1、礦山重型裝備應用基礎與共性技術研究之大型礦用挖掘機總體設計軟件系統框架構建課題報告（副卷）太原重型機械集團有限公司東北大學機械工程與自動化學院2009年10月ii311bade38461646f122e6b1089cc32d7.pdf 摘要大型礦用挖掘機總體設計軟件系統框架構建摘要在機械式挖掘機的設計方面，我國目前主要采用的還是50年代原蘇聯學者提出的設計理論，在方案初步設計，總體參數確定等方面的設計還停留在手工階段，遠沒有實現數字化，這與國外已形成完善的軟件系統水平有一定差距。故本文開發出“大型礦用挖掘機總體設計系統”，對改變落后的設計現狀和提升傳統企業創新能力是大有幫助的。本文將礦用挖掘機

2、總體設計的各個過程涉及到的知識集成為一個系統，即大型礦用挖掘機總體設計系統，在分析用戶顯在和潛在需求的基礎上，運用結構化軟件設計方法，建立數據流圖、數據字典，并將其映射為功能模塊圖，形成整個軟件系統。系統采用ado.net技術連接數據庫存儲數據，將與數據庫有關的操作封裝在一個類里。該類設有8個成員函數，分別完成系統對數據庫的存儲讀取查詢等功能。該軟件系統完成了總體設計的主要計算內容，結合礦山的開采工藝，確定挖掘機主要工作尺寸的幾何參數和力能參數；將各種計算方法(回歸方程、經驗公式、優化設計、有限元設計)集成到一個系統，基本涵蓋整個設計過程，便于主要設計者了解設計全貌；該系統還具有繼承性、安全性

3、、界面友好等特點，在國內具有開創意義，初步形成具有自己知識產權的設計體系，提高了企業的自主設計能力和競爭力。關鍵詞: 數字化；挖掘機；結構化；集成；回歸大型礦用挖掘機總體設計系統框架構建2 目錄目錄摘要ii目錄iii第1章 緒論11.2 工作任務11.3 技術路線與軟件開發方法1第2章 需求分析22.1 用戶需求及目的22.1.1 功能需求與分析22.1.2 性能需求22.1.3 系統總模型32.1.3 系統結構圖32.2 邏輯模型32.2.1 數據流圖32.2.2 數據字典10第3章 系統設計193.1 總體設計193.1.1 總體設計的任務193.1.2 功能模塊總體設計193.1.3 數

4、據庫總體設計223.2 詳細設計223.2.1 詳細設計的任務223.2.2 功能模塊詳細設計223.2.3 數據庫詳細設計25第4章 系統實現及相關技術364.1 系統對語言的要求及選擇364.1.1 java語言364.1.2 vc語言364.1.3 vb語言374.2 系統對數據庫的要求及選擇374.2.1 access數據庫374.2.2 oracle數據庫384.2.3 sql server數據庫384.3 相關技術的研究與應用394.3.1連接數據庫技術404.3.2 連接matlab技術434.3.3 連接ansys結果444.3.4 仿真444.4 系統實例444.4.1 用戶

5、登錄444.4.2 計算最大提升力454.4.3 樣本生成48第5章 系統評價495.1 軟件測試495.1.1 測試的任務及目的495.1.2 測試方案495.2 應用效果50第6章 結論51參考文獻52附錄54附錄1 產品樣本54iv大型礦用挖掘機總體設計系統框架構建2 第1章 緒論1.2 工作任務(1) 將設計過程中的參數設計（即力能參數確定）實現數字化，形成“大型礦用挖掘機總體設計系統軟件”，為初步設計打下可靠的基礎，完成詳細設計。(2) 提升、推壓力數字仿真、挖掘體積數字仿真。1.3 技術路線與軟件開發方法(1) 技術路線首先，確定用戶的需求并分析用戶需求，從而建立邏輯模型、功能模型

6、，最后，根據所建立的模型實現系統。(2) 軟件開發方法目前流行的軟件開發方法有很多種，本文采用較為經典的結構化方法進行軟件開發。它是20世紀70年代初，由e.yourdon和l.l.cconstantine等人提出的，目前應用最為廣泛的軟件開發方法78。結構化方法包括結構化分析(sa)、結構化設計(sd)和結構化編程(sp) 9。結構化分析方法，是一種面向數據流的需求分析方法，適用于分析大型數據處理系統。在這種方法中，數據流是軟件開發人員分析問題的出發點和基礎。數據梳從系統的輸入端進入系統后要經過系列的變換或處理，最后由輸出端流出。為了描述這樣的過程，可以用數據流圖和數據字典這樣有力的工具，實

