基于VB6.0的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文

1、目 錄1 緒論12 設(shè)計(jì)要求23 平面四桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)況與本課題的研究意義23.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用23.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：33.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容34 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析44.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析44.2 工作行程最小傳動(dòng)角wmin54.2.1 曲柄轉(zhuǎn)向與滑塊工作行程方向的合理配置54.2.2 幾何尺寸設(shè)計(jì)公式64.3 機(jī)構(gòu)特殊位置處的傳動(dòng)角74.4 優(yōu)化與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)84.4.1 設(shè)計(jì)變量及其范圍84.4.2尋優(yōu)目標(biāo)函數(shù)及約束條件84.4.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)94.4.4 結(jié)語95 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法105.1編程語言的選擇105.2關(guān)于visual basic105.3 visu

2、al basic的其它特性115.4 程序運(yùn)行界115.4.1 設(shè)計(jì)窗口115.4.2 工具箱125.4.3 屬性窗口125.4.4 【工程】窗口135.4.5 代碼窗口135.4.6 【窗體布局】窗口(如圖8)135.4.7 菜單欄145.4.8 工具欄145.5 用戶界面的設(shè)計(jì)146 設(shè)計(jì)實(shí)例157 結(jié)束語16謝辭17參考文獻(xiàn)：18附程序代碼191 緒論 制造業(yè)是我國(guó)工業(yè)的主體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)制造業(yè)的增加值占整個(gè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的78%，從業(yè)人員占82%，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的約40%、財(cái)政收入的50%、外貿(mào)出口的80%來源于制造業(yè)。因此，必須大力推進(jìn)制造業(yè)信息化，以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，提高我國(guó)制造業(yè)的整體素

3、質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)力。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化是制造業(yè)信息化的重要組成部分。結(jié)合我國(guó)國(guó)情，立足應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)，為我國(guó)制造企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新提供成熟成套的技術(shù)和軟件工具是實(shí)現(xiàn)制造業(yè)信息化的有效措施。據(jù)有關(guān)資料顯示，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，繪圖時(shí)間約占總設(shè)計(jì)時(shí)間的34%，圖紙修改時(shí)間約占8%-9%，編寫零部件明細(xì)表時(shí)間約占5%，也就是說，在圖紙上所花費(fèi)的時(shí)間約占總設(shè)計(jì)時(shí)間的一半左右。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為使用最廣的機(jī)械零件之一, 實(shí)現(xiàn)其數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造對(duì)制造業(yè)的信息化具有重要意義。本課題通過對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的深入分析,把優(yōu)化設(shè)計(jì)與vb技術(shù)相結(jié)合,在windows平臺(tái)上開發(fā)了一個(gè)具有參數(shù)優(yōu)化的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

4、設(shè)計(jì)程序,實(shí)現(xiàn)了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計(jì)。2 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論，根據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)的原理，建立起考慮傳動(dòng)性能時(shí)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并采用一定的算法，編出程序來實(shí)現(xiàn)其參數(shù)化設(shè)計(jì)過程。（1）建立程序的運(yùn)行界面；（2）建立數(shù)學(xué)模型；（3）程序采用的算法及運(yùn)行時(shí)間；（4）程序所得出的設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理，是否全局最優(yōu);3 平面四桿機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)況與本課題的研究意義3.1 平面四桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開結(jié)構(gòu)、機(jī)械手的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)折疊傘的收放機(jī)構(gòu)及人體假肢等也都用有連桿機(jī)構(gòu)。 此外，雖然可以利用連桿機(jī)構(gòu)來

5、滿足一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求，但其設(shè)計(jì)十分繁難，且一般只能近似地得以滿足。正因如此，如何根據(jù)最優(yōu)化方法來設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，使其能最佳地滿足設(shè)計(jì)要求，一直是連桿機(jī)構(gòu)研究的一個(gè)重要課題。近年來，對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)的研究，不論從研究范圍上還是方法上都有了很大進(jìn)展。對(duì)多桿多自由度平面連桿的研究，也提出了一些有關(guān)的分析及綜合的方法。同時(shí)，在設(shè)計(jì)要求上，也已不再局限于運(yùn)動(dòng)學(xué)要求，而是同時(shí)要求兼機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。在研究方法上，優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用已成為研究連桿機(jī)構(gòu)的重要方法，并已相應(yīng)地編制出大量的、適用范圍廣、計(jì)算機(jī)時(shí)少、使用方便的通用軟件。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具的日益完善，以前不易解決的

