CN110532502A - 一种基于Excel的机械公式表示系统及系统的使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Excel的机械公式表示系统，Excel模板文件分类存储机械公式的信息，并求解需要计算的机械公式；Excel访问模块向用户界面模块发送需要计算的机械公式所对应的机械公式信息、分类信息和求解结果，并获取需要计算的机械公式的输入参数的值；用户界面模块选出需要计算的机械公式，并构建用户界面，输入需要计算的机械公式的输入参数的值；表达式访问模块选出需要计算的机械公式所对应的表达式，并将表达式的值作为输入参数的值，同时将求解结果发送至CAD系统中进行保存。用户可直接编辑Excel模板文件，从而能够更加便捷的编辑公式库，同时系统在运行时，还可以自动对机械公式进行识别并处理，进而本系统不仅更易于扩展，还提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及制造业信息化技术领域，尤其涉及一种基于Excel的机械公式表示系统及系统的使用方法。
背景技术
从知识工程的角度看，设计问题本质上就是一个约束满足的问题，即给定功能、结构及制造等方面的约束条件，求得满足上述要求的对象，其表现形式可以是公式、方程组、规则、外部数据库、图表、设计实例等，这些不同形式的知识构成了智能化CAD系统中的知识库，在产品设计过程中经过对知识的推理和解析得到符合要求的结果，而公式是公式库中非常重要的知识表现形式。
在机械设计过程中会应用到大量的公式，其中机械公式就表达了设计领域中的常规工程计算，如零部件的尺寸参数、应力应变、设计结果等。以直齿圆柱齿轮为例，在设计过程中需要计算的参数公式有尺寸参数公式有中心距系数；需要校核的参数公式有强度、寿命系数等；设计结果参数有变位齿轮传动的啮合角、公法线长度、跨齿数等。但是在实际工程设计中，虽然在NX、Pro/E等基于特征的参数化建模工具中均提供了表达式工具，但还需要手工输入需要的公式。并且，在机械设计过程中多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，经常要用到牛顿迭代公式、雅克比迭代法等寻找方程的近似根，而现在的CAD系统中均无法提供这些功能。因此收集、整理并归类各种机械设计公式，构建机械设计公式库系统对其进行管理和组织，实现公式的快速选择、参数输入、计算等，具有非常重要的工程应用价值。
发明内容
发明目的：针对现有机械设计公式的收集、整理和归类的工作效率低的问题，本发明提出一种基于Excel的机械公式表示系统及系统的使用方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于Excel的机械公式表示系统，所述机械公式表示系统包括有Excel模板文件、Excel访问模块、用户界面模块和表达式访问模块；
所述Excel模板文件用于对机械公式的信息进行分类存储，并根据所述Excel访问模块传输过来的需要计算的机械公式的输入参数的值，对所述需要计算的机械公式进行求解；
所述Excel访问模块用于访问Excel模板文件，获取所述Excel模板文件中的机械公式信息、分类信息和需要计算的机械公式的求解结果，并将所述需要计算的机械公式所对应的机械公式信息、分类信息和求解结果发送至用户界面模块中，同时所述Excel访问模块还用于访问用户界面模块，获取所述需要计算的机械公式的输入参数的值；
所述用户界面模块用于选出需要计算的机械公式，并根据所述需要计算的机械公式所对应的机械公式信息和分类信息，构建用户界面，所述用户界面用于输入需要计算的机械公式的输入参数的值，同时所述用户界面模块还接收Excel访问模块传输过来的需要计算的机械公式的求解结果；
所述表达式访问模块用于获取CAD系统中工作部件中所有表达式的名称和值，从中选出所述需要计算的机械公式的输入参数所对应的表达式，并将所述选出的表达式的值作为需要计算的机械公式的输入参数的值，传输至所述用户界面模块中，同时所述表达式访问模块还将用户界面模块传输过来的需要计算的机械公式的求解结果发送至CAD系统中进行保存。
进一步地讲，所述机械公式的信息包括有机械公式的输入参数、计算过程、计算结果和注释信息。
一种机械公式表示系统的使用方法，所述使用方法具体包括如下步骤：
S1：根据所述机械公式所属的范畴将机械公式的信息分类存储在Excel模板文件中，同时所述Excel访问模块对Excel模板文件进行读取，获取所述分类信息和机械公式的信息；
S2：在所述用户界面模块中对机械公式进行选择，通过所述Excel访问模块获取选择的机械公式所对应的机械公式信息和分类信息，同时通过所述表达式访问模块，向所述CAD系统中获取选择的机械公式所对应的输入参数的值；
