

（2）block模块：负责定义主视图和侧视图； （3）insert模块：负责插入所画的螺栓视图图块；

（4）creatbolt模块：负责所有螺栓的绘制，是最长也是最有规律的程序。

5．2 销的自动化绘图

销是常用的零件之一，其绘制程序相对简单，数据量较少，但本设计最大的特点就是：在VBA中使用了FSO功能来处理文件及文字流。本设计主要用keys模块来执行窗体，根据传递来的数据，从文本文件数据中直接读取数据。

5.2.1 销的自动化绘图界面设计

销的自动化绘图界面设计采用一个对话框，通过选择对话框中的参数，直接绘制标准螺栓，其界面如图5—4所示。

图5—4 销的参数选择

5.2.2 销的主要程序

Public Sub getdata(filename, key, p)

Dim fso As New FileSystemObject, txtfile, fil1 As file, ts As TextStream Set fil1 = fso.GetFile(filename) ' 打开文字流档案

Set ts = fil1.OpenAsTextStream(ForReading) s = ts.ReadLine Do While (1) s = ts.ReadLine stoa (s) If sa(p) = key Then Exit Do End If

Loop ts.Close End Sub

5．3 立体法兰盘的自动化绘图

二维法兰盘的绘制较为简单，本设计最大的特点就是利用三维实体的建立与布尔运算，主要源程序如下:

Set Outercylinder = ThisDrawing.ModelSpace.AddCylinder(center, OuterRadius, height)

Set InnerCylinder = ThisDrawing.ModelSpace.AddCylinder(center, InnerRadius, height) ReDim holes(HolesNumber) For i = 0 To HolesNumber - 1

Set holes(i) = ThisDrawing.ModelSpace.AddCylinder(holecenter,

HoleRadius, height)

holes(i).Rotate3D center, center2, 2 * 3.14159265 / HolesNumber *

(i + 1)

Outercylinder.Boolean acSubtraction, holes(i) Next i

Outercylinder.Boolean acSubtraction, InnerCylinder

5．4 冷拔无缝钢管的自动化绘图

冷拔无缝钢管（GB-6782-1986）的设计与螺栓的设计类似，其特点就是数据量很大，通过建立数据库，在程序中调用数据，然后在Auto CAD中直接绘图。

第六章 对现有应用程序的集成

Auto CAD的二次开发工具VBA属于高级语言，其编程过程与VB基本相同，因此通过VBA可以很方便的对现有应用程序(.EXE)进行集成。在机械设计过程中需要大量的计算，对于常用的部件，如V带设计、轴的校核、轴承的选择等，当需要时要分别进行计算、查机械手册等，反复的计算不仅占用大量的时间，而且在绘图过程中频繁跳出绘图环境，很容易将当前的设计思路打断。综上所述，有必要对常用的零件、部件进行自动化设计，目前有很多针对各种零件、部件的应用程序，通过这些应用程序就可以在绘图环境中直接计算、查询，不仅方便快捷、省时省力，而且计算结果准确无误，省去了人工计算、查询过程可能出现的人为错误。

本次毕业设计共收集到V带设计、轴承设计与校核等，现在可以通过菜单调用这些用程序，包括：V带传动、标准件疲劳强度试验、齿轮的范成、导杆机构的运动分析、动压滑动轴承设计、滚动轴承、过盈联结、滚动轴承、减速器输出轴设计、键联结、铰链四杆机构运动、链传动、六杆机构运动分析、螺栓联结、螺栓连接受力分析、普通圆柱螺旋拉伸弹簧、曲柄滑块、N3型圆柱扭转螺旋弹簧、四杆机构类型判断、蜗杆传动、直齿圆柱齿轮传动设计、直齿圆柱齿轮传动设计计算等应用程序，软件的界面如图6—1所示，由于所涉及的项目较多，以下只对有代表性的应用程序进行介绍。

图6—1 机械零件应用程序

6．1 普通V带传动设计计算

普通V带的设计参数包括所传递的功率、原动机的转速、从动轮的转速以及一些修正系数，以往的V带设计需要大量的计算，现在则可通过应用程序直接得出设计结果，软件界面如图6—2-6所示，只需输入必要的参数，就可以完成设计过程。

图6—2 V带基本参数的输入

图6—3 V带型号的选择及计算

图6—4 V带长度选择

图6—5 V带根数计算

图6—6 V带设计结果

6．2 滚动轴承设计计算

滚动轴承的设计计算与普通V带的设计计算类似，只需输入必要的参数，包括载荷、轴承类型、轴承转速和所需的修正参数，软件运行过程如图6—7-9。

图6—7 轴承基本参数

图6—8 轴承修正参数选择

图6—9 轴承计算结果