毕业设计（论文）VB6.0凸轮机构CAD系统开发（附源程序）.doc

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1、凸轮机构CAD系统开发摘要：为了提高设计效率和设计精度，基于模块化程序设计方法，采用可视化的面向对象的编程语言VB6.0为开发工具开发了凸轮机构CAD系统。本课题研究了面向VB环境的凸轮机构CAD系统的构成、主要模块功能以及软件系统的实现方法。针对凸轮机构的各种类型，进行了相应的程序编制，解决了尖顶、滚子、平底直动从动件和摆动从动件的盘形凸轮机构可视化输入，实现了自动化设计和参数化绘图。并将设计结果数据保存到数据库中。该软件具有友好的可视化界面、移植性好和便于维护及功能扩充等特点。关键词:凸轮机构;VB6.0;CAD系统 全套源程序等，联系153893706The development of

2、 CAD system of Cam MechanismAbstract: In order to enhance the rated capacity and the design precision，based on the method of modularized program design, in use of the tool of VB6.0 which is a visual and object-oriented program language, the CAD system of Cam Mechanism has been developed. This topic

3、researches on the make-up and modular function of the CAD system of Cam Mechanism based on VB and the realization of the software system. The result has been obtained and preserved in data-bases. In view of each type of Cam Mechanism, the corresponding programming has been carried on to solve the pr

4、oblem of the visual input of the knife-edge, the roller, the flat-face base translating follower and oscillating follower plate Cam Mechanism. Eventually, the automatic design and parameterized plotting has been realized. This program has been characterized with friendly visualization interface, goo

5、d transplantation, convenient function extensibility, and so on.Key words: Cam Mechanism; Visual Basic 6.0; CAD system 目 录1 前言11.1 凸轮机构CAD系统开发的背景11.2 凸轮机构CAD系统开发的意义22 国内外发展概况及现状32.1 欧美国家凸轮机构的发展现状32.2 日本凸轮机构的发展现状42.3 我国凸轮机构的发展现状42.4 凸轮机构有待进一步研究和发展的方向53 总体方案设计63.1 盘形凸轮机构基础理论分析63.1.1 凸轮机构的类型63.1.2 凸轮机构

6、从动件的基本运动规律73.1.3 盘形凸轮机构压力角与基本尺寸的关系123.1.4 凸轮机构的理论轮廓线133.1.5 凸轮机构的实际轮廓线143.1.6 盘形凸轮机构滚子半径的选择143.2 开发工具的选择153.2.1 软件的选择153.2.2 开发环境164 凸轮机构CAD系统设计184.1 总体结构184.2 界面设计204.2.1 建立欢迎界面204.2.2 分别建立六种类型的盘形凸轮机构的界面204.2.3 建立盘形凸轮机构设计主窗体215 关键技术处理235.1 欢迎界面235.2 不同窗体间的切换245.3 VB 控制 Windows Media Player控件245.4 V

7、B 控制Picture 控件255.5 菜单编辑器255.6 控件可见性265.7 VB 控制 Excel控件265.7.1 创建Excel对象275.7.2 设置单元格和区域值275.7.3 VB读写Excel表285.7.4 VB与Excel的相互勾通296 结论32参考文献33致谢34附录351 前言凸轮机构是常用机构，应用范围很广。自上世纪三十年代以来，人们就在不断地研究它，并且研究工作随着新技术、新方法的产生和应用在不断深化。机构作为确定运动的实体，其基本特征是它的可动性，人们在对机构进行设计和运动分析时，不仅仅需要获得机构的运动学参数，更希望通过计算机动态模拟技术，在屏幕上能形象直

8、观地看到机构的实时运动情况，以便更准确地判断其运动是否符合要求及机构参数改动后修改方案的实际运行效果，因此研制集数值计算与动态图形仿真于一体，且具有人机对话功能的机构设计软件，对提高机构的设计效果是十分必要的。本文用VB计算机编程语言编写了盘形凸轮机构CAD系统，通过人机对话，可实时修改输入参数及选择从动件运动规律，从而使凸轮机构的设计直观化、实时化。随着计算机技术的发展，很多高校开始着手于参数化设计，使设计者在输入原始参数后，就能得到该参数下的凸轮廓线及有关参数，这样将大大缩短解析法设计凸轮廓线时数据处理时间，提高设计工作效率。1.1 凸轮机构CAD系统开发的背景凸轮机构CAD系统的开发来源

