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研究生: 鍾協佐
Hsieh-Tzo Chung
論文名稱: 3D齒輪自動設計與繪圖之研究
A Study of 3D Gear Automatic Design and Drawing
指導教授: 屠名正
Twu, Ming-Jenq
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工業教育學系
Department of Industrial Education
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 93
中文關鍵詞: 自動設計電腦輔助設計齒輪物件導向程式資料庫3D特徵模型
英文關鍵詞: Automatic Design, Computer Aided Design, Gear, Object-Oriented Programming, Database, 3D Feature Modeling
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:380下載:16
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  • 本研究之主要目的是開發一套3D齒輪自動設計與繪圖系統之雛型,使用物件導向程式及ActiveX元件進行系統開發、並針對物件連結與嵌入技術、資料庫原理及3D繪圖原理之整合,來探討此系統之建構模式與適切性。
    本研究所獲得的結論如下:(1)提供清單式選取表,且呼叫資料庫來輔助系統設計,以改進傳統輸入法之缺點及並可同時查閱與修改,達到資訊分享與協同設計之目的。(2)使用對話式輸入參數將繪圖程式自動化,系統就能自動繪出的3D特徵模型,不僅簡化大量的繪圖時間並且透過本系統所連結的3D繪圖軟體的資料轉換功能以建立2D工程視圖。(3)可擴充機械元件項目,並透過3D設計繪圖系統,設計者可依靠原則性的齒輪設計原理及資料庫查表逕行設計且自動繪出3D圖形。

    The objective of this research is to develop a “3D automatic design and drawing system for machine element,” in the example of “3D automatic design and drawing for Spur gear” in the “machine element,” by the method of “Object-Oriented programming,” “ActiveX component,” “Object linking and embedding,” “Database theorem,” and “3D drawing theorem,” for purpose of examining and analyzing the fitness of the constructive model of this system.
    The conclusion of this research is as following: (1) The use of list check table, of the invoke Database, and of the aided system design, are effective ways in several aspects: the improvement of the usual input method, the possibility of the simultaneous acts of consultation and modification, the share of information, and the realization of the ideal of “Collaboration design.” Furthermore, the automatic control of the program on the range and the standards of elements may reduce errors of inputs. (2) By inputting arguments into the input box, the automation of the design programming can realize the automatic drawing of the 3D feature modeling. In this way, we are able to reduce the time in the process of drawing, and through the connection of this system to 3D drawing applications for the transformation of data, it is possible to construct a 2D draft. (3) This system can be expanded to include more machine element component possible. The designers are able to design and have the 3D graphs drew automatically according to the principle gear design and database check table.

