基于VB的凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線設(shè)計(jì)

1、基于VB的凸輪機(jī)構(gòu)輪廓曲線設(shè)計(jì) 石向東包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院 車輛工程系,內(nèi)蒙古包頭014030 摘要：本文以VB為主體開發(fā)語言,實(shí)現(xiàn)了凸輪輪廓尺寸的最正確設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)出 和輪廓曲線的繪制,既提升了凸輪設(shè)計(jì)效率,又益于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué).關(guān)鍵詞：凸輪機(jī)構(gòu)；Visual Basic6.0 ;輪廓尺寸最正確設(shè)計(jì)；曲線繪制0前言凸輪機(jī)構(gòu)可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,型式很多,廣泛地應(yīng)用于于各種機(jī)械,特 別是在自動(dòng)機(jī)械中.凸輪輪廓在機(jī)械原理中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位,但它的設(shè)計(jì)步驟多、涉 及參數(shù)多,給設(shè)計(jì)工作者帶來很多的不便,降低了設(shè)計(jì)效率.學(xué)習(xí)?機(jī)械原理教程?教材中 ?凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)?的

2、內(nèi)容后,深受啟發(fā),缺乏之處是沒有給出相應(yīng)計(jì)算機(jī)處理 程序.Visual BASIC語言是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言,具有良好的交互式界面.本程序采用VB6.0作 為主體開發(fā)語言,介紹了對(duì)心直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)按反轉(zhuǎn)法進(jìn)行輪廓曲線設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了凸 輪輪廓尺寸的最正確設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和輪廓曲線的繪制,既克服了手工圖解法精度 低的缺點(diǎn),又預(yù)防了解析法計(jì)算比較復(fù)雜的缺乏,提升了凸輪設(shè)計(jì)效率,給設(shè)計(jì)工作帶來極 大的方便.該程序可用于凸輪的設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué). 1程序設(shè)計(jì)思想 在用“反轉(zhuǎn)法進(jìn)行凸輪輪廓設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)使凸輪輪廓尺寸最小.程序首先確定最正確基圓半徑：先設(shè)基圓半徑等于升程rb=h,計(jì)算推

3、程和回程中的最大壓力角,利用推程a maxc a =30 °和回程a max< a =70進(jìn)行校核,如超過那么 rb=rb+5代入重新計(jì)算最大壓力角并再次校核, 如此循環(huán),直到滿足上述條件,此時(shí)的 rb值即為最正確基圓半徑；程序然后按解析法計(jì)算凸 輪從0°到360°每隔0.001 °各轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的理論和實(shí)際廓線上各點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)值,并據(jù)此作出輪廓線圖；程序最后利用DDE數(shù)據(jù)功能將以上數(shù)值導(dǎo)出到Excel電子表格,也可輸入任一轉(zhuǎn)角,在文本框中輸出相應(yīng)的理論和實(shí)際廓線上各點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)值和此位置從動(dòng)件的壓 力角.在凸輪輪廓曲線設(shè)計(jì)程序編寫中中,涉及到許多

4、曲線斜率的計(jì)算問題.我們將每間隔0.001.的凸輪轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的理論輪廓極短曲線近似地看作一段直線進(jìn)而計(jì)算曲線的斜率.這樣使程序 編寫大大簡化,而且保證了足夠的精度.2窗體設(shè)計(jì)2. 1凸輪輪廓設(shè)計(jì)程序流程圖1.插圖12. 2窗體和界面設(shè)計(jì)在窗口上端設(shè)置原始數(shù)據(jù)框架中該框架輸入數(shù)據(jù)后如圖2所示設(shè)置三 插圖2個(gè)組合文本框來選擇凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向、從動(dòng)件推程、回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律五種常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律,用六個(gè)文本框分別接收輸入?yún)?shù)：推程角81、遠(yuǎn)休止角8 2、回程角8 3、近休止角8 4、升程h和滾子半徑rt ;用一個(gè)命令按扭限制關(guān)閉凸輪設(shè)計(jì)窗口返回到VB6.0操作界面.在窗口下端設(shè)置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)框架中該框架運(yùn)行結(jié)果如圖3所示

5、設(shè)置用四個(gè) 插圖3命令按扭分別限制求凸輪最正確基圓半徑據(jù)此基圓半徑計(jì)算推程和回程最大壓力角和相應(yīng)凸輪 轉(zhuǎn)角、畫圖、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、輸入凸輪轉(zhuǎn)角求壓力角和凸輪曲線坐標(biāo)值,用五個(gè)文本框輸出最正確 基圓半徑據(jù)此基圓半徑計(jì)算推程和回程最大壓力角和相應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角、凸輪轉(zhuǎn)角及相應(yīng)的壓力 角、凸輪理論輪廓曲線坐標(biāo)值、凸輪實(shí)際輪廓曲線坐標(biāo)值、在 DDE對(duì)話中數(shù)據(jù)傳遞作為 鏈接的接收端.中間的圖片框(該圖片框運(yùn)行結(jié)果如圖4所示)顯示出設(shè)計(jì)的凸輪輪廓曲線和據(jù)輸入不同的凸輪轉(zhuǎn)角標(biāo)識(shí)機(jī)構(gòu)的壓力角,可方便地觀察設(shè)計(jì)結(jié)果.插圖43編寫VB6.0程序根據(jù)以上提出的設(shè)計(jì)思路,在 VB6.0操作界面下創(chuàng)立文件名為“凸輪設(shè)計(jì) ,vbp的

