机械原理课程设计曲柄与移动从动件型近似等速平面六杆机构

1、机械原理课程设计（曲柄与移动从动件型近似等速平面六杆机构） 机械原理课程设计 说明书 设计题目：曲柄与移动从动件型近 似等速比平面六杆机构 年 级： 大 二 专 业： 机械电子工程 班 级： xxxxxxxxxx 姓 名： xxxxxx 学 号： xxxxxxxxxx 指导老师： xxxxxxxx 1、 设计题目、设计任务和要求l 设计题目：图3.1为曲柄与移动从动件型近似等速比平面六杆机构。令，当，曲柄从沿方向转动到时，从动件在其位移中部做近似等速比运动。导杆的半摆角，当已知从动件的工作行程h时，从动件关于点的距离，当已知曲柄的杆长时，、之间的距离。该机构的行程速比系数，最小传动角，的方位角

2、，的方位角。 图3.1 第一型近似等速比平面六杆机构 l 设计任务和要求：机构的设计参数为，；，。（1） 制作机构的动画，以上述参数作为默认设计，将设计成可以调节的，通过滚动条的方式实现的变化，的默认值为。（2） 在窗体上生成滑块5的位移、速度与加速度关于的曲线，的变化区间为，参见图3.3。（3） 生成滑块的、与的excel数据表文件，的变化区间为。二、机构设计三个杆件+两个滑块，如图3.1所示原动件（杆1）绕o1转动,通过滑块2使导杆3绕o3做摆动，杆3摆动通过滑块4使导杆5在机架6内水平移动。该构件的自由度:，所以该机构的运动是唯一确定的。机构的设计参数为，。有了以上的参数可以在vb的pi

3、cturebox控件的picture1中的绘制机构简图，首先要先定义坐标系，具体程序为：picture1.scale (-800, 300)-(200, -500)，然后根据图3.1和所给的参数在对应的坐标系上来绘制，起始位置是当原动件（即杆1）的转角为0（即水平位置）。杆1与机架6形成转动副，与滑块2同样形成转动副；杆3与滑块2组成移动副，与滑块4构成移动副；杆5与滑块4构成转动副，与机架6构成移动副，不过上述的滑块都不能用矩形来画，要用线条组合。同样为了在窗体上生成滑块5的位移、速度与加速度关于的曲线，的变化区间为，在picturebox控件的picture2定义坐标系，具体程序为：pic

4、ture2.scale (-0.25 * pi, 500)-(2.25 * pi, -500)，为了能清楚表示x轴上的坐标用line?.x1 = ?,line?.y1 = ?的方法来标上刻度，用 label标签来标上刻度值。另外为了实现picture1和picture2的动画，还得画上相应的command命令按钮（开始、暂停、刷新、退出）、定时器、commondialog对话框控件；为了显示运动时picture1中滑块5的即时数据（包括s5、v5、a5）和其曲线图，还需要text文本框来显示、check复选框来控制；为了能调节机构原动件的运动角速度，需要hscrollbar水平滚动条；最后还要

5、一个command命令按钮来导出excel数据文件。整体设计的初始界面如下截图：三、机构动画（vb程序详见附录七）设计原理：通过visual basic程序语言，使机构实现运动。l 先确定原动件的运动，其程序为：line3.x2 = 100 * cos(1) 'line3.y2 = 100 * sin(1)l 杆1与滑块2连接的转动副（即shape3）的运动轨迹，其程序为：shape3.top = line3.y2 + 7.5shape3.left = line3.x2 - 7.5l 滑块2的运动轨迹，其程序为：line16.x2 = line3.x2 - sqr(19.5 2 + 3

6、7 2) * cos(atn(39 / 74) + )line16.y2 = line3.y2 - sqr(19.5 2 + 37 2) * sin(atn(39 / 74) + )line16.x1 = line16.x2 - 39 * sin()line16.y1 = line16.y2 + 39 * cos()line17.x1 = line16.x1 + 74 * cos()line17.y1 = line16.y1 + 74 * sin()line17.x2 = line16.x2 + 74 * cos()line17.y2 = line16.y2 + 74 * sin()line1

