苏ICP备112451047180号-6
基于Solidworks的V带参数化设计研究
1 绪 论
1.1 生产需求状况
随着科技的不断发展，机械传动在工业、农业上的应用越来越广泛，而传动带在其过程中是不可或缺的重要角色。传动带作为机械传动中一种重要的传动方式和带传动中最主要的组成部分，它的性能会对机械设备的品质产生直接的影响。随着高分子材料和机械一体化技术的发展，传动带的生产采用了多种新材料，新技术和新工艺，传动带得到了飞速发展，已成为过去3~40年间增长最快的机械零部件之一。一方面，它的种类比较全面；另一方面，它的性能不断提高，很多情况下链传动、齿轮传动都换成了带传动。随着汽车和新型纺机行业的迅猛发展，传动带的需求量不断攀升，推动着传动带向着多元化、多功能化、高效化和长寿命的方向迈进，欧美国家的传动带生产在质量和规模上仍处于世界领先地位，而我国在这一领域仍有一定的发展空间。
普通V带在国内传动带生产厂家数量和产量均居首位。自现场定点试验暂停后，国内对普通V带进行了2次监督抽查，针对当时与国外水平存在一定差距、自身鉴定标准水平偏低等问题，其结果合格率达100%。因此1989年修订其标准后曾有过抽查，但是合格率只有50%，但是水平比以前有较大提高。我国于1996年再次开展了针对普通V带的标准修订工作，而且这次修订工作，同样使我国评定标准与国际先进水平接轨。由于要适应现代化机械装备的发展，国外企业（例如欧、美、日等国家）在其不断创新努力下，传功带正朝着多品种、多功能高性能、长寿命的方向发展。为重视质量控制，一些国外主要生产商对实验检测手段进行改进。
1.2 选题意义及背景技术
随着科学技术的发展，机械制造业的应用十分广泛。特别是在农业机械、工程机械、军事应用当中占据着重要位置。在人类文明和社会发展的进程中，制造业始终是创造社会财富的主要来源，是衡量国家综合国力的重要指标。而对于制造业，例如一些大型的机械设备，一般都是要依靠机械传动提供所需要的动力，而在机械传动中V带传动是最传统也是现在最为广泛的机械传动。
V带传动是挠性传动，它的结构简单、传动顺畅、价格便宜等特点，可以让它工作于恶劣环境。V带是传送带中应用最为广泛的，比如汽车、大型机床等等。
随着工业技术的发展，V带已实现了标准化和系列化，按其截面尺寸可划分为Y型、Z型、A型、B型、C型、D型和E型等多个类型。V带又可以分为普通V带，窄V带和变速V带等，对V带传动参数的设计过程，需查阅一系列有关数表和线图来确定公式的修正系数或者是一些参数，其设计过程比较烦琐，因为1~2次计算并不一定就能获得比较满意的设计方案，因此需要对一些参数进行修正重复操作，这样一来，设计者势必要耗费大量时间来完成烦琐的数学计算。如果将一般V带手工设计计算变为计算机辅助设计，那就节省了许多的时间。设计人员只需要输入程序，计算机就会在程序的控制下完成计算的全部内容，而且能较快的得到所需要的结果，通过计算机能更好、更快的解决工程中普通V带的传动以及参数设计的问题。
针对目前带传动手工设计方法工作量大、设计烦琐、设计时随时都有可能碰到重复计算等不足，研制计算机辅助带传动设计系统具有重要意义。采用三维Solidworks软件实现参数化设计，并通过运用VB语言实现公式，数表和表格的程序化和参数化编辑，最终实现V带最终设计参数的自动计算和生成；然后通过调用VB与Solidworks界面API函数将计算产生的V带参数应用于该软件中，实现三维模型的自动生成。
由于带传动常规设计方法存在着经验性强，设计的结果可能存在偏差，将现代优化设计方法引入带传动设计，对常用普通V带传动建立了相关优化设计模型，通过MATLAB优化工具箱所提供的优化函数对优化问题直接求解，得到了最优化设计参数并将其计算结果与传统设计方法进行了对比，从而有效的减少工作量且提高了设计的质量，实现带传功的最优化设计。
鉴于我国V带无论是设计还是生产水平较国外一些发达国家存在一定的差距，一些V带传动参数化设计系统显得尤为重要。而VB系统拥有强大的可视化编程设计且容易掌握，已逐渐成为我国V带传动参数化设计的主要软件，所以掌握这方面的知识是必要的。
1.3 设计的主要内容
