1. 引言
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)簡(jiǎn)稱cad，是英文computer aided design的縮寫。它是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具進(jìn)行設(shè)計(jì)的全過程：包括資料檢索、方案構(gòu)思、計(jì)算分析、工程繪圖和編制技術(shù)文件等，是隨著計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備及其軟件的發(fā)展而形成的一種綜合性*?，F(xiàn)代切削加工正朝向高速、和高精度方向發(fā)展，這對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)和性能提出了越來越高的要求，如高轉(zhuǎn)速、大功率、寬調(diào)速范圍、低噪音、動(dòng)態(tài)性能好、可靠性高等。而機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)床設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵，因此，如何適應(yīng)市場(chǎng)需求，在復(fù)雜多變市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，快速高質(zhì)地設(shè)計(jì)制造出市場(chǎng)所需的切削加工設(shè)備是制造行業(yè)實(shí)力、科技水平的體現(xiàn)。所以將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床設(shè)計(jì)當(dāng)中一直是眾多廠家追求的目標(biāo)。我國(guó)以前的機(jī)床設(shè)計(jì)多用繪圖板，進(jìn)行手工繪制，這樣工作量往往會(huì)很大，造成開發(fā)的周期過長(zhǎng)，而且設(shè)計(jì)過程中容易出錯(cuò)。因此，如何把計(jì)算機(jī)應(yīng)用到機(jī)床設(shè)計(jì)中去，如何開發(fā)出一套通用的、行之有效的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，是我們寫本文的動(dòng)機(jī)所在。 2．面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法
面向?qū)ο螅╫bject-oriented）作為一個(gè)概念起先是軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的一種新方法，由于這種思維方法的巨大優(yōu)勢(shì)已使得它在其它的各個(gè)領(lǐng)域也產(chǎn)生了越來越廣泛的影響。
面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N圍繞現(xiàn)實(shí)世界概念來建造對(duì)象模型的全新的表示現(xiàn)實(shí)物體，解決問題的方法。它的可擴(kuò)充性和可重用性極大的提高了系統(tǒng)的開發(fā)速度，它通過對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的封裝與隱藏，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)分離來控制軟件的復(fù)雜性和可維護(hù)性。
面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的中心是圍繞著對(duì)象、類、消息、繼承性、多態(tài)性和動(dòng)態(tài)聯(lián)編等概念、機(jī)制和原理展開的。其中，對(duì)象、類是這一方法的核心，消息是連接它們的紐帶，繼承性是這一方法的獨(dú)*獻(xiàn)，而多態(tài)性和動(dòng)態(tài)編聯(lián)使這一方法更加。
面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)認(rèn)為：客觀世界是由各種“對(duì)象”所組成，任何事物都是對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都有自己的運(yùn)行規(guī)律和內(nèi)部狀態(tài)。通過類比，具有相同特征和功能的對(duì)象形成類（歸納），每個(gè)對(duì)象都屬于某個(gè)“對(duì)象類”，都是該對(duì)象類的一個(gè)實(shí)例。不同對(duì)象的組合及相互作用就構(gòu)成了我們要研究、分析和構(gòu)造的客觀系統(tǒng)。對(duì)象類之間可以通過繼承關(guān)系構(gòu)成類的層次結(jié)構(gòu)，“子類”可以直接繼承“父類”的性質(zhì)和功能（演繹）。而對(duì)象之間通過消息相互作用，消息就是通知對(duì)象去完成一個(gè)允許作用于該對(duì)象的操作，該對(duì)象將如何完成這個(gè)操作的細(xì)節(jié)被封裝在類的定義中，對(duì)外界是隱蔽的。