6、復(fù)雜平面連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題正在逐步獲得解決。3.2 平面四桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：連桿機(jī)構(gòu)的共同特點(diǎn)是原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過一個(gè)與機(jī)架直接相連的一個(gè)中間機(jī)構(gòu)（稱為連桿）才能傳動(dòng)從動(dòng)件，故稱之為連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)具有一下一些傳動(dòng)特點(diǎn)：（1）連桿機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副一般均為低副，其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤(rùn)滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機(jī)構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對(duì)保證工作的可靠性有利。（2）在連桿機(jī)構(gòu)中，在原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變的條件下，可以改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度來使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（3）在連桿機(jī)構(gòu)中，連桿尚各點(diǎn)的軌跡是各種不同形狀的曲線（稱為連桿曲線），其形狀隨著各構(gòu)件相對(duì)長(zhǎng)度的改

7、變而改變，故連桿曲線的形狀多樣，可以來滿足一些特定工作的需要。利用連桿機(jī)構(gòu)還可以很方便地達(dá)到改變運(yùn)動(dòng)的傳遞方向、擴(kuò)大行程、實(shí)現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)等目的。3.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是把數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計(jì)算方法應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助與電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案的有關(guān)參數(shù)，從而獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，進(jìn)而對(duì)機(jī)械零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇進(jìn)行優(yōu)化，從而在滿足一定工作條件下，使工作零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇盡可能達(dá)到最優(yōu)。在實(shí)際生產(chǎn)中,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)系到生產(chǎn)成本的減低。本文的研究目的是尋求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的最有效設(shè)計(jì)方法，使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單方便。進(jìn)一步開發(fā)出設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

8、軸專用設(shè)計(jì)程序，并通過設(shè)計(jì)程序,對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸進(jìn)行初步的優(yōu)化，對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的后續(xù)設(shè)計(jì)提供最有參考價(jià)值的數(shù)據(jù)。本文所設(shè)計(jì)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的方向和內(nèi)容，國(guó)內(nèi)國(guó)外沒有完整的可供參考的資料，完全是根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)基本設(shè)計(jì)理論，優(yōu)化設(shè)計(jì)基本思想與vb技術(shù)相結(jié)合，在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)數(shù)化設(shè)計(jì)上的大膽有意義的探索！是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)一系列課題中很小的一部分！本文針對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)變量的性質(zhì)不同、取值離散性大和受設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)限制多等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立、繪圖程序編制與支撐平臺(tái)的關(guān)系和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的計(jì)算程序結(jié)構(gòu)等，為實(shí)現(xiàn)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化繪圖的一體化提供依據(jù)和實(shí)現(xiàn)的手段。

9、主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：（1）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)際問題和對(duì)設(shè)計(jì)所提出的要求，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，確定軸的設(shè)計(jì)變量，建立目標(biāo)函數(shù)、約束條件等具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型；（2）按照數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化方法，和相應(yīng)的計(jì)算程序，針對(duì)常用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立設(shè)計(jì)變量與各個(gè)幾何尺寸之間的基本關(guān)系，為參數(shù)化繪圖接口模塊程序編制提供依據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)變量數(shù)，約束條件數(shù)，目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的復(fù)雜程度等進(jìn)行分析；（3）根據(jù)優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，對(duì)軸進(jìn)行再設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)合理性、尋求幾何尺寸的最佳組合, 協(xié)調(diào)零件之間的尺寸關(guān)系；分析輸出結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期的目的，檢查數(shù)學(xué)模型，所用優(yōu)化方法及