带传动是用来传递动力和运动的传动，是机械传动中最主要的传动形式之一，其用途日益广泛，其作用也愈来愈大。近几年来，尤其在汽车工业，家用电器与办公机械及各类新型机械装备上的应用颇为广泛。科学技术的发展，使合成材料在带传动中不断开发和快速应用，随着制带设备的改进，工艺水平不断提高，带传动工作能力明显增强。为了适应多种使用要求，其种类越来越多。带传动的特点是结构简单、传动平稳、价格便宜、不需要润滑和能缓冲吸振。这一切，使带传动在机械传动中占据了重要地位，而且从易损件向传动的功能部件演变，以至在许多场合替代了其它传动形式。
随着高科技的发展，传统的V带设计的方法已经不能满足现在工业的需求，尤其是数控技术取代了之前的手工设计的方法，这就使得V带也必须进行现代化的改革，鉴于Solidworks和VB的可视化操作界面、操作简单。所以本次设计是以三维Solidworks作为参数化设计，通过VB语言的参数化编辑，对普通V带进行参数化设计。
本次设计是基于Solidworks的V带参数化设计研究，熟悉掌握V带传动的设计方法及实现流程，以及VB软件的开发环境，建立软件平台的总体框架。然后在VB集成开发环境中编程实现V带传动的设计计算和校核计算，确定主要尺寸，校核带速、包角、中心距及带强度等主要参数，建立操作简单方便的界面，并对其进行调试。
一、选题的目的和意义
目的：随着国家智能制造发展战略的提出，科技的不断发展，传统的机械设计及制造业需要改进升级，尤其在工程、军事、航空航天、农业机械等方面需要做出相应的调整，充分利用现代设计手段对传统的机械行业进行改造势在必行。工业时代机械行业始终是创造社会财富的主要来源，是衡量国家综合国力的重要指标，在机械制造行业，尤其在大型的机械设备，都是要依靠机械传动提供所需要的动力，而在机械传动中V带传动式是最传统也是现在最为广泛的机械传动。
意义：掌握V带传动的设计是十分重要的。本篇文章基于Solidworks的V带参数化设计研究，利用Solidworks对V带进行三维造型和参数化设计，实现了不同尺寸V带的快速建模，并能实现V带的装配与传动，为V带参数化设计提供依据，大大缩短设计周期。
二、相关文献综述（1000字左右，与主要参考文献对应）
朱建峰在《基于SINOVATION二次开发的V带轮参数化设计》中提到，根据V带轮的设计准则,以国产三维CAD软件SINOVATION为平台,对V带轮进行参数化设计,开发了V带轮设计器,以解决带传动设计过程繁琐的问题。根据实际工程问题,用户设置V带轮的轮槽槽型、基准直径和轮槽数等基本参数,便可生成标准的V带轮三维模型,实现了2个带轮与3个带轮的传动设计、带轮的受力分析与强度校核、带轮HTML设计报告的输出和CAD图形的导出。同时创建完成的V带轮三维模型可进行装配,也可导入其他软件中进行仿真分析,简化了设计过程,提高了设计效率。
张鹏在《基于SolidWorks二次开发的带式输送机参数化设计》中提到，针对同类型不同参数的带式输送机设计过程中重复建模工作量大且效率低的问题，研究基于SolidWorks二次开发的带式输送机参数化设计技术;利用VB.NET语言对Solid Works软件进行二次开发，通过参数化设计技术实现带式输送机模型的快速重构，并输出工程图。该方法可提高设计效率。
温皓白在《基于VB的带式输送机能耗计算模型》中建立了带式输送机能源消耗模型,分析了其能耗主要影响因素,在能耗模型基础上,开发设计了"带式输送机能耗计算软件",能够快速有效地计算出带式输送机系统的理论驱动功率,为节能技术提供可靠的数据支持。
王伟波在《套筒调节阀节流窗口型线参数化设计方法研究》中针对套筒调节阀节流窗口型线设计难点，根据流体力学、流量特性和窗口型线几何方程的相关理论，对其等百分比流量特性的窗口型线进行参数化设计。以可调比为50∶1的DN80-Cv, max（44）套筒调节阀和DN200-Cv, max（275）套筒调节阀为例，基于理论研究设计其窗口型线。借助ANSYS Fluent软件，分别对两台阀门5%、10%、20%、…、100%开度模型进行仿真，得到各开度下仿真流量系数与理论流量系数之间的误差均不超过10%,满足节流窗口精度设计要求。分别对两台调节阀5%、10%、20%、…、100%开度模型进行流量试验。结果表明：阀门在5%和10%开度时，试验流量系数和理论流量系数误差较大；在20%～100%开度时，试验流量系数和理论流量系数误差均在10%以内，且流量控制精度较高；节流套筒与阀塞之间的环向间隙对阀门小开度时的流量系数影响较大；理论流量特性曲线、仿真流量特性曲线和试验流量特性曲线高度吻合，验证了所提方法的正确性。