面向?qū)ο蟮姆治鼍褪怯妹嫦驅(qū)ο蟮乃枷雭硌芯繂栴}，并按現(xiàn)實(shí)世界的本來面目構(gòu)造出一個(gè)反映問題本質(zhì)的模型，該模型說明了系統(tǒng)必須做什么，而不是如何做，即做的細(xì)節(jié)。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)就是構(gòu)造一個(gè)問題求解的模型。由于分析模型是用面向?qū)ο蟮姆椒ń⒌?，它與軟件解的結(jié)構(gòu)相似，因此，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)是對(duì)分析模型的加細(xì)（描述對(duì)象及其關(guān)系是怎樣的），以及構(gòu)造實(shí)現(xiàn)中所涉及對(duì)象的過程。
面向?qū)ο蟮姆椒ㄌ峁┝吮冉Y(jié)構(gòu)化方法更自然、更合理的概念及技術(shù)，而且，它的抽象性、封裝性、繼承性、多態(tài)性等都比結(jié)構(gòu)化方法更為優(yōu)越，從而使其成為一種更有力的工具和方法。
3.面向數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
根據(jù)面向?qū)ο蠓椒ǖ幕驹?，建立?shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的概念模型，使用vc作為程序設(shè)計(jì)的開發(fā)工具。由于數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分主要是一種參數(shù)化設(shè)計(jì)的過程，因此程序主要以人機(jī)交互的方式來完成這項(xiàng)工作。針對(duì)這一特點(diǎn)，我把整個(gè)系統(tǒng)劃分為許多界面，并把這些界面作為實(shí)體抽象為一定的對(duì)象類。
整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)象類大致如下：
對(duì)象類1： 電機(jī)型號(hào)對(duì)話框
對(duì)象類2： 變速箱變速級(jí)數(shù)對(duì)話框
對(duì)象類3： 傳動(dòng)比對(duì)話框
對(duì)象類4： 傳動(dòng)副齒數(shù)對(duì)話框
對(duì)象類5： 齒輪材料對(duì)話框
對(duì)象類6： 齒輪模數(shù)（按接觸）對(duì)話框
對(duì)象類7： 齒輪模數(shù)（按彎曲）對(duì)話框
對(duì)象類8： 齒輪模數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)）對(duì)話框
對(duì)象類9： 同步齒形帶計(jì)算功率屬性頁
對(duì)象類10：同步齒形帶模數(shù)屬性頁
對(duì)象類11：大小帶輪直徑屬性頁
對(duì)象類12：同步齒形帶齒數(shù)屬性頁
對(duì)象類13：軸徑估算對(duì)話框
根據(jù)上述基本對(duì)象類,進(jìn)一步將數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)部分劃分為四個(gè)子系統(tǒng)：
根據(jù)以上所得基于面向?qū)ο蠓治龅南到y(tǒng)模型、結(jié)構(gòu)，可直接得到程序的模塊分解。有上述的4個(gè)子系統(tǒng)，很容易設(shè)計(jì)出該系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)部分的總體模塊結(jié)構(gòu)。
（1） 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)模塊
在這一模塊中，主要完成確定機(jī)床電機(jī)型號(hào)、機(jī)床極限轉(zhuǎn)速、變速級(jí)數(shù)、傳動(dòng)副傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)的工作。
（2） 齒輪設(shè)計(jì)模塊
在這一模塊中，主要完成傳動(dòng)齒輪材料和熱處理方式的選擇、按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算傳動(dòng)齒輪模數(shù)、按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算傳動(dòng)齒輪模數(shù)及模數(shù)圓整的工作。
（3） 同步齒形帶模塊
在這一模塊中，主要完成確定計(jì)算功率、齒形帶模數(shù)、齒形帶速比、大小帶輪齒數(shù)和直徑、齒形帶寬度及帶輪中心距和齒形帶齒數(shù)的工作。
（4） 軸徑估算模塊
在這一模塊中，主要完成確定車床zui大加工直徑、一般傳動(dòng)軸直徑估算、主軸前軸頸直徑估算、主軸后軸頸直徑估算及主軸平均內(nèi)徑估算的工作。
根據(jù)上述各對(duì)象類之間的關(guān)系及對(duì)系統(tǒng)的模塊化劃分,同時(shí)為了保證設(shè)計(jì)過程中各對(duì)象類的數(shù)據(jù)傳遞的有效性。在對(duì)象類設(shè)計(jì)時(shí)，首先給每一個(gè)對(duì)象類封裝一部分與該對(duì)象類相關(guān)的數(shù)據(jù)成員（屬性）。然后在程序中聲明與每個(gè)對(duì)象類相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體（struct），結(jié)構(gòu)體包含了與對(duì)象類中封裝的數(shù)據(jù)成員一一對(duì)應(yīng)的變量。這些結(jié)構(gòu)體中的變量，在初始化對(duì)象類，對(duì)象類之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞以及保存重要的設(shè)計(jì)參數(shù)的方面都起著非常重要的作用。zui后只要在“文檔”類中為每個(gè)結(jié)構(gòu)體定義一個(gè)對(duì)象，利用visual c++中“文檔”類和“視”類的一些重要方法來完成這些工作。下圖表示了數(shù)據(jù)之間的組織關(guān)系。這些工作也可以直接通過類的對(duì)象而不是利用結(jié)構(gòu)體的對(duì)象來完成，但出于組織上的協(xié)調(diào)和管理上的方便，依靠中間橋梁的思想來組織數(shù)據(jù)和傳遞數(shù)據(jù)。
