胡志剛,胡晨

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院新鄉(xiāng)分院,河南新鄉(xiāng)453003）

基于Autolisp的蝸輪圖樣參數(shù)化繪圖命令的二次開發(fā)

胡志剛1,胡晨2

（1.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院新鄉(xiāng)分院,河南新鄉(xiāng)453003）

對機(jī)械設(shè)計中蝸桿傳動中的蝸輪元件的lisp二次開發(fā)的方法和過程進(jìn)行了分析,進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)蝸輪零件工作圖和三維實(shí)體模型生成命令的功能設(shè)計和開發(fā),包括蝸輪繪圖命令用戶界面的DCL定義、基于蝸桿傳動設(shè)計的蝸輪參數(shù)化繪圖命令的設(shè)計思路和基本尺寸參數(shù)輸入方式.給出了基于DCL語言的蝸桿傳動的對話框參數(shù)輸入界面的設(shè)計,基于Autolisp參數(shù)化繪圖命令二次開發(fā)的程序設(shè)計方法及主要lisp程序段,并給出具體的命令使用方法.

蝸輪；參數(shù)化；二次開發(fā)；Autolisp

利用AutoCAD強(qiáng)大的二次開發(fā)手段開展針對不同工程設(shè)計領(lǐng)域,尤其是在機(jī)械工程設(shè)計領(lǐng)域開發(fā)各種實(shí)用的設(shè)計與繪圖系統(tǒng)是十分必要的,國內(nèi)外已有很多實(shí)踐[1-3].在各類工程機(jī)械、儀器儀表、汽車、船舶、飛行器等系統(tǒng)的設(shè)計中,實(shí)現(xiàn)常用零組件的參數(shù)化繪圖是設(shè)計過程必不可少的環(huán)節(jié)之一,作者對這個問題進(jìn)行了探討并做了一些相關(guān)的實(shí)際開發(fā)工作.本文對蝸桿傳動中蝸輪工作圖參數(shù)化繪圖命令開發(fā)的思路和主要過程進(jìn)行探討,用AutoCAD的VisualLisp集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)一個基于對話框進(jìn)行基本尺寸和參數(shù)輸入的蝸輪圖樣繪制命令,它可以獨(dú)立或者作為齒輪系統(tǒng)設(shè)計的一部分來使用.

1 參數(shù)輸入界面的功能設(shè)計

實(shí)現(xiàn)蝸輪零件圖樣的繪制需要輸入必要的尺寸和參數(shù),并具有選擇繪制蝸輪零件工作圖或?qū)嶓w模型的功能,這些是設(shè)計對話框輸入界面的主要依據(jù)[1].根據(jù)輸入的尺寸、參數(shù)不同,選用的對話框控件元素也不一樣.對話框應(yīng)該包括尺寸、參數(shù)輸入?yún)^(qū),圖樣繪制類型選擇區(qū)和確認(rèn)、取消區(qū).

蝸桿傳動輸入的基本尺寸、參數(shù)有蝸桿模數(shù)（或蝸輪端面模數(shù)）m、蝸桿線數(shù)z1、傳動比i、變位系數(shù)x2、蝸桿分度圓直徑d1和蝸輪齒寬b2[4]；由這些尺寸、參數(shù)可計算出與設(shè)計繪圖有關(guān)的其他參數(shù)和尺寸,包括蝸輪齒數(shù)z2、直徑系數(shù)q、蝸輪分度圓直徑d2、蝸輪齒頂高h(yuǎn)a2、蝸輪齒根高h(yuǎn)f2、蝸輪齒頂圓直徑da2、蝸輪齒根圓直徑df2、蝸桿齒頂圓直徑da1、蝸桿齒根圓直徑df1、蝸輪咽喉圓母圓半徑rg2、中心距a、蝸輪齒寬角θ、蝸輪寬度B和蝸輪齒頂外圓de2等；這些參數(shù)和尺寸可由表1所示公式計算[4],并由程序中的數(shù)據(jù)讀寫功能函數(shù)寫入Excel數(shù)據(jù)文件中[5].