秦亮在《基于SolidWorks的疏浚绞刀主体参数化设计》中提到，绞吸挖泥船作为疏浚行业的一种挖泥利器，其绞刀对挖泥船的挖泥能力影响巨大。目前设计绞刀时多以手动方式进行主体建模，其刀臂、大环和轮毂作为绞刀的主体结构，建模中存在参数较多、建模繁琐、精度不高的问题。为了缩短建模周期、提高建模精度，提出了一种参数化绞刀主体建模方法，并采用C#编程语言对SolidWorks进行二次开发，通过调用内置的API接口实现了绞刀主体三维模型的参数化、自动化生成。结合面向对象编程理念，开发了基于SolidWorks平台的绞刀主体建模软件，实现绞刀参数建模和绞刀性能计算的融合，提供了绞刀标准化、参数化创建方式。研究成果可为绞刀主体的性能优化提供参考方向。
众多前辈对V带参数化设计进行了研究，使我的课题有了很多可以参考的内容，但利用Visual Basic语言对V带参数化设计没有具体的研究，因此本文有一定的现实意义。
三、研究内容
1. 绪论
1.1生产需求状况
1.2选题意义及背景技术
1.3设计的主要内容
1.4带传动简介
2. Solidworks的V带参数化设计
2.1Solidworks软件概述
2.2V带的建模设计
2.3V带的结构选型
2.4V带传动设计计算
3. VB的V带设计器开发
3.1 VB开发环境
3.1.1Visual Basic的发展史
3.1.2 Visual Basic主要特色
3.2V带传动软件开发过程
4. 设计实例
4.1界面显示及操作过程
4.2最终成果演示
5.结语
参考文献
四、研究方法、步骤及措施等
研究方法：
文献研究法：阅读和参考相关的Solidworks、Visual Basic文献，来合理设计本研究的基本框架、研究内容和基本方法。
技术路线：运用Solidworks、Visual Basic软件，建立两者的通信接口，统一设置程序和模型的结构尺寸变量。
研究步骤：
(1) 前期准备：明确论文研究方向，制定研究计划，查阅相关资料，了解Solidworks、Visual Basic软件的基本操作方式。议定论文提纲。
(2) 撰写文献综述与开题报告：整理收集到的相关资料，向指导老师咨询相关意见。
(3) 论文撰写：通过对收集到的资料进行整理并结合老师以及前人的研究成果进行论文初稿的撰写。再根据指导老师的意见进行修改，最终定稿。完成以下内容：利用三维SolidWorks软件进行参数化设计，通过使用VB语言对公式、数表、表格等进行程序化、参数化的编辑，最后自动计算生成V带最后的设计参数。通过自定义的参数来驱动V带相关装配件尺寸和形状的改变，实现了不同尺寸V带的快速建模，并能实现V带的装配。
（4）论文评审及答辩
将论文定稿提交指导老师、评阅教师评审，并准备答辩。
研究措施：
依靠实习的有利环境，了解Solidworks、Visual Basic软件的基本操作方式。
五、进度安排
2022.10.20—2022.11.04 查阅资料、撰写开题报告；
2022.11.5—2022.11.20 开题报告撰写质量检查及整改；
2022.11.05—2022.12.22 初步设计，完成论文初稿；
2022.12.23—2022.12.31 开展中期检查；
2022.12.23—2023.04.06 完善设计，完成论文定稿、查重；
2023.04.7—2023.04.14 开展毕业设计评阅；
2023.04.15—2023.04.30 进行毕业设计答辩；
2023.05.01—2023.05.06 提交成绩；
2023.05.06—2023.05.30 毕业设计归档；
六、主要参考文献
[1] 张鹏.基于SolidWorks二次开发的带式输送机参数化设计[J].港口装卸,2022(04):4-5+26.