下面以一個(gè)具體例子來說明這工作原理：
1．?dāng)?shù)據(jù)封裝
l 對(duì)象類1：電機(jī)型號(hào)對(duì)話框 類名：acmotorselectdlg
class acmotorselectdlg : public cdialog
{
// construction
public:
cnclathedesignview* pview; // 視類對(duì)象（指針型）
cnclathedesigndoc* pdoc; // 文檔類對(duì)象（指針型）
int index; // 交流電機(jī)功率列表框選擇索引
float power[7]; // 交流電機(jī)額定功率數(shù)組
long basespeed[7]; // 交流電機(jī)額定轉(zhuǎn)速數(shù)組
long maxspeed[7]; // 交流電機(jī)zui高轉(zhuǎn)速數(shù)組
acmotorselectdlg（cwnd* pparent = null）; // standard constructor
// dialog data
//{{afx_data（acmotorselectdlg）
enum { idd = idd_acmotor_select };
clistbox m_powerlist;
cstring m_information;
long m_ebspeed;
long m_emaxspeed;
float m_epower;
//}}afx_data
};
l 對(duì)象類2：變速級(jí)數(shù)對(duì)話框 類名：gearshiftselectdlg
class gearshiftselectdlg : public cdialog
{
// construction
public:
cnclathedesignview* pview; // 視類指針對(duì)象
cnclathedesigndoc* pdoc; // 文檔類指針對(duì)象
double nj; //主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速
double rn; // 主軸調(diào)速范圍
double rnp; // 主軸恒功率調(diào)速范圍
double rp; // 電機(jī)恒功率調(diào)速范圍
gearshiftselectdlg（cwnd* pparent = null）; // standard constructor
// dialog data
//{{afx_data（gearshiftselectdlg）
enum { idd = idd_gearshift_select };
cbutton m_calculate;
float m_inputmaxspeed;
float m_inputminspeed;
int m_twoshift;
cstring m_spispeedrange;
cstring m_motspeedrange;
//}}afx_data
};
這兩段程序代碼都封裝了對(duì)象類1和對(duì)象類2各自所需要的成員變量，在這些成員變量中有兩個(gè)成員變量cnclathedesignview* pview和cnclathedesigndoc* pdoc，它們是一種介質(zhì)。通過這種介質(zhì)與“文檔”類cnclathedesigndoc（從cdocument類派生而類）中定義的結(jié)構(gòu)體對(duì)象進(jìn)行，從而可以使對(duì)象類引用屬于自己的結(jié)構(gòu)體或是與其它對(duì)象類相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)體中變量。在這兩段程序代碼中，定義在 // dialog data和//}}afx_data之間的成員變量是與對(duì)話框中的控件相的，用來描述各個(gè)控件的狀態(tài)和數(shù)值，同時(shí)也依靠這些成員變量通過介質(zhì)與結(jié)構(gòu)體中的變量進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
4.數(shù)據(jù)庫技術(shù)在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要查找大量的數(shù)據(jù)，這樣會(huì)使設(shè)計(jì)的工作量很大，如何把設(shè)計(jì)中所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織到一起，構(gòu)建一個(gè)緊湊、的數(shù)據(jù)庫，來縮短查找時(shí)間，提率，是我們?cè)谲浖O(shè)計(jì)開發(fā)過程中要解決的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
