Анимация кривошипно-шатунного механизма с присоединенной кулисой

Федеральное агентство по образованию МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет: машиностроительный Кафедра: САПР КУРСОВАЯ РАБОТА ДИСЦИПЛИНА: «Лингвистическое и программное обеспечение САПР»

ТЕМА РАБОТЫ: «Анимация кривошипно-шатунного механизма с присоединенной кулисой»

Вариант № 3−9

Выполнил:

Студент группы М27−4к Копылов О.В.

Москва — 2013

Содержание Задание к курсовой работе Содержание Введение

1. Этапы выполнения курсовой работы

2. Этапы разработки программы

2.1 Блок-схема работы программы

2.2 Создание проекта «Kopylov_Mechanics» в MS Visual C#

2.3 Создаем меню

2.4 Описание использованных в программе функций

2.5 Принцип работы Движущихся элементов

2.6 Void Picture

Заключение

Листинг программы

Main.cs

Options.cs

Задание к курсовой работе по дисциплине «Программное обеспечение САПР»

ДАНО

1. Кинематическая схема плоского рычажного механизма согласно номеру задания.

2. Ведущее звено АВ совершает полный оборот относительно начала системы координат XY (кинематическая пара, А на схеме механизма).

3. Некоторые размеры рычажного механизма согласно варианту задания.

ЗАДАНИЕ

Разработать многооконное программное обеспечение. Главное окно должно иметь стандартную панель падающих меню, панель инструментов и клиентскую область.

Программное обеспечение должно обеспечивать:

1. Ввод незаданных исходных данных, выполненный в виде отдельного диалогового окна:

1.1 скорости вращения ведущего звена в зависимости от времени;

1.2 размеров и длин звеньев механизма в мм;

1.3 координат размещения кинематических пар, связанных с неподвижным основанием, в мм;

1.4 число положений механизма;

1.5 масштаб отображения кинематической схемы механизма.

2. Вывод в клиентской области исходных данных механизма.

3. Проверку условий проворачиваемости механизма.

4. Графическое построение в клиентской области минимум 12 положений механизма в зависимости от угла поворота ведущего звена АВ, выполненных в мм согласно выбранному масштабу.

5. Анимацию движения механизма, построенному в мм согласно выбранному масштабу, в зависимости от величины угловой скорости ведущего звена АВ.

6. Сохранение и восстановление заданных исходных данных в пункте 1.

7. Сохранение и восстановление графического отображения механизма и заданных исходных данных в клиентской области.

Длина звена АВ = 150 мм Т. D-Lx = -270

Т. D-Ly = -40

Т.D-Le = 150

Введение

Данная курсовая работа посвящена разработке программы, которая выводит на экран заданный механизм. Механизм анимирован, пользователь может изменять длины звеньев, не нарушая при этом целостность механизма, так же в программе предусмотрена возможность изменения скорости вращения входного звена. Есть возможность изменения масштаба.

Предусмотрена возможность сохранения и считывания входных данных из файла.

1. Этапы выполнения курсовой работы

* Анализ задания

* Проверка механизма

* Аналитический расчет механизма

* Создание программы на языке C#

2. Этапы разработки программы

2.1 Блок-схема работы программы

2.2 Создание проекта «Kopylov_Mechanics» в MS Visual C#

1. Запускаем Visual С#. Нажимаем Файл -> Создать -> Проект

2. Выбираем Visual C#?В окне по середине выбираем Приложение Windows Forms

В графе имя вводим название проекта, в графе Расположение выбираем путь где будет хранится исходные файлы программы.

3. Нажимаем ОК чтобы создать проект

2.3 Создаем меню Для меню нам понадобятся:

Открываем «Панель инструментов» на форме размещаем 5(Старт, Стоп, Параметры, Save, Load) кнопок, 1 NumericUpDown (для контроливания скорости вращения) и PictureBox

Далее расположим все элементы на форме должным образом

2.4 Описание использованных в программе функций

Main.cs:

1.1 Создание точек на экране вывода (шарниры)

void Hinge

1.2 Создание «треугоников» для шарниров

void Pillar

1.3 Маштабирование:

void NewSizes

1.4 Создание Прямоугольников:

void Plunger

1.5 Создание плоскости, которая ограничивает движение «точки» E :

void Base

1.6 Расчет и построение точек и дальнейшее построение по ним необходимым линий для окна вывода:

void Picture ()

