平面连杆机构的运动分析
本文首先介绍了机械原理学科在现今世界的发展情况，随后详细介绍了机械原理学科中的平面四杆机构和曲柄滑块机构的基本知识。再次简单介绍了编程软件Visual Basic的发展由来及其主要特点。随后，通过解析法，即数学建模的方式对两种不同的机构进行了运动分析，并且借助Visual Basic软件进行了编程，将计算机技术与传统机械进行了有效结合，使得两种不同机构的运动状态及其运动状态下的特点一目了然的展现在了程序上。最后，通过Visual Basic的数据保存功能，将已有的数据保存在了指定文件夹中。 F00032
关键词：机械原理 运动分析 数学建模 Visual Basic
Linkage analysis of planar motion
Abstract：This paper describes the mechanical principles of discipline in the development of the modern world, and then details the basic knowledge of mechanical principles disciplines four-bar linkage and slider-crank mechanism. Again a brief introduction to Visual Basic programming software development origin of its main features. Subsequently, analytical method, namely mathematical modeling approach for two different agencies conducted a motion analysis, and the use of the Visual Basic software programming, computer technology and machinery for the effective combination of traditional, making the movement of two different institutions characteristics of states and their movement state glance on the program show. Finally, Visual Basic data storage function, existing data will be saved in the specified folder.
Key Words: Mechanical principles; Mathematical Modeling; Visual Basic
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1概述…………………………………………………………………………………………1
1.1 机械原理学科发展现状…………………………………………………………………1
1.2 机械生产中的计算机辅助设计及其应用………………………………………………2
2 Visual Basic语言概述…………………………………………………………………3
2.1 概述………………………………………………………………………………………3
2.2 Visual Basic的几大主要功能特点……………………………………………………3
3平面四杆机构运动分析与程序设计…………………………………………………5
3.1 平面四杆机构简介………………………………………………………………………5
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件…………………………………………………………5
3.3 平面四杆机构数学建模…………………………………………………………………5
3.4 绘制流程图………………………………………………………………………………7
3.5 程序运行举例…………………………………………………………………………8
4 曲柄滑块机构运动分析与程序设计………………………………………………12
4.1 曲柄滑块机构简介……………………………………………………………………12
4.2 曲柄滑块机构数学建模………………………………………………………………12
4.3 绘制流程图……………………………………………………………………………14
4.4 程序运行举例…………………………………………………………………………16
结语……………………………………………………………………………………………20
参考文献……………………………………………………………………………………21
致谢……………………………………………………………………………………………22
1概述
1.1机械原理学科发展现状
当今时代，全世界正经历着一场崭新的技术革命。新兴的概念、理论、方法、工艺在各行各业中不断涌现。作为向大部分其他行业提供基础装备的机械工业，也得到了长足且迅猛的发展。
现代机械工业正日益向着高速、重载、高精度、低噪声等方向发展，因此，对机械行业提出的要求也越来越苛刻。有些机械产品作用于宇宙探索，有些则应用于深海作业，有的微小到能进入人体血管，有的却又是庞然大物，有的机械速度几倍于声速，有的机械又需要作纳米级的微位移等等。作为机械工业发展基础之一的机械原理学科，为了能够满足这种种需求，适应这种种情况，新的研究课题与日俱增，多样的研究方法日新月异。
为适应当前社会工业生产发展的需要，自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构和机电光液综合机构等多方面的研发都已经取得了相当大的进展。在进行机械的分析与综合中，不仅仅需要考虑机械的运动性能，同时，它的动力性能也应在考虑的范围之内；而在机械运转时，主要考虑构件的振动和弹性变形，以及运动副中的间隙和机构的误差对机械运动及动力性能所造成的影响；另外，还包括像怎样对构件和机械进一步作好动力平衡的问题等等。
