基于VB6.0的曲柄滑塊機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計與實現(xiàn)說明書帶開題
基于VB6.0的曲柄滑塊機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計與實現(xiàn)說明書帶開題,基于,vb6,曲柄,機構(gòu),參數(shù),設(shè)計,實現(xiàn),說明書,仿單,開題
基于VB6.0的曲柄滑塊機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計與實現(xiàn)
摘 要
機械產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計與制造是制造業(yè)信息化的重要內(nèi)容，而數(shù)字化設(shè)計包括參數(shù)的優(yōu)化和計算機輔助繪圖等內(nèi)容。本文提出了按工作行程最小傳動角對曲柄滑塊機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計的方法，并分析了速比系數(shù)的大小對機構(gòu)工作行程傳動性能的影響，給出了設(shè)計參數(shù)，這些參數(shù)為設(shè)計者在機構(gòu)設(shè)計時急回程度的選擇以及機構(gòu)尺寸的確定提供了依據(jù)，具有較好的實用價值。運用VB軟件,結(jié)合傳統(tǒng)的曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計方法，從曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計的幾個重要參數(shù)：最小傳動角、行程速比系數(shù)等方面進行了曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究，使其能夠更好的滿足設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：速比系數(shù)，曲柄滑塊機構(gòu)，傳動性能，工作行程
Abstract
Mechanical product design and manufacture of digital information technology in the manufacturing sector an important element, and digital design, including the optimization of parameters such as computer-aided drawing. In this paper, based on the work trip minimum transmission angle for slider-crank mechanism to optimize the design of methods and analysis of the ratio of the size factor working trip to the impact of transmission performance, given the design parameters,these parameters for the designers to design quick-return when the degree of choice and determination of body size provides a basis, have good practical value. VB application software,combined with traditional slider-crank mechanism design approach,the design of slider-crank mechanism from several important parameters: minimum transmission angle, travel speed ratio coefficient etc. Optimization of slider-crank mechanism design study to to better meet the design requirements.
Keywords: Ratio Coefficient，Slider-crank Mechanism，Transmission Performance，The Work Trip
目 錄
1 緒論 1
2 設(shè)計要求 2
3 平面四桿機構(gòu)簡況與本課題的研究意義 2
3.1 平面四桿機構(gòu)的應(yīng)用 2
3.2 平面四桿機構(gòu)的特點： 3
3.3 本文的主要研究內(nèi)容 3
4 曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計分析 4
4.1 曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析 4
4.2 工作行程最小傳動角γwmin 5
4.2.1 曲柄轉(zhuǎn)向與滑塊工作行程方向的合理配置 5
4.2.2 幾何尺寸設(shè)計公式 6
4.3 機構(gòu)特殊位置處的傳動角 7
4.4 優(yōu)化與設(shè)計數(shù)據(jù) 8
4.4.1 設(shè)計變量及其范圍 8
4.4.2尋優(yōu)目標(biāo)函數(shù)及約束條件 8
4.4.3設(shè)計數(shù)據(jù) 9
4.4.4 結(jié)語 9
5 曲柄滑塊機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法 10
5.1編程語言的選擇 10
5.2關(guān)于Visual Basic 10
5.3 Visual Basic的其它特性 11
5.4 程序運行界 11
5.4.1 設(shè)計窗口 11
5.4.2 工具箱 12
5.4.3 屬性窗口 12
5.4.4 【工程】窗口 13