S3：所述表达式访问模块根据选择的机械公式，从所述CAD系统工作部件中所有的表达式中，确定出所述输入参数对应的表达式的名称和值，并将所述确定出的表达式的值作为机械公式的输入参数的值，传输至所述用户界面模块中；
S4：所述用户界面模块在CAD系统中构建用户界面，并向所述用户界面中输入表达式的值，同时通过所述Excel访问模块将机械公式的输入参数的值传输至Excel模板文件中，在所述Excel模板文件中通过机械公式的输入参数的值对机械公式进行求解，并将所述求解结果保存在CAD系统中。
进一步地讲，在所述步骤S4中，在对所述机械公式进行求解时，当所述机械公式属于没有求根公式的非线性方程时，在所述Excel模板文件中创建VBA程序，所述VBA程序根据牛顿-拉佛森迭代法求解机械公式的近似解。
进一步地讲，在所述步骤S4中，将所述求解结果保存在CAD系统中，具体为：所述CAD系统根据求解结果，在所述CAD系统的三维模型中创建表达式，通过所述表达式对求解结果进行保存。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
本发明的机械公式表示系统中，用户可以直接编辑Excel模板文件，包括添加、编辑、删除等操作，从而可以更加便捷的编辑公式库，同时系统在运行时，还可以自动对机械公式进行识别并处理，包括识别已知参数、输入参数、计算表达式等，不仅更易于扩展，还提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明的机械公式表示系统的框架结构图；
图2是本发明的机械公式表示系统的使用方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
实施例1
参考图1，本实施例提供了一种基于Excel的机械公式表示系统，该机械公式表示系统包括有Excel模板文件、Excel访问模块、用户界面模块和表达式访问模块。
在本实施例中，Excel模板文件用于根据机械公式所属的范畴对机械公式的信息进行分类保存，并根据Excel访问模块传输过来的需要计算的机械公式的输入参数的值，对需要计算的机械公式进行求解。其中机械公式的信息包括有机械公式的输入参数、计算过程、计算结果和注释信息。
Excel访问模块用于访问Excel模板文件和用户界面模块。访问Excel模板文件，是为了获取Excel模板文件中的机械公式信息、分类信息和需要计算的机械公式的求解结果，并将需要计算的机械公式所对应的机械公式信息、分类信息和求解结果发送至用户界面模块中。
访问用户界面模块，是为了获取需要计算的机械公式的输入参数的值，并将该输入参数的值发送至Excel模板文件中，以便于对需要计算的机械公式进行求解。
用户界面模块用于选出需要计算的机械公式，并接收Excel访问模块传输过来的需要计算的机械公式所对应的机械公式信息和分类信息。并根据需要计算的机械公式所对应的机械公式信息和分类信息，在CAD系统中动态构建用户界面。在本实施例中，用户界面用于输入需要计算的机械公式的输入参数的值，需要计算的机械公式的输入参数的值具体由工作人员进行选择。当工作人员选择需要计算的机械公式的输入参数的值为CAD系统中工作部件中表达式的值时，则需要通过表达式访问模块确定出需要计算的机械公式的输入参数所对应的表达式。
同时在Excel访问模块获取了需要计算的机械公式的求解结果后，Excel访问模块会将求解结果发送至用户界面模块中，而用户界面模块会将求解结果发送至表达式访问模块中。
表达式访问模块用于获取CAD系统中工作部件中所有表达式的名称和值，从中选出需要计算的机械公式的输入参数所对应的表达式，并将该选出的表达式的值作为需要计算的机械公式的输入参数的值，传输至用户界面模块中，具体为：工作人员从众多的表达式中选出需要计算的机械公式的输入参数所对应的表达式，并将该选出的表达式的值作为需要计算的机械公式的输入参数的值，之后将该表达式的值传输至用户界面模块中。
同时表达式访问模块在接收到用户界面模块传输过来的需要计算的机械公式的求解结果后，将该求解结果发送至CAD系统中进行保存。
参考图2，本实施例还提供了一种机械公式表示系统的使用方法，具体包括如下步骤：
步骤S1：根据机械公式所属的范畴将机械公式的信息分类存储在Excel模板文件中，譬如机械公式为与齿轮、紧固件相关的计算公式时，在Excel模板文件中，将机械公式分别存储在齿轮、紧固件所在的位置处。
同时Excel访问模块对Excel模板文件进行读取，获取得到Excel模板文件中机械公式的分类信息和输入的机械公式信息。
步骤S2：在用户界面模块中，工作人员选出需要计算的机械公式，根据需要计算的机械公式，工作人员对用户界面中输入需要计算的机械公式的输入参数的值进行选择。当输入参数的值为CAD系统工作部件中表达式的值时，通过表达式访问模块向CAD系统中获取需要计算的机械公式所对应的输入参数的值。若不是，则根据实际需求，直接选择具体数据。
