基于ASP.NET的轴类零件系统的开发研究

靳金髋，孙 波，刘 峥

（西安工业大学 机电工程学院，西安 710016）

随着高科技、信息化时代的急速发展，互联网发展越来越重要。人们需要更丰富的B/S网络结构模式进一步取代传统的C/S结构模式，在满足人们上网的一般性需求的同时，加强企业网络的专业性需求建设。当下德国工业4.0的提出，以及中国制造2025的提议，都是针对信息化制造与设计的改革与创新。目前，利用B/S网络结构模式以及ASP.NET技术平台，在Web界面下，可以实现非线性系统的分析。弗吉尼亚大学与东北林业大学合作，开发了交互式的基于Web的决策支持系统DSS（decision support system）[1]。德国约旦大学在远程数据库方面，基于Web的高性能计算服务，从而促进远程医疗数据库管理系统的设计和开发[2]。广西大学以螺栓作为实例，进行了相应的远程设计与分析系统开发[4]。虽然他们都进行了一些系统开发，但尚未涉及机械专业性的领域[3]。本文利用ASP.NET及其他相关技术对轴类零件系统设计进行了介绍，在相关网站已经投入使用，为轴类零件的设计、网络化的专业系统开发奠定了基础。

1 系统框架模块

本系统框架模块大体分为设计流程模块、数据管理模块、验算模块三部分。图1所示为系统的框架功能模块。

图1 系统框架功能模块Fig.1 Functional module diagram of the system frame

1.1 设计流程模块

这一功能模块，主要是实现整个轴类零件的逐步设计的完整过程。对于轴类零件来说，大体分为设计信息、初始条件、最小直径、造型、力学计算、弯曲应力校核强度、安全系数校核、扭转强度校核、弯曲刚度校核、计算临界转速、设计结束等轴的相关设计步骤。每个相邻的步骤之间，都存在着对应的回溯和导引功能机制，主要用来实现设计的反复修改性和流程引导。

1.2 数据管理模块

该功能模块整体包括查询、说明和传输，这三个小的支撑模块，实现数据的有效、快速管理。查询功能，用来调出数据库已有的参数进行查阅或者对比，从而选择更加合理的设计参数。说明功能，主要是针对存在的设计细节问题的说明和提示功能。传输功能，将设计人员选择的或者录入的参数，传输到数据库或者临时的内存中，对后续设计步骤提供设计上的参数支撑作用。

1.3 验算模块

验算模块是实现设计的计算和校核的关键功能模块，因此，它主要包括了计算和校核。

2 系统的关键技术

2.1 导引用户功能

在本系统的设计中，为了迎合用户的设计需求逻辑性，采用了导引用户这一理念，使用户操作整个轴类零件系统时，设计界面更加便捷、易理解。图2所示为本次系统内部程序运行时，设计开发导引用户的逻辑流程。

在每一个设计步骤中，设计者需要进行计算或者校核。点击“提交”或者“确定”后，就会提示进入对应的下一步的设计步骤。同时，在操作界面的左边，也会实时地提示下一步设计步骤名称。操作界面右边部分也将进入对应的下一步的设计步骤。从而使得系统实现可控化，并实现导引用户设计的效果。

图2 导引用户的逻辑流程Fig.2 Logical flow chart of guiding the users

2.2 回溯功能

系统设计中，考虑用户可能反复修改设计参数的可能性，增加了回溯功能，便于设计者能够及时更正设计中存在的缺陷。结合前文叙述和图2，要想回溯到之前的某一设计步骤时，将为设计者做出提示，从而更谨慎地操作回溯功能。

2.3 远程数据库

远程数据库，为互联网的客户端提供数据支撑，主要存在于远程服务器端。对自身系统设计数据起到保护作用的同时，也减轻了客户端浏览器的负担。

远程数据库实现设计中动态、静态数据的数据采集储存和基础元素数据输出。静态数据为用户提供参考参数、校核等作用；动态数据为系统进一步设计提供数据支撑等作用。从图3可以看出，数据在整个设计过程中起到信息流的作用，它是数据库的基础元素。

2.4 数据的交互传递

此次系统设计中，实现数据的传递，主要是使用客户端Cookie传递参数与服务器中的Access数据库结合的方法。

2.4.1 Cookie的应用

Cookie创建、写入、获取参数的数据结构如图4所示。

图3 系统的信息网络结构Fig.3 System structure diagram of information network

图4 Cookie数据结构Fig.4 Structure diagram of cookie data

1）Cookie的创建

如图4上部所示，“新分配1”是为Cookie分配的系统数据内存名称。整个过程经历了Cookie的定义、初始化设定、建立具体Cookie内存等过程。

2）Cookie的数据写入

如图4下部所示，每次刷新前，先清空相应主键下全部子键的值。每次刷新，进行一次相应设计参数的写入，并存储在内存的“新分配1”中。

3）Cookie的数据获取

如图4下部所示，从系统数据内存的“新分配1”中，调用ASP.NET中的Cookie取值函数，得到所需要的参数1。2.4.2 Access数据库的运用

Access数据库，按照所要传递数据是否可变性，将数据库的数据存储分为静态数据库的储存和动态数据库的储存。

一个静态数据库储存中，保存了在设计过程中所用到的各种数据表。这些数据表保存了固定不变的设计参数，比如，需查询表或者参考的标准值（如标准直径等参数）。当服务器在运行时，可以随时调用对应的数据表。从而实现参数设计过程信息的显示、对比、传递等操作。如图5所示，每个设计用户对应着自己的一个设计信息，都分别储存在对应的个人数据库中，这其中包含着静态和动态的数据库，满足设计用户的记忆、设计以及计算需要。

图5 数据库内部流程Fig.5 Internal process of database

同理，还有动态数据库。动态数据库主要用于运算过程中，保存不断变化的参数。这便于计算、校核、传递数据，以及最后设计结束界面的结果输出等。

3 系统具体实现

本次系统的开发，基于Visual 2010的开发平台，利用ASP.NET技术，多种Web编程语言，结合本专业零件设计知识，根据文献[4]中相关轴类的表格、数据等资料。

在系统操作界面的左边，是系统设计步骤导引栏。如图6所示，系统完成设计过程，并输出了设计结果。一个完整设计过程中，需要经历设计信息、初始条件等十多次的步骤，才可以完成一个轴类零件的设计。如果设计提示有问题，按提示解决方案进行修改。我们利用上述提及的导引、回溯等功能，实现设计的前进和优化。

图6 系统设计输出界面Fig.6 Outputting diagram of system design

4 结语

本系统实现了机械设计手册中轴类零件设计过程的Web数字化共享性。减少了人工计算，缩短了工程设计的周期。使得复杂的设计、计算、存储等问题转化为可引导、高性能、高可靠、可回溯的计算机设计与处理的步骤。降低了轴前期设计成本，实现了设计的系统化、共享化、网络化、高效化。

[1]Kacar S，Cankaya I.Analysis of nonlinear systems using matlab and ASP.NET based web interface[J].Journal of the Faculty of Engineering& Architecture of Gazi University，2012，27（4）：795-806.

[2]Wu J，Wang J，Li Y，et al.A Web-based decision support system for analyzing timber harvesting costs and productivity[J].Northern Journal of Applied Forestry，2012，29（3）：141-149.

[3]Hababeh I，Khalil I，Khreishah A.Designing high performance Web-based computing services to promote telemedicine database management system[J].Services Computing，IEEE Transactions on，2015，8（1）：47-64.

[4]成大先.机械设计手册[M].4版.北京：化学工业出版社，2006.