9、于工程实际。开发一个凸轮机构CAD系统。系统应包括直动、摆动、尖顶、平底、滚子从动件的盘形凸轮设计的全部内容。微机进入我国已有多年，计算机技术在我国已经得到很大的发展。计算机具有强大的数值计算、逻辑判断和图形绘制功能，在有关软件的支撑下，可以完成凸轮机构设计的各个环节。利用计算机进行凸轮机构设计，不仅可以大大提高设计速度、设计精度和设计自动化程度，而且可以采用动态仿真技术和三维造型技术，模拟凸轮机构的工作情况，甚至可由设计数据形成数控加工程序，直接传输给制造系统，实现计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)一体化，从而提高产品质量，缩短产品更新换代周期。使用参数化设计，可以使凸轮机构

10、的设计能够快速进行。只要由设计者输入或者选择相关的参数，就能够自动的得到有关数据，例如：位移、速度、加速度与转角之间的关系，凸轮廓线的设计，从动件的运动是否失真，以及在整个过程中压力角是否超过许用压力角，运动仿真等。采用Visual Basic作为软件开发平台，进行面向对象的程序设计。使用多窗体程序设计完成整个设计过程，达到预期的设计效果。A凸轮机构CAD系统开发的技术要求a. 系统界面简单明了，美观实用；b. 设计界面采用人机交互，已知参数由设计者选择或者输入；c. 使用过程中能给设计者必要的联机帮助；d. 计算结果和输出的图形应清楚、显目，并储存于文件中，便于查询和打印输出。B凸轮机构CA

11、D系统开发主要解决的问题 a. 位移、速度、加速度与转角之间的关系；b. 运动是否失真；c. 压力角是否满足设计要求；d. 数据的查询和打印输出。C主要解决问题的解决方案a. 当凸轮每转过一度时，把从动件的位移、速度、加速度的数值求解出来，存放到对应的数组中去；b. 求出凸轮上每点的曲率半径。对于滚子从动件，比较曲率半径和滚子半径的大小，从而确定运动是否失真；对于平底从动件，判断凸轮上每点的曲率半径是否大于零，从而确定运动是否失真；c. 求出凸轮上每点的压力角，然后和凸轮许用压力角进行比较；d. 系统要求对计算结果便于查询和打印输出。为实现此功能，可以引用Microsoft Excel 11.

12、0 Object Library部件，将数组里面的数据导入Excel对应单元中，然后将Excel文件保存。 D凸轮机构设计的预期效果a. 系统界面简单明了，美观实用；b. 设计界面采用人机交互，已知参数由设计者选择或者输入；c. 使用过程中能给设计者必要的联机帮助；d. 计算结果和输出的图形应清楚、显目，并储存于文件中，便于查询和打印输出。1.2 凸轮机构CAD系统开发的意义人类创造发明机构和机器的历史十分悠久，随着近代科学技术的飞速发展，机构和机器理论已经发展成为一门重要的技术基础学科。由于工业生产对新型工作机、机械手、机器人的需要，有力地促进了许多新机构、新机器的发明。机构学出现许多新分支

13、，如广义机构学、机器人机构学、微型机构学、仿生机构学等。它是机械技术与微电子学、计算机科学、控制技术、信息科学、生物科学、材料科学的交叉、融会和综合结果，这极大地推动了新的设计理论和新的设计方法的发展。2 国内外发展概况及现状6凸轮机构结构简单、紧凑，在自动机床进刀机构、上料机构、内燃机配气机构、制动机构及印刷机、纺织机、插秧机、闹钟和各种电器开关中都有广泛的应用。正是它的广泛应用推动了对它的研究和它自身的发展。最初，人们只研究凸轮的简单几何形状和运动，以满足对从动件运动的简单的位移要求。随着对各种机械在速度、效率、寿命、噪声和可靠性等方面要求的日益提高，对凸轮机构的研究也逐步扩展与深化，从简