5.4.5 代碼窗口 13
5.4.6 【窗體布局】窗口(如圖8) 13
5.4.7 菜單欄 14
5.4.8 工具欄 14
5.5 用戶界面的設(shè)計 14
6 設(shè)計實例 15
7 結(jié)束語 16
謝辭 17
參考文獻： 18
附程序代碼 19
23
1 緒論
制造業(yè)是我國工業(yè)的主體，據(jù)統(tǒng)計，我國制造業(yè)的增加值占整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)的78%，從業(yè)人員占82%，國內(nèi)生產(chǎn)總值的約40%、財政收入的50%、外貿(mào)出口的80%來源于制造業(yè)。因此，必須大力推進制造業(yè)信息化，以信息化帶動工業(yè)化，提高我國制造業(yè)的整體素質(zhì)和競爭力。
產(chǎn)品設(shè)計的數(shù)字化是制造業(yè)信息化的重要組成部分。結(jié)合我國國情，立足應(yīng)用，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計，為我國制造企業(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)計過程中，繪圖時間約占總設(shè)計時間的34%，圖紙修改時間約占8%-9%，編寫零部件明細(xì)表時間約占5%，也就是說，在圖紙上所花費的時間約占總設(shè)計時間的一半左右。曲柄滑塊機構(gòu)作為使用最廣的機械零件之一, 實現(xiàn)其數(shù)字化設(shè)計與制造對制造業(yè)的信息化具有重要意義。
本課題通過對曲柄滑塊機構(gòu)的深入分析,把優(yōu)化設(shè)計與VB技術(shù)相結(jié)合,在windows平臺上開發(fā)了一個具有參數(shù)優(yōu)化的曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計程序,實現(xiàn)了曲柄滑塊機構(gòu)的數(shù)字化設(shè)計。
2 設(shè)計要求
根據(jù)曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計理論，根據(jù)參數(shù)化設(shè)計的原理，建立起考慮傳動性能時曲柄滑塊機構(gòu)參數(shù)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，并采用一定的算法，編出程序來實現(xiàn)其參數(shù)化設(shè)計過程。
（1）建立程序的運行界面；
（2）建立數(shù)學(xué)模型；
（3）程序采用的算法及運行時間；
（4）程序所得出的設(shè)計參數(shù)是否合理，是否全局最優(yōu);
3 平面四桿機構(gòu)簡況與本課題的研究意義
3.1 平面四桿機構(gòu)的應(yīng)用
連桿機構(gòu)應(yīng)用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機械和工程機械中得到廣泛應(yīng)用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開結(jié)構(gòu)、機械手的傳動結(jié)構(gòu)折疊傘的收放機構(gòu)及人體假肢等也都用有連桿機構(gòu)。
此外，雖然可以利用連桿機構(gòu)來滿足一些運動規(guī)律和運動軌跡的設(shè)計要求，但其設(shè)計十分繁難，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)計連桿機構(gòu)，使其能最佳地滿足設(shè)計要求，一直是連桿機構(gòu)研究的一個重要課題。
近年來，對平面連桿機構(gòu)的研究，不論從研究范圍上還是方法上都有了很大進展。對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，在設(shè)計要求上，也已不再局限于運動學(xué)要求，而是同時要求兼機構(gòu)的動力學(xué)特性。在研究方法上，優(yōu)化設(shè)計和計算機輔助設(shè)計的應(yīng)用已成為研究連桿機構(gòu)的重要方法，并已相應(yīng)地編制出大量的、適用范圍廣、計算機時少、使用方便的通用軟件。隨著計算機的發(fā)展和現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具的日益完善，以前不易解決的復(fù)雜平面連桿機構(gòu)的設(shè)計問題正在逐步獲得解決。
3.2 平面四桿機構(gòu)的特點：
連桿機構(gòu)的共同特點是原動件的運動都要經(jīng)過一個與機架直接相連的一個中間機構(gòu)（稱為連桿）才能傳動從動件，故稱之為連桿機構(gòu)。
連桿機構(gòu)具有一下一些傳動特點：
（1）連桿機構(gòu)中的運動副一般均為低副，其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構(gòu)中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠性有利。
（2）在連桿機構(gòu)中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可以改變各構(gòu)件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。
（3）在連桿機構(gòu)中，連桿尚各點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)件相對長度的改變而改變，故連桿曲線的形狀多樣，可以來滿足一些特定工作的需要。
利用連桿機構(gòu)還可以很方便地達(dá)到改變運動的傳遞方向、擴大行程、實現(xiàn)增力和遠(yuǎn)距離傳動等目的。
3.3 本文的主要研究內(nèi)容
