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1、课程设计报告课程设计报告课程设计题目：计算机辅助设计基于课程设计题目：计算机辅助设计基于 Visual Basic6.0设计凸轮轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线 学生姓名学生姓名：席翔专专 业：机械工程及其自动化业：机械工程及其自动化班班 级级：机械 1101 班指导教师指导教师：刘衍平：刘衍平2013 年年 07 月月 0 1 日日计算机辅助设计 VB 设计凸轮轮廓曲线（本人课程设计现整理包括界面和代码，为其 他做相关设计的同学提供参考） 一、前言：凸轮机构是工程中用于实现机械化和自动化的一种重要驱动和控制机构， 凸轮机构结构简单、紧凑，但能在实现控制功能的同时传递较大的功率。因此，凸轮机构 在生产
2、中具有无可替代的优越性，尤其在高速度、高精度传动与分度机构及引导机构中， 更有突出的 优点。本文通过凸轮机构运动参数理论计算，建立凸轮机构数学模型，利用 Visual Basic 实 现面向对象化的编程。首先，查找有关凸轮机构运动参数理论计算的书籍和资料，了解凸 轮机构设计的方法，建立凸轮机构参数数学模型。然后，在 Visual Basic 6.0 软件中，对凸 轮机构参数设计进行编程，通过 VB 编程画出凸轮机构的位移曲线、速度曲线、加速度曲 线及凸轮轮廓曲线，并将 VB 源程序打包成可执行程序。 二、背景：凸轮机构是工程中用于实现机械化和自动化的一种重要驱动和控制机构， 在轻工、纺织、食品
3、、医药、印刷、标准零件制造、交通运输等领域运行的工作机械中获 得广泛应用。 为了提高产品的质量和生产率，对机械设备的性能指标提出更高的要求，就凸轮机构而言，必须进一步提高其设计水平，在解析法的基础上开展计算机辅助设计的研究和推广应用。 凸轮机构结构简单、紧凑，但能在实现控制功能的同时传递较大的功率。因此，凸轮 机构在生产中具有无可替代的优越性，尤其在高速度、高精度传动与分度机构及引导机构 中，更有突出的优点。 三、我国情况：近十多年来，我国无论是在凸轮机构的理论和应用研究，还是在凸轮 机构的产品开发和制造方面，都已取得了很大的进步，就理论研究方面而言，已达到了世 界先进水平。在凸轮机构制造方面
4、，与发达国家相比，还有一定的差距。究其原因，一方 面，我国的机械制造业的总体水平不高，缺乏精密的关键设备， 自主研制和改造的设备其 精度、刚度和可靠性都比较差，在材质、热处理和工艺等方面还存在不少问题；另一方面， 从研究单位 到企业在制造方面所投入的财力和人力远远不足，也未引起有关部门的重视。如果这方面 再不下大力气，我国的凸轮机构的研究水平还将长期落后于世界先进水平。 四、凸轮机构运动参数：图 2-1 所示为一对心直动推杆盘形凸轮机构。图中，以凸轮 的回转轴心 O 为圆心，以凸轮的最小半径 0 r 为半径所作的圆称为基圆， 0 r 称为基圆半 径。图示凸轮的轮廓由 AB、BC、CD 及 DA
5、 四段曲线组成，而且 BC、DA 两段为圆弧。 凸轮与推杆在点 A 接触时，推杆处于最低位置。当凸轮以等角速度 逆时针转动时，推 杆在凸轮廓线 AB 段的推动下，将由最低位置 A 被推到最高位置 B ，推杆运动的这一 过程称为推程，而相应的凸轮转角 0 称为推程运动角。凸轮继续转动，推杆与凸轮廓线 的 BC 段接触，由于 BC 段为以凸轮轴心 O 为圆心的圆弧，所以推杆将处于最高位置而 静止不动，此一过程称为远休，与之相应的凸轮转角 01 称为远休止角。而后，当推杆 与凸轮廓线的 CD 段接触时，它又由最高位置回到最低位置，推杆运动的这一过程称为回 程，相应的凸轮转角 0 称为回程运动角。最后