1.7 Действия происходящие после нажатия на кнопку «Старт»:

private void pysk_Click

1.8 Таймер для контролирования выполнений операций за опр. Кол-во времени (скорость движения)(осуществляется после того как мы изменили данные в NumericUpDown с Name DgUD) :

private void DgUD_ValueChanged

1.9 Вызов второго окна для изменения данных:

private void btPrm_Click

Options.cs:

1.10 Выполняется при первом отображении формы:

private void PrmForm_Shown

1.11 Выполняется при закрытии формы:

private void PrmForm_FormClosing

1.12 Выполняется при изменении TextBox с name «mash»:

private void mash_TextChanged

1.13 Выполняется по нажатию кнопки ОК:

private void ok_Click

1.14 Выполняется по нажатию кнопки cancel

private void cancel_Click

Для создания второй формы необходимо:

Кликнуть правой клавишей мыши на наименование проекта в «обозревателе решений». Далее кнопка «добавить», а после «Форма Windows…». И у нас создастся новая форма с именем «FormN.cs» где N порядковый номер формы (если не менять её название)

2.5 Принцип работы движущихся элементов Для осуществления передвижения всех необходимых элементов используем следующие формулы:

1.1 точка B

Находим угол:

Ang = Math. Acos (CyA / AB) + Math. PI / 2;

Находим точку B по 2 осям x и y:

Bx = Ax + AB * Scl * (float)Math.Cos (Ang);

By = Ay — AB * Scl * (float)Math.Sin (Ang);

1.2 точка D

Находим угол:

a = Math. Atan2(Cy — By, Bx — Cx)

Находим точку D по 2 осям x и y:

Dx = Cx + CD * (float)Math.Cos (a) * Scl;

Dy = Cy — CD * (float)Math.Sin (a) * Scl;

1.3 Точка E

Находим угол:

a = Math. Asin ((Dx — Ex) / DE / Scl);

Находим точку E по 2 осям x и y:

Ey = Dy + DE * (float)Math.Cos (a) * Scl;

Ex — нам дана по условию

2.6 Viod Picture именно в нем происходят расчеты тотрисовка всех элементов на pirtureBox

void Picture ()

{

using (Graphics Gr = Graphics. FromImage (PB.Image))

{

Gr.SmoothingMode = SmoothingMode. HighQuality;

Gr.Clear (Color.White);

Font Fn = new Font («Bodoni MT», 10, FontStyle. Bold);

Gr.DrawString («AB = «+ AB. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 0);

Gr.DrawString («CD = «+ CD. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 20);

Gr.DrawString («DE = «+ DE. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 40);

Gr.DrawString («CyA = «+ CyA. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 60);

Gr.DrawString («Масштаб = «+ Scl. ToString () + «pix/mm», Fn, Brushes. Black, 0, 80);

Pillar (Gr, Ax, Ay, «A»);

Base (Gr);

Bx = Ax + AB * Scl * (float)Math.Cos (Ang);

By = Ay — AB * Scl * (float)Math.Sin (Ang);

Gr.DrawLine (Pens.Black, Bx, By, Ax, Ay);

double a = Math. Atan2(Cy — By, Bx — Cx);

Dx = Cx + CD * (float)Math.Cos (a) * Scl ;

Dy = Cy — CD * (float)Math.Sin (a) * Scl;

Gr.DrawLine (Pens.Black, Dx, Dy, Cx, Cy);

Hinge (Gr, Ax, Ay, «A»);

Pillar (Gr, Cx, Cy, «C»);

Plunger (Gr, Bx, By, a, «B»);

a = Math. Asin ((Dx — Ex) / DE / Scl);

Ey = Dy + DE * (float)Math.Cos (a) * Scl;

Gr.DrawLine (Pens.Black, Dx, Dy, Ex, Ey);

Hinge (Gr, Dx, Dy, «D»);

Plunger (Gr, Ex, Ey, Math. PI / 2, «E»);

PB.Refresh ();

}

}

механизм программа visual файл

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы были освоены основные приемы создания приложений и распространенные функции для работы с графикой в среде разработки MS Visual C#.