14、单地考虑几何尺寸、运动分析和静力分析，发展到考虑动力学分析、润滑、误差影响、弹性变形等，其研究方向已有数十个之多。特别是上世纪五十年代以来，由于计算机技术和各种数值计算方法的发展，使得很多方面的研究得以深入。2.1 欧美国家凸轮机构的发展现状在欧美各国，很多学者为凸轮机构的研究作出了贡献。早在三十年代，F.D.Fur- man就写了一本系统介绍凸轮设计的著作，当时的研究工作主要集中在低速凸轮机构，而且主要分析的是运动规律。到了四十年代，人们开始对配气凸轮机构的振动进行深入研究，并从经验设计过渡到有理论根据的运动学和动力学分析。四十年代末，J.A.Hrones等人已经注意到从动件的刚度对凸轮机构

15、动力学响应有明显的影响。五十年代初，D.B.Mitchan最先对凸轮机构进行实验研究。后来不少学者采用多种仪器，如高速摄影机、加速度分析仪和动态应变仪等，对高速凸轮的动力学响应进行测量，并获得了许多重要成果。随着计算机的发展，凸轮机构的CAD/CAM获得巨大成功，凸轮机构的研究经历了从经验设计到优化设计，从单纯的运动分析到动力学研究，从手工加工到CAM等发展阶段。仅八、九十年代，就有P.Nemtma，J.K.Mills，Y.Peng，V.Y .Belrstij，Y.W.Chan等人先后发表了有关凸轮机构优化设计方面的论文，而Tsay，Bagci，Camil，Yilma，Yuksel，A.I.M

16、ahyudain，Cardona，Aiberto，T.L.Drenserllo等人先后发表了有关凸轮振动、动态响应等动力学性能方面的论文。在高速凸轮机构的研究方面，欧美各国也取得了巨大的成就。Tesar在其著作中对高速凸轮机构采用的多项式运动规律有较详细的论述，而T.weber，A.S.Gutman，F.Freadunstein等人提出了付氏级数运动规律，D.A.Steddart与G.F.Fawcett等提出了多项式动力运动规律等等。同时，M. Chew，Y.S.Unlusoy等人对高速凸轮机构的动力学问题在进行研究。最近，德国、英国在高速凸轮机构的研究方面又有了新的突破，对凸轮机构的研究采用

17、了谐分析、谐综合等分析设计方法，使得高速凸轮机构的动力学性能有了很大的改善。欧美各国的学者还特别注重研究文献的收集整理，P.W.Jensen在其专著凸轮设计与制造中几乎列出了1984年以前的、有记载的、可以找得到的所有的文献资料，共1817篇。根据该书和1984年以后出版的Ei，对欧美各国自1950年以来在各研究方向所发表的论文数量作了初略的统计，总结得出四十年来欧美各国凸轮机构研究的特点大致如下：a. 论文数量多，研究范围广；b. 研究的连续性和发展性强。在每个研究方向上每年都有相当数量的论文发表，而且关于新技术应用的论文数量也逐年增多。如五十年代至六十年代，有关设计加工及刀具的论文是大量的

18、，而有关优化设计的论文几乎没有。到了七十至八十年代，这方面的论文显著增多，而到了九十年代，有关凸轮机构动力学方面的研究论文大量发表，同时有关高速凸轮机构的新的分析方法和改善其动力学性能方面的研究论文也不断涌现。因此可以认为，凸轮机构的研究是持续且有发展的；c. 研究工作随着新技术、新方法的产生和应用而深化。例如凸轮机构的优化设计，早期的优化目标极为简单，主要是确定最小基圆半径。随着优化方法和计算机的应用，优化目标的选择也越来越复杂，如可以是最小体积、最小接触应力、最长寿命、从动件最小振动、最高效率、最小功耗等；d. 基础理论的研究持续稳定。虽然凸轮机构的研究不断有新的扩展，但是对其基础理论如从