vc包含了兩個(gè)相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫訪問系統(tǒng)：odbc（開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）和dao（數(shù)據(jù)訪問對(duì)象）。在本程序中利用的是odbc標(biāo)準(zhǔn)。odbc是基于sql（結(jié)構(gòu)化查詢語言）的標(biāo)準(zhǔn)。利用這種語言，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作。
在本程序中利用了vc中的cdatabase類和crecordset類來實(shí)現(xiàn)具體的操作。在實(shí)際訪問數(shù)據(jù)庫之前，首先要建立一個(gè)可以使用的數(shù)據(jù)庫。結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求，利用sql（structured query language）軟件建立了一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫，在這一數(shù)據(jù)庫中包含了兩張數(shù)據(jù)表：一張是存放各種常用傳動(dòng)比適用齒數(shù)的數(shù)據(jù)表，另一張是存放齒輪材料和熱處理發(fā)式的數(shù)據(jù)表。
數(shù)據(jù)庫建立完畢后，用數(shù)據(jù)源管理器（在windows控制面板中）使應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)源建立連接，為odbc方式訪問數(shù)據(jù)庫，并選擇將要訪問的數(shù)據(jù)表，這樣應(yīng)用程序就可以訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源。
這些工作完成之后，就可以在應(yīng)用程序中加入相應(yīng)的代碼來執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作。在程序中首先從crecordset類中派生出它的子類,一個(gè)是 summation類，一個(gè)是material類，通過這兩個(gè)子類分別來訪問數(shù)據(jù)庫中的兩張數(shù)據(jù)表。然后適用子類的open（）函數(shù)、movefirst （）函數(shù)、movenext（）函數(shù)等方法以及利用sql中的select語句來來實(shí)現(xiàn)具體的功能。
部分程序代碼如下：
1．檢索傳動(dòng)組中各級(jí)傳動(dòng)副不同傳動(dòng)比所具有的相同齒數(shù)和語句
summation.m_strfilter=（傳動(dòng)比=+string1+ or 傳動(dòng)比=+string2+ or 傳動(dòng)比=+string3+ or 傳動(dòng)比=+string4） and 齒數(shù)和 in （ select 齒數(shù)和 + from 各種常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù) where 傳動(dòng)比=+string1+ and 齒數(shù)和 + in （select 齒數(shù)和 from 各種常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù) where 傳動(dòng)比=+string2+ and 齒數(shù)和 + in （select 齒數(shù)和 from 各種常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù) where 傳動(dòng)比=+string3+ and 齒數(shù)和 + in （select 齒數(shù)和 from 各種常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù) where 傳動(dòng)比=+string4+））））;
2．打開數(shù)據(jù)庫，查詢與檢索語句設(shè)置條件相關(guān)數(shù)據(jù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫語句
if （summation.isopen（））
{
summation.close（）;
}
summation.open（）;
if （summation.isbof（））
{
return false ;
}
summation.movefirst（）;
m_summation1=0;
ccombobox* pcombobox=（ccombobox*） getdlgitem（idc_summation1）;
while（ !summation.iseof（））
{
if （summation.m_column1==m_trasmitone ）
{
string1.format（%d,summation.m_column2）;
pcombobox->insertstring（-1,string1）;
}
summation.movenext（）;
}
summation.close（）;
5.結(jié)束語
本文通過面向?qū)ο笏枷朐跀?shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用，對(duì)cad技術(shù)在機(jī)床設(shè)計(jì)中進(jìn)行了探討，并將數(shù)據(jù)庫技術(shù)引入機(jī)床設(shè)計(jì)中去，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)人員的工作量，實(shí)踐證明該cad軟件具有一定的可行性和通用性。