Листинг программы

Main.cs:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System. Drawing;

using System.Drawing.Drawing2D;

using System. Text;

using System. IO;

using System.Windows.Forms;

namespace Kopylov_Mechanics

{

public partial class MyForm: Form

{

float Ax = 400;

float Ay = 200;

public float AB = 80;

public float CD = 450 + 40; // Cx ->

public float DE = 200;

public float DxEx = -130; //d

public float CyA = 0;

public float CyB = 130;

float AxD;

float CAx;

double Ang, dAng;

float Bx, By, Cx, Cy, Dx, Dy, Ex, Ey;

public float Scl = 1;

public int Clockwise = -1;

public bool PrmClose;

bool bExit, bStop;

long lPause;

public MyForm ()

{

InitializeComponent ();

NewSizes (false);

}

private void MyForm_Resize (object sender, EventArgs e)

{

if (PB.Width > 0 && PB. Height > 0)

{

if (PB.Image ≠ null) PB.Image.Dispose ();

PB.Image = new Bitmap (PB.Width, PB. Height);

Picture ();

}

}

void Hinge (Graphics Gr, float x, float y, string ch)

{

Gr.FillEllipse (Brushes.Gray, x — 5, y — 5, 10, 10);

Gr.DrawEllipse (Pens.Black, x — 5, y — 5, 10, 10);

Gr.DrawString (ch, new Font («Bodoni MT», 10, FontStyle. Bold), Brushes. Black, x + 5, y — 20);

}

void Pillar (Graphics Gr, float x, float y, string ch)

{

PointF[] Tr = { new PointF (0, 0), new PointF (10, 20), new PointF (-10, 20) };

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

Tr[i]. X += x;

Tr[i]. Y += y;

}

Gr.DrawPolygon (Pens.Black, Tr);

Hinge (Gr, x, y, ch);

PointF Pnt1=PointF.Add (Tr[2], new SizeF (-7, 0));

PointF Pnt2=PointF.Add (Tr[1], new SizeF (7, 0));

Gr.FillRectangle (new HatchBrush (HatchStyle.BackwardDiagonal, Color. Black, Color. White),

new RectangleF (Pnt1, new SizeF (Pnt2.X — Pnt1. X, 10)));

Gr.DrawLine (Pens.Black, Pnt1, Pnt2);

}

void NewSizes (bool bNewPrm)

{

do

{

AxD = (CD — 130) / 2;

CAx = CD — AxD ;

if (!bStop && !bNewPrm) Ang = Math. Acos (CyA / AB) + Math. PI / 2;

Cx = 50* Scl; // Cx

float AC = (float)Math.Sqrt ((Ax — Cx) * (Ax — Cx) + CyA * Scl * CyA * Scl);

if (Cx >= 30)

{

Cy = Ay — CyA * Scl ;

Ex = 670 * Scl ;

DgUD_ValueChanged (DgUD, new EventArgs ());

}

else Ax += 31 — Cx;

if (Cy < 130) Ay += 131 — Cy;

double a = Math. Asin (AB * Scl / AC);

a -= Math. Asin (CyA * Scl / AC);

Dy = Ay — CyA * Scl — CD * Scl * (float)Math.Sin (a);

if (Dy < 30) Ay += 31 — Dy;

} while (Cx < 30 || Cy < 130 || Dy < 30);

}

void Plunger (Graphics Gr, float x, float y, double a, string ch)

{

float HalfW = 15;

float HalfH = 8;

double an = Math. Atan (HalfH / HalfW);

float HalfD = HalfW / (float)Math.Cos (an);

PointF[] Rc = new PointF[4];

Rc[0] = new PointF (x + HalfD * (float)Math.Cos (a + an), y — HalfD * (float)Math.Sin (a + an));

Rc[1] = new PointF (x + HalfD * (float)Math.Cos (a — an), y — HalfD * (float)Math.Sin (a — an));

double aa = a + Math. PI + an;

Rc[2] = new PointF (x + HalfD * (float)Math.Cos (aa), y — HalfD * (float)Math.Sin (aa));

aa = a + Math. PI — an;

Rc[3] = new PointF (x + HalfD * (float)Math.Cos (aa), y — HalfD * (float)Math.Sin (aa));

Gr.FillPolygon (Brushes.White, Rc);

Gr.DrawPolygon (Pens.Black, Rc);

Hinge (Gr, x, y, ch);

}

void Base (Graphics Gr)

