基于Autolisp的蜗轮图样参数化绘图命令的二次开发

胡志刚,胡晨

（1.河南科技学院,河南新乡453003；2.河南省锅炉压力容器安全检测研究院新乡分院,河南新乡453003）

基于Autolisp的蜗轮图样参数化绘图命令的二次开发

胡志刚1,胡晨2

（1.河南科技学院,河南新乡453003；2.河南省锅炉压力容器安全检测研究院新乡分院,河南新乡453003）

对机械设计中蜗杆传动中的蜗轮元件的lisp二次开发的方法和过程进行了分析,进行了实现蜗轮零件工作图和三维实体模型生成命令的功能设计和开发,包括蜗轮绘图命令用户界面的DCL定义、基于蜗杆传动设计的蜗轮参数化绘图命令的设计思路和基本尺寸参数输入方式.给出了基于DCL语言的蜗杆传动的对话框参数输入界面的设计,基于Autolisp参数化绘图命令二次开发的程序设计方法及主要lisp程序段,并给出具体的命令使用方法.

蜗轮；参数化；二次开发；Autolisp

利用AutoCAD强大的二次开发手段开展针对不同工程设计领域,尤其是在机械工程设计领域开发各种实用的设计与绘图系统是十分必要的,国内外已有很多实践[1-3].在各类工程机械、仪器仪表、汽车、船舶、飞行器等系统的设计中,实现常用零组件的参数化绘图是设计过程必不可少的环节之一,作者对这个问题进行了探讨并做了一些相关的实际开发工作.本文对蜗杆传动中蜗轮工作图参数化绘图命令开发的思路和主要过程进行探讨,用AutoCAD的VisualLisp集成开发环境开发一个基于对话框进行基本尺寸和参数输入的蜗轮图样绘制命令,它可以独立或者作为齿轮系统设计的一部分来使用.

1 参数输入界面的功能设计

实现蜗轮零件图样的绘制需要输入必要的尺寸和参数,并具有选择绘制蜗轮零件工作图或实体模型的功能,这些是设计对话框输入界面的主要依据[1].根据输入的尺寸、参数不同,选用的对话框控件元素也不一样.对话框应该包括尺寸、参数输入区,图样绘制类型选择区和确认、取消区.

蜗杆传动输入的基本尺寸、参数有蜗杆模数（或蜗轮端面模数）m、蜗杆线数z1、传动比i、变位系数x2、蜗杆分度圆直径d1和蜗轮齿宽b2[4]；由这些尺寸、参数可计算出与设计绘图有关的其他参数和尺寸,包括蜗轮齿数z2、直径系数q、蜗轮分度圆直径d2、蜗轮齿顶高ha2、蜗轮齿根高hf2、蜗轮齿顶圆直径da2、蜗轮齿根圆直径df2、蜗杆齿顶圆直径da1、蜗杆齿根圆直径df1、蜗轮咽喉圆母圆半径rg2、中心距a、蜗轮齿宽角θ、蜗轮宽度B和蜗轮齿顶外圆de2等；这些参数和尺寸可由表1所示公式计算[4],并由程序中的数据读写功能函数写入Excel数据文件中[5].

表1 普通圆柱蜗杆传动部分尺寸、参数计算公式Tab.1 Part of dimensions and parameters of general cylinder worm transmission

在绘图时还需要确定蜗杆中心到蜗轮齿根的距离rgf2,rgf2=rg2+ha2+hf2.

在定义对话框时,由于模数m是标准值,蜗杆分度圆直径d1是与模数相关联的标准值,它随着m的不同而采取不同的标准值,蜗杆齿数z1取1～6的整数值,所以这三个参数采用popup_list（组合框）控件来输入；变位系数x2、传动比i和蜗轮齿宽b2依据设计值采用edit_box（编辑框）控件来输入；绘图类型选择使用boxed_radio_row（带加框单选行）的radio_button（单选按钮）控件来定义,其基本参数输入与绘图选择对话框如图1所示.

图1 蜗轮参数输入与绘图选择对话框Fig.1 Dialog box of parametric entry&drawing result choice of worm gear

在输入传动比i时,根据蜗杆线数z1的不同,宜采用表2所示的推荐值来输入[6].单击某个单选按钮后可以设置出图的图样类型.