機械優(yōu)化設(shè)計是把數(shù)學(xué)規(guī)劃理論和計算方法應(yīng)用于機械設(shè)計，按照預(yù)定的目標(biāo)，借助與電子計算機的運算尋求最優(yōu)的設(shè)計方案的有關(guān)參數(shù)，從而獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟效果，進而對機械零件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇進行優(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)。
在實際生產(chǎn)中,曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計關(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構(gòu)的最有效設(shè)計方法，使曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計更加簡單方便。進一步開發(fā)出設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)軸專用設(shè)計程序，并通過設(shè)計程序,對曲柄滑塊機構(gòu)尺寸進行初步的優(yōu)化，對曲柄滑塊機構(gòu)的后續(xù)設(shè)計提供最有參考價值的數(shù)據(jù)。
本文所設(shè)計的曲柄滑塊機構(gòu)的方向和內(nèi)容，國內(nèi)國外沒有完整的可供參考的資料，完全是根據(jù)曲柄滑塊機構(gòu)基本設(shè)計理論，優(yōu)化設(shè)計基本思想與VB技術(shù)相結(jié)合，在曲柄滑塊機構(gòu)數(shù)化設(shè)計上的大膽有意義的探索！是曲柄滑塊機構(gòu)參數(shù)化設(shè)計一系列課題中很小的一部分！
本文針對曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計中設(shè)計變量的性質(zhì)不同、取值離散性大和受設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)限制多等關(guān)鍵技術(shù)問題，研究優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型的建立、繪圖程序編制與支撐平臺的關(guān)系和曲柄滑塊機構(gòu)的計算程序結(jié)構(gòu)等，為實現(xiàn)曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與參數(shù)化繪圖的一體化提供依據(jù)和實現(xiàn)的手段。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：
（1）根據(jù)機械設(shè)計實際問題和對設(shè)計所提出的要求，建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，確定軸的設(shè)計變量，建立目標(biāo)函數(shù)、約束條件等具體的優(yōu)化設(shè)計計算的數(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)的計算程序，針對常用曲柄滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，建立設(shè)計變量與各個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)，對設(shè)計變量數(shù)，約束條件數(shù)，目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的復(fù)雜程度等進行分析；
（3）根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果，對軸進行再設(shè)計，進一步提高曲柄滑塊機構(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)化方法及輸入數(shù)據(jù)是否正確，進行必要的修正后再作運算，對運算結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，使其滿足實際要求。
（4）在具體的設(shè)計中，會遇到某一優(yōu)化設(shè)計問題，可采用不同的算法求解，為提高設(shè)計和繪圖效率，實現(xiàn)人機對話，開發(fā)出曲柄滑塊機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與參數(shù)化自動繪圖軟件包提出具體的實施方案，并遵循以下幾個原則：
①可靠性要好：在合理的精度要求下，在一定的計算時間內(nèi)，求解優(yōu)化問題的成功率越高，可靠性越好。
②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算時間或計算函數(shù)的次數(shù)來衡量，最好選用不計算梯度與海色矩陣的優(yōu)化方法，盡可能選用計算過程中調(diào)用函數(shù)值次數(shù)少的優(yōu)化方法。
③穩(wěn)定性要好 ：遇到高度非線性的偏心率大的函數(shù)時，不會因為計算機字長截斷誤差迭代過程正常運行，而中斷運算過程。
④采用成熟的計算程序：對現(xiàn)有的成熟的計算程序應(yīng)盡可能的采用，使得解題簡便。
4 曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計分析
4.1 曲柄滑塊機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析
