【文章內(nèi)容簡介】 過程中要考慮完成系統(tǒng)功能需要用到哪些控件、這些控件之間的關(guān)系以及它們的相關(guān)性和重要性。在大多數(shù)接口設(shè)計(jì)中，不是所有的接口元素都一樣重要。仔細(xì)斟酌是很有必要的，以確保越是重要的元素越要快速地顯現(xiàn)給用戶。重要的或者頻繁訪問的元素應(yīng)當(dāng)放在顯著的位置上，而不太重要的元素就應(yīng)當(dāng)降級到不太顯著的位置上。把控件分成組也很重要，盡量按功能或邏輯關(guān)系進(jìn)行分組。例如對數(shù)據(jù)庫操作的按鈕應(yīng)當(dāng)被形象地分成一組，而不是分散在窗體的四處，因?yàn)樗鼈兊墓δ鼙舜讼嚓P(guān)。在許多情況下，可以使用框架控件來幫助加強(qiáng)控件之間的這種聯(lián)系。在用戶接口設(shè)計(jì)中，一致的外觀可以在應(yīng)用程序中創(chuàng)造一種和諧美。如果接口缺乏一致性，則使應(yīng)用程序看起來非常混亂、沒有條理，降低了人們使用該應(yīng)用程序的興趣。為了保持視覺上的一致性，在開始開發(fā)應(yīng)用程序之前應(yīng)先創(chuàng)建整體設(shè)計(jì)策略接口設(shè)計(jì)中也應(yīng)考慮簡單化的原則，從美學(xué)的角度來講，整潔、簡單明了的設(shè)計(jì)更可取。接口設(shè)計(jì)過程中一個(gè)容易犯的錯(cuò)誤就是力圖用接口來模仿真實(shí)世界的對象，這沒有必要，對用戶也沒有真正的意義。最好是設(shè)計(jì)的接口，既能完成功能、又能讓用戶感到整潔舒心。 平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)分析 平面連桿機(jī)構(gòu)湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月7連桿機(jī)構(gòu)是由若干剛性構(gòu)件用低副聯(lián)接所組成。在連桿機(jī)構(gòu)中，若各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件均在相互的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則稱為平面連桿機(jī)構(gòu)；若各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不都在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則稱為空間連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)構(gòu)，它不僅在眾多工農(nóng)業(yè)機(jī)械和工程機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，而且諸如人造衛(wèi)星太陽能板的展開機(jī)構(gòu)、機(jī)械手的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、折迭傘的收放機(jī)構(gòu)以及人體假肢等，也都用到連桿機(jī)構(gòu)。在平面連桿機(jī)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)最簡單且應(yīng)用最廣泛的是由 4 個(gè)構(gòu)件所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)，其它多桿機(jī)構(gòu)均可以看成是在此基礎(chǔ)上依次增加桿組而組成。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)及導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)是最常見的連桿機(jī)構(gòu)型式。它們的共同點(diǎn)是，其原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)都要經(jīng)過一個(gè)不直接與機(jī)架相聯(lián)的中間構(gòu)件才能傳動(dòng)從動(dòng)件。其中間構(gòu)件稱為連桿。這些機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為連桿機(jī)構(gòu)。連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：低副連接使得構(gòu)件的接觸為面接觸，并且經(jīng)常是圓柱面或平面，傳動(dòng)壓強(qiáng)小，便于輪滑，磨損輕，且機(jī)構(gòu)簡單易于制造，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)可靠的幾何封閉；其構(gòu)件運(yùn)動(dòng)具有多樣性；連桿曲線具有多樣性；通過機(jī)架倒置、運(yùn)動(dòng)副和桿件形狀尺寸變化等，可獲得各種類型的常用機(jī)構(gòu)。而其主要缺點(diǎn)：構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目較多，其運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)要經(jīng)過中間構(gòu)件，而各構(gòu)件的尺寸不可能做得絕對準(zhǔn)確，運(yùn)動(dòng)副間有間隙，故運(yùn)動(dòng)累計(jì)誤差大；低副連接增加自鎖的可能性，也有傳動(dòng)的機(jī)械效率降低，難以精確地實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；工作中，連桿所作的平面一般運(yùn)動(dòng)使機(jī)構(gòu)的平衡困難，不宜用作高速傳動(dòng)，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能發(fā)揚(yáng)其長處，抑制其缺點(diǎn)。