19、动件运动规律、几何学、运动学等方面的研究论文仍有相当多的数量，这是因为当其他方面的研究需要深化和扩展时，往往由于基础理论研究得不够而难以继续。例如采用优化方法，如果数学模型误差很大，再好的优化方法也得不到好的结果。2.2 日本凸轮机构的发展现状日本也特别重视凸轮机构的研究，有很多从事凸轮机构研究的专家，早期有小才川介、中开英一等，现在有牧野洋、西冈雅夫、筱原茂之等；还有许多专门生产凸轮机构的公司，如大家公司、三共制作所、协和凸轮公司等。日本经常举行讨论凸轮机构的学术会议。在有关的国际性刊物上也经常看到日本在凸轮机构研究方面的论文。日本近期在凸轮技术的发展上所做的工作主要有以下几个方面：a. 在

20、机构设计方面，致力于寻求凸轮机构的精确解和使凸轮曲线多样化，以适应新的要求；b. 加强了凸轮机构动力学和振动方面的研究，提高了机构的速度，发展了高速凸轮。他们已经生产出分度数每分钟8000次的分度凸轮机构；c. 研制新的凸轮加工设备，以适应新开发的产品。实现了凸轮机构的小型化和大型化，已经设计生产出了世界上最小和最大的蜗杆凸轮机构，中心距前者为28mm，后者为800mm；d. 加强凸轮机构的标准化，发展成批生产的标准凸轮机构；e. 发展凸轮机构的CAD/CAM系统。日本学者特别注重将各方面的研究成果应用到实际的产品开发中去，如他们充分地认识到凸轮机构作为控制机构具有高速下的稳定性、优良的再现性

21、、良好的运动特性和可靠性、易于实现同步控制、刚度高等优越性，因而十分重视将凸轮机构与电子技术相结合，在控制机构上作广泛的研究，从而拓宽了凸轮机构的用途。2.3 我国凸轮机构的发展现状我国对凸轮机构的应用和研究已有多年的历史，目前仍在继续扩展和深入。1983年全国第三届机构学学术讨论会上关于凸轮机构的论文只有8篇，涉及设计、运动规律、分析、廓线的综合等四个研究方向。到了1988年第六届会议，已有凸轮机构方面的论文20篇，增加了动力学、振动、优化设计等研究方向。而1990年第七届会议，凸轮机构方面的论文22篇，又增加了CAD/CAM、误差分析等研究方向。近几年，对凸轮分度机构方面的研究也不断深入，

22、并发表了一系列论文，对凸轮机构的共扼曲面原理、专家系统等方面也有了相当的研究。现在凸轮机构已经在包装机械、食品机械、纺织机械、交通运输机械、动力机械、印刷机械等领域得到广泛的应用。但是，与先进国家相比，我国对凸轮机构的研究和应用还存在较大的差距，尤其是在对振动的研究、凸轮机构的加工及产品开发等方面。2.4 凸轮机构有待进一步研究和发展的方向虽然已有很多学者对凸轮机构的研究做了相当多的工作，但在各研究方向仍有许多可继续进行的工作，并有一些研究工作有待开发。从设计的角度考虑，大致有以下几点：a. 在从动件运动规律的研究方面，除了继续寻找更好的运动规律外，要研究有效的分析方法；b. 在几何学和运动学

23、的研究方面，要综合考虑各种凸轮机构，尽可能导出普遍适用的计算公式。已有研究大多集中于平面和圆柱凸轮，而且是一种凸轮一种研究方法，因而设计公式过多，近似较多，并影响到其他方面(如CAD的应用等)的研究；c. 发展通用而有效的CAD系统。由于种种原因，计算机在凸轮机构设计中的应用一直被局限于几种平面和圆柱凸轮机构，且每一程序一般只能处理一、二种机构，对比较完整的CAD系统的研究，在近十几年才开始，且很不完善；d. 引入专家系统或人工智能CAD系统。由于凸轮机构不是标准机构，种类多，应用广，加之许多已有的知识不能公式化，所以应用普通的CAD系统，有时效果并不很理想。如果引入专家系统，则可以获得较为理