7、際上就是建立軟件系統的邏輯模型9。結構化設計方法，就是在需求分析的基礎上把數據流圖轉換為對軟件結構的描述。它定義了一些不同的“映射”方法，利用這些映射方法可以把數據流圖變換成軟件結構圖，所以這種也稱為面向數據流的設計方法。通常，結構化設計分為總體設計及詳細設計兩個階段。結構化編程方法，通過編寫通用程序塊，并被反復調用，使程序結構層次清晰，部分程序通用化，標準化，易于修改，簡化程序的調試。是一種很好的編程方式10。通過結構化方法，本文將具體描述大型礦用挖掘機設計系統軟件開發的全過程。18大型礦用挖掘機總體設計系統框架構建2 第2章 需求分析需求分析的任務是分析用戶的顯在和潛在需求，并提出解決方案

8、來滿足這些需求的過程，它把來自用戶的信息加以分析提煉，從功能和性能上加以描述11。從而確定待定系統的邏輯模型12。2.1 用戶需求及目的2.1.1 功能需求與分析(1) 用戶需求用戶根據企業自身的發展需要，提出以下需求： 反映出整個設計過程的的主要內容。 可進行基本的總體參數計算。根據待設計斗容量，確定整機重、推壓軸高度、力能參數及鏟斗的長、寬、高；方法：回歸方程計算，經驗公式計算，優化設計等。 顯示有限元計算結果。 人機交互界面友好，易理解、易操作、易掌握。 不同的設計者以不同的權限使用本軟件，以滿足不同需求。 既有永久性的數據庫供管理員存儲設計計算結果；有有臨時數據庫以保證普通用戶的數據存

9、儲問題。(2)用戶需求分析經分析，前六項為用戶的顯在需求，其潛在需求是自動生成產品樣本。2.1.2 性能需求根據用戶的需求與分析，大型礦用挖掘機設計系統應滿足如下性能需求：(1) 具有集成性、繼承性和安全性；(2) 選擇的數據庫，語言應具有普遍性、易操作性；具有一定的先進性；(3) 可實現網絡傳輸；(4) 具有一定的容錯性。2.1.3 系統總模型根據以上功能和性能上的需求，并結合企業實際需要，系統應涵蓋許多豐富的內容，其具體情況表述如圖2.1所示。圖2.1 總模型2.1.3 系統結構圖根據系統總模型中所涵蓋的內容，結合挖掘機設計要求，得到系統初步模型如圖2.2所示。2.2 邏輯模型建立大型礦用

10、挖掘機總體設計系統的邏輯模型，依據是其中子系統之間、參數與參數之間涉及到的數據的數學模型關系。2.2.1 數據流圖要使軟件分析得以成功，關鍵是要充分了解軟件要處理的信息。面向數據流的結構化分析方法采用數據流程圖(dfd)為描述軟件系統中信息流提供了一個圖形方11。數據流圖是描述系統的邏輯模型，圖中沒有任何具體的物理元素，只是描述信息在系統中流動和處理的情況。數據流圖的特點是：它是邏輯系統的圖形表示，容易理解，是極好的通信工具13。圖2.2 初步模型 基本原則數據流設計的基本原則14如下：(1) 每個加工至少應有一個輸入數據流(反映被處理數據的來源)和一個輸出數據流(反映加工的結果

11、)；(2) 數據流圖中各構成元素的名稱必須具有明確的含義是能夠代表對應元素的內容或功能；(3) 對數據流圖中某個加工進行細化生成的下層數據流圖，稱為其上層圖的子圖。應保證分層數據流圖中任意對應的父圖和子圖的輸入/輸出數據流保持一致；(4) 在數據流圖中，應按照層次給每個加工編號，用于表明該加工所處的層次及上下層的父圖與子圖的關系。編號規則為：頂層加工不用編號：第一層加工的編號為l，2，n。第二層加工的編號為11，12，2l，22，nl，等，依此類推。(5) 在父圖中不要出現子圖中涉及的局部數據存儲文件。通常除底層數據流圖中需表明所有數據存儲外，為保持畫面整潔各中間層數據流圖只需顯示處于加工之間