{

Gr.FillRectangle (new HatchBrush (HatchStyle.BackwardDiagonal, Color. Black, Color. White),

Ex — 20, Ay, 10, DE * 2 * Scl);

Gr.DrawLine (Pens.Black, Ex — 10, Ay, Ex — 10, Ay + DE * 2 * Scl);

}

void Way ()

{

using (Graphics Gr = Graphics. FromImage (PB.Image))

{

System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath path = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath ();

}

}

void Picture ()

{

using (Graphics Gr = Graphics. FromImage (PB.Image))

{

Gr.SmoothingMode = SmoothingMode. HighQuality;

Gr.Clear (Color.White);

Font Fn = new Font («Bodoni MT», 10, FontStyle. Bold);

Gr.DrawString («AB = «+ AB. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 0);

Gr.DrawString («CD = «+ CD. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 20);

Gr.DrawString («DE = «+ DE. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 40);

Gr.DrawString («CyA = «+ CyA. ToString () + «mm», Fn, Brushes. Black, 0, 60);

Gr.DrawString («Масштаб = «+ Scl. ToString () + «pix/mm», Fn, Brushes. Black, 0, 80);

Pillar (Gr, Ax, Ay, «A»);

Base (Gr);

Bx = Ax + AB * Scl * (float)Math.Cos (Ang);

By = Ay — AB * Scl * (float)Math.Sin (Ang);

Gr.DrawLine (Pens.Black, Bx, By, Ax, Ay);

double a = Math. Atan2(Cy — By, Bx — Cx);

Dx = Cx + CD * (float)Math.Cos (a) * Scl ;

Dy = Cy — CD * (float)Math.Sin (a) * Scl;

Gr.DrawLine (Pens.Black, Dx, Dy, Cx, Cy);

Hinge (Gr, Ax, Ay, «A»);

Pillar (Gr, Cx, Cy, «C»);

Plunger (Gr, Bx, By, a, «B»);

a = Math. Asin ((Dx — Ex) / DE / Scl);

Ey = Dy + DE * (float)Math.Cos (a) * Scl;

Gr.DrawLine (Pens.Black, Dx, Dy, Ex, Ey);

Hinge (Gr, Dx, Dy, «D»);

Plunger (Gr, Ex, Ey, Math. PI / 2, «E»);

PB.Refresh ();

}

}

private void pysk_Click (object sender, EventArgs e)

{

NewSizes (true);

double Pi2 = Math. PI * 2;

bExit = false;

bStop = false;

long lOldTicks;

this.Focus ();

do

{

lOldTicks = DateTime.Now.Ticks;

Picture ();

Way ();

if (!bStop)

{

Ang += dAng;

if (Ang >= Pi2) Ang -= Pi2;

else if (Ang <= -Pi2) Ang += Pi2;

}

do

{

Application.DoEvents ();

} while (DateTime.Now.Ticks — lOldTicks < lPause);

} while (!bExit);

}

private void DgUD_ValueChanged (object sender, EventArgs e)

{

lPause = 625 000; //1/16

dAng = (double)DgUD.Value / 180 * Math. PI * Clockwise / (10 000 000 / lPause);

this.Focus ();

}

private void MyForm_FormClosing (object sender, FormClosingEventArgs e)

{

bExit = true;

}

private void btStop_Click (object sender, EventArgs e)

{

bStop = true;

}

private void btPrm_Click (object sender, EventArgs e)

{

Options Prm = new Options (this);

Prm.ShowDialog ();

NewSizes (true);

Picture ();

}

private void btSave_Click (object sender, EventArgs e)

{

}

bool fRead (StreamReader SR, out float fres)

{

string str = SR. ReadLine ().Replace («.», «,»);

string[] arr = str. Split ('=');

return float. TryParse (arr[1], out fres);

}

bool iRead (StreamReader SR, out int ires)

{

string str = SR. ReadLine ();

string[] arr = str. Split ('=');

return int. TryParse (arr[1], out ires);

}

private void btLoad_Click (object sender, EventArgs e)

{

}

private void btSave_Click₁(object sender, EventArgs e)

{

SD.InitialDirectory = Application. StartupPath;

if (SD.ShowDialog () == DialogResult. OK)

{

StreamWriter SW = new StreamWriter (SD.FileName);

for (int i = 0; i < 8; i++)

{

switch (i)