6、工程文件 包括凸輪設(shè)計(jì)窗口,在窗口中布置控件(圖2和圖形),設(shè)定控件屬性,并添加事件程序代碼. 由于篇幅有限,僅附按推程a maxw “ =30 °求最正確基圓半徑的程序代碼：Sub aa()Dim 8 As VariantDim o 0 As VariantDim x As VariantDim y As VariantDim x0 As VariantDim y0 As Variant Dim rb0 As VariantDim s As VariantDim max As Variant8 1 = Val(Textl.Text)h = Val(Text5.Text)rb0 =

7、Val(Text5.Text)max = 100Do While max > 30 max = 0x0 = 0y0 = rb0For 8 = 0.0001 To 8 1 Step 0.0001Select Case Combo1(0).ListIndexCase 0s = ( 8 /8 1) * hCase 1If 8 < 8 1 / 2 Thens = 2 * h *8* 8/ ( 81 * 8 1)Elses = h - 2 * h * (81- 8) * (81 -8)/ (81 * 8 1)End IfCase 2s = ( 8/8 1- Sin(6.2831852 *8/

8、 8 1)/ 6.2831852) * hCase 3s = (1 - Cos(3.1415926 *8/ 8 1) * h / 2Case 4s = (10 *8* 8* 8/ ( 81 * 81 * 8 1)- 15 *8* 8* 8* 8/ ( 81 * 81 *81 *_ 8 1) + 6 *8* 8* 8* 8* 8/ ( 81 * 81 * 81 * 81 * 8 1) * hEnd Selectx = (rb0 + s) * Sin(8 * 6.2831852 /360)y = (rb0 + s) * Cos(8 * 6.2831852 /360)If 6 <= 90 Th

9、enIf y > y0 Thena 0 = 180 - Atn(x - x0) / (y - y0) * 360 / 6.2831852 - (90 -8 )Elsea 0 = Abs(Atn(x - x0) / (y0 - y) * 360 / 6.2831852 - (90 -8 )End IfElseIf 6 <= 180 ThenIf x > x0 Thena 0 = Atn(x - x0) / (y0 - y) * 360/ 6.2831852 + (8 - 90)Elsea 0 = Abs(Atn(x0 - x) / (y0 - y) * 360 / 6.2831

10、852 - (8 - 90)End IfElseIf 8 <= 270 ThenIf y0 > y Thena 0 = 180 - Atn(x0 - x) / (y0 - y)* 360 / 6.2831852 - (270 -8 )Elsea 0 = Abs(270 -8 ) - Atn(x0 - x) /(y - y0) * 360 / 6.2831852)End IfElseIf x0 > x Thena 0 = Atn(x0 - x) / (y - y0) * 360 / 6.2831852 + (8 - 270)Elsea 0 = Abs(Atn(x - x0) /

11、 (y - y0) * 360 / 6.2831852 - (8 - 270)End IfEnd IfEnd IfEnd Ify0 = yx0 = xIf a 0 > max Thenmax = a 0End IfNext 8rb0 = rb0 + 5Looprb1 = rb0 - 5End Sub4 處理實(shí)例如設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu).凸輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),推程角81、遠(yuǎn)休止角8 2、回程角8 3和近休止角8 4都等于90度,行程h=30mm滾子半徑rt=8mm,從動(dòng)件推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 正弦加速度運(yùn)動(dòng),從動(dòng)件回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：余弦加速度運(yùn)動(dòng).雙擊“凸輪設(shè)計(jì),vbp 文件圖標(biāo)后,進(jìn)入 VB6.

12、0操作界面再單擊“運(yùn)行菜單的“開始命令,翻開“凸輪設(shè)計(jì)對(duì)話框,按以下步驟依次進(jìn)行操作：第一步在原始數(shù)據(jù)框架中輸入凸輪設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù).第二步求最正確基圓直徑.第三步畫圖.第四步數(shù)據(jù)導(dǎo)出致 Excel電子表格僅附1°12° .插圖5第五步輸入凸輪轉(zhuǎn)角精度為 0.001 ° 求從動(dòng)桿壓力角和凸輪曲線坐標(biāo)值.第六步單擊“退出按扭,即關(guān)閉窗口返回到VB6.0操作界面.如需繼續(xù)求不同凸輪轉(zhuǎn)角時(shí)的機(jī)構(gòu)壓力角和凸輪曲線坐標(biāo)值可重復(fù)第五步；如改變不同原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)新的輪廓曲線,可從第一步重新開始.5 結(jié)束語本文采用VB為開發(fā)語言,成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)心直動(dòng)盤形凸輪機(jī)構(gòu)的輪廓曲線設(shè)計(jì),將凸輪的

13、最正確基圓半徑設(shè)計(jì)、傳力性能分析、輪廓曲線坐標(biāo)值計(jì)算、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、輪廓曲線繪制融為一體,大大提升了凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)效率,并益于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué).此方法還可用于其它機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).參考文獻(xiàn)：1申永勝.機(jī)械原理教程M.北京：清華大學(xué)出版社,1999.2張樹兵,戴紅,陳哲.V isual Basic 6.0中文版入門與提升Z.北京：清華大學(xué)出版社,1999.THE OUTLINE CURVE DESIGN OF THE CAM MECHANISM ON THE BASIS OF VBShi XiangdongAutomobile Engineering Department,BaoTou Vocational & Technical College,Baotou Inner Mongolia,014030Abstract : This text relies mainly on VB, realizes the excellent designment of thecam outline size、the date search、the date leads and the drawing of the outline curve , not only improve the desi