12、的接口文件即可；(6) 數據流圖只能由4種基本符號組成，是實際業務流程的客觀映像，用于說明系統應該“做什么”，而不需要指明系統“如何做”；(7) 數據流圖的分解速度應保持適中。通常一個加工每次可分解為24個子加工，最多不要超過7個，否則會增加用戶理解的難度。同時注意，逐層精化必須適可而止；(8)如果為了便于數據流圖在計算機上輸入和輸出，應免除斜線、弧線、圓等符號。 數據流圖(1) 數據流程所使用的符號介紹, 如圖2.3所示。圖2.3 數據流圖符號說明(2) 頂層數據流圖, 如圖2.4所示。圖2.4 頂層數據流圖(3) 第2層分解的數據流圖, 如圖2.5所示。圖2.5 總體設計數據

13、流圖(4) 第3層數據流圖, 如圖2.6-圖2.8所示。圖2.6 整機外型幾何參數數據流圖圖2.7 整機性能參數數據流圖圖2.8 工作尺寸數據流圖(5) 第4層數據流圖，如圖2.9-圖2.12所示圖2.9 初步計算最大提升力圖2.10 初步計算最大推壓力圖2.11 計算最大挖掘半徑圖2.12 詳細計算最大提升與推壓力fig. 2.12 particular calculation of 2.2.2 數據字典 數據字典的定義數據字典是對數據硫圖中出現的所有數據元素、數據流、文件、處理的定義的集合。數據字典的作用是在軟件分析和設計過程中提供數據描述，是數據流圖必不可少的輔助資料。只有

14、數據流圖和對數據流圖中每個元素的確切定義合起來才構成完整的系統規格說明9。 數據流圖與數據字典的關系數據流圖與數據字典一起構成系統的邏輯模型。沒有數據字典,數據流不能完整的描述軟件需求,因為它沒有描述數據流的內容,因此,缺乏嚴格的數據定義。同樣沒有數據流圖,那么,對數據字典中的數據缺少加工功能的定義,以及數據來龍去脈的過程描述。數據流圖中表示的是系統的功能和數據流的分解。數據字典中對數據的定義表現為對數據自頂向下的分解。數據字典由數據流圖、加工、數據存儲、數據元素(數據流和數據存儲的組成部分)組成。數據字典嚴格定義了數據流圖中所有元素,因此,數據流圖的正確與否可通過對照數據字典的

15、描述來驗證15。 系統數據字典本節將數據字典與數據流圖中的細節結合起來，精確的描述本系統。樣本參數見表2.1，回歸結果見表2.2，提升力見表2.3，推壓力見表2.4，優化方法數據見表2.5，部件參數見表2.6。表2.1 樣本參數數據元素名稱數據類型長度(字節)標準斗容積float8斗容范圍上限float8斗容范圍下限float8工作重量1930float8工作重量2210float8理論生產率float8履帶板1930平均接地比壓float8履帶板2210平均接地比壓float8履帶最大牽引力float8配重float8提升速度float8推壓速度float8行走速度float8

16、循環時間90度float8最大爬坡角度下限float8最大爬坡角度上限float8最大提升力初步float8最大提升力詳細float8最大推壓力初步float8最大推壓力詳細float8尾部回轉半徑float8最大挖掘半徑float8最大挖掘高度float8續表2.1數據元素名稱數據類型長度(字節)最大挖掘深度float8最大卸載高度float8輔助變壓器float8回轉電動機額定功率float8開斗電動機功率float8輸入電壓float8提升電動機額定功率float8推壓電動機額定功率float8行走電動機額定功率float8應承受的最小短路容量float8主變壓器float8整機重量fl

17、oat8起重臂長度float8最大挖掘半徑時的挖掘高度float8最大卸載半徑float8最大卸載半徑時的卸載高度float8最大卸載高度時的卸載半徑float8停機地面上最大挖掘半徑float8最大挖掘高度時的挖掘半徑float8起重臂對停機平面的傾角char10斗臂長度char10雙腳支架最大高度char10起重臂支腳中心高度char10起重臂支腳中心至回轉中心的距離char10頂部滑輪上緣至停機平面高度char10頂部滑輪上緣至回轉中心高度char10起重臂頂部滑輪直徑char10機棚尾部回轉半徑char10機棚寬度char10續表2.1數據元素名稱數據類型長度(字節)除塵裝置頂部至地面