7、5.x1 = line16.x1line15.y1 = line16.y1line15.x2 = line17.x1line15.y2 = line17.y1line14.x1 = line16.x2line14.y1 = line16.y2line14.x2 = line17.x2line14.y2 = line17.y2l 把杆3分成两部分，其中o3a的轨迹，其程序为：line5.x2 = line16.x2 - 0.5 * 39 * sin()line5.y2 = line16.y2 + 0.5 * 39 * cos()line58.x1 = line17.x2 - 0.5 * 39 *

8、 sin()line58.y1 = line17.y2 + 0.5 * 39 * cos()line58.x2 = 384 * cos() - 200line58.y2 = 384 * sin()l 杆5与滑块4够成的转动副的运动轨迹，其程序为：shape5.left = -640.5shape5.top = -433 * tan() + 7.5l 杆5的运动轨迹，其程序为：line8.x1 = -433 - 200line8.y1 = -433 * tan()line8.x2 = -433 - 200line8.y2 = -433 * tan() - 650l 滑块4的运动轨迹，其程序为：l

9、ine12.x1 = line8.x1 - 37 * cos() - 39 / 2 * sin()line12.y1 = line8.y1 - 37 * sin() + 39 / 2 * cos()line12.x2 = line12.x1 + 39 * sin()line12.y2 = line12.y1 - 39 * cos()line11.x1 = line12.x1 + 74 * cos()line11.y1 = line12.y1 + 74 * sin()line11.x2 = line12.x2 + 74 * cos()line11.y2 = line12.y2 + 74 * si

10、n()line10.x1 = line12.x1line10.y1 = line12.y1line10.x2 = line11.x1line10.y2 = line11.y1line9.x1 = line12.x2line9.y1 = line12.y2line9.x2 = line11.x2line9.y2 = line11.y2l 杆3的另一部分o3b的运动轨迹，其程序为：line7.x1 = line11.x1 + (line11.x2 - line11.x1) / 2line7.y1 = line11.y2 + (line11.y1 - line11.y2) / 2line7.x2 =

11、 -200line7.y2 = 0line13.x2 = line12.x1 + (line12.x2 - line12.x1) / 2line13.y2 = line12.y2 + (line12.y1 - line12.y2) / 2line13.x1 = -576 * cos() - 200line13.y1 = -576 * sin()l 另外picturebox控件的picture2中的曲线动画，其程序为：if f = true then if check1.value = 1 then picture2.pset (1, s5 / 2), rgb(255, 0, 0) '为

12、了能在p2中能够全部显示出来，将s5、v5、a5分别除以2、20、200，（以合适的比例缩小）这样能以合适的比例在p2中显示 end if if check2.value = 1 then picture2.pset (1, v5 / 20), rgb(0, 255, 0) end if if check3.value = 1 then picture2.pset (1, a5 / 200), rgb(255, 0, 255) end ifend ifl frame1容器中显示滑块5的位移、速度和加速度，其程序为：text2.text = format(s5 / 1000, "0.0

13、000000000")text3.text = format(v5 / 1000, "0.0000000000")text4.text = format(a5 / 1000, "0.0000000000")l command 6（数据文件输出）控件程序：private sub command6_click() dim file_path as string savefile.cancelerror = true on error goto errhandler savefile.flags = cdlofnhidereadonly savefi

14、le.filter = "excel文件 (*.xls)|*.xls" savefile.filterindex = 2 savefile.showsave file_path = savefile.filename call kill_file(file_path) set ex = createobject("excel.application") set exwbook = nothing set exsheet = nothing set exwbook = ex.workbooks().add set exsheet = exwbook.wor

15、ksheets.add exwbook.worksheets(1).activate ex.cells(1, 1).value = "2：" ex.cells(1, 2).value = "s5：" ex.cells(1, 3).value = "v5：" ex.cells(1, 4).value = "a5：" dim i as integer 1 = hscroll1.value = 0 for i = 1 to 360 2 = 2 + 1 1 = 2 / 180 * pi c = 1 / (1 + q 2 +

16、 2 * q * cos(1) = atn(q * sin(1) / (1 + q * cos(1) 1 = c * q * (q + cos(1) 2 = c 2 * q * (q 2 - 1) * sin(1) 3 = c 3 * q * (q 2 - 1) * (2 * q * (1 + (sin(1) 2) + (1 + q 2) * cos(1) 4 = c 4 * q * (q 2 - 1) * sin(1) * (8 * q * (1 - q 2) * cos(1) + 8 * q 2 * (cos(1) 2 + 12 * q 2 * (1 + (sin(1) 2) - (1 +

