目錄1緒論.12設計要求.13平面四桿機構簡況與本課題的研究意義.13.1平面四桿機構的應用.13.2平面四桿機構的特點：.23.3本文的主要研究內(nèi)容.24曲柄滑塊機構的設計分析.34.1曲柄滑塊機構結構分析.34.2工作行程最小傳動角wmin.44.2.1曲柄轉(zhuǎn)向與滑塊工作行程方向的合理配置.44.2.2幾何尺寸設計公式.54.3機構特殊位置處的傳動角.64.4優(yōu)化與設計數(shù)據(jù).74.4.1設計變量及其范圍.74.4.2尋優(yōu)目標函數(shù)及約束條件.84.4.3設計數(shù)據(jù).84.4.4結語.95曲柄滑塊機構優(yōu)化設計的方法.95.1編程語言的選擇.95.2關于VisualBasic.95.3VisualBasic的其它特性.105.4程序運行界.105.4.1設計窗口.115.4.2工具箱.115.4.3屬性窗口.125.4.4【工程】窗口.125.4.5代碼窗口.125.4.6【窗體布局】窗口(如圖8).135.4.7菜單欄.135.4.8工具欄.135.5用戶界面的設計.146設計實例.147結束語.15謝辭.17參考文獻：.18附程序代碼.1911緒論制造業(yè)是我國工業(yè)的主體，據(jù)統(tǒng)計，我國制造業(yè)的增加值占整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)的78%，從業(yè)人員占82%，國內(nèi)生產(chǎn)總值的約40%、財政收入的50%、外貿(mào)出口的80%來源于制造業(yè)。因此，必須大力推進制造業(yè)信息化，以信息化帶動工業(yè)化，提高我國制造業(yè)的整體素質(zhì)和競爭力。產(chǎn)品設計的數(shù)字化是制造業(yè)信息化的重要組成部分。結合我國國情，立足應用，實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化設計，為我國制造企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新、技術創(chuàng)新和管理創(chuàng)新提供成熟成套的技術和軟件工具是實現(xiàn)制造業(yè)信息化的有效措施。據(jù)有關資料顯示，在產(chǎn)品設計過程中，繪圖時間約占總設計時間的34%，圖紙修改時間約占8%-9%，編寫零部件明細表時間約占5%，也就是說，在圖紙上所花費的時間約占總設計時間的一半左右。曲柄滑塊機構作為使用最廣的機械零件之一,實現(xiàn)其數(shù)字化設計與制造對制造業(yè)的信息化具有重要意義。本課題通過對曲柄滑塊機構的深入分析,把優(yōu)化設計與VB技術相結合,在windows平臺上開發(fā)了一個具有參數(shù)優(yōu)化的曲柄滑塊機構設計程序,實現(xiàn)了曲柄滑塊機構的數(shù)字化設計。2設計要求根據(jù)曲柄滑塊機構的設計理論，根據(jù)參數(shù)化設計的原理，建立起考慮傳動性能時曲柄滑塊機構參數(shù)化設計的數(shù)學模型，并采用一定的算法，編出程序來實現(xiàn)其參數(shù)化設計過程。（1）建立程序的運行界面；（2）建立數(shù)學模型；（3）程序采用的算法及運行時間；（4）程序所得出的設計參數(shù)是否合理，是否全局最優(yōu)；3平面四桿機構簡況與本課題的研究意義3.1平面四桿機構的應用連桿機構應用十分廣泛，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機械和工程機械中得到廣泛應用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開結構、機械手的傳動結構折疊傘的收放機構及人體假肢等也都用有連桿機構。此外，雖然可以利用連桿機構來滿足一些運動規(guī)律和運動軌跡的設計要求，但其設計十分繁難，且一般只能近似地得以滿足。正因如此，如何根據(jù)最優(yōu)化方法來設計連桿機構，使其能最佳地滿足設計要求，一直是連桿機構研究的一個重要課題。2近年來，對平面連桿機構的研究，不論從研究范圍上還是方法上都有了很大進展。對多桿多自由度平面連桿的研究，也提出了一些有關的分析及綜合的方法。同時，在設計要求上，也已不再局限于運動學要求，而是同時要求兼機構的動力學特性。在研究方法上，優(yōu)化設計和計算機輔助設計的應用已成為研究連桿機構的重要方法，并已相應地編制出大量的、適用范圍廣、計算機時少、使用方便的通用軟件。