在连杆机构方面，加强了对空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆机构的弹性动力学和连杆机构的动力平衡的研究的重视程度；在齿轮机构上，发展了齿轮啮合原理，提出了许多性能优异的新型齿廓曲线和新型转动，提高了对高速齿轮、精度齿轮、微型齿轮的研制速度；在凸轮机构方面，异常重视对高速凸轮机构的研究。为了获得动力性能好的凸轮机构，在凸轮机构推杆运动规律的开发、选择和组合上作了很多研究和尝试。除此之外，为了适应现代机械高速度、快节拍、优性能的需要，还发展了高速高定位精度的分度机构，具有优良综合性能的组合机构，以及各种机构的变异和组合等等。目前，计算机的使用广泛应用到了机械的分析和综合中去，同时发展并推广了计算机辅助设计、优化设计、考虑误差的概率设计。提出了多种有利于对机械进行分析和综合的数学工具，编制了许多大型通用或专用的计算程序。此外，随着现代科学计算的发展，测试手段的日臻完善，也加强了对机械的实验研究。
总之，作为机械原理学科，其研究领域异常广阔，内容也是非常丰富。每年，在机械原理的不同领域，都会出现大量的研究成果和与时俱进的文献资料。
1.2机械生产中的计算机辅助设计及其应用
机构分析与机构设计一起构成机构学的两方面的内容。早期，考虑到机构学问题所涉及到的往往都是非线性的运动方程，某些甚至是相当复杂的超越方程组，因此那时的机构学的发展与图解法密切相关。对这些非线性的运动方程进行求解在计算机出现并开始应用于此之前，几乎是不可能的。就算理论上可行，但由于其可操作性实在太差，进而不得不让人望而却步。
直到计算机正式开始应用，才使得机构学的发展进入了一个崭新的时代。20世纪60年代初，已有研究人员应用计算机的功能代替了机构学的图解法。60年代末，有人应用计算机模拟批处理来解决准点法和优化法的综合问题。70年代初，有发现了适用于平面机构运动学和动力学分析的程序。在这个基础上，从严格的批处理逐渐过渡到对话式的计算，这对设计者来说是很有意义的一步。进入80年代，图形技术进入了机构学领域，使得机构的分析与计算更直观、更清晰了。
计算机辅助机械原理课程设计系统应用Visual Basic 6.0语言，依托解析法的理论模型及公式，在计算机上实现了平面四杆机构、凸轮机构、齿轮机构、牛头刨床和压床等机构的参数化设计及其运动和力分析。
多年来，机械原理课程设计一直沿用传统的教学和设计方法:图解法。图解法对比较简单的机构进行设计及受力分析时，具有清晰、简便、直观等优点，但也存在着很多弊端和不足，最明显的就是作图复杂、工作量大、精度低、效率低，进而会造成对设计中出现的错误不易及时修改等困难。
在本设计中采用解析法，充分利用计算机运算速度快、信息量大及图形显示能力强的特点，实现了参数化机构设计与分析的可视化计算，这是传统课程设计方法无法实现的。采用计算机辅助设计应用于机构运动分析，既可以帮助学生充分理解课程设计的任务、原理及思路，又可以减轻劳动强度，提高计算的正确性。
面向对象的计算机程序设计方法，使得编程者按自己意图设计的程序，变为使用者按自己的要求操作控制的程序，如各种文字处理软件。受这一思想的启发，软件工程师开发了计算机自动处理，给使用者带来了极大的方便。在设计方法上采用了优化设计的思想，即用机构分析的手段达到机构设计的目的。随着计算机软件技术的飞速发展，计算机将在机构分析中发挥更大的作用。
2 Visual Basic语言概述
2.1 概述
Visual Basic是建立在Basic语言的基础上发展而成的。自从1988年微软公司推出了基于图形用户界面的Windows操作系统后，为了简化在此环境下编写程序时带来的越来越复杂的程序设计步骤，以及随之而来的庞大的工作量，进而产生了面向对象的可视化程序设计工具Visual Basic。
1991年推出的Visual Basic1.0版取得了巨大成功。它以结构化的Basic语言为基础，以事件驱动为运行机制。随着操作平台的不断更新与完善，Visual Basic的版本也随之得到了升级。目前，Visual Basic已逐渐成为简单易学同时功能强大的编程工具。
3平面四杆机构运动分析与程序设计
3.1平面四杆机构简介
平面四杆机构是指由四个刚性构件通过低副连接而成的，且在同一平面内运动的机构。由于其为面接触，因此平面四杆机构传动压强小，便于轮滑，磨损轻，且机构简单易于制造，同时又可以实现可靠的几何封闭
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件
（1）最长杆长与最短杆长之和小于等于其余两杆长度之和
（2）最短杆与机架相邻，或者是机架 查看完整请+Q:351916072获取
关键词：机械原理 运动分析 数学建模 Visual Basic
Linkage analysis of planar motion
Abstract：This paper describes the mechanical principles of discipline in the development of the modern world, and then details the basic knowledge of mechanical principles disciplines four-bar linkage and slider-crank mechanism. Again a brief introduction to Visual Basic programming software development origin of its main features. Subsequently, analytical method, namely mathematical modeling approach for two different agencies conducted a motion analysis, and the use of the Visual Basic software programming, computer technology and machinery for the effective combination of traditional, making the movement of two different institutions characteristics of states and their movement state glance on the program show. Finally, Visual Basic data storage function, existing data will be saved in the specified folder.