17、 q 2) 2) s5 = 0.5 * h - d2 * tan() vl5 = -d2 / (cos() 2 al5 = 2 * vl5 * tan() v5 = vl5 * 1 * 1 a5 = (al5 * (1) 2 + vl5 * 2) * 1 2 ex.cells(i + 1, 1).value = format(2, "0.00000") ex.cells(i + 1, 2).value = format(s5 / 1000, "0.00000") ex.cells(i + 1, 3).value = format(v5 / 1000, &

18、quot;0.00000") ex.cells(i + 1, 4).value = format(a5 / 1000, "0.00000") next i exwbook.sheets(1).name = "运动分析" exwbook.worksheets(1).activate exwbook.saveas file_path set exwbook = nothing set exsheet = nothing ex.quit msgbox "数据保存完毕！", vbokonly + vbinformation, &qu

19、ot;数据保存"errhandler:end subl picturebox控件的picture1中的机构动画截图：l picturebox控件的picture2中的曲线动画截图：l frame1容器中显示滑块5的位移、速度和加速度截图：4、 机构运动分析l 运动分析：在图3.1中，当曲柄1的角位移为时，导杆3上的长度，的长度，导杆3的角位移。对求关于的一二阶导数，令，于是得到 当导杆3的角位移为时，滑块5的位移为：l 相应的vb程序为： = + 1 * 180 / pi / 10001 = / 180 * pi '-的单位为弧度-c = 1 / (1 + q 2 + 2 *

20、 q * cos(1) = atn(q * sin(1) / (1 + q * cos(1)1 = c * q * (q + cos(1)2 = c 2 * q * (q 2 - 1) * sin(1)3 = c 3 * q * (q 2 - 1) * (2 * q * (1 + (sin(1) 2) + (1 + q 2) * cos(1)4 = c 4 * q * (q 2 - 1) * sin(1) * (8 * q * (1 - q 2) * cos(1) + 8 * q 2 * (cos(1) 2 + 12 * q 2 * (1 + (sin(1) 2) - (1 + q 2) 2)

21、s5 = 0.5 * h - d2 * tan()vl5 = -d2 / (cos() 2al5 = 2 * vl5 * tan()v5 = vl5 * 1 * 1a5 = (al5 * (1) 2 + vl5 * 2) * 1 2l 根据导出的excel数据文件（在该文件夹内），做出excel曲线，截图为：数据表为：(具体数据详见该文件夹下的excel数据文件)2:(0)s5：(m)v5：(m/s)a5：(m/s2)10.24748-1.443330.0000120.24496-1.443330.0000730.24244-1.443330.0002340.23992-1.443330.00

22、05550.2374-1.443330.00107.3560.26008-1.44333-0.000553570.25756-1.44333-0.000233580.25504-1.44333-0.000073590.25252-1.44333-0.000013600.25-1.443330因为s5、v5和a5的幅值相差相对较大，为了能更好的看出它们随角度变 化而变化的情况，分别根据excel中的数据做出曲线图：位移：(m) 速度：(m/s) 加速度：(m/s2) 5、 .设计的心得体会和收获 作为一名机械电子工程的大二的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的，机电专业的

23、学生就是要将机器或机构通过一系列方法实现其功能。在已度过的大二的时间里我们大多数接触的是专业基础课，我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的资料。为了让自己的设计的机构和所编的程序更加完善，更加符合题目的要求标准，一次次翻阅visual basic程序设计基础课本和网上资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，编程是细心活。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图编程软件同样是必不可少的，vb正是这种既要绘图

24、又要编程的软件，虽然大一时学过，但那些都是基础，而且一直没有机会能将所学到的知识运用到我们的专业课程上，然而本次课程设计就是一个很好的机会，我们即将专业知识通过软件编程，了解了“曲柄与移动从动件兴近似等速比平面六杆机构”的运动原理，也将我们大一时学的vb软件知识温故一遍，可谓一举两得，收获颇大。 虽然在画图或者编程的过程中碰到了很多的困难，特别是编程，一次又一次的出现问题，一次又一次的修改程序，使得其每个构件的运动都能符合题目要求。特别有必要要提一下excel的数据文件输出，这个问题将近困扰了我大半个月，机构能顺利运动，但就是不能导出数据文件，当然在这过程当中也不断询问老师，不断查资料，最后发

