带式输送机托辊实验教学平台的设计

马齐江 王波 卢淑群 潘广香 崔平安 刘金临

摘要：机械设计实验教学作为课程教学的重要组成部分，面临实验内容陈旧、实验设计过程抽象、实验用具不足等难题，导致教学效果不佳。以带式输送机托辊设计实验为例，利用AutoCAD和VB软件开发出实验教学平台，此平台可根据输入的基本设计参数快速绘制出托辊的图纸，使实验教学手段直观形象，提高了实验教学效果，培养了学生计算机编程的意识和思维。

关键词：机械设计；教学改革；带式输送机托辊；实验教学平台

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）11-0276-03

機械设计是机械类专业的一门重要的技术基础课，而作为一门实践性很强的课程，实验教学占有很大的比重，因此，保证实验教学的质量对于学生掌握机械设计知识至关重要[1-3]。然而，目前的机械设计课程实验都是验证性实验，教学内容陈旧，让学生自己发挥的机会很少，无法吸引学生，更无法激发他们思考问题和分析问题，最后使得实验教学变得枯燥无味[4]。其次，实验基本上以教师讲解为主，导致实验设计过程抽象，学生不能直观地了解实验设计整个流程。再者，随着高校招生规模急剧扩大，机械设计实验教学用具愈发紧张，从而难以保证实验教学的需求。在此背景下，如何提高机械设计实验教学效果的难题亟待解决。

计算机软件为解决此问题提供了一个思路，具体而言，利用计算机技术结合机械设计工程经典案例，开发出机械设计实验教学平台，可解决目前机械设计实验内容陈旧、实验设计过程抽象、实验用具不足等难题。针对此，本文以带式输送机托辊设计为例，利用AutoCAD和VB软件开发出实验教学平台，为提高机械设计实验教学效果提供了一种思路。

一、教学平台设计

按照托辊的外型结构可将托辊分为平行托辊、缓冲托辊和槽型托辊，运用最为普遍的为平行托辊和缓冲托辊，因此，本文主要针对此两种托辊进行教学平台设计，其主要设计步骤如图1所示，主要包括VB用户界面的搭建、参数化输入模块的设置、绘图模块的连接[5]。

1.主界面的搭建。首先打开VB6，进入主界面之后，新建标准EXE工程，为了顺利和Auto CAD实现对接，点击“工程菜单”，单击选择“引用”，接着选择“Auto CAD 2014 Type library”点击确定。打开程序，进入VB的编辑器，首先创建两个功能模块，加载ActiveX相应控件，设置相关属性，可得到如图2所示的用户登录界面和图3所示的托辊选型设计界面。其中，用户登录界面可连接托辊选型设计界面，而托辊选型设计界面连接具体托辊设计对话框。

2.托辊设计对话框的设计。对话框属于一种人机交互式界面，具有操作方便、易于实现数据和信息传输等优点，在系统平台设计中经常用到，而VB可以快速搭建对话框，如图4和图5所示的平行托辊设计对话框和缓冲托辊对话框，再根据需要对不同的对话框进行编辑。VB6提供了很多ActiveX控件供使用者使用，针对水平托辊和缓冲托辊两种类型实现参数化的几个主要尺寸：托辊长度、托辊直径、扁长、轴径、轴肩、扁宽、倒角、f值、c值等对不同对话框进行编辑。此处，f值为轴肩到托辊的距离，c值为托辊到扁的距离。其中，先在界面中输入相关参数（又称初始化数据），接着点击“绘图”命令，将启动“绘图”主函数体。

3.托辊绘图程序设计及运行步骤。对话框幅面设计完成之后，要求系统对用户的输入进行响应，这就要求进行程序的设计，此处需要应用到VB特有的编程语言，程序的编辑中需要创建图形中的直线、圆等实体对象，还需创建图层、颜色、线型等非实体对象，并且还要进行工程的标注、块的插入和文本的输入等，对于有固定公式，直接将公式编入程序。对于更复杂的则用数据文件或数据库存储的方法根据设计图样和图样中各部分之间的参数关系，调用不同的绘图语句，如直线用AddLine创建、圆用AddCircle创建、圆弧用AddArc创建、文本用AddTect创建等。当设计参数改变时，它们之间的基本关系是不变的。为了让整个程序看起来更加简洁，易于管理，需要在编写图形程序之前，在原有工程的基础下添加几个模块，即CADModStyle模块、CADModUnity模块和和MainMod模块，这些模块用来放置公共函数体。其中，CADModStyle模块专门放置字体样式、图层样式、标注样式的函数代码；CADModUnity模块专门放置各种函数体，比如直线、标注、文字、计算节点坐标等；MainMod模块专门放置CAD主连接函数体[6-8]。

二、运行实例

1.水平托辊设计实例。打开编写好的VB程序，点击运行，检查有无错误提示，无错误提示，登录用户界面，进入托辊选型设计界面；点击平行托辊，进入到平行托辊设计初始化对话框，并输入设计参数，如图6所示；单击“绘图”，打开AutoCAD程序，移动光标在任意位置单击，显示水平托辊二维图，如图7所示。

2.缓冲托辊设计实例。参照2.1所示的水平托辊设计实例，同样在缓冲托辊设计对话框输入基本参数，单击“绘图”，可在AutoCAD中得到如图8所示的缓冲托辊二维图。

三、结论

以带式输送机托辊设计实验为例，利用AutoCAD和VB软件开发出实验教学平台，可实现水平托辊和缓冲托辊二维图的快速绘制，此教学平台拥有人机交互式操作界面，操作简单、人机交互性好。在托辊基本参数计算完成之后，应用此教学平台，可以让学生直观了解托辊二维图的绘制，提高了教学效果，培养了学生计算机编程的意识和思维。此外，本文的研究结果为目前机械设计实验内容陈旧、实验设计过程抽象、实验用具不足等难题的解决提供了一条思路。

参考文献：

[1]李秀莲，东效英.《机械设计》课程改革的探讨[J].农机化研究，2004，（1）：258-259.

[2]杜鑫.基于三维CAD软件的《机械设计》教学改革[J].新乡教育学院学报，2009，20（2）：71-72.

[3]濮良贵.机械设计[M].第七版.北京：高等教育出版社，2001.

[4]兰自志.机械设计课程改革的几点思考[J].南平师专学报.2006，25（2）：117-119.

[5]邓春晓.DTII型带式输送机计算机辅助设计系统的研制[D].淮南：安徽理工大学，2005.

[6]马伏波.用VBA开发在Auto CAD中实现参数化绘图的系统[J].机床与液压，2004，（1）：95-97.

[7]冷岳峰.带式输送机托辊的参数化设计[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2013，32（4）：517-520.

[8]李琨.典型带式输送机设计系统的开发[D].保定：华北电力大学，2006.