曲柄滑塊機構(gòu)具有運動副為低副，各元件間為面接觸，構(gòu)成低副兩元件的幾何形狀比較簡單，加工方便，易于得到較高的制造精度等優(yōu)點，因而在包括煤礦機械在內(nèi)的各類機械中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于這種機構(gòu)在多數(shù)情況下應(yīng)用于載荷較重的場合，所以在對它的設(shè)計時，必須考慮其傳動性能，尤其是隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，曲柄滑塊機構(gòu)的運動速度和承載能力要求都有了大幅度的提高，從而對其傳動性能提出了更高的要求。
最小傳動角γmin的大小是衡量曲柄滑塊機構(gòu)傳動性能的指標(biāo)，γmin愈大，機構(gòu)運轉(zhuǎn)愈輕松，傳動效率愈高。而在曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計中，為提高機構(gòu)的勞動生產(chǎn)率，又往往要求其有急回特性。機構(gòu)的急回特性用行程速比系數(shù)K 來表示，K愈大，機構(gòu)的急回程度愈明顯。K的大小和最小傳動角γmin 之間存在著一定的關(guān)系，它直接影響到機構(gòu)達(dá)到一定傳動性能的可能性。如何在滿足急回運動要求的前提下，又能使機構(gòu)具有良好的傳動性能，是設(shè)計者需要考慮的問題。對這一設(shè)計問題，許多文獻中已有所論述，但往往沒有考慮到最小傳動角應(yīng)該是工作行程中的最小值γwmin ，因為機構(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)計角度講，應(yīng)按照工作行程中的最小傳動角γwmin 進行設(shè)計。
本文從機構(gòu)在工作行程中擁有最佳傳動性能出發(fā)，通過以機構(gòu)γwmin 最大為尋優(yōu)目標(biāo)函數(shù)對機構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，分析了速比系數(shù)對曲柄滑塊機構(gòu)工作行程傳動性能的影響，給出了相應(yīng)設(shè)計參數(shù)。
4.2 工作行程最小傳動角γwmin
4.2.1 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構(gòu)設(shè)計原理圖中，,分別為曲柄AB 、連桿BC 的長度， e為偏距，H為滑塊行程。許多文獻中已闡述了以下結(jié)論：曲柄位于AB 時，傳動角為機構(gòu)在整個運動循環(huán)中的最小值
γ= 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，運動速度較慢。此時，曲柄AB的轉(zhuǎn)向有2種配置：一種是AB逆時針轉(zhuǎn)動，此時將出現(xiàn)在工作行程中；另一種是AB順時針回轉(zhuǎn)，此時將出現(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角將比大，這樣有利于機構(gòu)獲得良好的傳動性能，能克服更大的工作阻力，提高機器的機械效率。所以，在曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計中，曲柄的轉(zhuǎn)動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，對于圖中滑塊從到為工作行程時，不論從傳動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)該是順時針方向。
4.2.2 幾何尺寸設(shè)計公式
極位夾角θ與行程速比系數(shù)K的關(guān)系為θ=180×（K -1）/（K + 1），根據(jù)極位夾角的定義，0。
為了便于討論，采用相對尺寸表示機構(gòu)，取滑塊行程H =1，下面的 a，b，c 都表示為H =l時的相對長度，即a=l/ H ，b =l / H ，c = e/ H 。
在ΔACC中，根據(jù)余弦定理有
（1）
正弦定理得
c=(b+a)sin∠ACC=(b-a)sin （2）
<1>已知相對偏心距e的機構(gòu)設(shè)計
由式（1）、式（2）得到
a=
（3）
b=
由運動連續(xù)聯(lián)系性條件，相對偏心距應(yīng)不大于PC,
即 c （4）
<2>已知曲柄相對長度a的機構(gòu)設(shè)計
由式（1）得
b=
（5）
c=
由ΔACC的存在條件可得a，再由運動連續(xù)性條件式（4）和式（5）解得：
tan() （6）
已知連桿相對長度b的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由式（1）得
a=
（7）
c=
由式（4）和式（7）解得
0.5cos（） （8）
4.3 機構(gòu)特殊位置處的傳動角
以曲柄位于AB時作為起始位置，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角為-（）時，滑塊從C運動到C,處于工作行程中。其中
設(shè)連桿BC與滑塊移動導(dǎo)路的垂直線之間的夾角為，容易得到
與傳動角的關(guān)系是：當(dāng)時，；當(dāng)時，。
通過分析工作行程中的最小傳動角可能出現(xiàn)再一下3個特殊位置中：
（1）當(dāng)時，=arccos，此時=。
（2）當(dāng)時，=arccos，此時（a），或-arccos（當(dāng)a時）。
（3）時，=arccos，此時。
因為cos-cos=-，所以。
由以上分析可知：曲柄滑塊機構(gòu)工作行程的最小傳動角必定在機構(gòu)的2個特殊位置中，即，工作行程中當(dāng)曲柄與滑塊導(dǎo)路垂直時；或，工作行程結(jié)束時。因此[]。
將表達(dá)為一下形式
（當(dāng)ac時）
或 =（當(dāng)a） （9）
=arccos （10）
4.4 優(yōu)化與設(shè)計數(shù)據(jù)
4.4.1 設(shè)計變量及其范圍