18、高度char10機棚頂部至地面高度char10司機水平視線至地面高度char10配重箱地面至地面高度char10履帶部分長度履帶部分寬度1930charchar1010履帶部分寬度2210char10履帶驅動裝置最低點距地高度char10表2.2 回歸結果數據元素名稱數據類型長度(字節)infovarchar50xvarchar50yvarchar50numint4imgimage16typevarchar50par1float8par2float8solutionfloat8表2.3 提升力數據元素名稱數據類型長度(字節)最大提升力初步float8最大提升力經驗公式上限float8最大提升力

19、經驗公式下限float8最大提升力經驗公式float8續表2.3數據元素名稱數據類型長度(字節)最大提升力回歸方程float8最大提升力詳細char10最大提升力工況float8最大提升力工況上限float8最大提升力工況下限float8最大提升力優化方法float8額定提升力初步float8額定提升力經驗公式上限float8額定提升力經驗公式下限float8額定提升力經驗公式float8額定提升力回歸方程float8表2.4 推壓力數據元素名稱數據類型長度(字節)最大推壓力初步float8最大推壓力經驗公式上限float8最大推壓力經驗公式下限float8最大推壓力經驗公式float8最大推

20、壓力回歸方程float8最大推壓力詳細char10最大推壓力工況float8最大推壓力工況上限float8最大推壓力工況下限float8最大推壓力優化方法float8額定推壓力初步float8額定推壓力經驗公式float8額定推壓力回歸方程float8表2.5 優化方法數據數據元素名稱數據類型長度(字節)鏟斗外部寬度float8鏟斗內部寬度float8動臂鉸點距地面的高度float8刃角float8下斗唇與斗前壁夾角float8ci長度float8斗齒長度float8ik長度float8鏟斗高度float8vg長度float8wp長度float8斗桿兩鉸點ac間距float8鏟斗兩鉸點bc間距

21、float8推壓齒輪半徑float8鉸點c距斗桿距離float8斗桿寬度float8鏟斗長度float8挖掘比阻力float8斗桿重量float8動臂重量float8鏟斗重量float8提升速度float8推壓速度float8卷筒提升繩與動臂夾角float8繃繩與動臂夾角float8動臂水平夾角float8推壓提升時間float8續表2.5數據元素名稱數據類型長度(字節)料堆角度int4初始角float8有效轉角float8連桿ab的長度float8下節臂長float8動臂長float8推壓中心到動臂距離float8天輪半徑float8斗桿有效長度float8天輪向下偏心距float8開始挖掘

22、時斗尖距料堆的水平距離float8對數螺旋線k值float8初始角1float8有效轉角1float8連桿ab的長度1float8下節臂長1float8動臂長1float8推壓中心到動臂距離1float8天輪半徑1float8斗桿有效長度1float8天輪向下偏心距1float8開始挖掘時斗尖距料堆的水平距離1float8對數螺旋線k值1float8表2.6 部件參數數據元素名稱數據類型長度(字節)l1float8l3float8l4float8l5float8l6float8l7float8l9float8l10float8l15float8l23float8l26float8l27floa

23、t8l28float8l59float8l60float8l61float8動臂float8斗柄高度float8推壓齒輪半徑float8斗桿準有效長度float8動臂鉸高float8動臂鉸高上限float8動臂鉸高下限float8動臂鉸點至回轉中心之距上限float8動臂鉸點至回轉中心之距下限float8動臂鉸點至推壓軸中心之距float8斗柄重float8鏟斗重float8續表2.6數據元素名稱數據類型長度(字節)滿斗時物料重float8提升電機計算系數下限float8提升電機計算系數上限float8推壓電機計算系數float8斗邊切削寬度float8開始挖掘時切削厚度float8斗桿垂直動

24、臂時切削厚度float8斗桿水平時切削厚度float8大型礦用挖掘機總體設計系統框架構建2 第3章 系統設計軟件設計的總體目標是將需求分析階段得到的目標系統的邏輯模型，變換為目標系統的物理模型。簡單地說，就是根據需求分析的“做什么”，確定系統應該“怎么做”。包括確定能實現軟件功能、性能要求集合的合理的軟件系統結構，設計實現的算法和數據結構。通常將軟件設計分為總體設計(又稱概要設計)和詳細設計(又稱過程設計)兩個階段16。3.1 總體設計3.1.1 總體設計的任務總體設計的任務是確定軟件的體系結構，軟件體系結構指的是軟件的總體結構以及該結構提供系統的功能的方式，也就是說軟件體系結構是程序的一些部