表1 普通圓柱蝸桿傳動部分尺寸、參數(shù)計算公式Tab.1 Part of dimensions and parameters of general cylinder worm transmission

在繪圖時還需要確定蝸桿中心到蝸輪齒根的距離rgf2,rgf2=rg2+ha2+hf2.

在定義對話框時,由于模數(shù)m是標(biāo)準(zhǔn)值,蝸桿分度圓直徑d1是與模數(shù)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)值,它隨著m的不同而采取不同的標(biāo)準(zhǔn)值,蝸桿齒數(shù)z1取1～6的整數(shù)值,所以這三個參數(shù)采用popup_list（組合框）控件來輸入；變位系數(shù)x2、傳動比i和蝸輪齒寬b2依據(jù)設(shè)計值采用edit_box（編輯框）控件來輸入；繪圖類型選擇使用boxed_radio_row（帶加框單選行）的radio_button（單選按鈕）控件來定義,其基本參數(shù)輸入與繪圖選擇對話框如圖1所示.

圖1 蝸輪參數(shù)輸入與繪圖選擇對話框Fig.1 Dialog box of parametric entry&drawing result choice of worm gear

在輸入傳動比i時,根據(jù)蝸桿線數(shù)z1的不同,宜采用表2所示的推薦值來輸入[6].單擊某個單選按鈕后可以設(shè)置出圖的圖樣類型.

表2 傳動比i的推薦選用值Tab.2 The suggested value of transmission ratio i

2 命令的程序設(shè)計

該命令的名稱為“wormdetail”,其功能要求是用對話框方式輸入圓柱蝸桿傳動的基本參數(shù),自動計算其他蝸輪、蝸桿尺寸和參數(shù)并寫入“worm_parameters.xls”的數(shù)據(jù)文件中；刪除當(dāng)前圖形中的所有對象,自動設(shè)置繪圖環(huán)境；當(dāng)選擇生成蝸輪工作圖時,繪制蝸輪工作圖并標(biāo)注相關(guān)尺寸和參數(shù),按圖樣大小繪制符合國標(biāo)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)幅面要求的圖框,繪制和填寫標(biāo)題欄；當(dāng)選擇生成蝸輪三維模型時自動構(gòu)建出蝸輪三維實(shí)體模型；恢復(fù)原來的對象捕捉模式等.

繪圖環(huán)境的設(shè)置包括創(chuàng)建所需要的圖層,關(guān)閉信息回放,設(shè)置圖界,關(guān)閉對象捕捉、極軸和對象捕捉追蹤,清除對象等；建立的圖層包括“尺寸”、“虛線”、“細(xì)點(diǎn)畫線”、“剖面符號”、“文字”、“圖框標(biāo)題欄”等,分別用于將各類對象繪制在對應(yīng)名稱的圖層中,0層用于繪制粗實(shí)線對象,創(chuàng)建三維模型時不創(chuàng)建以上層對象.

創(chuàng)建命令的Autolisp程序設(shè)計框圖如圖2所示.

圖2 程序設(shè)計Fig.2 Diagram of programming

下面是程序框圖“繪制工作圖”選擇圖框前面部分的主程序段.其中（get_para_values）函數(shù)將對話框輸入的參數(shù)值賦予lisp程序中相應(yīng)的變量.

在上面的程序段中,對話框文件名為“wolun.dcl”,（set_tile"para""value"）類函數(shù)是把各個基本參數(shù)的初值賦予各相關(guān)控件,（drawing_wormgear_detail）和（drawing_worgear_3d）函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)繪制蝸輪零件工作圖和三維實(shí)體模型,他們是分別定義的功能子函數(shù).下面是繪制二維工程圖的程序段：

在該程序段中,主要由（set_drawing_data）、（drawing_circum_setting）、（drawing_wormgear_views）、（fill_hatch）、（wormgear_dimensioning）、（drawing_frame_block）等子函數(shù)組成,分別實(shí)現(xiàn)參數(shù)變量賦值、設(shè)置工程圖繪圖環(huán)境、蝸輪視圖繪圖、填充剖面線、尺寸標(biāo)注和繪制圖框標(biāo)題欄等功能,當(dāng)然也可以將他們部分合并成一個較大的子程序,或者都合并在一個集以上所有功能的子函數(shù)中.