[2] 王伟波,郝娇山,周忠云,张丽芳,张建伟.套筒调节阀节流窗口型线参数化设计方法研究[J].机床与液压,2022,50(15):97-104.
[3] 秦亮,邬德宇,李金峰,张德新.基于SolidWorks的疏浚绞刀主体参数化设计[J].水运工程,2022(S2):43-48+68.
[4] 郭书英,赵立胜,李世杰,胡雪松,秦兆杰.基于SolidWorks和Excel二次开发零部件参数化设计研究[J].河北省科学院学报,2022,39(03):21-24.
[5] 张伟华.基于Solidworks的系列零件参数化设计[J].信息系统工程,2022(03):72-75.
[6]邱冶,于中山.基于VB的带式输送机智能化设计研究[J].煤矿机械,2022,43(01):4-5.
[7] 赵京鹤.基于SolidWorks的V带参数化设计[J].拖拉机与农用运输车,2021,48(01):27-31.
[8]苏政,屈福政,张西源,周剑青.V带传动副动力学模型构建方法[J].起重运输机械,2020(23):43-47.
[9] 王增胜.基于SolidWorks的V带传动快速设计建模技术研究[J].现代商贸工业,2019,40(35):206-207.
[10]王增胜,李跃鑫.基于现代设计手段的V带传动设计[J].现代商贸工业,2019,40(35):211-212.
[11] 朱建峰,徐志刚,苏开远,杨得玉,朱卓悦.基于SINOVATION二次开发的V带轮参数化设计[J].现代制造工程,2019(05):104-109+121.
[12] 刘士铎,陈云.V带结构与材料的优化[J].橡胶科技,2018,16(12):43-45.
[13] 温皓白,刘敏,饶毅,罗建平,张德文.基于VB的带式输送机能耗计算模型[J].港口装卸,2017(02):53-56.
[14] Biswas Jayanta Kumar,Mondal Nitesh,Choudhury Sandeep,Malas Anindya,Rana Masud. A finite element study and mathematical modeling of lumbar pedicle screw along with various design parameters.[J]. Journal of orthopaedic science : official journal of the Japanese Orthopaedic Association,2022.
[15]Shoumarova M,Abdillayev T,Yusupov Sh A. Parameters of the stabilizer of the poly-V belts of the drive of vertical spindles for stable cotton harvesting performance[J]. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science,2022,1076(1).
[16]Lin Zhi,Yue Caixu,Hu Desheng,Liu Xianli,Liang Steven Y.,Jiang Zhipeng,Zhang Anshan,Yue Daxun. Research and development of parametric design platform for series complex cutting tools[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2022,121(9-10).
1 绪 论
随着科技的不断发展，机械传动在工业、农业上的应用越来越广泛，而传动带在其过程中是不可或缺的重要角色。传动带作为机械传动中一种重要的传动方式和带传动中最主要的组成部分，它的性能会对机械设备的品质产生直接的影响。随着高分子材料和机械一体化技术的发展，传动带的生产采用了多种新材料，新技术和新工艺，传动带得到了飞速发展，已成为过去3~40年间增长最快的机械零部件之一。一方面，它的种类比较全面；另一方面，它的性能不断提高，很多情况下链传动、齿轮传动都换成了带传动。随着汽车和新型纺机行业的迅猛发展，传动带的需求量不断攀升，推动着传动带向着多元化、多功能化、高效化和长寿命的方向迈进，欧美国家的传动带生产在质量和规模上仍处于世界领先地位，而我国在这一领域仍有一定的发展空间。