25、件（模塊）的層次結構，這些部件相互作用的方式以及這些部件使用的數據結構17。軟件的體系結構從總的方面決定了軟件系統的可擴充性、可維護性以及系統的性能。所以對保證與提高軟件的質量，起著至關重要的作用。3.1.2 功能模塊總體設計根據需求分析所得到的系統邏輯模型，進一步分析，得到了系統的功能模塊圖,如圖3.1(a)和圖3.1(b)。本系統共有總體設計、機構設計、部件設計和驗證計算四個子系統。(1) 總體設計：包括整機外型幾何參數、整機性能參數、工作尺寸、傳動和動力參數幾大部分，對整個挖掘機的總體進行了初步設計。(2) 機構設計：包括提升推壓機構、回轉機構、行走機構、開斗機構、平衡與穩定性計算等幾大

26、模塊，對挖掘機的幾大重要機構進行設計計算。(3) 部件設計：包括鏟斗、斗桿、起重臂、a型架、回轉平臺、中央樞軸、輥盤、底架梁、履帶等幾大重要部件進行設計計算。(4) 驗證計算：對已有機型進行驗證計算分析。圖3.1 (a) 系統功能模塊圖圖3.1 (b) 系統功能模塊圖3.1.3 數據庫總體設計在總體設計階段，主要對數據庫進行邏輯設計，得到系統數據庫的e-r圖如下：圖3.2 實體關系圖3.2 詳細設計3.2.1 詳細設計的任務詳細設計階段的任務是在總體設計的基礎上進一步確定如何實現目標系統。本節將主要對功能模塊及數據庫的具體設計提出詳細方案。3.2.2 功能模塊詳細設計在總體設計中，工作尺寸中最

27、大挖掘半徑是個關鍵的參數，其中推壓軸高度的確定是個難點，本系統參考四組數據計算推壓軸高度：低位卸載高度、高位卸載高度、裝載要求高度和經驗公式計算的推壓軸高度，綜合考慮后確定推壓軸高度，進而確定最大挖掘半徑。具體過程見圖3.3所示：圖3.3 計算最大挖掘半徑的程序流程圖目前我國缺乏確定大型挖掘機總體參數的經驗，在傳統的設計方法中，多數采用經驗公式確定總體參數，但是經驗公式只適用于小型挖掘機，故本系統采用回歸擬合的方法，根據相關樣本數據，估算大型挖掘機總體參數，其具體過程如圖3.4所示：圖3.4 回歸方程擬合的程序流程圖在各種力能參數中，最大提升力的確定非常重要，本系統采用四種方法計算最大提升力：

28、經驗公式法、回歸擬合法、典型工況法和優化算法，并將這四種計算方法的結果都顯示在界面上，供用戶參考，最終確定最大提升力。圖3.5 計算最大提升力的程序流程圖3.2.3 數據庫詳細設計在詳細設計階段中主要是數據庫的物理設計，本系統數據庫結構如下：wk55見表3.1，matlab見表3.2，優化方法優化值見表3.3，優化方法優化值2見表3.4，優化方法初始參數見表3.5，推壓力見表3.6，提升力見表3.7，部件參數見表3.8，登錄見表3.9，基本參數見表3.10。表3.1 wk55數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4a型架最大高度float8底架距地高度float8機棚司機室總長度flo

29、at8機棚走道寬度float8履帶板寬度float8履帶外緣寬度標準float8配重箱距地高度float8標準斗容積float8斗容范圍上限float8斗容范圍下限float8工作重量1930float8工作重量2210float8理論生產率float8履帶板1930平均接地比壓float8履帶板2210平均接地比壓float8履帶最大牽引力float8配重float8提升速度float8提升速度下限float8提升速度上限float8推壓速度下限float8推壓速度上限float8推壓速度float8行走速度float8行走速度上限float8行走速度下限float8循環時間90度float