10、輸入數(shù)據(jù)是否正確，進(jìn)行必要的修正后再作運(yùn)算，對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使其滿足實(shí)際要求。（4）在具體的設(shè)計(jì)中，會(huì)遇到某一優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，可采用不同的算法求解，為提高設(shè)計(jì)和繪圖效率，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，開發(fā)出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與參數(shù)化自動(dòng)繪圖軟件包提出具體的實(shí)施方案，并遵循以下幾個(gè)原則：可靠性要好：在合理的精度要求下，在一定的計(jì)算時(shí)間內(nèi)，求解優(yōu)化問題的成功率越高，可靠性越好。效率要高：算法的效率是指解題的效率，一般可用算法所用計(jì)算時(shí)間或計(jì)算函數(shù)的次數(shù)來衡量，最好選用不計(jì)算梯度與海色矩陣的優(yōu)化方法，盡可能選用計(jì)算過程中調(diào)用函數(shù)值次數(shù)少的優(yōu)化方法。穩(wěn)定性要好 ：遇到高度非線性的偏心率大的函數(shù)時(shí)，不會(huì)因?yàn)橛?jì)算

11、機(jī)字長(zhǎng)截?cái)嗾`差迭代過程正常運(yùn)行，而中斷運(yùn)算過程。采用成熟的計(jì)算程序：對(duì)現(xiàn)有的成熟的計(jì)算程序應(yīng)盡可能的采用，使得解題簡(jiǎn)便。4 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析4.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)具有運(yùn)動(dòng)副為低副，各元件間為面接觸，構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡(jiǎn)單，加工方便，易于得到較高的制造精度等優(yōu)點(diǎn)，因而在包括煤礦機(jī)械在內(nèi)的各類機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于這種機(jī)構(gòu)在多數(shù)情況下應(yīng)用于載荷較重的場(chǎng)合，所以在對(duì)它的設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮其傳動(dòng)性能，尤其是隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度和承載能力要求都有了大幅度的提高，從而對(duì)其傳動(dòng)性能提出了更高的要求。最小傳動(dòng)角min的大小是衡量曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳

12、動(dòng)性能的指標(biāo)，min愈大，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)愈輕松，傳動(dòng)效率愈高。而在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為提高機(jī)構(gòu)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，又往往要求其有急回特性。機(jī)構(gòu)的急回特性用行程速比系數(shù)k 來表示，k愈大，機(jī)構(gòu)的急回程度愈明顯。k的大小和最小傳動(dòng)角min 之間存在著一定的關(guān)系，它直接影響到機(jī)構(gòu)達(dá)到一定傳動(dòng)性能的可能性。如何在滿足急回運(yùn)動(dòng)要求的前提下，又能使機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能，是設(shè)計(jì)者需要考慮的問題。對(duì)這一設(shè)計(jì)問題，許多文獻(xiàn)中已有所論述，但往往沒有考慮到最小傳動(dòng)角應(yīng)該是工作行程中的最小值wmin ，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)只有在工作行程中才受到較大的工作阻力的作用。所以從最佳設(shè)計(jì)角度講，應(yīng)按照工作行程中的最小傳動(dòng)角wmin 進(jìn)行設(shè)計(jì)。本

13、文從機(jī)構(gòu)在工作行程中擁有最佳傳動(dòng)性能出發(fā)，通過以機(jī)構(gòu)wmin 最大為尋優(yōu)目標(biāo)函數(shù)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析了速比系數(shù)對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作行程傳動(dòng)性能的影響，給出了相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)。4.2 工作行程最小傳動(dòng)角wmin4.2.1 曲柄轉(zhuǎn)向與滑塊工作行程方向的合理配置在下圖所示的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖中，,分別為曲柄ab 、連桿bc 的長(zhǎng)度， e為偏距，h為滑塊行程。許多文獻(xiàn)中已闡述了以下結(jié)論：曲柄位于ab 時(shí)，傳動(dòng)角為機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的最小值= arccos(+)/若滑塊從 到為工作行程， 到為空回行程，工作行程中一般受到較大的工作阻力，運(yùn)動(dòng)速度較慢。此時(shí)，曲柄ab的轉(zhuǎn)向有2種配置：一種是ab逆時(shí)針轉(zhuǎn)