6、，当推杆与凸轮廓线 DA 段接触时，由 于 DA 段为以凸轮轴心 O 为圆心的圆弧，所以推杆将在最低位置静止不动，此一过程称 为近休，相应的凸轮转角 02 称为近休止角。凸轮再继续转动时，推杆又重复上述过程。推杆在推程或回程中移动的距离 h 称为推杆的行程。所谓推杆的运动规律，是指推杆在运动时，其位移 s 、速度 v 和加速度 a 随时间 t 变化 的规律。 五、解析法：用作图法设计凸轮廓线，概念清晰，简便易行；但误差大，效率低。对 于精度要求较高且结果复杂的凸轮廓线，通常采用解析法设计。尤其是近年来随着计算机 与数控加工技术的发展，解析法在凸轮廓线的设计中已得到了广泛的应用。用解析法设计 凸
7、轮廓线的关键问题是将凸轮廓线表示为数学方程，这一过程称为建立数学模型。 用解析法设计一直动滚子从动件盘形凸轮机构。已知凸轮以等角速度 逆时针方向转 动，凸轮基圆半径 r0,滚子半径 r,导向和凸轮轴心间的相对位置及偏距 e,从动件的运动规律 s s( )。 （1） 理论廓线方程过凸轮的回转中心 O 建立直角坐标系 XOY,如图 2-9 所示， 设推程开始时从动件滚子中心处于 B0 点，B0 即为凸轮理论廓线的起始点。当凸轮逆时 针转过角时，应用反转法，假设凸轮不动，则从动件与导路一起沿 方向反转 角， 处于 B 位置。设对应此过程滚子中心按已知的运动规律产生的位移为 s=s。由作图法可知 此时
8、滚子中心点 B 即为凸轮理论廓线上的点。B 点在坐标系中的表达式为：六、VB 简介：Visual Basic（简称 VB）是面向对象可视化的程序设计语言，具有良好 的交互式界面。 它使用起来操作方便、简单易懂，即使用户从来没有接触过编程，但只要会使用 Windows 操作系统，就可以很快学会怎样使用 Visual Basic 去开发一个简单但功能完整的 Windows 应用程序13-17。 传统的程序设计语言设计程序时，都是通过编写程序代码来设计用户界面，在设计过 程中看不到界面的实际效果，只有在运行程序时才能观察到。如果对界面的效果不满意， 就必须回到程序中重新设计，这往往需要反复多次，从而
9、大大降低了编程效率。 VB 采用了可视化的程序设计方法，利用系统提供的大量可视化控件，可以直接绘制用 户图形界面，并可直观、动态地调整界面，不必再用大量程序代码来描述界面元素的外观 和位置，从而克服了传统编辑模式，提高了编程效率。用 Visual Basic 开发程序，就好比 盖房子，系统提供的可视化控件好比盖房子用的砖和瓦等原料，通过合理的搭配组合，可 以方便地构造出所需的应用程序。 VB 综合运用了 Basic 语言和可视化设计工具，巧妙地将 Windows 应用程序编程的复杂 性封装起来，既没有牺牲 Windows 应用程序的特点，又提供了编程的简易性。 Visual Basic 的程序
10、开发过程基本可分为八个步骤： 在 VB 中创建一个新的工程； 建立应用程序窗体（即用户界面） ； 在窗体中绘制所需的控制对象； 设置窗体和控件的属性； 为需要响应用户操作的对象编写事件过程（即编程） ； 运行及调试应用程序； 保存工程； 编译工程，生生成可执行的应用程序。 七、界面设计：说到程序当然要考虑两个方面的因素，第一就是代码，第二就是界面， 我们力求界面友好，程序清晰客观。下面是界面部分：（1）首先双击运行程序出现如下界面：（2）针对查看 3-4 题目及位移线图：（3）根据题中数据进行参数设置：（4）第一步：按比例画位移线图、基圆和偏距圆,并标明各运动角：（5）第二步：延长从动件，与偏
11、距圆相切，以此为始点在偏距圆上做出各运动角：（6）第三步：将推程运动角和回程运动角分成若干等份,画等分线与偏距圆交点的切线，与基圆相交：（7）第四步：延长各切线，延长线段长度与位移线图对应等分线段长度相等：（8）第五步：顺次光滑连接各点,得凸轮理论轮廓曲线：（9）第六步：以理论轮廓线上各点为圆心，以滚子半径为半径作圆,所得包络线为凸轮实 际轮廓曲线：（10）第七步：可以进行动画演示：八、代码设计：Form1Form1 的代码：的代码：Option ExplicitPrivate Sub Command1_Click()Form2.Show End SubPrivate Sub Command2