由上面一系列設(shè)計公式知：在θ（即K）已知情況下，a、b 和 c中只有 1個獨立的變量，不妨取a為設(shè)計變量。則：設(shè)計變量 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，以機構(gòu)工作行程的最小傳動角最大為追求目標(biāo)，可建立如下一維優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型
minF(A)=-max(a) (11)
同時還必須滿足下述約束條件：
<1>曲柄存在條件
g(a)=b-(a+c) (12)
<2>傳動角條件
g(a)=[] (13)
由于該設(shè)計問題是簡單的單變量的尋優(yōu)問題，采用黃金分割法可以迅速獲得最優(yōu)結(jié)果。
4.4.3設(shè)計數(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，在［tan，0.5］內(nèi)得到了不同速比系數(shù)K所對應(yīng)的工作行程最小傳動角達(dá)到最大時的設(shè)計參數(shù) a、 b、c 值，見表 1。
表1 機構(gòu)設(shè)計參數(shù)
K
H（mm）
a（mm）
b（mm）
c（mm）
（）
1.05
100
49
285
60
77.5
1.10
100
48
170
40
71.8
1.15
100
48
103
18
65.1
1.20
100
48
101
22
60.5
1.25
100
49
83
15
55.1
1.30
100
49
73
12
50.3
1.35
100
49
67
10
47.5
1.40
100
49
64
9
44.6
1.45
100
49
63
9
42.8
1.50
100
48
63
9
40.5
注：（1）表中a、b、c分別最大時的a、b及c值。
（2）考慮到一般機構(gòu)對傳動性能的要求為，因此表中只列出時的設(shè)計數(shù)值。
（3）當(dāng)K為表中未列數(shù)值時，可用插值法計算。
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，會影響機構(gòu)工作行程的傳動性能。K值越小，所能得到的（）值越大，只要合理設(shè)計，可使機構(gòu)獲得較好的傳動性能；K值越大，（） 值越小。這說明：若要使機構(gòu)有較高的急回程度，就難以保證機構(gòu)有較好的傳動質(zhì)量。
（2）對曲柄滑塊機構(gòu)來說，若滑塊的工作行程方向與曲柄轉(zhuǎn)向合理配置，為使機構(gòu)具有較好的傳動性能，同時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［3］中已闡述：若工作行程方向與曲柄轉(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，在滿足機構(gòu)傳動性能要求的前提下，可使機構(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，要使機構(gòu)的工作行程具有最佳的傳動性能，可根據(jù)表1中提供的數(shù)據(jù)a、b及 c，設(shè)計出機構(gòu)的運動參數(shù)。例如：當(dāng)K=1.2,H=100mm時，查表1得a= 48mm,b= 101mm,c= 22。此方法簡單方便，在實際設(shè)計中具有較好的應(yīng)用價值。
5 曲柄滑塊機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的方法
5.1編程語言的選擇
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，編程語言也隨之突飛猛進地發(fā)生了變化。簡單、靈活、易用的Basic語言，具有可視化、面向?qū)ο蟮?、采用事件?qū)動的高級的結(jié)構(gòu)化程序來設(shè)計語言。利用Visual Basic程序設(shè)計語言，可以很方便地設(shè)計出在Windows環(huán)境下運行的繪圖應(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，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 Basic
Microsoft Visual Basic（簡稱VB）是在Windows操作平臺下設(shè)計應(yīng)用程序的最迅速、最簡捷的工具之一。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。
“Visual”是的指采用可視化的開發(fā)圖形用戶界面（GUI）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)計圖形用戶界面：“Basic”指的是BASIC語言，因為VB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，以共用戶進行二次開發(fā)；目前制作網(wǎng)頁使用較多的VBScript腳本語言也是VB的子集。
利用VB的數(shù)據(jù)訪問特性，用戶可以對包括Microsoft SQL Server和其他企業(yè)數(shù)據(jù)庫在內(nèi)的大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫格式創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和前端應(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)用程序和對象。
用戶最終創(chuàng)建的程序是一個真正的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)行的代碼運行機制，所以在相當(dāng)?shù)某潭壬现萍s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；
·事件驅(qū)動的程序設(shè)計；
·支持動態(tài)鏈接庫；
·應(yīng)用程序之間的資源共享。
5.4 程序運行界