14、動(dòng)，此時(shí)將出現(xiàn)在工作行程中；另一種是ab順時(shí)針回轉(zhuǎn)，此時(shí)將出現(xiàn)在空回行程中，不但滿足工作行程中滑塊的平均速度較小的要求，而且工作行程中的最小傳動(dòng)角將比大，這樣有利于機(jī)構(gòu)獲得良好的傳動(dòng)性能，能克服更大的工作阻力，提高機(jī)器的機(jī)械效率。所以，在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與滑塊工作行程方向之間存在著合理的配置問題。顯然，對(duì)于圖中滑塊從到為工作行程時(shí)，不論從傳動(dòng)性能要求還是滿足急回特性要求來考慮，曲柄ab的合理轉(zhuǎn)向都應(yīng)該是順時(shí)針方向。4.2.2 幾何尺寸設(shè)計(jì)公式極位夾角與行程速比系數(shù)k的關(guān)系為=180（k -1）/（k + 1），根據(jù)極位夾角的定義，0。為了便于討論，采用相對(duì)尺寸表示機(jī)構(gòu)，取滑塊

15、行程h =1，下面的 a，b，c 都表示為h =l時(shí)的相對(duì)長(zhǎng)度，即a=l/ h ，b =l / h ，c = e/ h 。在acc中，根據(jù)余弦定理有 （1）正弦定理得c=(b+a)sinacc=(b-a)sin （2）已知相對(duì)偏心距e的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由式（1）、式（2）得到a= （3）b=由運(yùn)動(dòng)連續(xù)聯(lián)系性條件，相對(duì)偏心距應(yīng)不大于pc, 即 c （4）已知曲柄相對(duì)長(zhǎng)度a的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由式（1）得b= （5）c=由acc的存在條件可得a，再由運(yùn)動(dòng)連續(xù)性條件式（4）和式（5）解得：tan() （6）已知連桿相對(duì)長(zhǎng)度b的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由式（1）得a= （7）c=由式（4）和式（7）解得 0.5cos（） （8）4.

16、3 機(jī)構(gòu)特殊位置處的傳動(dòng)角 以曲柄位于ab時(shí)作為起始位置，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角為-（）時(shí)，滑塊從c運(yùn)動(dòng)到c,處于工作行程中。其中 設(shè)連桿bc與滑塊移動(dòng)導(dǎo)路的垂直線之間的夾角為，容易得到與傳動(dòng)角的關(guān)系是：當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。通過分析工作行程中的最小傳動(dòng)角可能出現(xiàn)再一下3個(gè)特殊位置中：（1）當(dāng)時(shí)，=arccos，此時(shí)=。（2）當(dāng)時(shí)，=arccos，此時(shí)（a），或-arccos（當(dāng)a時(shí)）。（3）時(shí)，=arccos，此時(shí)。因?yàn)閏os-cos=-，所以。由以上分析可知：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)工作行程的最小傳動(dòng)角必定在機(jī)構(gòu)的2個(gè)特殊位置中，即，工作行程中當(dāng)曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直時(shí)；或，工作行程結(jié)束時(shí)。因此。將表達(dá)為一下形式（當(dāng)ac時(shí)

17、）或 =（當(dāng)a） （9） =arccos （10）4.4 優(yōu)化與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4.4.1 設(shè)計(jì)變量及其范圍由上面一系列設(shè)計(jì)公式知：在（即k）已知情況下，a、b 和 c中只有 1個(gè)獨(dú)立的變量，不妨取a為設(shè)計(jì)變量。則：設(shè)計(jì)變量 a的可取值范圍為tan（），0.5 。4.4.2尋優(yōu)目標(biāo)函數(shù)及約束條件根據(jù)優(yōu)化方法，以機(jī)構(gòu)工作行程的最小傳動(dòng)角最大為追求目標(biāo)，可建立如下一維優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型 minf(a)=-max(a) (11)同時(shí)還必須滿足下述約束條件：曲柄存在條件 g(a)=b-(a+c) (12)傳動(dòng)角條件g(a)= (13) 由于該設(shè)計(jì)問題是簡(jiǎn)單的單變量的尋優(yōu)問題，采用黃金分割法可以迅速獲得最優(yōu)結(jié)果。4