24、想的结果；e. 动力学研究的深化及研究成果的进一步实用化。由于动力学问题本身的复杂性，导致研究主要集中于低、中速凸轮机构，对高速凸轮机构的动力学研究还不够深入、完善，所以，人们对这些研究成果的可靠性存在怀疑，这些成果的应用尚不广泛；f. 加强对凸轮机构的运动学特性和动力学特性的计算机模拟，以提高设计质量和缩短产品研制周期；g. 研究CAD/CAM的一体化；h. 凸轮机构作为引导机构的研究和应用。3 总体方案设计3.1 盘形凸轮机构基础理论分析3.1.1 凸轮机构的类型9凸轮机构可根据从动件的运动方式和从动件的形状来分别分类，若按照从动件运动形式可分为：a. 直动从动件，如图3-1所示。b. 摆

25、动从动件，如图3-2所示。按照从动件形状可分为：a. 尖顶从动件b. 滚子从动件c. 平底从动件将上面两种分类方式组合起来就可以得到以下六种从动件，如图3-1和图3-2所示。图3-1 直动从动件（a） 尖顶直动从动件 （b）滚子直动从动件 （c）平底直动从动件图3-2 摆动从动件 （a）尖顶摆动从动件 （b）滚子摆动从动件 （c）平底摆动从动件3.1.2 凸轮机构从动件的基本运动规律18凸轮机构从动件基本运动规律有以下五种运动规律：a. 等速运动规律(直线运动)；b. 等加速等减速运动规律（抛物线运动规律）；c. 余弦加速度运动规律（简谐运动规律）；d. 正弦加速度运动规律(摆线运动规律)；e

26、. 五次多项式运动规律（3-4-5多项式运动规律）。各运动规律的运动方程如下：a. 等速运动规律(直线运动)推程阶段的运动方程为 （3-1）回程阶段的运动方程为 （3-2）图3-3所示为等速运动规律的运动线图。图3-3 等速运动规律运动线图b. 等加速等减速运动规律（抛物线运动规律）推程阶段的运动方程：等加速段的运动方程为 （3-3）等减速段的运动方程为 （3-4）回程阶段的运动方程：等加速段的运动方程为 （3-5）等减速段的运动方程为 （3-6）图3-4所示为等加速等减速运动规律的运动线图。 图3-4 等加速等减速运动规律线图c. 余弦加速度运动规律（简谐运动规律）推程阶段的运动方程为 （3

27、-7）回程阶段的运动方程为 （3-8）图3-5所示为余弦加速度运动规律的运动线图。 图3-5 余弦加速度运动规律运动线图d. 正弦加速度运动规律(摆线运动规律)推程阶段的运动方程为 （3-9）回程阶段的运动方程为 （3-10）图3-6所示为正弦加速度运动规律的运动线图。图3-6 正弦加速度运动规律运动线图e. 五次多项式运动规律（3-4-5多项式运动规律）推程阶段的运动方程为 （3-11）回程阶段的运动方程为 （3-12）图3-7所示为五次多项式运动规律的运动线图。图3-7五次多项式运动规律运动线图3.1.3 盘形凸轮机构压力角与基本尺寸的关系18a. 滚子(尖顶)直动从动件压力角滚子(尖顶)

28、直动从动件凸轮机构的压力角计算公式为 （3-13） b. 滚子(尖顶)摆动从动件压力角滚子(尖顶)摆动从动件的压力角计算公式为 （3-14）其中 （3-15）3.1.4 凸轮机构的理论轮廓线18a. 滚子(尖顶)直动从动件为使计算公式统一，规定当凸轮逆时针转向时，=1；顺时针转向时，=-1。从动件导路偏于x轴正侧时， =1，与y轴重合时， =0，偏于x轴负侧时， =-1。滚子(尖顶)直动从动件凸轮机构的理论轮廓线方程式为 （3-16）b. 滚子(尖顶)摆动从动件为使计算公式统一，规定当凸轮逆时针转向时，=1；顺时针转向时，=-1。从动件推程摆动方向为顺时针转向时， =1；从动件推程摆动方向为逆