30、8續表3.1數據元素名稱數據類型長度(字節)最大爬坡角度下限float8最大爬坡角度上限float8最大提升力初步float8最大提升力詳細float8最大推壓力初步float8最大推壓力詳細float8水平清道半徑float8司機水平視高float8尾部回轉半徑float8最大挖掘半徑float8最大挖掘高度float8最大挖掘深度float8最大卸載高度float8輔助變壓器float8回轉電動機額定功率float8開斗電動機功率float8輸入電壓float8提升電動機額定功率float8推壓電動機額定功率float8行走電動機額定功率float8應承受的最小短路容量float8主變壓器

31、float8方案描述varchar50整機重量float8起重臂長度上限float8起重臂長度下限float8起重臂長度float8最大挖掘半徑時的挖掘高度float8最大卸載半徑float8續表3.1數據元素名稱數據類型長度(字節)最大卸載半徑時的卸載高度float8最大卸載高度時的卸載半徑float8停機地面上最大挖掘半徑float8最大挖掘高度時的挖掘半徑float8起重臂對停機平面的傾角char10斗臂長度char10雙腳支架最大高度char10起重臂支腳中心高度char10起重臂支腳中心至回轉中心的距離char10頂部滑輪上緣至停機平面高度char10頂部滑輪上緣至回轉中心高度cha

32、r10起重臂頂部滑輪直徑char10機棚尾部回轉半徑char10機棚寬度char10除塵裝置頂部至地面高度char10機棚頂部至地面高度char10司機水平視線至地面高度char10配重箱地面至地面高度char10履帶部分長度char10履帶部分寬度1930char10履帶部分寬度2210char10履帶驅動裝置最低點距地高度char10表3.2 matlab數據元素名稱數據類型長度(字節)infovarchar50xvarchar50yvarchar50numint4imgimage16par2float8solutionfloat8表3.3 優化方法優化值數據元素名稱數據類型長度(字節)設

33、計方案int4料堆角度int4初始角float8有效轉角float8連桿ab的長度float8下節臂長float8動臂長float8推壓中心到動臂距離float8天輪半徑float8斗桿有效長度float8天輪向下偏心距float8開始挖掘時斗尖距料堆的水平距離float8對數螺旋線k值float8初始角1float8有效轉角1float8連桿ab的長度1float8續表3.3數據元素名稱數據類型長度(字節)下節臂長1動臂長1floatfloat88推壓中心到動臂距離1float8天輪半徑1float8斗桿有效長度1float8開始挖掘時斗尖距料堆的水平距離1float8對數螺旋線k值1flo

34、at8方案描述varchar50表3.4 優化方法優化值2數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4料堆角度int4挖掘結束時鏟斗所挖體積float8斗尖切向阻力float8斗尖法向阻力float8斗尖阻力合力float8當前提升速度float8當前推壓速度float8推壓齒輪的法向力float8提升卷桶的提升力float8動臂鉸點處垂直動臂方向的支反力float8動臂鉸點處沿動臂方向的支反力float8提升繩與斗桿中心線的夾角float8最大提升力float8最大推壓力float8有效提升力有效推壓力floatfloat88續表3.4數據元素名稱數據類型長度(字節)當前繃繩力float

35、8方案描述varchar50表3.5 優化方法初始參數數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4鏟斗外部寬度float8鏟斗內部寬度float8動臂鉸點距地面的高度float8刃角float8下斗唇與斗前壁夾角float8斗齒長度float8ik長度float8鏟斗高度float8vg長度float8wp長度float8斗桿兩鉸點ac間距float8鏟斗兩鉸點bc間距float8推壓齒輪半徑float8鉸點c距斗桿距離float8斗桿寬度float8鏟斗長度float8挖掘比阻力float8斗桿重量float8動臂重量float8鏟斗重量float8提升速度float8推壓速度float

36、8續表3.5數據元素名稱數據類型長度(字節)卷筒提升繩與動臂夾角繃繩與動臂夾角floatfloat88動臂水平夾角float8推壓提升時間float8方案描述varchar50表3.6 推壓力數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4最大推壓力初步float8最大推壓力經驗公式上限float8最大推壓力經驗公式下限float8最大推壓力經驗公式float8最大推壓力回歸方程float8最大推壓力詳細char10最大推壓力工況float8最大推壓力工況上限float8最大推壓力工況下限float8最大推壓力優化方法float8額定推壓力初步float8額定推壓力經驗公式float8額定推壓