18、.4.3設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)根據(jù)以上尋優(yōu)目標(biāo)和約束條件，利用優(yōu)化方法，通過上機(jī)，在tan，0.5內(nèi)得到了不同速比系數(shù)k所對(duì)應(yīng)的工作行程最小傳動(dòng)角達(dá)到最大時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù) a、 b、c 值，見表 1。表1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)kh（mm）a（mm）b（mm）c（mm）（）1.05100492856077.51.10100481704071.81.15100481031865.11.20100481012260.51.2510049831555.11.3010049731250.31.3510049671047.51.401004964944.61.451004963942.81.501004863940.5注：（1）表

19、中a、b、c分別最大時(shí)的a、b及c值。（2）考慮到一般機(jī)構(gòu)對(duì)傳動(dòng)性能的要求為，因此表中只列出時(shí)的設(shè)計(jì)數(shù)值。（3）當(dāng)k為表中未列數(shù)值時(shí)，可用插值法計(jì)算。4.4.4 結(jié)語通過以上分析，可得出如下結(jié)論：（1）行程速比系數(shù)k的大小，會(huì)影響機(jī)構(gòu)工作行程的傳動(dòng)性能。k值越小，所能得到的（）值越大，只要合理設(shè)計(jì)，可使機(jī)構(gòu)獲得較好的傳動(dòng)性能；k值越大，（） 值越小。這說明：若要使機(jī)構(gòu)有較高的急回程度，就難以保證機(jī)構(gòu)有較好的傳動(dòng)質(zhì)量。（2）對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來說，若滑塊的工作行程方向與曲柄轉(zhuǎn)向合理配置，為使機(jī)構(gòu)具有較好的傳動(dòng)性能，同時(shí)又滿足一定的急回特性，k值取不超過1.5較為合適。而在文獻(xiàn)3中已闡述：若工作行程方

20、向與曲柄轉(zhuǎn)向不合理配置，k值不能超過 1 28。這說明：如果滑塊工作行程方向與曲柄轉(zhuǎn)向配置合理，在滿足機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能要求的前提下，可使機(jī)構(gòu)有更顯著的急回程度。（3）如果在k值及滑塊行程h確定的情況下，要使機(jī)構(gòu)的工作行程具有最佳的傳動(dòng)性能，可根據(jù)表1中提供的數(shù)據(jù)a、b及 c，設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。例如：當(dāng)k=1.2,h=100mm時(shí)，查表1得a= 48mm,b= 101mm,c= 22。此方法簡(jiǎn)單方便，在實(shí)際設(shè)計(jì)中具有較好的應(yīng)用價(jià)值。5 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法5.1編程語言的選擇隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，編程語言也隨之突飛猛進(jìn)地發(fā)生了變化。簡(jiǎn)單、靈活、易用的basic語言，具有可視化、面向?qū)ο?/p>

21、的、采用事件驅(qū)動(dòng)的高級(jí)的結(jié)構(gòu)化程序來設(shè)計(jì)語言。利用visual basic程序設(shè)計(jì)語言，可以很方便地設(shè)計(jì)出在windows環(huán)境下運(yùn)行的繪圖應(yīng)用程序。它比較起別的編程語言來，在繪圖方面具有直觀的特點(diǎn)，不用太多的敘述語言。是一種很好的圖視化語言。5.2關(guān)于visual basicmicrosoft visual basic（簡(jiǎn)稱vb）是在windows操作平臺(tái)下設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的最迅速、最簡(jiǎn)捷的工具之一。不論是初學(xué)者還是專業(yè)開發(fā)人員，vb都為他們提供了一整套的工具，可以輕松地開發(fā)應(yīng)用程序。因此，vb一直被作為大多數(shù)電腦初學(xué)者的首選入門編程語言?！皏isual”是的指采用可視化的開發(fā)圖形用戶界面（gui