29、时针转向时，=-1。滚子(尖顶)摆动从动件凸轮机构的理论轮廓线方程式为 （3-17） 其中 （3-18）c. 平底直动从动件为使计算公式统一，规定当凸轮逆时针转向时，=1；顺时针转向时，=-1。平底直动从动件凸轮机构的理论轮廓线方程式为 （3-19）d. 平底摆动从动件为使计算公式统一，规定当凸轮逆时针转向时，=1；顺时针转向时， =-1。从动件推程摆动方向为顺时针转向时，=1；从动件推程摆动方向为逆时针转向时，=-1。平底摆动从动件凸轮机构的理论轮廓线方程式为 （3-20）其中 （3-21） （3-22）3.1.5 凸轮机构的实际轮廓线18将上面的凸轮理论轮廓公式求导，代入公式（3-23），

30、就可以求得凸轮机构的实际轮廓线方程式为 （3-23）式（3-23）中，上面一组符号用于内包络线（外凸轮实际廓线），下面一组符号用于外包络线（内凸轮实际廓线）。3.1.6 盘形凸轮机构滚子半径的选择理论轮廓曲线求出之后，如果滚子半径选择不当，其实际轮廓曲线也会出现过度切割而导致运动失真。如图3-8所示，为理论轮廓曲线上某点的曲率半径，为实际轮廓曲线上对应点的曲率半径，rr为滚子半径。当理论轮廓曲线内凹时，如图3-8中点A所示，=+rr，可以得出正常的实际轮廓曲线。当理论轮廓曲线外凸时，如图3-8中点B所示，=-rr，它可分为三种情况：a. rr，0，这时也可以得出正常实际轮廓曲线；b. =rr，

31、=0，这时实际轮廓曲线变尖，这种轮廓曲线极易磨损，不能付之实用；c. rr，如图3-8中点C所示，这时为负值，实际轮廓曲线已相交，交点以外的轮廓曲线事实上已不存在，因而导致从动件运动失真。综上所述可知，滚子半径rr必须小于理论轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径rmin。由高等数学可知，以参数方程x=x(f)、y=y(f)表示的平面曲线，其上任一点曲率半径的计算公式为 （3-24）图3-8 滚子半径的确定3.2 开发工具的选择3.2.1 软件的选择机构CAD软件的开发工具从早期的BASIC、FORTRAN、C发展到现在各种可视化开发环境，经历了巨大的变化，目前大致可分为三种：a. 以VC+，Borl

32、and C+代表的软件开发工具。b. 以Visual Basic为代表的方案开发工具，如Power Builder。c. 以AutoCAD为代表的基于图形软件包的二次开发工具，如Object ARX，Visual Lisp，Visual Basic for Application。三种开发工具的特点比较见表3-9。表3-9 开发工具比较软件开发工具如Visual C+方案开发工具如Visual Basic二次开发工具如AutoCAD功能最强强强类的构造、实现可以构造任何类、提供通用类模板以Active X 控件形式提供常用的类可以构造任何类、提供图形操作的基础类编程工作量最大中等最小对编程人员

33、要求高低中大项目的开发周期长中中适合开发的机构类型平面、空间平面平面、空间图形二维、三维二维二维、三维运行平台操作系统操作系统AutoCAD从表3-9可见，对平面机构分析设计软件系统而言，Visual Basic较为适合。VB是Microsoft公司推出的一个基于Windows的面向对象的可视化的开发工具。它采用了当今软件设计的最新技术，以其强大的功能而得到了广泛的应用。用它开发的软件界面美观、灵活，达到所见即所得的VB效果。其制作过程是：先建立一个新的工程，然后在窗体上加入控件，再对窗体和每个控件进行属性设置，这样窗体才能正确显示在屏幕上。之后，为事件编制程序代码，调试通过。自从微软公司推出