運行VB 6．0，選擇菜單欄上的【新建】/【標(biāo)準(zhǔn)exe】命令，進入VB編程環(huán)境，如圖2所示：
圖2 VB編程環(huán)境
5.4.1 設(shè)計窗口
設(shè)計窗口是用戶編寫的應(yīng)用程序運行時將要顯示的窗口界面。用戶在上面添加各種控件，可以顯示文字、圖形、圖像等如圖3。
圖3 設(shè)計窗口
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控件和可插入對象。標(biāo)準(zhǔn)工具箱共有包括圖片框、文本框、數(shù)據(jù)、對象鏈接和嵌入等在內(nèi)的20個控件，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)選擇對話框，勾選需要的控件名前的方框，就可將該控件添加進工共箱。要將已添加進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鉤即可如圖4。
圖4工具箱窗口
5.4.3 屬性窗口
屬性是VB語言的一個重要概念，VB的每一個對象均有屬性。通過屬性窗口可以設(shè)置窗體、控件等對象的屬性值，這種方法稱為設(shè)計時改變對象的屬性值；若用程序代碼設(shè)置對象屬性，則稱為運行時改變對象的屬性值如圖5。
打開某一控件的屬性窗口，可以采用以下任意一種方法：
① 先選定控件．比如在窗體上單擊該控件，然后按F4鍵；
② 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)；
③ 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，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象的事件名，代碼窗口將自動出現(xiàn)該對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誤，VB自動出現(xiàn)警示信息并用紅字顯示錯誤代碼。
圖7代碼窗口
5.4.6 【窗體布局】窗口(如圖8)
用鼠標(biāo)拖動【窗體布局】窗口中的白色窗體，可以調(diào)整程序運行時窗體在屏幕上的顯示位置。
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，會下拉顯示各菜單項命令。有些菜單項以淺灰色顯示．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
運用最優(yōu)化方法建立數(shù)學(xué)模型,確立曲柄滑塊機構(gòu)行程速比系數(shù)K、滑塊行程H等之間的對應(yīng)關(guān)系,求出零件優(yōu)化結(jié)果。
原始參數(shù)可定為：行程速比系數(shù)K、滑塊行程H。由此設(shè)計的曲柄滑塊機構(gòu)的傳動優(yōu)化設(shè)計程序運行界面如圖11所示。
圖11 曲柄滑塊機構(gòu)的優(yōu)化計算界面
圖11 程序運行界面
6 設(shè)計實例
例如：一偏置曲柄滑塊機構(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：
①輸入選擇參數(shù)如圖12，根據(jù)給定的已知條件，通過VB編程來對未知變量的確定；
② 建立目標(biāo)函數(shù)，對未知變量進行約束；
③ 編寫循環(huán)語句并調(diào)用進程，來運行程序；
④ 程序運行結(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=101mm，偏心距e=22mm
本例運用VB編程的設(shè)計過程，只是在Windows操作平臺上，通過可視化的窗口（圖11），進行方便的選取優(yōu)化條件。點擊Windows操作平臺上的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，使我對Visual Basic有了一定的了解和掌握，基本熟悉了Visual Basic語言和機械設(shè)計之間的聯(lián)系，基本掌握了用機械設(shè)計思想和運用Visual Basic程序設(shè)計方法對曲柄滑塊機構(gòu)進行簡單的參數(shù)化設(shè)計，使我對Visual Basic這種計算機語言有了更進一步的認(rèn)識，能夠運用Visual Basic軟件按曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計思想和曲柄滑塊機構(gòu)的幾個重要參數(shù)的約束條件建立目標(biāo)函數(shù)曲柄滑塊機構(gòu)進行參數(shù)化設(shè)計，而且通過這次畢業(yè)設(shè)計中還使我具備了以下幾方面的能力：
（1）使我對機械設(shè)計思想的認(rèn)識有了進一步的提高，進一步提高了嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。
（2）鍛煉了用計算機語言Visual Basic軟件同機械設(shè)計過程有機結(jié)合的能力。
（3）進一步提高了實踐動手能力。
（4）加強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，放棄休息時間，耐心地輔導(dǎo)我們，才使我在本次畢業(yè)設(shè)計得以按規(guī)定的時間順利的完成！我們指導(dǎo)老師豐富的實踐經(jīng)驗和淵博的知識以及嚴(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械原理設(shè)計的基本知識能夠認(rèn)真學(xué)習(xí)并得到提高；對有關(guān)設(shè)計資料進行有效的查閱；在運用軟件時能夠融會貫通?？傊谡麄€設(shè)計過程中指導(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)表示真誠的感謝?。?！
參考文獻：
［1］孫桓.機械原理［M］.北京：高等教育出版社，1996.