22、）的方法，一般不需要編寫大量代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相應(yīng)位置既可方便設(shè)計(jì)圖形用戶界面：“basic”指的是basic語言，因?yàn)関b是在原有的basic語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。“vb”是microsoft的一種通用程序設(shè)計(jì)語言，包含在microsoft excel、 microsoft access等眾多windows應(yīng)用軟件中的vba都使用vb語言，以共用戶進(jìn)行二次開發(fā)；目前制作網(wǎng)頁(yè)使用較多的vbscript腳本語言也是vb的子集。利用vb的數(shù)據(jù)訪問特性，用戶可以對(duì)包括microsoft sql server和其他企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)格式創(chuàng)建數(shù)據(jù)

23、庫(kù)和前端應(yīng)用程序，以及可調(diào)整的服務(wù)器端部件。利用activex(tm)技術(shù)，vb可使用如microsoft word字處理器、microsoft excel電子數(shù)據(jù)表及其他windows應(yīng)用程序提供的功能，甚至可直接使用由vb專業(yè)版或企業(yè)版創(chuàng)建的應(yīng)用程序和對(duì)象。用戶最終創(chuàng)建的程序是一個(gè)真正的exe文件，可以自由發(fā)布。vb提供了學(xué)習(xí)版、專業(yè)版和企業(yè)版，用以滿足不同的開發(fā)需要。企業(yè)版允許專業(yè)人員以小組的形式來創(chuàng)建強(qiáng)大的分布式應(yīng)用程序。它包括專業(yè)版的所有特性。5.3 visual basic的其它特性在visual basic以前的版本中。由于仍然擺脫不了解釋執(zhí)行的代碼運(yùn)行機(jī)制，所以在相當(dāng)?shù)某潭壬现?/p>

24、約了visual basic的發(fā)展。從visual basic5.0版本開始，在visual basic中制作的應(yīng)用程序都改變?yōu)榫幾g執(zhí)行，使得visual basic的代碼效率有了很大的提高，同時(shí)執(zhí)行的速度也大幅度加快12。當(dāng)然在visual basic中還有其它特性，例如：面向?qū)ο蟮木幊陶Z言；結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)；事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)；支持動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)；應(yīng)用程序之間的資源共享。5.4 程序運(yùn)行界運(yùn)行vb 60，選擇菜單欄上的【新建】/【標(biāo)準(zhǔn)exe】命令，進(jìn)入vb編程環(huán)境，如圖2所示：圖2 vb編程環(huán)境5.4.1 設(shè)計(jì)窗口設(shè)計(jì)窗口是用戶編寫的應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)將要顯示的窗口界面。用戶在上面添加各種控件，可以

25、顯示文字、圖形、圖像等如圖3。圖3 設(shè)計(jì)窗口5.4.2 工具箱顯示標(biāo)準(zhǔn)的vb控件及已添加到工程中的任何activex控件和可插入對(duì)象。標(biāo)準(zhǔn)工具箱共有包括圖片框、文本框、數(shù)據(jù)、對(duì)象鏈接和嵌入等在內(nèi)的20個(gè)控件，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示或繪制圖像圖形、顯示可以編輯的文本、訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)、鏈接或嵌入其他程序到vb程序中等基本功能。除標(biāo)準(zhǔn)控件外還可以用添加activex控件的方式得到更多的控件，使得編程功能更多。方法是選用【工程】/【部件】/【控件】命令，出現(xiàn)選擇對(duì)話框，勾選需要的控件名前的方框，就可將該控件添加進(jìn)工共箱。要將已添加進(jìn)工具箱且程序未使用的控件取消，去掉控件名前方框中的對(duì)鉤即可如圖4。圖4工具箱

26、窗口5.4.3 屬性窗口屬性是vb語言的一個(gè)重要概念，vb的每一個(gè)對(duì)象均有屬性。通過屬性窗口可以設(shè)置窗體、控件等對(duì)象的屬性值，這種方法稱為設(shè)計(jì)時(shí)改變對(duì)象的屬性值；若用程序代碼設(shè)置對(duì)象屬性，則稱為運(yùn)行時(shí)改變對(duì)象的屬性值如圖5。打開某一控件的屬性窗口，可以采用以下任意一種方法： 先選定控件比如在窗體上單擊該控件，然后按f4鍵； 先選定控件，比如在窗體上單擊該控件，然后單擊工具欄上的屬性圖標(biāo)； 選擇【視圖】/【屬性】命令，然后在【屬性】窗口上部的下拉列表框選擇某件。圖5屬性窗口5.4.4 【工程】窗口【工程】窗口包含了創(chuàng)建的vb工程文件，比如窗體form、模塊module。 應(yīng)用【工程】窗口功能的方