37、力回歸方程float8方案描述varchar50表3.7 提升力數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4最大提升力初步float8最大提升力經驗公式上限最大提升力經驗公式下限floatfloat88最大提升力經驗公式float8最大提升力回歸方程float8最大提升力詳細char10最大提升力工況上限最大提升力優化方法floatfloat88額定提升力初步float8額定提升力經驗公式上限float8額定提升力經驗公式下限float8額定提升力經驗公式float8額定提升力回歸方程float8方案描述varchar50表3.8 部件參數數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4l

38、1float8l3float8l4float8l5float8l6float8l7float8l9float8續表3.8數據元素名稱數據類型長度(字節)l10float8l15float8l23float8l26float8l27l28floatfloat88l59float8l60float8動臂float8斗柄高度float8推壓齒輪半徑float8斗桿準有效長度float8動臂鉸高float8動臂鉸高上限float8動臂鉸高下限float8動臂鉸點至回轉中心之距上限float8動臂鉸點至回轉中心之距下限float8動臂鉸點至推壓軸中心之距float8斗柄重float8鏟斗重float8滿

39、斗時物料重float8提升電機計算系數下限float8提升電機計算系數上限float8推壓電機計算系數float8斗邊切削寬度float8開始挖掘時切削厚度float8斗桿垂直動臂時切削厚度float8斗桿水平時切削厚度float8方案描述varchar50表3.9 登錄數據元素名稱數據類型長度(字節)用戶名char10密碼char10權限varchar50表3.10 基本參數數據元素名稱數據類型長度(字節)設計方案int4臺階高度float8斗容積float8推壓軸高度float8挖掘比阻力上限float8挖掘比阻力下限float8挖掘比阻力float8方案描述varchar5035大型礦用

40、挖掘機總體設計系統框架構建2第4章 系統實現及相關技術4.1 系統對語言的要求及選擇根據對系統詳細的分析與設計，實現本系統的語言應滿足以下要求：(1) 能夠與數據庫進行有效連接；(2) 可以根據需要繪制必要的三維圖形；(3) 可實現有些復雜的數學計算功能。(4) 便于掌握使用為滿足本系統的設計要求，并綜合考慮現代程序設計語言的發展方向（即傾向于面向對象編程），本系統擬定可供選擇的編程語言有visual c+、visual basic、java。4.1.1 java語言java語言有眾多優點，如它的跨平臺性能是其它語言所不能比的，另外，它與數據庫的連接也是很方便的，它開發效率高，網絡功能強大，是

41、一種非常好的編程語言。但是，java語言對圖形圖像開發的支持很不方便，很難調用direct api和opengl；調用自帶組件和類又十分不便，不能很好的滿足本系統根據需要繪制必要的三維圖形要求18。所以，java不是本系統的首選程序設計語言。4.1.2 vc語言從功能上講，除了跨平臺外，vc的是一種非常強大的程序設計語言，它支持com，activex，corba等組件的調用，可與數據庫進行連接，可直接調用api，處理圖形圖像功能強大，且網絡開發能力也能強，且編譯出來的代碼運行效率很高。然而vc對于本工程而言，最大的弊端是它的使用復雜，無論是與數據庫的連接還是圖形圖像的處理都十分不便，導致系統開

42、發效率極低。所以，vc適合高級程序員進行大型軟件開發或者編寫底層系統應用，而不適合本系統的開發。4.1.3 vb語言vb可調用com,activex組件，可利用控件與數據庫進行連接，可調用direct api和自帶的豐富圖形圖像處理類，并可進行一定程度的網絡編程。其特點是使用方便，開發效率很高。而且vb語言有很好的幫助系統，且使用人數很多，與同行業交流十分方便。所以，vb適合工程技術人員，可以快速的掌握并應用，簡單、方便、高效 ，一般開發的效率比較高。較適合工程應用。然而，vb語言本身功能的不完善從一定程度上限制了它的應用及發展。現在，微軟推出了vb6.0的升級版vb.net。它彌補了vb6.