［2］王永樂.機械優(yōu)化設(shè)計基礎(chǔ)［M］.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社1987.
［3］婁建國.曲柄滑塊機構(gòu)中K值合理范圍的確定［J］.機械傳動，2003(1):41-42.
［4］韓繼光，等.按行程速比系數(shù)設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)的解析法［J］.機械設(shè)計:2004(12):55-56.
［5］鄒慧君，傅祥志等主編. 機械原理〔M〕.高等教育出版社，1999
［6］申永勝. 機械原理教程〔M〕.清華大學(xué)出版社，1999.
［7］李建福. 曲柄搖桿機構(gòu)極位夾角新定義及按K值圖解設(shè)計方法的探討[J]. 機械科學(xué)與技術(shù)，2002，6.
［8］謝新平.機械優(yōu)化設(shè)計[J].江西省農(nóng)業(yè)機械研究所,1998；70～110.
［9］胡自化.基于Visual Basic開發(fā)機械優(yōu)化設(shè)計CAI系統(tǒng)[J].湘潭大學(xué)學(xué)報,1999（5）；100～110.
［10］賈瑞芬,張翔.優(yōu)化設(shè)計方法的發(fā)展與應(yīng)用情況[J].福建農(nóng)林大學(xué),機電工程學(xué)院學(xué)報,2003（2）；102～130.
［11］楊頂信.機械優(yōu)化設(shè)計方法與評判指標(biāo)[J].山西晉城廣播電視大學(xué)學(xué)報,2006（6）；109～120.
［12］柳林林,孫炎.機械工程中結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化設(shè)計[J].哈爾濱制藥總廠,2001；310～330.
［13］陳立周.機械設(shè)計優(yōu)化方法[J].北京大學(xué)學(xué)報.1988（3）；370～390.
［14］周藹如,官士鴻,林偉建.《Visual Basic 程序設(shè)計》[M].電子工業(yè)出版社,2004.2.
［15］柳林林,孫炎.機械工程中結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化設(shè)計[J].哈爾濱制藥總廠,2001；310～330.
［16］陳立周.機械設(shè)計優(yōu)化方法[J].北京大學(xué)學(xué)報.1988（3）；370～390.
［17］吳原生.許和變.形狀優(yōu)化設(shè)計算法的探討[J].華北工學(xué)院?？茖W(xué)校學(xué)報,1992（6）；210～230.
附程序代碼：
Public l1 As Single, l2 As Single, e As Single
Private Sub yhsj(k, h)
Dim w As Single, r2 As Single, r3 As Single, rmin As Single, n As Single, x As Single, y As Single, z As Single
n = 100
w = 3.1416 * (k - 1) / (k + 1)
For a = Tan(w / 2) To 0.5 Step 0.01
b = Sqr((1 - 2 * a * a * (1 + Cos(w))) / (2 * (1 - Cos(w))))
c = (1 - 4 * a * a) / (2 * (1 - Cos(w))) * Sin(w)
z = c / (a + b)
p0 = (3.1416 / 2) + Atn(z / Sqr(1 - z * z))
y = (c - a) / b
If a > c Then
r2 = 3.1416 - Atn((-y) / Sqr(1 - y * y)) - 2 * Atn(1)
Else
r2 = Atn((-y) / Sqr(1 - y * y)) + 2 * Atn(1)
End If
x = (c - a * Cos(p0 + w)) / b
r3 = Atn(-x) / Sqr(1 - x * x) + 2 * Atn(1)
If r2 > r3 Then
rmin = r3
Else
rmin = r2
End If
If 0 <= w < (3.1416 / 2) And b - a - c >= 0 And rmin >= (3.1416 * 40 / 180) Then
If -rmin < n Then
n = -rmin
l1 = a * h
l2 = b * h
e = c * h
End If
End If
Next a
End Sub
Private Sub command1_click()
h = Val(Text2.Text)
k = Val(Text1.Text)
Call yhsj(k, h)
Text3.Text = l1
Text4.Text = l2
Text5.Text = e
End Sub
Private Sub command2_click()
Text1.Text = ""
Text2.Text = ""
Text3.Text = ""
Text4.Text = ""
Text5.Text = ""
End Sub
Private Sub command3_click()
End
End Sub
收藏