34、VB6.0，特别是VB6.0中文版以来，VB成为开发基于Windows95/NT软件的最佳工具。这跟VB6.0所具有的众多优点是分不开的，容易入门且功能强大；支持面向对象的编程方法；可开发EXE、DLL和基于Active X的EXE、文档、控件及DLL等应用程序；支持Internet和Intranet的WWW上HTML格式页面的发布；可开发基于ODBC的客户机/服务器模式的数据库系统；对Active X自动化的全面支持。Visual Basic是一种面向对象程序设计(OOP)，优于结构化程序设计，更符合对现实世界模型自然描述和表达的思想方法。它吸取了结构化程序设计中的精华，通过引进类、对象概念

35、，利用人们对事物分类和抽象的自然倾向，试图模仿人们对现实世界的认识和了解。它具有以下一些优点：a. 用类把数据及对数据的操作封装起来，实现数据隐藏，从而提高软件系统的可靠性和健壮性；b. 通过继承性、多态性、重载性，实现模块的重用，减少编程工作量；c. 用类模板简化类的设计。3.2.2 开发环境以Windows XP SP2操作系统为系统平台，以Visual Basic 6.0为开发平台，以Office 2003软件包为数据处理支撑软件，利用Windows Media Player 播放器来实现凸轮机构运动仿真，播放背景音乐。VB6.0是Windows界面的软件，具有功能强，易学好用，而且操作

36、界面直观等优点，因而可以设计出良好的人机界面，能胜任一般的设计计算。4 凸轮机构CAD系统设计4.1 总体结构此软件建立的界面需由多个窗体组成，故采用多窗体程序设计。系统要求界面简单明了，美观实用；设计过程有条理，层次分明。窗体与窗体之间的层次关系如图4-1所示。图4-1 总体结构示意图程序设计框图如图4-2所示。图4-2 程序设计框图4.2 界面设计在凸轮机构CAD系统界面设计时，主要是采用人机对话的方式进行的，利用VB6.0来编制设计系统用户界面，建立系统菜单和工具按钮，创建用户对话框，设置相应的窗体。设计用户界面时，应做到界面直观、友好、美观，每一窗体控件布置合理。根据设计的先后顺序，把

37、已经完成的和将要进行操作的控件Enable 属性设置为True (可用) ，而其后控件的Enable 属性设置False ，呈灰白色(不可用) ，严格保证设计过程的先后顺序。在机构设计中，需要进行图形显示、打印、存储等工作，因此界面设计中应将设计数据结果与图形处理有机结合，使界面能提供图文并茂的设计过程和设计结果，保证人机交互信息的顺畅流动，使设计者操作方便，直观易学。4.2.1 建立欢迎界面设计动态屏幕界面时，可以利用隐蔽和非隐蔽控制、加载和卸载的控制数组元素、显示和隐藏子对话框等。其实这些都是静态界面管理，因为在设计和预先决定何时怎样显示这些元素中已经安排好了，管理这些显示大部分是通过程序

38、控制，而不是用户控制。欢迎界面如图4-3所示。 图4-3 凸轮机构欢迎界面4.2.2 建立盘形凸轮机构六种类型选择界面 盘形凸轮机构类型选择界面如图4-4所示。图4-4 盘形凸轮机构分类设计界面4.2.3 建立盘形凸轮机构设计主窗体盘形凸轮机构设计主窗体如图4-5所示。主界面主要由数据输入模块、从动件运动规律模块、参数校核模块、结构模型模块、运动线图模块、轮廓设计模块、数据显示模块、运动仿真模块等八个模块组成。 图4-5 盘形凸轮机构设计主界面模块的主要功能如下：a. 数据输入模块根据凸轮机构的类型，设计了相应的数据输入模块，如偏置滚子直动从动件盘形凸轮机构的输入数据有凸轮角速度及其转动方向、

