机械传动动态电子模型库的设计与应用

梁 杰

（新疆轻工职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830021）

1 机械传动动态模型库的系统组成

机械传动动态模型库系统包括设置绘图环境、绘图图素库、动态模型库和用户标准菜单4大功能模块，系统框架组成如图1所示。

图1 机械传动动态模型库的系统组成

（1）设置绘图环境：该模块主要设置绘图所需的环境，例如图层、线型、颜色、线宽等。

（2）绘图图素库：根据模型库的所有模型分解出基本组成单元——图素，对图素进行参数化编程，并建立起图素库，库中的各图素之间可以像积木那样拼装组合。

（3）动态模型库：该模块既可以展示二维零件简图或模型，也可以展示三维模型。同一模型通过输入值的变化可以动态地展示变化的零件结构模型。

（4）用户标准菜单：为了方便使用者操作，使用户和计算机的交流更加直观，需要嵌入标准菜单。

2 绘图图素库

2.1 建立图素库的基本思想

根据参数图素拼装的原理，首先将模型库中的模型分解成若干个基本组成元素——图素，再将每个图素进行参数化编程，只要给定绘制各图素所需的参数值，即可快速、准确地绘制该图素，模型库中的模型是由各图素组合拼装而来。图2为机械传动图素库的组成框图。

2.2 参数化编程

以棘轮为例，其编程构思如下：

（1）基准点，用来确定模型的位置，属于位置参数。

（2）旋转角，用来确定模型的方位，属于方位参数，即以基准点为旋转中心，以图素轴线与水平线的夹角为旋转角可在平面的不同方向上绘制图素，规定旋转角顺时针为负，逆时针为正。

图2 机械传动图素库的组成框图

（3）齿数值：由于不同棘轮模型的齿数会发生变化，所以设置了齿数参数。在本程序设计中，采用了repeat语句和循环语句，并令齿数为循环次数，使程序更完善。

（4）为了方便图素的插入、选择及删除，绘图编程命令尽可能使用“pline”。

（5）三维模型的实现主要通过两种方法：①先编写二维模型程序，后编写三维模型程序；②在二维零件的基础上通过面域region和拉伸extrude实现三维。棘轮的实现程序如下：

（defun c：jlun1（）；定义棘轮

（setq p0（getpoint"＼n插入点："）

alf（getangle p0"＼n旋转角："）

r（getdist p0"＼n顶圆半径："）

r1（getdist p0"＼n根圆半径："）

n（getint"＼n齿数："）

）

（setq r2（－r r1））

（setq alf1（／（＊2 pi）n））

（setq alf2（＊ pi（／20.0 180.0）））

（setq alf3（／alf1 3））

（setq alf4（／（＊alf2 r2）r1））

（setq p1（polar p0（＋alf（＊0.5 pi））（＊1.1 r）））

（setq p2（polar p0（－alf（＊0.5 pi））（＊1.1 r）））

（setq p3（polar p0 alf（＊1.1 r）））

（setq p4（polar p0（＋alf pi）（＊1.1 r）））

（setq i 0）

（repeat n

（setq p5（polar p0（＋alf（＊i alf1））r））

（setq p6（polar p0（＋alf alf3（＊i alf1））r））

（setq p7（polar p0（＋alf alf1 alf4（＊i alf1））r1））

（setq p8（polar p0（＋alf alf1（＊i alf1））r））

（command"layer""s""draw"""）

（command"pline"p5 p6 p7 p8""）

（setq i（1＋i））

）

3 动态模型库

模型库中的模型可以通过组合拼装获得。图3为机械传动动态模型库的组成框图。

4 AutoCAD用户标准菜单

用户使用时只需点击相应的下拉菜单，激活一个主控件菜单，而相应的主图像控件菜单项又会激活相关的子图像控件菜单，最后根据下拉菜单的文字提示操作就可以绘制出相应的模型。这样的用户菜单体系是一种“级联”式的图像控件菜单体系，对于专业设计中选择标准的图素、模型等操作是十分有效的方法。图4为用户下拉菜单。

5 结束语

利用Auto LISP开发的动态模型库，同一模型只需要输入不同的参数值，就可以动态地获得结构尺寸不同的零件模型，大大提高了模型库的灵活性、实用性；且可以通过编写新的程序不断扩充图素库、模型库，使系统具有良好的交互性、扩展性、实用性和专业性。

图3 机械传动动态模型库的组成框图

图4 下拉菜单

［1］ 韩国才，张锂.基于Pro／E的机械零件特征模型库参数化设计［J］.制造业自动化，2006，28（4）：14－15.

［2］ 贺炜，孙波，张淳.计算机绘图［M］.北京：机械工业出版社，2002.

［3］ 孙江宏，丁立伟，米洁.Visual LISP R14——2000编程与应用［M］.北京：科学出版社，1999.

［4］ 姚杰，田勤.机械设计基础［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.