基于VB的导杆机构设计辅助系统
基于VB的导杆机构设计辅助系统
A Leader-organ design system with VB soft
摘要：本文介绍了利用VB高级程序语言开发导杆机构的设计辅助系统，以牛头刨床为例，说明了此导杆机构设计系统的运用。
关键字：导杆机构；设计；VB软件；刨床
Abstract： This paper introduce open up a certain Leader-organ design system with VB soft, give an example “cattle nob planer” for the sake of explaining the exertion of this system.
Key words: leader organ; design; VB soft; planer
引言：常规的手工计算设计机械设备，工作量大，且耗时间。在现今计算机技术高速发展的信息化时代，可以尝试利用计算机程序语言探索机械设备的设计工作。本文结合笔者的实践浅谈利用VB语言开发的导杆机构设计辅助系统。
正文：
1、导杆机构
平面连杆机构是一种应用十分广泛的机构，它不仅在众多工农业机械和工程机械中得到广泛应用，常见的平面四杆机构根据其各杆长度的不同分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。其中曲柄摇杆机构最为常见，用途也最为广泛。其最主要原因就是它具有急回特性。而它的演化机构导杆机构亦具有急回特性，最典型的应用就是牛头刨床。
如图1所示的导杆机构，在该导杆机构中，与构件3组成移动副的构件4称为导杆。构件3称为滑块，可相对导杆滑动，并可随导杆一起绕A点回转。在导杆机构中，通常杆2为主动件。导杆机构分转动导杆机构与摆动导杆机构两种，当机架1的长度l1小于杆2的长度l2时，主动件2与从动件4均作为可整周回转，即为转动导杆机构，此时导杆机构具有急回特性；当l1>l2时，主动件作整周回转时，从动件只能作往复摆动，即为摆动导杆机构。
图1 导杆机构
2、系统开发
系统设计所用语言简介
本系统开发所需的VB语言为Microsoft公司推出的一种Windows应用程序开发工具。是当今世界上最为广泛的编程语言之一，它也被公认为是编程效率最高的一种编程方法。它的主要特性在于其可视化的开发图形用户界面，一般不需要编写大量的代码，而只要将必须的控件拖放到屏幕的相应位置，设置（或过程中设置）其属性。这特性适合象本系统一样的小型使用程序开发。
系统界面的设计
导杆机构存在转动导杆与摆动导杆机构两种形式，若分开设计则将至少出现三个窗口（主启动窗口、摆动导杆窗口、转动导杆窗口），这样一来，系统的体积将会是很大，占用空间也很大，操作也很不方便。因此我将两种机构放在一个窗口中完成设计。如下图所示：只要通过改变AB两点的距离（实际机构中的机架长度）或改变它与曲柄长度比例，即可获得不同类型的导杆机构。输入具体的导杆机构设计必须几何参数值就可得出其他的参数，同时可进行模拟仿真。
图2 系统界面
2.3 代码的编写
利用时钟控件，来实现构件的运动，重要程序截取如下：
Private Sub Timer1_Timer ()
t = t + 1；形成逐帧动画循环
Line2.X2 = Line2.X1 + Line2.Tag * Sin(pi * t / 60)；定杆2的X坐标
Line2.Y2 = Line2.Y1 - Line2.Tag * Cos(pi * t / 60) ；定杆2的X坐标
Shape1.Left = Line2.X2 – 30 ；定杆2的X坐标
Shape1.Top = Line2.Y2 – 50 ；定杆2的X坐标
a = Atn((Line3.Y1 - Line2.Y2) / (Line3.X1 + 0.1 - Line2.X2))；确定导杆与机架夹角
Line3.X2 = Line3.X1 + k * Line3.Tag * Cos(a) ；定杆2的X坐标
Line3.Y2 = Line3.Y1 + k * Line3.Tag * Sin(a) ；定杆2的X坐标
…………
获取杆件参数的主要程序截取
Private Sub Form_Load()
With Line2
.Tag = Sqr((.X1 - .X2) ^ 2 + (.Y1 - .Y2) ^ 2)；获取杆2的长度
End With
With Line3
.Tag = Sqr((.X1 - .X2) ^ 2 + (.Y1 - .Y2) ^ 2)；获取杆3的长度
End With
…………
系统演示说明
在运用此系统时，无需分清所设计的导杆机构为转动导杆机构还是摆动导杆机构。我们按系统设计的要求输入现有参数，系统即可显示出机构的其它参数以及机构的运动仿真。实际运用中转动导杆机构为多，下面以转动机构为例说明。
摆动导杆机构常见的有如下几种情况：
1、已知机构的机架长度与急回特性参数（转动导杆机构）
系统显示： 极位夹角、曲柄长度、导杆长度的范围等及机构的运动仿真
2、已知机构的导杆长度范围，曲柄长度（转动导杆机构）
系统显示： 极位夹角、机架长度、急回特性参数及机构的运动仿真
应用实例
图3 牛头刨床中的摆动导杆机构
图所示为牛头刨床中摆动导杆机构的应用实例。杆BC为主动件，作等速回转运动。当杆BC从BC1回转到BC2时，从动件导杆AD有左极限位置AD1摆到右极限位置AD2，牛头刨床滑枕的行程D1D2即为工作行程；当杆BC继续有BC2回转到BC1时，导杆AD从AD2摆回AD1，滑枕行程D2D1即位空回行程。显然摆动导杆机构具有急回特性。为了实现滑枕作往复直线运动，在机架A处导杆的导槽中设置了一个滑块，使导杆在摆动时能上下移动。杆BC为传动丝杠，在C点处与铰链（螺母）连接，杆BC的长度可调节，从而实现滑枕的调节。
现在有一牛头刨床的摆动导杆机构，已知机架AB长度AB=400,工作行程比系数要求为K=1.5。试设计导杆机构
设计者在系统面板上K值文字框里输入1.5，然后按开始按扭后，系统将自动算出极位夹角、导杆的长度范围以及曲柄的长度等参数，同时将演示机构运动仿真。
结束语：
在实际生产中人们还会碰到很多类似的导杆机构，包括整周导杆机构与摆动机构，均可以利用此导杆机构设计辅助系统来简化设计过程。
此系统是建立在导杆机构工作原理的理论基础上，并运用VB语言开发实现。在以牛头刨床为例的运用中，工程设计人员能利用它快速演示了机构的结构与运动情况。
可以说此系统虽不能完成导杆机构设计的全过程，但它确实做到了大大缩减了设计的时间，看到了虚拟样机的演示工作过程，减少反复计算验证过程。
（参考文献）
隋文涛 张丹《利用VB实现质量控制图系统》 ［J］机械工程师 2006 .5
贺世鹃 《Visual Basic 6.0 程序设计》［M］中国水利水电出版社 2002
孙恒 陈作模 《机械原理》 ［M］高等教育出版社 2000
机械工业部统编 《机构与机械零件》 ［M］机械工业出版社 2005
劳动部统编 《机械基础》 ［M］ 中国劳动社会保障出版社 2001
基于VB的导杆机构设计辅助系统.doc