39、凸轮的基圆半径r0、滚子半径rr，凸轮轴心偏置方向及偏距e等。b. 从动件运动规律模块凸轮机构设计的关键步骤之一是选择从动件的运动规律, 该模块包括了等速、等加速等减速、五次多项式、正弦加速度和余弦加速度等五种常用的从动件运动规律,用户可以根据不同设计要求选择相应的运动规律。c. 参数校核模块凸轮轮廓设计最重要的结构参数是凸轮的基圆半径和机构的最大压力角。限制最大压力角可以保证机构受力良好, 机械效率较高。 本系统根据许用压力角来判断输入参数的合理性。当压力角校核不满足要求时，系统将提示用户重新输入较大的基圆半径。为了防止滚子从动件运动失真，系统自动判断理论廓线的最小曲率半径是否满足条件，不满

40、足时能提示用户修改参数。d. 结构模型模块在程序运行时，将绘制好的凸轮机构结构图自动加载，且图形与用户选择的凸轮机构类型相对应。e. 运动线图模块根据选择的从动件运动规律和输入的参数，绘制出相应的位移、速度、加速度运动线图。f. 轮廓设计模块根据凸轮机构的类型和从动件的运动规律，设计计算凸轮的理论轮廓和实际轮廓曲线坐标，并绘制出凸轮的理论轮廓和实际轮廓曲线。g. 数据显示模块在凸轮设计计算完成后，可以将凸轮转角、从动件位移、速度和加速度、机构压力角以及凸轮理论轮廓曲线和实际轮廓曲线的坐标等数据写入到Excel表格中，用户可以对数据进行查询、分析、打印等操作。h. 运动仿真模块对设计的凸轮机构进

41、行运动仿真，可以观察到凸轮机构的运动过程。 5 关键技术处理5.1 欢迎界面10具体实现方法为：首先，新建一个工程，增加一个窗体，在窗体上放置一个Picture控件，然后在Picture控件上在放置几个Label 控件。在设计时设置文字样式，具体实现方法：在Label控件“属性”窗口的“属性”表中选择“Caption”，在后面输入文字；在“属性”窗口的“属性”表中选择“Font”，单击按钮，VB将显示一个对话框，如图5-1所示。从中可以设置文字的字体、字形、大小；在“属性”窗口的“属性”表中选择“Fore Color”，单击按钮，VB将显示一个对话框，如图5-2所示，从中可选择文字颜色。 图5

42、-1 文字属性控制窗口图5-2 颜色控制窗口实现动态效果的具体实现方法：增加一个Timer 控件，让控件Label3能够产生闪烁的动态效果。为达到这种运动效果，可以使用下面的语句Private Sub Timer1_Timer() Dim ctl As Control For Each ctl In Me If TypeOf ctl Is Label And ctl.Tag = 1 Then ctl.Visible = Not ctl.Visible End If NextEnd Sub 5.2 不同窗体间的切换 本凸轮机构CAD系统是采用多窗体程序设计，在设计过程中，为使窗体之间能够互相切换

43、，使用下面的语句 Unload me 让当前窗体隐藏 form2.Show form2窗体显示5.3 VB 控制 Windows Media Player控件播放MP3或者AVI格式文件具体实现方法为：在工具栏上单击右键，增加部件，选择“可插入对象”，选择“Windows Media Player”，将其勾起，如图5-3所示。然后在窗体上放置一个Windows Media Player控件。 图5-3 部件管理器在设计时加载MP3或者AVI格式文件，具体实现方法：在“属性”窗口的“属性”表中选择“（自定义）”，并单击按钮，VB将显示一个对话框，如图5-3所示。从中可选择要加载的MP3或者AVI

44、格式文件。在运行时加载MP3或者AVI格式文件，具体实现方法：使用“URL”函数，指定一个文件名，并将MP3或者AVI格式文件赋值给“URL”属性。使用下面语句可将“昨夜渡轮上.mp3”文件加载到名为m1的Windows Media Player播放控件内。m1.URL = (App.Path & music昨夜渡轮上.mp3) 图5-4 播放器管理器5.4 VB 控制Picture 控件10在设计时加载图片，具体实现方法：在“属性”窗口的“属性”表中选择“Picture”，并单击按钮，VB将显示一个对话框，从中可选择要加载的图片文件。在运行时加载图片，具体实现方法：使用“LoadPicture”函数，指定一个文件名，并将图片赋值给“Picture”属性。使用下面语句可将1311.jpg文件加载到