{

case 0: SW. WriteLine («AB=» + AB. ToString ()); break;

case 1: SW. WriteLine («CD=» + CD. ToString ()); break;

case 2: SW. WriteLine («DE=» + DE. ToString ()); break;

case 3: SW. WriteLine («CyA=» + CyA. ToString ()); break;

case 4: SW. WriteLine («Масштаб=» + Scl. ToString ()); break;

case 5: SW. WriteLine («Угол=» + Ang. ToString ()); break;

case 6: SW. WriteLine («Clockwise=» + Clockwise. ToString ()); break;

default: SW. WriteLine («w=» + DgUD.Value.ToString ()); break;

}

}

SW.Close ();

}

}

private void btLoad_Click₁(object sender, EventArgs e)

{

OD.InitialDirectory = Application. StartupPath;

if (OD.ShowDialog () == DialogResult. OK)

{

int ires;

float fres;

StreamReader SR = new StreamReader (OD.FileName);

for (int i = 0; SR. Peek () >= 0; i++)

{

switch (i)

{

case 0: if (fRead (SR, out fres)) AB = fres; break;

case 1: if (fRead (SR, out fres)) CD = fres; break;

case 2: if (fRead (SR, out fres)) DE = fres; break;

case 3: if (fRead (SR, out fres)) CyA = fres; break;

case 4: if (fRead (SR, out fres)) Scl = fres; break;

case 5: if (fRead (SR, out fres)) Ang = fres; break;

case 6: if (iRead (SR, out ires)) Clockwise = ires; break;

default: if (iRead (SR, out ires)) DgUD. Value = ires; break; ;

}

}

SR.Close ();

PrmClose = true;

btPrm_Click (param, new EventArgs ());

PrmClose = false;

}

}

private void CBChange_CheckedChanged (object sender, EventArgs e)

{

}

}

}

Options.cs:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System. ComponentModel;

using System. Data;

using System. Drawing;

using System. Linq;

using System. Text;

using System.Windows.Forms;

namespace Kopylov_Mechanics

{

public partial class Options: Form

{

MyForm MF;

float Scl;

bool bSave;

public Options (MyForm Owner)

{

InitializeComponent ();

MF = Owner;

}

private void PrmForm_Shown (object sender, EventArgs e)

{

AB.Value = (decimal)MF.AB;

CD.Value = (decimal)MF.CD;

DE.Value = (decimal)MF.DE;

CyA.Value = (decimal)MF.CyA;

Scl = MF. Scl;

Mash.Text = Scl. ToString ();

if (MF.Clockwise == -1) RB1. Checked = true;

else RB2. Checked = true;

if (MF.PrmClose) ok_Click (ok, new EventArgs ());

}

private void PrmForm_FormClosing (object sender, FormClosingEventArgs e)

{

if (bSave)

{

MF.AB = (float)AB.Value;

MF.CD = (float)CD.Value;

MF.DE = (float)DE.Value;

MF.CyA = (float)CyA.Value;

MF.Scl = Scl;

MF.Clockwise = RB1. Checked? -1: 1;

}

}

private void mash_TextChanged (object sender, EventArgs e)

{

float res;

Mash.Text = Mash.Text.Replace («.», «,»);

if (float.TryParse (Mash.Text, out res)) Scl = res;

else Mash. Text = Scl. ToString ();

}

private void ok_Click (object sender, EventArgs e)

{

if (AB.Value < CyA. Value) MessageBox. Show («Звено AB меньше расстояния CyA!»);

else

{

float AxD = ((float)CD.Value — 150) / 2;

float CAx = (float)CD.Value — AxD;

float CA = (float)Math.Sqrt (CAx * CAx + (float)CyA.Value * (float)CyA.Value);

if ((float)AB.Value > CA) MessageBox. Show («Звено AB больше расстояния CA !»);

else

{

float AD = (float)CD.Value — CA;

if (AD < (float)AB.Value) MessageBox. Show («Расстояние AD может быть меньше звена AB !»);

else

{

float CE = (float)CD.Value — MF. DxEx;

float cos = CE / (float)(CD.Value — DE. Value);

if (cos < 1) MessageBox. Show («Звена DE может быть не достаточно для достижения опорной поверхности !»);

else bSave = true;

}

}

}

if (bSave) Close ();

}

private void cancel_Click (object sender, EventArgs e)

{

Close ();

}

}

}