普通V带在国内传动带生产厂家数量和产量均居首位。自现场定点试验暂停后，国内对普通V带进行了2次监督抽查，针对当时与国外水平存在一定差距、自身鉴定标准水平偏低等问题，其结果合格率达100%。因此1989年修订其标准后曾有过抽查，但是合格率只有50%，但是水平比以前有较大提高。我国于1996年再次开展了针对普通V带的标准修订工作，而且这次修订工作，同样使我国评定标准与国际先进水平接轨。由于要适应现代化机械装备的发展，国外企业（例如欧、美、日等国家）在其不断创新努力下，传功带正朝着多品种、多功能高性能、长寿命的方向发展。为重视质量控制，一些国外主要生产商对实验检测手段进行改进。
1.2 选题意义及背景技术
随着科学技术的发展，机械制造业的应用十分广泛。特别是在农业机械、工程机械、军事应用当中占据着重要位置。在人类文明和社会发展的进程中，制造业始终是创造社会财富的主要来源，是衡量国家综合国力的重要指标。而对于制造业，例如一些大型的机械设备，一般都是要依靠机械传动提供所需要的动力，而在机械传动中V带传动是最传统也是现在最为广泛的机械传动。
V带传动是挠性传动，它的结构简单、传动顺畅、价格便宜等特点，可以让它工作于恶劣环境。V带是传送带中应用最为广泛的，比如汽车、大型机床等等。
随着工业技术的发展，V带已实现了标准化和系列化，按其截面尺寸可划分为Y型、Z型、A型、B型、C型、D型和E型等多个类型。V带又可以分为普通V带，窄V带和变速V带等，对V带传动参数的设计过程，需查阅一系列有关数表和线图来确定公式的修正系数或者是一些参数，其设计过程比较烦琐，因为1~2次计算并不一定就能获得比较满意的设计方案，因此需要对一些参数进行修正重复操作，这样一来，设计者势必要耗费大量时间来完成烦琐的数学计算。如果将一般V带手工设计计算变为计算机辅助设计，那就节省了许多的时间。设计人员只需要输入程序，计算机就会在程序的控制下完成计算的全部内容，而且能较快的得到所需要的结果，通过计算机能更好、更快的解决工程中普通V带的传动以及参数设计的问题。
针对目前带传动手工设计方法工作量大、设计烦琐、设计时随时都有可能碰到重复计算等不足，研制计算机辅助带传动设计系统具有重要意义。采用三维Solidworks软件实现参数化设计，并通过运用VB语言实现公式，数表和表格的程序化和参数化编辑，最终实现V带最终设计参数的自动计算和生成；然后通过调用VB与Solidworks界面API函数将计算产生的V带参数应用于该软件中，实现三维模型的自动生成。
由于带传动常规设计方法存在着经验性强，设计的结果可能存在偏差，将现代优化设计方法引入带传动设计，对常用普通V带传动建立了相关优化设计模型，通过MATLAB优化工具箱所提供的优化函数对优化问题直接求解，得到了最优化设计参数并将其计算结果与传统设计方法进行了对比，从而有效的减少工作量且提高了设计的质量，实现带传功的最优化设计。
鉴于我国V带无论是设计还是生产水平较国外一些发达国家存在一定的差距，一些V带传动参数化设计系统显得尤为重要。而VB系统拥有强大的可视化编程设计且容易掌握，已逐渐成为我国V带传动参数化设计的主要软件，所以掌握这方面的知识是必要的。
1.3 设计的主要内容
带传动是用来传递动力和运动的传动，是机械传动中最主要的传动形式之一，其用途日益广泛，其作用也愈来愈大。近几年来，尤其在汽车工业，家用电器与办公机械及各类新型机械装备上的应用颇为广泛。科学技术的发展，使合成材料在带传动中不断开发和快速应用，随着制带设备的改进，工艺水平不断提高，带传动工作能力明显增强。为了适应多种使用要求，其种类越来越多。带传动的特点是结构简单、传动平稳、价格便宜、不需要润滑和能缓冲吸振。这一切，使带传动在机械传动中占据了重要地位，而且从易损件向传动的功能部件演变，以至在许多场合替代了其它传动形式。
随着高科技的发展，传统的V带设计的方法已经不能满足现在工业的需求，尤其是数控技术取代了之前的手工设计的方法，这就使得V带也必须进行现代化的改革，鉴于Solidworks和VB的可视化操作界面、操作简单。所以本次设计是以三维Solidworks作为参数化设计，通过VB语言的参数化编辑，对普通V带进行参数化设计。
本次设计是基于Solidworks的V带参数化设计研究，熟悉掌握V带传动的设计方法及实现流程，以及VB软件的开发环境，建立软件平台的总体框架。然后在VB集成开发环境中编程实现V带传动的设计计算和校核计算，确定主要尺寸，校核带速、包角、中心距及带强度等主要参数，建立操作简单方便的界面，并对其进行调试。