25、现是电脑系统原因，最后借用别人xp系统的电脑，顺利导出数据文件。 在本次课程设计过程中我学到了很多，我们要不断温故以前学过的知识，当我们要去用到它时再去温故，恐怕有点迟了；还有遇到问题不要气馁，不要抱怨，就像指导老师说的一样，要善于查找问题，去不断的攻克，当我们解决问题的时候，我们就又提升了一个档次.话说回来，由于自己能力有限，本次课程设计难免还会有错误或者不完善的地方，还望老师批评指正。6、 参考文献 王洪欣、戴宁 主编-机械原理课程设计上机与设计. 东南大学出版社出版，2007. 陈庆章 主编-visual basic 程序设计基础. 浙江科技技术出版社出版，2010. 王文奎 主编-机械

26、原理. 电子工业出版社出版，2007.七、附录（完整vb程序）option explicitdim as singledim 1, 2 as singledim 1 as singledim f as booleandim c as single, s5 as single, vl5 as single, al5 as single, a5 as single, v5 as singledim , 1, 2, 3, 4 as singledim ex as object, exwbook as object, exsheet as objectconst pi = 3.1415926const

27、 a = 100const q = 0.5const d1 = 200const d2 = 433const h = 500private sub command6_click() dim file_path as string savefile.cancelerror = true on error goto errhandler savefile.flags = cdlofnhidereadonly savefile.filter = "excel文件 (*.xls)|*.xls" savefile.filterindex = 2 savefile.showsave f

28、ile_path = savefile.filename call kill_file(file_path) set ex = createobject("excel.application") set exwbook = nothing set exsheet = nothing set exwbook = ex.workbooks().add set exsheet = exwbook.worksheets.add exwbook.worksheets(1).activate ex.cells(1, 1).value = "2：" ex.cells(

29、1, 2).value = "s5：" ex.cells(1, 3).value = "v5：" ex.cells(1, 4).value = "a5：" dim i as integer 1 = hscroll1.value = 0 for i = 1 to 360 2 = 2 + 1 1 = 2 / 180 * pi c = 1 / (1 + q 2 + 2 * q * cos(1) = atn(q * sin(1) / (1 + q * cos(1) 1 = c * q * (q + cos(1) 2 = c 2 * q * (

30、q 2 - 1) * sin(1) 3 = c 3 * q * (q 2 - 1) * (2 * q * (1 + (sin(1) 2) + (1 + q 2) * cos(1) 4 = c 4 * q * (q 2 - 1) * sin(1) * (8 * q * (1 - q 2) * cos(1) + 8 * q 2 * (cos(1) 2 + 12 * q 2 * (1 + (sin(1) 2) - (1 + q 2) 2) s5 = 0.5 * h - d2 * tan() vl5 = -d2 / (cos() 2 al5 = 2 * vl5 * tan() v5 = vl5 * 1

31、 * 1 a5 = (al5 * (1) 2 + vl5 * 2) * 1 2 ex.cells(i + 1, 1).value = format(2, "0.00000") ex.cells(i + 1, 2).value = format(s5 / 1000, "0.00000") ex.cells(i + 1, 3).value = format(v5 / 1000, "0.00000") ex.cells(i + 1, 4).value = format(a5 / 1000, "0.00000") next

32、 i exwbook.sheets(1).name = "运动分析" exwbook.worksheets(1).activate exwbook.saveas file_path set exwbook = nothing set exsheet = nothing ex.quit msgbox "数据保存完毕！", vbokonly + vbinformation, "数据保存"errhandler:end subprivate sub kill_file(byval s as string)on error goto kille

33、rrorkill sexit subkillerror:end subprivate sub form_load() hscroll1.value = 10 timer1.enabled = false command2.enabled = false command3.enabled = false command4.enabled = false picture1.scalemode = 6 '定义单位为mm picture1.scale (-800, 300)-(200, -500) '定义坐标系,原点为控件中心,右为x轴正方向,上为y轴正方向 '画静态图，p2的