27、法是在【工程】窗口上單擊鼠標(biāo)右鍵，比如想要將【工程】在軟盤上作一備份，可用鼠標(biāo)右鍵單擊【工程】窗口上的任一項(xiàng)，再在出現(xiàn)的菜單上選擇【另存為】命令，就可以將源程序作一備份了如圖6。圖6【工程】窗口5.4.5 代碼窗口代碼窗口是書寫源程序的地方，在代碼窗口(如圖7)的對(duì)象下拉列表框中選擇窗體或控件名在過程下拉列表框中選擇該對(duì)象的事件名，代碼窗口將自動(dòng)出現(xiàn)該對(duì)象的事件過程的首尾兩行代碼，只需在中間輸入源程序即可。若輸入源程序有語法錯(cuò)誤，vb自動(dòng)出現(xiàn)警示信息并用紅字顯示錯(cuò)誤代碼。 圖7代碼窗口5.4.6 【窗體布局】窗口(如圖8)用鼠標(biāo)拖動(dòng)【窗體布局】窗口中的白色窗體，可以調(diào)整程序運(yùn)行時(shí)窗體在屏幕上的

28、顯示位置。圖8【窗體布局】窗口5.4.7 菜單欄菜單欄上的菜單命令，指明了vb能夠完成的功能。單擊菜單欄(如圖9)上的菜單標(biāo)題，會(huì)下拉顯示各菜單項(xiàng)命令。有些菜單項(xiàng)以淺灰色顯示表名在當(dāng)前狀態(tài)下不可用。圖9菜單欄窗口5.4.8 工具欄工具欄上的圖標(biāo)，代表一些經(jīng)常使用的命令，單擊某圖標(biāo)，與單擊菜單命令或按下快捷鍵的效果一樣。將鼠標(biāo)指針停留在圖標(biāo)上會(huì)兒，將出現(xiàn)該圖標(biāo)的中文名稱；在工具欄上單擊鼠標(biāo)右鍵將顯示工具欄選擇菜單(如圖10)。圖10工具欄窗口5.5 用戶界面的設(shè)計(jì)運(yùn)用最優(yōu)化方法建立數(shù)學(xué)模型,確立曲柄滑塊機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)k、滑塊行程h等之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,求出零件優(yōu)化結(jié)果。 原始參數(shù)可定為：行程速比系

29、數(shù)k、滑塊行程h。由此設(shè)計(jì)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)程序運(yùn)行界面如圖11所示。圖11 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的優(yōu)化計(jì)算界面圖11 程序運(yùn)行界面6 設(shè)計(jì)實(shí)例例如：一偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其行程速比系數(shù)為k=1.2，滑塊行程h=100mm，試求通過vb程序優(yōu)化后所得曲柄l、連桿和偏心距e的最優(yōu)結(jié)果。 圖12 程序輸入?yún)?shù)界面輸出步驟如下：輸入選擇參數(shù)如圖12，根據(jù)給定的已知條件，通過vb編程來對(duì)未知變量的確定； 建立目標(biāo)函數(shù)，對(duì)未知變量進(jìn)行約束； 編寫循環(huán)語句并調(diào)用進(jìn)程，來運(yùn)行程序； 程序運(yùn)行結(jié)束，得出結(jié)果。輸出結(jié)果如下圖13： 圖13 程序輸出優(yōu)化結(jié)果界面從圖13中知道： 曲柄l=48mm ，連桿=101m