步骤S3：表达式访问模块获取CAD系统工作部件中所有表达式的名称和值，工作人员从中选出需要计算的机械公式所对应的表达式的名称和值，同时将选出的表达式的值作为机械公式的输入参数的值，并将其选出的表达式的值传输至用户界面模块中。
步骤S4：用户界面模块在CAD系统中，根据需要计算的机械公式的输入参数的类型和个数构建用户界面，并向用户界面中输入表达式的值。
同时用户界面模块还通过Excel访问模块将选出的表达式的值传输至Excel模板文件中，在Excel模板文件中通过表达式的值对机械公式进行求解，具体为：
当机械公式属于没有求根公式的非线性方程时，在Excel模板文件中创建VBA程序，该VBA程序根据牛顿-拉佛森迭代法对机械公式进行求解，获取得到机械公式的近似解。
在获取了需要计算的机械公式的求解结果后，将该求解结果发送至CAD系统中，根据发送的求解结果，在CAD系统的三维模型中创建表达式，通过表达式对该求解结果进行保存。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于Excel的机械公式表示系统，其特征在于，所述机械公式表示系统包括有Excel模板文件、Excel访问模块、用户界面模块和表达式访问模块；
所述Excel模板文件用于对机械公式的信息进行分类存储，并根据所述Excel访问模块传输过来的需要计算的机械公式的输入参数的值，对所述需要计算的机械公式进行求解；
所述Excel访问模块用于访问Excel模板文件，获取所述Excel模板文件中的机械公式信息、分类信息和需要计算的机械公式的求解结果，并将所述需要计算的机械公式所对应的机械公式信息、分类信息和求解结果发送至用户界面模块中，同时所述Excel访问模块还用于访问用户界面模块，获取所述需要计算的机械公式的输入参数的值；
所述用户界面模块用于选出需要计算的机械公式，并根据所述需要计算的机械公式所对应的机械公式信息和分类信息，构建用户界面，所述用户界面用于输入需要计算的机械公式的输入参数的值，同时所述用户界面模块还接收Excel访问模块传输过来的需要计算的机械公式的求解结果；
所述表达式访问模块用于获取CAD系统中工作部件中所有表达式的名称和值，从中选出所述需要计算的机械公式的输入参数所对应的表达式，并将所述选出的表达式的值作为需要计算的机械公式的输入参数的值，传输至所述用户界面模块中，同时所述表达式访问模块还将用户界面模块传输过来的需要计算的机械公式的求解结果发送至CAD系统中进行保存。
2.根据权利要求1所述的一种基于Excel的机械公式表示系统，其特征在于，所述机械公式的信息包括有机械公式的输入参数、计算过程、计算结果和注释信息。
3.一种权利要求1或2中任一项所述的机械公式表示系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法具体包括如下步骤：
S1：根据所述机械公式所属的范畴将机械公式的信息分类存储在Excel模板文件中，同时所述Excel访问模块对Excel模板文件进行读取，获取所述分类信息和机械公式的信息；
S2：在所述用户界面模块中对机械公式进行选择，通过所述Excel访问模块获取选择的机械公式所对应的机械公式信息和分类信息，同时通过所述表达式访问模块，向所述CAD系统中获取选择的机械公式所对应的输入参数的值；
S3：所述表达式访问模块根据选择的机械公式，从所述CAD系统工作部件中所有的表达式中，确定出所述输入参数对应的表达式的名称和值，并将所述确定出的表达式的值作为机械公式的输入参数的值，传输至所述用户界面模块中；
S4：所述用户界面模块在CAD系统中构建用户界面，并向所述用户界面中输入表达式的值，同时通过所述Excel访问模块将机械公式的输入参数的值传输至Excel模板文件中，在所述Excel模板文件中通过机械公式的输入参数的值对机械公式进行求解，并将所述求解结果保存在CAD系统中。
4.根据权利要求3所述的一种机械公式表示系统的使用方法，其特征在于，在所述步骤S4中，在对所述机械公式进行求解时，当所述机械公式属于没有求根公式的非线性方程时，在所述Excel模板文件中创建VBA程序，所述VBA程序根据牛顿-拉佛森迭代法求解机械公式的近似解。
5.根据权利要求3或4所述的一种机械公式表示系统的使用方法，其特征在于，在所述步骤S4中，将所述求解结果保存在CAD系统中，具体为：所述CAD系统根据求解结果，在所述CAD系统的三维模型中创建表达式，通过所述表达式对求解结果进行保存。
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