隨著計算機的發(fā)展和現(xiàn)代數(shù)學工具的日益完善，以前不易解決的復雜平面連桿機構的設計問題正在逐步獲得解決。3.2平面四桿機構的特點：連桿機構的共同特點是原動件的運動都要經(jīng)過一個與機架直接相連的一個中間機構（稱為連桿）才能傳動從動件，故稱之為連桿機構。連桿機構具有一下一些傳動特點：（1）連桿機構中的運動副一般均為低副，其運動副元素為面接觸，壓力較小，承載能力較大，潤滑好，磨損小，加工制造容易，且連桿機構中的低副一般是幾何封閉，對保證工作的可靠性有利。（2）在連桿機構中，在原動件的運動規(guī)律不變的條件下，可以改變各構件的相對長度來使從動件得到不同的運動規(guī)律。（3）在連桿機構中，連桿尚各點的軌跡是各種不同形狀的曲線（稱為連桿曲線），其形狀隨著各構件相對長度的改變而改變，故連桿曲線的形狀多樣，可以來滿足一些特定工作的需要。利用連桿機構還可以很方便地達到改變運動的傳遞方向、擴大行程、實現(xiàn)增力和遠距離傳動等目的。3.3本文的主要研究內(nèi)容機械優(yōu)化設計是把數(shù)學規(guī)劃理論和計算方法應用于機械設計，按照預定的目標，借助與電子計算機的運算尋求最優(yōu)的設計方案的有關參數(shù)，從而獲得較好的技術經(jīng)濟效果，進而對機械零件結構參數(shù)的選擇進行優(yōu)化，從而在滿足一定工作條件下，使工作零件結構參數(shù)的選擇盡可能達到最優(yōu)。在實際生產(chǎn)中,曲柄滑塊機構的優(yōu)化設計關系到生產(chǎn)成本的減低。本文的研究目的是尋求曲柄滑塊機構的最有效設計方法，使曲柄滑塊機構的設計更加簡單方便。進一步開發(fā)出設計曲柄滑塊機構軸專用設計程序，并通過設計程序,對曲柄滑塊機構尺寸進行初步的優(yōu)化，對曲柄滑塊機構的后續(xù)設計提供最有參考價值的數(shù)據(jù)。本文所設計的曲柄滑塊機構的方向和內(nèi)容，國內(nèi)國外沒有完整的可供參考的資料，完全是根據(jù)曲柄滑塊機構基本設計理論，優(yōu)化設計基本思想與VB技術相3結合，在曲柄滑塊機構數(shù)化設計上的大膽有意義的探索！是曲柄滑塊機構參數(shù)化設計一系列課題中很小的一部分！本文針對曲柄滑塊機構設計中設計變量的性質(zhì)不同、取值離散性大和受設計標準限制多等關鍵技術問題，研究優(yōu)化設計數(shù)學模型的建立、繪圖程序編制與支撐平臺的關系和曲柄滑塊機構的計算程序結構等，為實現(xiàn)曲柄滑塊機構的優(yōu)化設計與參數(shù)化繪圖的一體化提供依據(jù)和實現(xiàn)的手段。主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：（1）根據(jù)機械設計實際問題和對設計所提出的要求，建立優(yōu)化設計的數(shù)學模型，確定軸的設計變量，建立目標函數(shù)、約束條件等具體的優(yōu)化設計計算的數(shù)學模型；（2）按照數(shù)學模型的性質(zhì)，選擇適當?shù)膬?yōu)化方法，和相應的計算程序，針對常用曲柄滑塊機構的結構特點，建立設計變量與各個幾何尺寸之間的基本關系，為參數(shù)化繪圖接口模塊程序編制提供依據(jù)，對設計變量數(shù)，約束條件數(shù)，目標函數(shù)和約束函數(shù)的復雜程度等進行分析；（3）根據(jù)優(yōu)化計算結果，對軸進行再設計，進一步提高曲柄滑塊機構的結構合理性、尋求幾何尺寸的最佳組合,協(xié)調(diào)零件之間的尺寸關系；分析輸出結果是否達到預期的目的，檢查數(shù)學模型，所用優(yōu)化方法及輸入數(shù)據(jù)是否正確，進行必要的修正后再作運算，對運算結果進行數(shù)據(jù)處理，使其滿足實際要求。（4）在具體的設計中，會遇到某一優(yōu)化設計問題，可采用不同的算法求解，為提高設計和繪圖效率，實現(xiàn)人機對話，開發(fā)出曲柄滑塊機構優(yōu)化設計與參數(shù)化自動繪圖軟件包提出具體的實施方案，并遵循以下幾個原則：可靠性要好：在合理的精度要求下，在一定的計算時間內(nèi)，求解優(yōu)化問題的成功率越高，可靠性越好。效率要高：算法的效率是指解題的效率，一般可用算法所用計算時間或計算函數(shù)的次數(shù)來衡量，最好選用不計算梯度與海色矩陣的優(yōu)化方法，盡可能選用計算過程中調(diào)用函數(shù)值次