面向网络化的螺旋传动设计系统*

西安工业大学机电工程学院 西安 710016

1 螺旋传动概述

螺旋传动是一种通过螺杆和螺母的啮合来传递动力和运动的传动机构，主要用于将旋转运动转换为直线运动[1]，具有结构简单、传动比大、传动精度高、平稳性好等特点[2]，因此被广泛应用于各种数控机床传动机构及起重设备、加压设备、精密机床等自动控制系统中[3]。

由于传统的螺旋传动设计需要设计人员手工检索设计资料，并手工计算设计数据，因此费时且准确性不高，已不能适应现代螺旋传动设计的需求。另一方面，随着社会和国民经济的发展，螺旋传动设计也向着网络化、信息化、智能化的方向发展[4]。

笔者通过构建基于网络化的螺旋传动设计模式，采用浏览器/服务器（B/S）网络结构，使设计人员只需要根据网页导引填入或选择相应的设计参数等信息，便可以在线完成相应的螺旋传动设计和计算工作，实现远程在线的螺旋传动设计，并且具有快捷方便、准确可靠等特点，可以大大提高螺旋传动设计的工作效率与质量。

2 系统功能模块

面向网络化的螺旋传动设计系统，是结合传统设计流程、B/S网络结构模块、远程数据库和ASP.Net技术开发的能够实现螺旋传动在线远程设计的系统。这一系统主要包括设计流程模块，数据管理模块和验算模块[5-6]。系统的功能模块如图1所示。

（1）设计流程模块。主要对螺旋传动机构进行逐步设计。设计人员只需打开浏览器，登录网址，根据页面导引以填写表单的方式输入设计所需的参数数据，随后向服务器提交，即可完成设计工作。每两个相邻的步骤之间，都存在对应的回溯功能处理机制，用来对设计参数进行反复修改。

（2）数据管理模块。主要包括查询、说明和传输，用于实现数据的有效、快速管理。其中：查询功能用于调出数据库已有的参数，进行查阅或对比，从而选择更佳的设计参数；说明功能用于对存在的设计细节问题进行说明和提示；传输功能用于将设计参数传输到数据库或者缓存，为后续设计步骤提供参数支撑。

（3）验算模块。用于避免手工计算引起的计算质量降低、计算错误等问题，主要由计算和校核两部分组成。

▲图1 系统功能模块

▲图2 设计流程

3 设计流程

面向网络化的螺旋传动设计系统将螺旋传动的设计步骤与网页控件相结合，设计人员通过浏览器登录网址，在页面的控制机制下根据页面导引，完成设计计算工作。具体的设计流程如图2所示。

4 系统关键技术

4.1 用户导引

为避免用户首次接触系统时由于不熟悉所造成的操作失误，在设计中采用了用户导引这一理念去引导设计人员，使设计人员能够快速入手，更加便捷地进行设计计算工作。

设计人员只需打开浏览器，登录网址，通过输入用户名即可进入设计页面。整个页面分成两部分，左边部分为设计流程区，右边部分为设计工作区。设计者以填写表单的方式输入设计所需的参数数据，点击提交或者确定按钮，系统提示进入对应的下一步设计步骤，同时在设计流程区也会动态实时地提示下一步设计步骤名称。在每一个设计页面中，都含有说明按钮，点击按钮后弹出的对话框会提示本页面设计过程中需要注意的事项及操作方法，这样可以使系统达到更好的用户导引效果。

4.2 回溯

考虑用户在设计计算过程中存在反复修改设计参数的可能性，在设计过程中增加了回溯功能，便于设计者及时发现并更正设计中存在的缺陷。

例如设计人员设计耐磨性计算时，如果发现之前的初始条件中轴向载荷需要纠正，那么可以直接点击设计流程区的初始条件按钮，重新设定对应参数，而耐磨性计算之后的设计参数都将被清空。同理，若想修改某一个设计步骤的参数，则可直接点击界面设计流程区对应的按钮，同时回溯提示对话框也将根据不同的按钮给出对应的提示信息，从而辅助用户更好地操作回溯功能。回溯功能如图3所示。

4.3 远程数据库

为了能够有效读取和存储数据，用户不需要在本地计算机中安装数据库，而只需要打开浏览器登录，即可在网页中链接到数据库，并读出数据，也可对数据进行更新。螺旋传动设计系统采用了远程数据库设计，其特点是方便异构分布平台下的用户找到合适的信息[7-8]，使传动设计更加方便、准确、快捷，从而满足用户的各种应用需求。

远程数据库的查询功能基于ASP.Net可视化开发环境，结合C#语言来实现。依靠ASP.Net技术的TreeView、DataList和DataGrid等控件，实现对数据直观、简洁的查询[9-10]。远程数据库界面如图4所示。

▲图3 回溯功能

▲图4 远程数据库界面

4.4 数据传输

在数据管理模块中，传输功能占据了很重要的位置。为了保证整个螺旋传动设计系统数据的流通及完整性，并方便数据的规整以供设计人员参考，在设计过程中采用了Cookie传输。

Cookie是一种比较特殊的数据存储方式，传递数据很方便，而且数据的保存时间可以自由设计。Cookie创建、写入、获取参数的数据流程如图5所示。

4.5 校核

在机械设计过程中，设计者往往要引用很多手册中的数据资料进行手工计算，这样不仅会降低设计计算的质量，而且可能会造成计算错误。

可见，为了提高设计的质量，并且使螺旋传动机构更合理、更准确，在螺旋传动设计系统中还需要具备校核功能。

根据螺旋传动的设计条件及要求，通过在页面添加校核按钮实现校核功能。以螺杆稳定性计算为例，当轴向压力超过某一个临界值时，螺杆会突然发生侧向弯曲而失稳，因此需验算螺杆稳定性。当临界载荷值Fc与轴向载荷值F的比值在2.5～4范围内时，表明螺杆稳定性良好，反之则需重新对螺杆进行设计。在稳定性计算完成后，点击校核按钮，若满足稳定性条件，将进入下一个设计步骤；反之，会弹出提示框，提醒返回到对应步骤对设计参数进行修改。校核流程如图6所示。

5 总结

面向网络化的螺旋传动设计系统改变了传统设计烦琐的流程，将所有设计计算流程融为一体，结合ASP.Net技术、B/S网络结构模式和远程数据库技术，实现了螺旋传动在线设计。设计人员只需要按照页面导引，便可完成相应的螺旋传动的设计与计算，从而使螺旋传动设计过程更加轻松、方便、准确。相比传统设计，设计人员可以很方便地掌握和使用，提高了螺旋传动的设计效率和设计质量。

▲图5 Cookie流程

▲图6 校核流程