表2 传动比i的推荐选用值Tab.2 The suggested value of transmission ratio i

2 命令的程序设计

该命令的名称为“wormdetail”,其功能要求是用对话框方式输入圆柱蜗杆传动的基本参数,自动计算其他蜗轮、蜗杆尺寸和参数并写入“worm_parameters.xls”的数据文件中；删除当前图形中的所有对象,自动设置绘图环境；当选择生成蜗轮工作图时,绘制蜗轮工作图并标注相关尺寸和参数,按图样大小绘制符合国标规定的标准幅面要求的图框,绘制和填写标题栏；当选择生成蜗轮三维模型时自动构建出蜗轮三维实体模型；恢复原来的对象捕捉模式等.

绘图环境的设置包括创建所需要的图层,关闭信息回放,设置图界,关闭对象捕捉、极轴和对象捕捉追踪,清除对象等；建立的图层包括“尺寸”、“虚线”、“细点画线”、“剖面符号”、“文字”、“图框标题栏”等,分别用于将各类对象绘制在对应名称的图层中,0层用于绘制粗实线对象,创建三维模型时不创建以上层对象.

创建命令的Autolisp程序设计框图如图2所示.

图2 程序设计Fig.2 Diagram of programming

下面是程序框图“绘制工作图”选择图框前面部分的主程序段.其中（get_para_values）函数将对话框输入的参数值赋予lisp程序中相应的变量.

在上面的程序段中,对话框文件名为“wolun.dcl”,（set_tile"para""value"）类函数是把各个基本参数的初值赋予各相关控件,（drawing_wormgear_detail）和（drawing_worgear_3d）函数分别实现绘制蜗轮零件工作图和三维实体模型,他们是分别定义的功能子函数.下面是绘制二维工程图的程序段：

在该程序段中,主要由（set_drawing_data）、（drawing_circum_setting）、（drawing_wormgear_views）、（fill_hatch）、（wormgear_dimensioning）、（drawing_frame_block）等子函数组成,分别实现参数变量赋值、设置工程图绘图环境、蜗轮视图绘图、填充剖面线、尺寸标注和绘制图框标题栏等功能,当然也可以将他们部分合并成一个较大的子程序,或者都合并在一个集以上所有功能的子函数中.

3 命令的加载和执行

在使用该命令时,首先将蜗轮绘图的对话框文件（本设计为wolun.dcl）复制到AutoCAD工作目录的support文件夹内,然后加载蜗轮绘图的Autolisp程序文件（本设计为wolun.lsp）,执行程序定义的蜗轮绘图命令（本设计为wormgear）,应用程序将显示图1所示的“蜗轮参数输入与绘图选择”对话框,输入初始参数,并进行出图类型选择后,命令提示输入绘图的起始点,指定起点后该命令将自动绘制出蜗轮零件工作图（见图3所示）或者三维模型视图（见图4所示）.

图3 蜗轮工作图Fig.3 Worm gear detail drawing

4 小结

作为齿轮设计系统的一部分,该命令的开发具有典型意义,其开发的基本方法和步骤同样适用于其他类型的齿轮元件、标准件及常用件[3,7],该命令的开发只是着眼于蜗轮零件工作图及其三维模型的参数化生成,即把蜗轮设计所确定的主要参数和尺寸应用于绘图,如果要进行真正意义上的参数化设计,需要扩展其开发理念,给出初始的蜗轮设计条件,包括根据蜗杆传动的滑动速度及传动效率、设计准则、蜗轮结构、强度计算、蜗杆的刚度校核等要求,计算和确定主要的设计参数和尺寸[4,8].而本文所讨论的命令开发的结果可以作为蜗轮参数化设计系统的绘图功能部分.

参考文献：

[1]李滟泽.基于Autolisp的蜗轮蜗杆传动的软件设计[J].装备制造技术,2013（3）：49-51.

[2]胡志刚.基于Autolisp齿轮参数化绘图命令的二次开发[J].河南科技学院学报：自然科学版,2013,42（2）：64-69.

[3]廖绍平,刘凤波.基于Autolisp开发交互式绘制巷道的方法[J].现代矿业,2013（10）：94-95.

[4]高中庸,陈迎春,胡靖名.机械设计[M].武汉：华中科技大学出版社,2014：177-204.

[5]王盛智,蓝晓民.基于Autolisp参数化绘图的数据处理函数[J].辽宁石油化工大学学报,2012,32（4）：72-75.

[6]徐锦康.机械设计[M].北京：高等教育出版社,2004：150.

[7]李海胜.直齿圆柱齿轮2D绘图参数化的探讨[J].科技风,2013（13）：44.

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

（责任编辑：卢奇）

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

国家自然科学基金项目（51375149）

胡志刚（1962―）,男,江西进贤人,副教授.主要从事机械设计、CAD及工程图学研究.