圖 21 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 其中四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用特別廣泛，而且常是多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)（如六桿機(jī)構(gòu)等） 。如圖 21 所示為一鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本型式，它是由原動(dòng)件和 RRR 型桿組組成的，其它型式的四桿機(jī)構(gòu)均可認(rèn)為是它的演化型式。在此機(jī)構(gòu)中，AD 為機(jī)架，AB、CD 構(gòu)件與機(jī)架相聯(lián)稱為連架桿，BC 為連桿。而在連架桿中，能作周回轉(zhuǎn)者稱之為曲柄，只能在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)者稱為搖桿。湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月8 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，各運(yùn)動(dòng)副都是轉(zhuǎn)動(dòng)副。如組成轉(zhuǎn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能相對整周轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱其為周轉(zhuǎn)副，不能作相對整周轉(zhuǎn)動(dòng)者，則稱之為擺轉(zhuǎn)副。 平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件在圖 22 所示的四桿機(jī)構(gòu)中，要使桿 AB 成為曲柄，轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 就應(yīng)為周轉(zhuǎn)副。 圖 22 帶有曲柄的四桿機(jī)構(gòu) 由文獻(xiàn)[1]可知轉(zhuǎn)動(dòng)副 A 為周轉(zhuǎn)副的條件是：1）最短桿長度 +最長桿長度 =其余兩桿長度之和，此條件稱為桿長條件。2）組成該周轉(zhuǎn)副的兩桿中必有一桿為最短桿。上述條件表明：當(dāng)四桿機(jī)構(gòu)各桿的長度滿足桿長條件時(shí)，有最短桿參與構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副（如圖中的 A、B 副） ，而其余的轉(zhuǎn)動(dòng)副（如 C、D 副）則是擺轉(zhuǎn)副。于是，四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件是各桿的長度應(yīng)滿足桿長條件，且其最短桿為連架桿或機(jī)架。當(dāng)最短桿為連架桿時(shí)機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；當(dāng)最短桿為機(jī)架時(shí)則為雙曲柄機(jī)構(gòu)；而當(dāng)最短桿為機(jī)架對面的連桿時(shí)，則為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 如果鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿的長度不滿足桿長條件，則無周轉(zhuǎn)副，此時(shí)不論以何桿為機(jī)架，均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月9第 3 章 平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì) 整體運(yùn)動(dòng)分析法平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。圖解法雖然具有形象直觀的特點(diǎn)，但是從現(xiàn)代科技和工業(yè)發(fā)展的要求來看，它不僅精度較低，費(fèi)用較多，而且不便于把機(jī)構(gòu)分析的問題和機(jī)構(gòu)綜合問題聯(lián)系起來，解析法正好能克服上述缺點(diǎn)，解析法將機(jī)構(gòu)問題抽象為數(shù)學(xué)問題，將機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系用數(shù)學(xué)解析式來描述，便于推理和對機(jī)構(gòu)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)過程中任意位置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能進(jìn)行深入分析，分析精度也較高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，其應(yīng)用將來越來越廣泛。由于所用的數(shù)學(xué)工具的不同，運(yùn)動(dòng)分析的解析法也有多種，如封閉矢量多邊形投影法、復(fù)數(shù)矢量法、旋轉(zhuǎn)矩陣法、整體分析法等運(yùn)算方法進(jìn)行計(jì)算。運(yùn)動(dòng)分析的內(nèi)容雖然包括位移分析、速度分析和加速度分析三個(gè)方面，但關(guān)鍵問題是位移分析，至于速度和加速度，則是利用位移方程式對時(shí)間求一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)計(jì)算獲得的。這里介紹的矩陣法作為機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動(dòng)分析。分析時(shí)，在確定的直角坐標(biāo)系中，選取各桿的向量方向和轉(zhuǎn)角，畫出封閉的向量多邊形，列出向量方程式，然后將向量投影到坐標(biāo)軸上寫出位置參量的解析表達(dá)式。在選取各桿的向量方向及轉(zhuǎn)角時(shí)，對于與機(jī)架相鉸接的桿件，以其向量方向由固定鉸鏈向外，這樣便于標(biāo)出轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角的正負(fù)，規(guī)定以 X 軸的正向?yàn)榛鶞?zhǔn)，逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)至所討論的向量為正，反之為負(fù)。