Key Words: Mechanical principles; Mathematical Modeling; Visual Basic
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1概述…………………………………………………………………………………………1
1.1 机械原理学科发展现状…………………………………………………………………1
1.2 机械生产中的计算机辅助设计及其应用………………………………………………2
2 Visual Basic语言概述…………………………………………………………………3
2.1 概述………………………………………………………………………………………3
2.2 Visual Basic的几大主要功能特点……………………………………………………3
3平面四杆机构运动分析与程序设计…………………………………………………5
3.1 平面四杆机构简介………………………………………………………………………5
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件…………………………………………………………5
3.3 平面四杆机构数学建模…………………………………………………………………5
3.4 绘制流程图………………………………………………………………………………7
3.5 程序运行举例…………………………………………………………………………8
4 曲柄滑块机构运动分析与程序设计………………………………………………12
4.1 曲柄滑块机构简介……………………………………………………………………12
4.2 曲柄滑块机构数学建模………………………………………………………………12
4.3 绘制流程图……………………………………………………………………………14
4.4 程序运行举例…………………………………………………………………………16
结语……………………………………………………………………………………………20
参考文献……………………………………………………………………………………21
致谢……………………………………………………………………………………………22
1概述
1.1机械原理学科发展现状
当今时代，全世界正经历着一场崭新的技术革命。新兴的概念、理论、方法、工艺在各行各业中不断涌现。作为向大部分其他行业提供基础装备的机械工业，也得到了长足且迅猛的发展。
现代机械工业正日益向着高速、重载、高精度、低噪声等方向发展，因此，对机械行业提出的要求也越来越苛刻。有些机械产品作用于宇宙探索，有些则应用于深海作业，有的微小到能进入人体血管，有的却又是庞然大物，有的机械速度几倍于声速，有的机械又需要作纳米级的微位移等等。作为机械工业发展基础之一的机械原理学科，为了能够满足这种种需求，适应这种种情况，新的研究课题与日俱增，多样的研究方法日新月异。
为适应当前社会工业生产发展的需要，自控机构、机器人机构、仿生机构、柔性及弹性机构和机电光液综合机构等多方面的研发都已经取得了相当大的进展。在进行机械的分析与综合中，不仅仅需要考虑机械的运动性能，同时，它的动力性能也应在考虑的范围之内；而在机械运转时，主要考虑构件的振动和弹性变形，以及运动副中的间隙和机构的误差对机械运动及动力性能所造成的影响；另外，还包括像怎样对构件和机械进一步作好动力平衡的问题等等。
在连杆机构方面，加强了对空间连杆机构、多杆多自由度机构、连杆机构的弹性动力学和连杆机构的动力平衡的研究的重视程度；在齿轮机构上，发展了齿轮啮合原理，提出了许多性能优异的新型齿廓曲线和新型转动，提高了对高速齿轮、精度齿轮、微型齿轮的研制速度；在凸轮机构方面，异常重视对高速凸轮机构的研究。为了获得动力性能好的凸轮机构，在凸轮机构推杆运动规律的开发、选择和组合上作了很多研究和尝试。除此之外，为了适应现代机械高速度、快节拍、优性能的需要，还发展了高速高定位精度的分度机构，具有优良综合性能的组合机构，以及各种机构的变异和组合等等。目前，计算机的使用广泛应用到了机械的分析和综合中去，同时发展并推广了计算机辅助设计、优化设计、考虑误差的概率设计。提出了多种有利于对机械进行分析和综合的数学工具，编制了许多大型通用或专用的计算程序。此外，随着现代科学计算的发展，测试手段的日臻完善，也加强了对机械的实验研究。
