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摘要：为了满足工业发展需求,将互联网的智能高速与专业的零件设计相结合,已成为未来工业的发展趋势。该文开发的系统平台,采用Visual Studio2010开发工具、ASP.NET技术、B/S网络结构模式、Access数据库,以及其他相关工具和知识。将导引和回溯功能应用在网络服务器平台上,阐述了轴类零件的完整设计流程。
关键词：ASP.NET技术; 轴类零件; 导引用户; 数据库;
Abstract：In order to meet the demand of industrial development,combining the intelligent high speed Internet with professional parts design,which has become the development trend of the future industry in the network developed today. The development of this system,based on Visual 2010 devel opment tools,and used ASP.NET technology,B/S network structure model,the Access database,other relevant tools or knowledge. The guide and backtracking function were applied in a network server platform,and elaborated complete design flow of shaft parts.
Keyword：ASP.NET technology; shaft; user guide; database;
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
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。
图2 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。
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
图4 Cookie数据结构
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
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
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。
参考文献
[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.