平面四桿機(jī)構(gòu)是最基本也是最常見的連桿機(jī)構(gòu)，故運(yùn)動(dòng)分析也以它們?yōu)榛A(chǔ)，本章主要采用運(yùn)動(dòng)分析矩陣法來對鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。 平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析數(shù)學(xué)建模 數(shù)學(xué)模型簡介簡單地說：數(shù)學(xué)模型就是對實(shí)際問題的一種數(shù)學(xué)表述。具體一點(diǎn)說：數(shù)學(xué)模型是關(guān)于部分現(xiàn)實(shí)世界為某種目的的一個(gè)抽象的簡化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。更確切地說：數(shù)學(xué)模型就是對于一個(gè)特定的對象為了一個(gè)特定目標(biāo)，根據(jù)特有的內(nèi)在規(guī)律，做出一些必要的簡化假設(shè)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，得到的一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)可以是數(shù)學(xué)公式、算法、表格、圖示等。數(shù)學(xué)建模就是建立數(shù)學(xué)模型，建立數(shù)學(xué)模型的過程就是數(shù)學(xué)建模的過程。數(shù)學(xué)建模是一種數(shù)學(xué)的思考方法，是運(yùn)用數(shù)學(xué)的語言和方法，通過抽象、簡化建立能近似刻畫并解決實(shí)際問題的一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)手段。我們也可以這樣直觀地理解這個(gè)概念：數(shù)學(xué)建模是一個(gè)讓純粹數(shù)學(xué)家（指只懂?dāng)?shù)學(xué)不懂?dāng)?shù)學(xué)在實(shí)際中的湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月10應(yīng)用的數(shù)學(xué)家）變成物理學(xué)家，生物學(xué)家，經(jīng)濟(jì)學(xué)家甚至心理學(xué)家等等的過程。應(yīng)用數(shù)學(xué)去解決各類實(shí)際問題時(shí)，建立數(shù)學(xué)模型是十分關(guān)鍵的一步，同時(shí)也是十分困難的一步。建立教學(xué)模型的過程，是把錯(cuò)綜復(fù)雜的實(shí)際問題簡化、抽象為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)的過程。要通過調(diào)查、收集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，觀察和研究實(shí)際對象的固有特征和內(nèi)在規(guī)律，抓住問題的主要矛盾，建立起反映實(shí)際問題的數(shù)量關(guān)系，然后利用數(shù)學(xué)的理論和方法去分析和解決問題。數(shù)學(xué)建模是聯(lián)系數(shù)學(xué)與實(shí)際問題的橋梁，是數(shù)學(xué)在各個(gè)領(lǐng)械廣泛應(yīng)用的媒介，是數(shù)學(xué)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化的主要途徑，數(shù)學(xué)建模在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要作用越來越受到數(shù)學(xué)界和工程界的普遍重視，它已成為現(xiàn)代科技工作者必備的重要能力之一。 數(shù)學(xué)建模方法一、機(jī)理分析法 從基本物理定律以及系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來推導(dǎo)出模型。 1. 比例分析法建立變量之間函數(shù)關(guān)系的最基本最常用的方法。 2. 代數(shù)方法求解離散問題（離散的數(shù)據(jù)、符號、圖形）的主要方法。 3. 邏輯方法是數(shù)學(xué)理論研究的重要方法，對社會學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)際問題，在決策、對策等學(xué)科中得到廣泛應(yīng)用。 4. 常微分方程解決兩個(gè)變量之間的變化規(guī)律，關(guān)鍵是建立瞬時(shí)變化率 的表達(dá)式。 5. 偏微分方程解決因變量與兩個(gè)以上自變量之間的變化規(guī)律。 二、數(shù)據(jù)分析法 從大量的觀測數(shù)據(jù)利用統(tǒng)計(jì)方法建立數(shù)學(xué)模型。 1. 回歸分析法用于對函數(shù) f（x）的一組觀測值（xi,fi）,i= 1,2,…,n，確定函數(shù)的表達(dá)式，由于處理的是靜態(tài)的獨(dú)立數(shù)據(jù)，故稱為數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。 2. 時(shí)序分析法處理的是動(dòng)態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)，又稱為過程統(tǒng)計(jì)方法。三、仿真和其他方法 1. 計(jì)算機(jī)仿真（模擬）實(shí)質(zhì)上是統(tǒng)計(jì)估計(jì)方法，等效于抽樣試驗(yàn)。 ① 離散系統(tǒng)仿真有一組狀態(tài)變量。 ② 連續(xù)系統(tǒng)仿真有解析表達(dá)式或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 2. 