1 引言 隨著科學技術的進步，現(xiàn)代制造業(yè)正朝高速、高效和高精度方向發(fā)展，對機床結構和性能提出了越來越高的要求。因此，如何適應市場需求，在復雜多變的市場經濟中，快速高質量地設計制造出市場所需的切削加工設備是制造行業(yè)競爭的焦點。所以將計算機輔助設計（CAD）技術應用到機床設計當中一直是眾多廠家的愿望。以前的CAD軟件大都采用面向過程的設計方法編寫，不可避免的存在系統(tǒng)開發(fā)速度慢，周期長，費用高，軟件質量差，可讀性、可靠性、易維護性差等缺陷。隨著計算機技術的發(fā)展和廣泛應用，設計的方法和手段也隨之不斷改進和完善。面向對象方法正引起人們的關注和重視。對象是對現(xiàn)實世界基本成分的一種抽象，每個對象都有其自身的運行規(guī)律（行為）和內部狀態(tài)（屬性）。通過類比把具有相同或相似屬性和行為的對象抽象形成對象類（歸納），對象類之間還可以通過繼承機制，使得子對象類具有某些父對象類的屬性和行為，形成層次結構（演繹），不同的對象類的組合及相互作用（通過消息實現(xiàn)）就構成了我們所要研究和分析的客觀系統(tǒng)。面向對象的軟件開發(fā)關鍵是建立一個統(tǒng)一的模型———對象模型，充分分析對象以及對象之間的關系和作用，對分析的模型加以細化、調整，實現(xiàn)概念模型到計算機模型的面向對象轉化，最后用面向對象的語言實現(xiàn)該模型。 2 模型建立 根據面向對象的方法、原理和機床主傳動系統(tǒng)的特點，首先要建立主傳動系統(tǒng)的對象模型?；趯ο蟮膭澐衷瓌t，整個系統(tǒng)由以下不同的對象類組成，如圖1所示。在模型的層次結構中上層與下層對象類既有包含與被包含的關系，也有繼承與被繼承的關系，從上到下，從整體到局部把系統(tǒng)逐步細化，分解成容易管理與設計的各個對象類。還可以這些對象為基類再派生出一些子類，使得對象更加具體與簡單，如：齒輪類可以派生出兩個子類，固定齒輪類和滑移齒輪類等。這樣整個系統(tǒng)的設計就演化成對各個子類的設計和類與類之間關系的分析與實現(xiàn)上。 3 模型設計 在對象模型的基礎上，再對每個對象類進行詳細設計，分析出每個對象類的屬性和方法，形成系統(tǒng)的概念模型，用表達式A：｛b，c，d，e，…｝表示，其含義為A有屬性b，c，d，e…。例如： 主軸類：｛軸端類型，軸承配置形式，前軸承直徑，后軸承直徑，內孔直徑，齒輪處直徑，主軸跨距，主軸支撐形式｝ 固定齒輪類：｛模數，齒數，孔徑，鍵高，鍵寬，軸鍵槽深度，輪轂鍵槽深，類型｝ 軸承類：｛軸承類型，小徑，大徑，寬度，額定動載荷，額定靜載荷，小徑最小安裝尺寸，大徑最大安裝尺寸｝ 螺紋類：｛類型，螺紋大徑，小徑，中徑，長度｝ 節(jié)點類：｛子節(jié)點的數目，父節(jié)點指針，子節(jié)點指針，數據項，作圖標志｝ 傳動級類：｛主動齒數，被動齒數，傳動副數，級比指數，傳動比，父節(jié)點數目｝ ………………………………………… 其中：節(jié)點類和傳動級類屬于中間設計所需類，用于轉速圖和傳動系統(tǒng)圖的實現(xiàn)。 在對象模型和屬性分析的基礎上，便可以用面向對象的計算機語言將這些對象類表達出來，實現(xiàn)現(xiàn)實中的概念模型向計算機內的邏輯模型的轉化，通過一定的算法和運行環(huán)境機制最終完成軟件的設計。 4 系統(tǒng)實現(xiàn) 在對象模型和概念模型的基礎上將整個軟件的設計分解成5個子模塊：運動參數設計模塊、傳動零件初步計算模塊、操縱機構模塊、繪制裝配草圖模塊、零件校核模塊。通過這5個模塊逐步實現(xiàn)對每個對象的設計，從而完成系統(tǒng)的設計。本軟件使用C++語言，開發(fā)工具是Visual C++ 6.0，運行環(huán)境是Windows 95/98或Windows NT?，F(xiàn)以固定齒輪類為例，說明類的描述。 ClassCFixGear //固定齒輪類 ｛ private： float modula： //模數 int numberofchishu： //齒數 int innerdiameter： //孔徑 int jianhigh： //鍵高 …… public： CMainAxisPart（）： //構造函數 ～CMainAxisPart（）： //析構函數 void GetXXX（）： //獲得當前齒輪狀態(tài)的函數 ………………… void SetXXX（XXXxxx）： //設置齒輪狀態(tài)函數 ………………… fload CalTouch（）： //按接觸疲勞強度計算模數 fload CalBend（）： //按彎曲疲勞強度計算模數 int JiaoHe（floadm，intz）： //校核齒輪 void OnDraw（CDCpDC，CPointpoint）：//在顯示設備中畫出齒輪 …………………… ｝ 各個類之間的數據協(xié)調與傳遞是通過消息機制和Visual C++特有的文檔類視圖類的結構實現(xiàn)的，如圖2所示。由圖知通過這些聯(lián)系可將所有彼此相互獨立的對象類有機地結合起來，并且這種結構是低耦合度、高聚合度的，某個類的改變對其它類影響極小，只有消息的改變，其相應的對象才有相應的反應，表現(xiàn)出相應的形態(tài)。 通過這些類的定義、函數的實現(xiàn)和類之間聯(lián)系，可方便地實現(xiàn)系統(tǒng)中的每個模塊，快速開發(fā)出相應的CAD軟件。同時類具有繼承性、多態(tài)性、易理解性和可擴充性，這使得所開發(fā)出的軟件易維護，功能易擴充，代碼可重用，系統(tǒng)升級、修改變得簡單容易。 5 數據庫設計 在機床設計中需要查閱大量的數據、資料，一般全都是靠人的手工去查詢，既繁瑣又容易出錯。在本系統(tǒng)中運用數據庫技術將這些數據、資料整理匯總成數據庫，包括如下表項：齒輪齒數庫、齒輪材料庫、各類軸承庫、螺紋庫、典型主軸組件庫、零件驗算所需的參數庫等。數據庫是用微軟的SQL Server實現(xiàn)的，應用程序與數據庫的接口用的是ODBC技術。Visual C++對ODBC的支持是通過CRecordSet類和CDatabase類實現(xiàn)的，在應用程序中生成一個CRecoedSet的派生類和CDatabase實例就可以方便、快速、安全地與任何一個支持ODBC的數據庫相連。 我們按上述方法研制出了較實用的車床主傳動CAD系統(tǒng)，試用效果良好。