12、_Click()Form1.Hide End SubForm2Form2 的代码：的代码：Option ExplicitPrivate Sub Command1_Click()Form2.Hide End SubFrmFrm 等分的代码：等分的代码：Private Sub Command1_Click()i 等分 DT0 = Val(frm 等分.Text1.Text)i 等分 DT2 = Val(frm 等分.Text2.Text)Unload Me End Sub Frm 对心设计的代码：对心设计的代码： Option Explicit Private Sub cmdFifth_Click
13、()Dim i As IntegerText1.Text = “5.以理论轮廓线上各点为圆心，以滚子半径为半径作圆,所得包络线为 凸轮实际轮廓曲线。 。“mainfrm.Picture1.DrawWidth = 1For i = 0 To 360 Step 10mainfrm.Picture1.Circle (PointXY(i, 1), PointXY(i, 2), r1, &HFFFFC0Nextmainfrm.Picture1.DrawWidth = 3mainfrm.Picture1.PSet (FactPXY(0, 1), FactPXY(0, 2)For i = 1 To 360
14、Step 1If i = 0 Thenmainfrm.Picture1.Line -(FactPXY(i, 1), FactPXY(i, 2), &H80FF&Next End Sub Private Sub cmdSixth_Click()Unload Me End Sub Private Sub Command_Click()mainfrm.init1Text1.Text = “1.按比例画位移线图和基圆,并标明各运动角。“First0_stepFirst_StepEnd SubPrivate Sub Command2_Click()Dim i As IntegerText1.Text =
15、 “2.将推程运动角和回程运动角分成若干等份。“If i 等分 DT0 0 ThenFor i = 1 To i 等分 DT2Unload mainfrm.lin 等分 DT2(i)Unload mainfrm.lin 基圆 DT2(i)Unload mainfrm.lin 凸轮 DT2(i)NextEnd Iffrm 等分.Show vbModalIf i 等分 DT0 * i 等分 DT2 = 0 Then Exit SubSecond_Step End Sub Private Sub Command3_Click()Text1.Text = “3.延长基圆上各等分线，延长线段长度与位移线
16、图对应等分线段长度相 等。“Third_Step End Sub Private Sub Command4_Click()If r1 = 0 ThenText1.Text = “4.顺次光滑连接各点,得凸轮轮廓。“mainfrm.Picture1.DrawWidth = 3ElseText1.Text = “4.顺次光滑连接各点,得凸轮理论轮廓曲线。“mainfrm.Picture1.DrawWidth = 1End IfForth_step End Sub Public Sub First0_step()Dim i As Integermainfrm.Picture1.Cls画回转中心x0 = 230: y0 = 300mainfrm.Picture1.Circle (x0, y0), 10, &HFFFF&画坐标轴mainfrm.linX.Y1 = PointXY(0, 2): mainfrm.linX.Y2 = PointXY(0, 2)mainfrm.l