因子試驗(yàn)法在系統(tǒng)上作局部試驗(yàn)，再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行不斷分析修改，求得所需的模型結(jié)構(gòu)。 3. 人工現(xiàn)實(shí)法 基于對系統(tǒng)過去行為的了解和對未來希望達(dá)到的目標(biāo)，并考慮到系統(tǒng)有關(guān)因素的可能變化，人為地組成一個(gè)系統(tǒng)。平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的數(shù)學(xué)建模法一般常利用向量、復(fù)數(shù)、矩陣等運(yùn)算方法進(jìn)行計(jì)算，本次采用矩陣法。設(shè)機(jī)構(gòu)輸入與輸出關(guān)系為一組獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方程組 （31）其中， 為機(jī)構(gòu)廣義結(jié)構(gòu)參數(shù)向量，是常數(shù)向量，其元素可以是尺??TmllL,21??寸參數(shù)，也可以是角度參數(shù)； 和 分別為機(jī)構(gòu)廣義輸入運(yùn)動(dòng)和廣義輸出運(yùn)動(dòng)，可以是直線運(yùn)動(dòng)，也可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 為 n 個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方程，正好解出 n 個(gè)輸出運(yùn)動(dòng)。由式(31)可以解出輸入、輸出運(yùn)動(dòng)關(guān)系湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月11 （32）將式(31)對時(shí)間連續(xù)微分即可得到輸出速度和加速度的一般矩陣表達(dá)式 （33） （34）其中 平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖程序設(shè)計(jì)前，必須事先構(gòu)思好程序的框架，如圖 31(a)所示。當(dāng)程序較大或者有點(diǎn)復(fù)雜時(shí)，最好作此程序框架圖，對于剛開始編程的人來說也如此，否則程序編制到一定程度將會感到顧此失彼，無法控制。在整個(gè)編程中，運(yùn)動(dòng)分析是很重要的，它可以說是整個(gè)程序的關(guān)鍵，如果運(yùn)動(dòng)分析出錯(cuò)，則后面的機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)顯示、運(yùn)動(dòng)線圖和運(yùn)動(dòng)仿真都會出錯(cuò)。在運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，用整體法分析平面四桿機(jī)構(gòu)，其速度分析及加速度分析可用矩陣法的形式來表示。輸入了已知參數(shù)后，選擇了主動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和確定了連桿和連架桿的鉸鏈（ BCD）的順序后，用平面四桿機(jī)構(gòu)的知識判斷機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)類型，無論主動(dòng)件為曲柄，還是搖桿，都給主動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)角賦值 0— ，只是當(dāng)主動(dòng)件是搖桿時(shí)，則要用程序編寫出它的?36兩個(gè)極限位置的大小，這個(gè)機(jī)構(gòu)的具體分析見第 4 章的桿組法。在確定了平面四桿機(jī)構(gòu)的類型后，編程求出其連桿和連架桿位置參數(shù)、速度參數(shù)、角速度參數(shù)，當(dāng)然，其中求參數(shù)的表達(dá)試可以不用矩陣法來表示，可以用其它的方法，只是矩陣法快捷些，在本論文中用到的是矩陣法，其具體的情況請看后面的例題。其程序的編制請看附文。湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月12 主窗體界面輸入已知參數(shù)選擇主動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的方向確定 BCD 的的方向運(yùn)動(dòng)分析 退 出顯示Picture1 顯示結(jié)構(gòu)模型Picture2 顯示運(yùn)動(dòng)線圖Listview 中顯示數(shù)據(jù)結(jié)果演 示Picture3 運(yùn)動(dòng)仿真退 出結(jié) 束開 始圖 31（a） 程序的框圖湘潭大學(xué) 肖霞平 畢業(yè)設(shè)計(jì) 【基于 VB 語言開發(fā)平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及仿真系統(tǒng)】 2020 年 6 月13 建立平面四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)及運(yùn)行舉例 建立數(shù)學(xué)模型如圖 31(b)所示，為方便起見，取以 A 為原點(diǎn)，X 軸與機(jī)架 AD 共線的直角坐標(biāo)系。各桿規(guī)定一個(gè)向量指向，且以 X 軸正向?yàn)榛鶞?zhǔn)，按逆時(shí)針方向?yàn)檎「鳁U的角位移。在規(guī)定各桿向量指向時(shí)，以與固定鉸鏈相聯(lián)結(jié)的連架桿向量由固定鉸鏈向外，其余桿件向量指向任取。則四桿機(jī)構(gòu) ABCDA 構(gòu)成一個(gè)封閉的向量多變形，其封閉向量方程為 4321L?? 圖31(b) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析分別向X軸和Y軸投影，得代數(shù)方程： （35）1234cosscos0LL????? iniin（1）位置分析 為求φ 3 ，將式（35）改寫為 2341cscs?? iiiLL??兩邊平方后相加并整理得 （36）33sincos0ABC??