总之，作为机械原理学科，其研究领域异常广阔，内容也是非常丰富。每年，在机械原理的不同领域，都会出现大量的研究成果和与时俱进的文献资料。
1.2机械生产中的计算机辅助设计及其应用
机构分析与机构设计一起构成机构学的两方面的内容。早期，考虑到机构学问题所涉及到的往往都是非线性的运动方程，某些甚至是相当复杂的超越方程组，因此那时的机构学的发展与图解法密切相关。对这些非线性的运动方程进行求解在计算机出现并开始应用于此之前，几乎是不可能的。就算理论上可行，但由于其可操作性实在太差，进而不得不让人望而却步。
直到计算机正式开始应用，才使得机构学的发展进入了一个崭新的时代。20世纪60年代初，已有研究人员应用计算机的功能代替了机构学的图解法。60年代末，有人应用计算机模拟批处理来解决准点法和优化法的综合问题。70年代初，有发现了适用于平面机构运动学和动力学分析的程序。在这个基础上，从严格的批处理逐渐过渡到对话式的计算，这对设计者来说是很有意义的一步。进入80年代，图形技术进入了机构学领域，使得机构的分析与计算更直观、更清晰了。
计算机辅助机械原理课程设计系统应用Visual Basic 6.0语言，依托解析法的理论模型及公式，在计算机上实现了平面四杆机构、凸轮机构、齿轮机构、牛头刨床和压床等机构的参数化设计及其运动和力分析。
多年来，机械原理课程设计一直沿用传统的教学和设计方法:图解法。图解法对比较简单的机构进行设计及受力分析时，具有清晰、简便、直观等优点，但也存在着很多弊端和不足，最明显的就是作图复杂、工作量大、精度低、效率低，进而会造成对设计中出现的错误不易及时修改等困难。
在本设计中采用解析法，充分利用计算机运算速度快、信息量大及图形显示能力强的特点，实现了参数化机构设计与分析的可视化计算，这是传统课程设计方法无法实现的。采用计算机辅助设计应用于机构运动分析，既可以帮助学生充分理解课程设计的任务、原理及思路，又可以减轻劳动强度，提高计算的正确性。
面向对象的计算机程序设计方法，使得编程者按自己意图设计的程序，变为使用者按自己的要求操作控制的程序，如各种文字处理软件。受这一思想的启发，软件工程师开发了计算机自动处理，给使用者带来了极大的方便。在设计方法上采用了优化设计的思想，即用机构分析的手段达到机构设计的目的。随着计算机软件技术的飞速发展，计算机将在机构分析中发挥更大的作用。
2 Visual Basic语言概述
2.1 概述
Visual Basic是建立在Basic语言的基础上发展而成的。自从1988年微软公司推出了基于图形用户界面的Windows操作系统后，为了简化在此环境下编写程序时带来的越来越复杂的程序设计步骤，以及随之而来的庞大的工作量，进而产生了面向对象的可视化程序设计工具Visual Basic。
1991年推出的Visual Basic1.0版取得了巨大成功。它以结构化的Basic语言为基础，以事件驱动为运行机制。随着操作平台的不断更新与完善，Visual Basic的版本也随之得到了升级。目前，Visual Basic已逐渐成为简单易学同时功能强大的编程工具。
3平面四杆机构运动分析与程序设计
3.1平面四杆机构简介
平面四杆机构是指由四个刚性构件通过低副连接而成的，且在同一平面内运动的机构。由于其为面接触，因此平面四杆机构传动压强小，便于轮滑，磨损轻，且机构简单易于制造，同时又可以实现可靠的几何封闭
3.2 平面四杆机构存在曲柄的条件
（1）最长杆长与最短杆长之和小于等于其余两杆长度之和
（2）最短杆与机架相邻，或者是机架 查看完整请+Q:351916072获取
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