    總目錄 中文摘要-------------------------------------------------Ⅰ 英文摘要-------------------------------------------------Ⅱ 總目錄---------------------------------------------------Ⅲ 表目錄---------------------------------------------------Ⅶ 圖目錄---------------------------------------------------Ⅷ 第一章 緒論----------------------------------------------1 1-1 研究背景與動機----------------------------------------1 1-2 研究目的----------------------------------------------3 1-3 研究範圍與限制----------------------------------------4 1-4 重要名詞解釋------------------------------------------6 第二章 文獻探討------------------------------------------9 2-1 物件導向方法之相關研究--------------------------------9 2-2 資料庫之相關研究-------------------------------------12 2-3 3D 電腦輔助系統之相關研究----------------------------15 2-3-1 Solid Edge電腦輔助繪圖系統簡介---------------------15 2-3-2 傳統製圖、2D電腦輔助繪圖與3D電腦輔助繪圖之 比較-----------------------------------------------17 2-4 3D 電腦輔助設計系統之相關研究------------------------20 2-4-1 電腦輔助設計系統之文獻回顧-------------------------20 2-4-2 電腦輔助設計系統中的物件連結與嵌入-----------------21 2-5 齒輪設計理論研究-------------------------------------24 2-5-1 正齒輪名詞註解-------------------------------------24 2-5-2 齒數之選擇方法-------------------------------------24 2-5-3 模數之選定-----------------------------------------26 2-5-4 齒面寬之選定---------------------------------------27 2-5-5 正齒輪之強度計算-----------------------------------28 2-5-6 齒輪各部之尺寸-------------------------------------34 2-6 使用者介面與應用程式整合-----------------------------38 第三章 研究設計與實施-----------------------------------41 3-1 研究方法---------------------------------------------41 3-1-1 系統開發雛型法-------------------------------------41 3-1-2 物件導向法-----------------------------------------41 3-2 研究步驟---------------------------------------------43 3-3 研究工具之制定---------------------------------------45 3-4 系統功能內涵架構分析---------------------------------46 3-5 自動設計系統-----------------------------------------48 3-5-1 設計模組之架構-------------------------------------48 3-5-2 齒輪設計模組之理論---------------------------------49 3-5-3 齒輪設計模組之流程---------------------------------52 3-6 3D自動繪圖系統---------------------------------------54 3-6-1 3D自動繪圖系統之架構-------------------------------54 3-6-2 3D繪圖原理-----------------------------------------55 3-6-3 3D繪圖系統程式之流程-------------------------------59 3-7 整合3D自動設計與繪圖系統-----------------------------62 第四章 系統製作與實例說明-------------------------------65 4-1 3D自動設計與繪圖系統流程圖與系統簡介-----------------65 4-1-1 自動設計系統與資料庫之連結-------------------------65 4-1-2 3D自動繪圖系統與Solid-Edge之連結-------------------68 4-1-3 以物件導向程式整合3D自動設計與繪圖系統-------------70 4-2 實例說明---------------------------------------------73 4-2-1 自動設計系統實例說明-------------------------------73 4-2-2 3D自動繪圖系統實例說明-----------------------------78 4-2-3 3D自動設計與繪圖系統實例說明-----------------------81 第五章 結論與建議---------------------------------------85 5-1 研究結論---------------------------------------------85 5-2 研究建議---------------------------------------------87 參考文獻 ------------------------------------------------88 表目錄 表2.1傳統製圖、電腦輔助繪Auto CAD與3D 電腦輔助繪圖之優 缺點比較-----------------------------------------------19 表2.2 小齒輪齒數(R 40)---------------------------------26 表2.3 大齒輪齒數(R 20)---------------------------------26 表2.4 齒面寬尺寸-----------------------------------------27 表2.5 齒面寬係數φ----------------------------------------27 表2-6 正齒輪之齒形廓係數 --------------------------------28 表2.7速度係數 之計算-------------------------------------30 表2.8動負載係數 -----------------------------------------30 表2.9齒輪之容許抗彎強度 ---------------------------------31 表2.10齒廓係數Y------------------------------------------31 表2.11衝擊係數KA-----------------------------------------31 表2.12接觸面應力係數與比應力係數k------------------------33 表2.13齒輪耐磨係數K--------------------------------------34 表2.14齒輪輪幅數-----------------------------------------37 表3.1速度係速( )之計算式---------------------------------50 表3.2負載係數( )參考表-----------------------------------50 圖目錄 圖2.1傳統程式資料與函數分開------------------------------10 圖2.2物件導向程式資料與方法包封在物件內部----------------10 圖2.3 資料庫之三層架構-----------------------------------14 圖2.4 CAD系統架構----------------------------------------21 圖2.5 UDA的架構圖----------------------------------------23 圖2.6小齒輪之形狀----------------------------------------35 圖2.7 中齒輪之形狀---------------------------------------35 圖2.8 大齒輪之形狀---------------------------------------35 圖2.9鑄造齒輪之各部尺寸比率------------------------------35 圖2.10 OLE Automation與應用程式間的關係圖----------------38 圖2.11 Solid part 的物件階層(部分) ----------------------39 圖3.1系統雛型法之流程圖----------------------------------41 圖3.2 Visual Basic 整合的資源----------------------------42 圖3.3研究步驟流程圖--------------------------------------44 圖3.4 3D自動設計與繪圖系統架構圖-------------------------46 圖3.5設計模組架構----------------------------------------48 圖3.6設計系統操作流程圖----------------------------------49 圖3.7齒輪設計流程圖--------------------------------------53 圖3.8 Solid Edge的物件階層 ------------------------------54 圖3.9 3D繪圖系統架構-------------------------------------55 圖3.10漸開線展開圖---------------------------------------56 圖3.11漸開線齒輪相關參數圖-------------------------------57 圖3.12漸開線齒輪繪製圖-----------------------------------57 圖3.13繪圖程式架構圖-------------------------------------59 圖3.14 尺寸的物件階層------------------------------------60 圖3.15 屬性集合的物件階層--------------------------------60 圖3.16繪圖程式之流程圖-----------------------------------61 圖3.17系統整合流程圖-------------------------------------63 圖3.18整合的自動設計與繪圖系統---------------------------64 圖4.1ADOC與資料庫檔案的連結------------------------------65 圖4.2 Data Grid 與資料庫檔案的連結-----------------------66 圖4.3 設定使用元件---------------------------------------67 圖4.4 Connection String(連線字串)屬性--------------------67 圖4.5 設定資料錄來源-------------------------------------67 圖4.6 由Access建立的齒輪材料表---------------------------68 圖4.7自動設計系統的齒輪材料表----------------------------68 圖4.8 設定Solid-Edge的引用物件---------------------------69 圖4.9 定義與呼叫Solid-Edge物件---------------------------70 圖4.10 開啟3D自動設計繪圖系統----------------------------71 圖4.11 關連Solid-Edge物件--------------------------------71 圖4.12 長出特徵模型--------------------------------------72 圖4.13 繪製關連物件模型----------------------------------72 圖4.14進入3D自動與繪圖系統-------------------------------73 圖4.15進入正齒輪自動設計畫面-----------------------------74 圖4.16選擇負載參數---------------------------------------74 圖4.17齒輪大/小齒輪規格設定------------------------------75 圖4.18齒輪材質選擇---------------------------------------76 圖4.19 查詢齒廓係數Y資料庫-------------------------------76 圖4.20 查詢比應力係數K表---------------------------------77 圖4.21 正齒輪計算結果------------------------------------78 圖4.22 選擇2/3正齒輪繪製---------------------------------79 圖4.23 輸入正齒輪齒數------------------------------------79 圖4.24輸入模數-------------------------------------------79 圖4.25輸入壓力角-----------------------------------------79 圖4.26 輸入齒輪厚度--------------------------------------80 圖4.27輸入齒輪中心點X -----------------------------------80 圖4.28輸入齒輪中心點Y -----------------------------------80 圖4.29 完成3D齒輪繪製------------------------------------81 圖4.30 進入自動設計繪圖系統------------------------------82 圖4.31 輸入齒輪負載--------------------------------------82 圖4.32 輸入齒輪規格--------------------------------------83 圖4.33 齒輪設計參數輸出----------------------------------83 圖4.34 完成17齒正齒輪------------------------------------84

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