43、0的許多缺點，使vb可以實現許多以前vb程序員夢寐以求的強大功能19。綜上，java的圖形處理不方便和vc的開發銷率較低等特點使這兩種語言不適合本系統的開發。故選定vb.net語言編寫本軟件系統。4.2 系統對數據庫的要求及選擇數據庫是計算機應用系統中的一種專門管理數據資源的系統。數據庫系統不從具體的應用程序出發，而是立足于數據本身的管理，它將所有數據保存在數據庫中，進行科學的組織，并借助于數據庫管理系統，以它為中介，與各種應用程序或應用系統接口，使之能方便地使用數據庫中的數據20。考慮到未來的發展需要，本系統應滿足如下要求：(1) 數據庫可處理大量數據，以滿足對挖掘機設計的圖紙管理等需要；(

44、2) 有較高的安全性保障功能，以保證設計內容的保密性；(3) 可進行網絡數據傳輸，以方便多用戶設計；(4) 操作簡單方便，易于掌握。4.2.1 access數據庫美國microsoft公司于1994年推出的微機數據庫管理系統。它具有界面友好、易學易用、開發簡單、接口靈活等特點，是典型的新一代桌面數據庫管理系統。access作為office套件的一部分，可以與office集成，實現無縫連接，主要適用于中小型應用系統，或作為客戶機/服務器系統中的客戶端數據庫。其處理大量數據的時性能及安全性較現在流行的大型數據庫管理。本系統需要數據庫可作為服務器端的數據庫使用，而access并不適合。且該數據庫在處

45、理大量數據時速度會受到明顯影響，而且在安全性等方面也并不十分完善，故不適用于本系統。4.2.2 oracle數據庫美國orcale公司研制的一種關系型數據庫管理系統，是一個協調服務器和用于支持任務決定型應用程序的開放型rdbms。它可以支持多種不同的硬件和操作系統平臺，從臺式機到大型和超級計算機，為各種硬件結構提供高度的可伸縮性，支持對稱多處理器、群集多處理器、大規模處理器等，并提供廣泛的國際語言支持。 orcale是一個多用戶系統，能自動從批處理或在線環境的系統故障中恢復運行。系統提供了一個完整的軟件開發工具developer2000，包括交互式應用程序生成器、報表打印軟件、字處理軟件以及集

46、中式數據字典，用戶可以利用這些工具生成自己的應用程序。orcale以二維表的形式表示數據，并提供了sql(結構式查詢語言)，可完成數據查詢、操作、定義和控制等基本數據庫管理功能。orcale具有很好的可移植性，通過它的通信功能，微型計算機上的程序可以同小型乃至大型計算機上的orcale，并且能相互傳遞數據。另外orcale還具有與c語言的接電子表格、圖形處理等軟件。 orcale屬于大型數據庫系統，主要適用于大、中小型應用系統，或作為客戶機/服務器系統中服務器端的數據庫系統21。orcale數據庫的功能是相對完善的，它把olap和數據挖掘作為重要特點，在處理海量數據時更能顯出其優越性，但本系統

47、并不包含olap和數據挖掘方面的內容，考慮到有此功能的數據庫相對成本較高且需要較高硬件配置，故本系統不選擇orcale數據庫。4.2.3 sql server數據庫美國microsoft公司推出的一種關系型數據庫系統。sql server是一個可擴展的、高性能的、為分布式客戶機/服務器計算所設計的數據庫管理系統，實現了與windowsnt的有機結合，提供了基于事務的企業級信息管理系統方案。其主要特點如下：(1)系統管理先進，支持windows圖形化管理工具，支持本地和遠程的系統管理和配置22。(2)強壯的事務處理功能，采用各種方法保證數據的完整性。(3) 存取速度：在server級的數據庫中，

48、sql server的性能算是相當不錯，及時單一表格數據在10萬條時，仍有相當不錯的表現，但在單機使用且條數不多時，速度上可能會比小型數據庫慢些，但是為了企業長遠打算，還是可以客服這一不足的23。(4)容易使用：sql server有簡單的用戶操作接口，不需要背指令也可輕松操作，易學易用，非常適合中等用戶。(5)支持sql語言：現在流行的數據庫一般都支持sql語言，sql server節省開發時間。(6)功能：sql server在nt平臺上安裝，和多種數據庫格式溝通，且自動備份等server級功能相當完備。(7)網絡聯機：sql server可以通過odbc或其他方法聯機，也可連接internet。綜上，故選擇sql server 2000 為本應用程序的數據庫。sql server 2000有幾種版本，其特點如表4.1所示：表4.1 sql server 2000版本常用系統推薦安裝sql server版本windows 98windows 98se個人版desktop engine(單機版可用，但不推薦) windows 2000 professional個人版（推薦）desktop engine (單機版可用，但不推薦)