30、m，偏心距e=22mm本例運(yùn)用vb編程的設(shè)計(jì)過程，只是在windows操作平臺(tái)上，通過可視化的窗口（圖11），進(jìn)行方便的選取優(yōu)化條件。點(diǎn)擊windows操作平臺(tái)上的vb窗口上的優(yōu)化結(jié)果按鈕（圖12）得出優(yōu)化結(jié)果，從優(yōu)化結(jié)果的界面可以看出，通過vb優(yōu)化的結(jié)果更節(jié)省材料和準(zhǔn)確。7 結(jié)束語通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)visual basic有了一定的了解和掌握，基本熟悉了visual basic語言和機(jī)械設(shè)計(jì)之間的聯(lián)系，基本掌握了用機(jī)械設(shè)計(jì)思想和運(yùn)用visual basic程序設(shè)計(jì)方法對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的參數(shù)化設(shè)計(jì)，使我對(duì)visual basic這種計(jì)算機(jī)語言有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，能夠運(yùn)用visual

31、 basic軟件按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的幾個(gè)重要參數(shù)的約束條件建立目標(biāo)函數(shù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，而且通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中還使我具備了以下幾方面的能力：（1）使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)思想的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的提高，進(jìn)一步提高了嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。（2）鍛煉了用計(jì)算機(jī)語言visual basic軟件同機(jī)械設(shè)計(jì)過程有機(jī)結(jié)合的能力。（3）進(jìn)一步提高了實(shí)踐動(dòng)手能力。（4）加強(qiáng)了論文格式及排版的能力，以及抓圖工具的使用。（5）提高了和老師、同學(xué)討論，解決問題的能力。（6）提高了查閱中外資料和閱讀資料并查找有效信息的能力。謝辭在本畢業(yè)設(shè)計(jì)承蒙指導(dǎo)付老師、王老師的認(rèn)真指導(dǎo)和熱心幫助，放棄休息時(shí)間，耐心地

32、輔導(dǎo)我們，才使我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以按規(guī)定的時(shí)間順利的完成！我們指導(dǎo)老師豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和淵博的知識(shí)以及嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的、認(rèn)認(rèn)真真工作態(tài)度已經(jīng)深深的印在我的腦海里了，對(duì)我影響很大！通過指導(dǎo)老師的熱心認(rèn)真的指導(dǎo)，使我能夠?qū)C(jī)械原理設(shè)計(jì)的基本知識(shí)能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)并得到提高；對(duì)有關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行有效的查閱；在運(yùn)用軟件時(shí)能夠融會(huì)貫通?？傊谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過程中指導(dǎo)老師給予我了充分耐心的指導(dǎo)，在此我向指導(dǎo)老師以及曾幫助過我的劉永慶同學(xué)表示真誠(chéng)的感謝！參考文獻(xiàn)：1孫桓.機(jī)械原理m.北京：高等教育出版社，1996.2王永樂.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)m.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社1987.3婁建國(guó).曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中k值合理范圍的確定j.機(jī)

33、械傳動(dòng)，2003(1):41-42.4韓繼光，等.按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的解析法j.機(jī)械設(shè)計(jì):2004(12):55-56.5鄒慧君，傅祥志等主編. 機(jī)械原理m.高等教育出版社，19996申永勝. 機(jī)械原理教程m.清華大學(xué)出版社，1999.7李建福. 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角新定義及按k值圖解設(shè)計(jì)方法的探討j. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2002，6.8謝新平.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)j.江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所,1998；70110.9胡自化.基于visual basic開發(fā)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)cai系統(tǒng)j.湘潭大學(xué)學(xué)報(bào),1999（5）；100110.10賈瑞芬,張翔.優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的發(fā)展與應(yīng)用情況j.福建農(nóng)林大學(xué),機(jī)電工程學(xué)院學(xué)報(bào),2003（2）；102130.11楊頂信.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與評(píng)判指標(biāo)j.山西晉城廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2006（6）；109120.12柳林林,孫炎.機(jī)械工程中結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)j.哈爾濱制藥總廠,2001；310330.13陳立周.機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化方法j.北京大學(xué)學(xué)報(bào).1988（3）；370390.14周藹如,官士鴻,林偉建.visual basic 程序設(shè)計(jì)m.電子工業(yè)出版社,2004.2.15柳林林,孫炎.機(jī)械工程中結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)j.哈爾濱制藥總廠,2001；310330.16陳立周.機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化方法j.北京大學(xué)學(xué)報(bào).1988（3）；3703