3 命令的加載和執(zhí)行

在使用該命令時,首先將蝸輪繪圖的對話框文件（本設(shè)計為wolun.dcl）復(fù)制到AutoCAD工作目錄的support文件夾內(nèi),然后加載蝸輪繪圖的Autolisp程序文件（本設(shè)計為wolun.lsp）,執(zhí)行程序定義的蝸輪繪圖命令（本設(shè)計為wormgear）,應(yīng)用程序?qū)@示圖1所示的“蝸輪參數(shù)輸入與繪圖選擇”對話框,輸入初始參數(shù),并進(jìn)行出圖類型選擇后,命令提示輸入繪圖的起始點(diǎn),指定起點(diǎn)后該命令將自動繪制出蝸輪零件工作圖（見圖3所示）或者三維模型視圖（見圖4所示）.

圖3 蝸輪工作圖Fig.3 Worm gear detail drawing

4 小結(jié)

作為齒輪設(shè)計系統(tǒng)的一部分,該命令的開發(fā)具有典型意義,其開發(fā)的基本方法和步驟同樣適用于其他類型的齒輪元件、標(biāo)準(zhǔn)件及常用件[3,7],該命令的開發(fā)只是著眼于蝸輪零件工作圖及其三維模型的參數(shù)化生成,即把蝸輪設(shè)計所確定的主要參數(shù)和尺寸應(yīng)用于繪圖,如果要進(jìn)行真正意義上的參數(shù)化設(shè)計,需要擴(kuò)展其開發(fā)理念,給出初始的蝸輪設(shè)計條件,包括根據(jù)蝸桿傳動的滑動速度及傳動效率、設(shè)計準(zhǔn)則、蝸輪結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度計算、蝸桿的剛度校核等要求,計算和確定主要的設(shè)計參數(shù)和尺寸[4,8].而本文所討論的命令開發(fā)的結(jié)果可以作為蝸輪參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)的繪圖功能部分.

參考文獻(xiàn)：

[1]李滟澤.基于Autolisp的蝸輪蝸桿傳動的軟件設(shè)計[J].裝備制造技術(shù),2013（3）：49-51.

[2]胡志剛.基于Autolisp齒輪參數(shù)化繪圖命令的二次開發(fā)[J].河南科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版,2013,42（2）：64-69.

[3]廖紹平,劉鳳波.基于Autolisp開發(fā)交互式繪制巷道的方法[J].現(xiàn)代礦業(yè),2013（10）：94-95.

[4]高中庸,陳迎春,胡靖名.機(jī)械設(shè)計[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2014：177-204.

[5]王盛智,藍(lán)曉民.基于Autolisp參數(shù)化繪圖的數(shù)據(jù)處理函數(shù)[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報,2012,32（4）：72-75.

[6]徐錦康.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社,2004：150.

[7]李海勝.直齒圓柱齒輪2D繪圖參數(shù)化的探討[J].科技風(fēng),2013（13）：44.

[8]Bertoline G R,Wiebe E N,Miller C L.Fundamentals of graphics communication[M].WCB/McGraw-Hill,1998：559-660.

（責(zé)任編輯：盧奇）

Secondary Autolisp development command of worm parametric drawing

HU Zhigang1,HU Chen2
（1.Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China；2.Xinxiang Branch of the Boiler&Pressure Vessel Safety Inspection Institute of Henan Province,Xinxiang 453003,China）

The method and steps of lisp secondary development of worm gear in worm transmission design was analyzed,function design and developing steps of AutoCAD command,which can make the detail drawing or set up solid model of worm gear,were given and this comprises the self DCL definition of user interface,design process of parametric drawing command based on worm gear transmission design and basic dimensions¶meters entry mode.The DCL definition of parametric entry interface was delivered for worm gear transmission,the programme design method was given for secondary development of parametric drawing command based on Autolisp and main program segment provided,as a result an instance application about worm gear parametric drawing was made.

worm gear；parameterize；secondary development；Autolisp

TP391.7

A

1008-7516（2016）02-0073-06

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.02.017

2016-02-08

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51375149）

胡志剛（1962―）,男,江西進(jìn)賢人,副教授.主要從事機(jī)械設(shè)計、CAD及工程圖學(xué)研究.