34、界面设计 picture2.scale (-0.25 * pi, 500)-(2.25 * pi, -500) picture2.drawwidth = 2 line47.x1 = 0 line47.y1 = 500 line47.x2 = 0 line47.y2 = -500 line46.x1 = -0.25 * pi line46.y1 = 0 line46.x2 = 2.25 * pi line46.y2 = 0 line50.x1 = pi / 2 line50.y1 = 20 line50.x2 = pi / 2 line50.y2 = 0 line51.x1 = pi line5

35、1.y1 = 20 line51.x2 = pi line51.y2 = 0 line49.x1 = 3 * pi / 2 line49.y1 = 20 line49.x2 = 3 * pi / 2 line49.y2 = 0 line48.x1 = 2 * pi line48.y1 = 20 line48.x2 = 2 * pi line48.y2 = 0 label12.top = -10 label12.left = 0.1 label8.top = -10 label8.left = pi / 2 - 0.2 label11.top = -10 label11.left = pi -

36、0.1 label10.top = -10 label10.left = 3 * pi / 2 - 0.2 label9.top = -10 label9.left = 2 * pi - 0.1 '画静态图，p1的界面设计 '由于画图时已经很标准所以p1的界面设计省略 = 0 '画初始位置图 call drawend subprivate sub check1_click() f = trueend subprivate sub check2_click() f = trueend subprivate sub check3_click() f = trueend su

37、bprivate sub hscroll1_change() text1 = val(hscroll1.value)end subprivate sub hscroll1_scroll() call hscroll1_changeend subprivate sub command1_click() if command1.caption = "开始" then command2.enabled = true command3.enabled = true command4.enabled = true command2.setfocus timer1.enabled =

38、true else if command1.caption = "继续" then command3.enabled = true command4.enabled = true command2.setfocus timer1.enabled = true end if end if end subprivate sub command2_click() command3.enabled = false command4.enabled = false timer1.enabled = false command1.caption = "继续" com

39、mand1.setfocusend subprivate sub command4_click() dim i as integer i = msgbox("确实要退出吗？", 1 + 32 + 0, "提示！") select case i case 1 end case 2 end selectend subprivate sub command3_click() picture1.cls picture2.cls timer1.enabled = true = 0 hscroll1.value = 10end subprivate sub text

40、1_change() hscroll1.value = text1.textend subprivate sub timer1_timer() 1 = hscroll1.value = + 1 * 180 / pi / 1000 if >= 360 then = 0 '动画 call drawend subprivate sub draw()'机构运动分析1 = / 180 * pi '-1的单位为弧度-c = 1 / (1 + q 2 + 2 * q * cos(1) = atn(q * sin(1) / (1 + q * cos(1)1 = c * q * (

41、q + cos(1)2 = c 2 * q * (q 2 - 1) * sin(1)3 = c 3 * q * (q 2 - 1) * (2 * q * (1 + (sin(1) 2) + (1 + q 2) * cos(1)4 = c 4 * q * (q 2 - 1) * sin(1) * (8 * q * (1 - q 2) * cos(1) + 8 * q 2 * (cos(1) 2 + 12 * q 2 * (1 + (sin(1) 2) - (1 + q 2) 2)s5 = 0.5 * h - d2 * tan()vl5 = -d2 / (cos() 2al5 = 2 * vl5

42、* tan()v5 = vl5 * 1 * 1a5 = (al5 * (1) 2 + vl5 * 2) * 1 2text2.text = format(s5 / 1000, "0.0000000000")text3.text = format(v5 / 1000, "0.0000000000")text4.text = format(a5 / 1000, "0.0000000000")'机构动画line3.x2 = 100 * cos(1)line3.y2 = 100 * sin(1)shape3.top = line3.y

43、2 + 7.5shape3.left = line3.x2 - 7.5line16.x2 = line3.x2 - sqr(19.5 2 + 37 2) * cos(atn(39 / 74) + )line16.y2 = line3.y2 - sqr(19.5 2 + 37 2) * sin(atn(39 / 74) + )line16.x1 = line16.x2 - 39 * sin()line16.y1 = line16.y2 + 39 * cos()line17.x1 = line16.x1 + 74 * cos()line17.y1 = line16.y1 + 74 * sin()line17.x2 = line16.x2 + 74 * cos()line17.y2 = line16.y2 + 74 * sin()line15.x1 = line16.x1line15.y1 = line16.y1line15.x2 = line17.x1line15.y2 = line17.y1line14.x1 = line16.x2line14.y1 = line16.y2line14.x2 = line17.x2line14.y