Visual LISP开发三维圆柱螺旋线程序

zzb7240

1、 引言
　　在众多的AutoCAD开发工具中，AutoLISP是使用最简单、应用最广泛、使用者最多的一种开发工具。但是，AutoLISP只是一种解释型语言，且不能加密。为了解决这个问题，Autodesk公司在AutoCAD R14中推出了Visual LISP的测试版，随后在AutoCAD 2000中推出了Visual LISP的正式版本。Visual LISP完全兼容以前的AutoLISP，同时应用了AutoCAD的另一个开发工具-----ObjectARX面向对象技术和ActiveX技术，使Visual LISP开发的应用程序功能更强大，运行速度更快，从而真正成为一个能开发商业软件的开发平台。本文作者采用AutoCAD 2000 中的Visual LISP进行了三维圆柱螺旋线程序开发，并与AutoCAD 2000交互绘图结合，快速绘制三维螺纹和弹簧。
7 N- T! d+ R2 A4 {　　2、 问题的提出
　　笔者在用AutoCAD 2000绘制三维工程图时，经常遇到绘制螺纹、弹簧这类三维圆柱螺旋线的问题。在AutoCAD中，绘制三维线的命令有很多，如Line、3Dpoly、Spline等命令，而可以作为三维拉伸路径的线只有3Dpoly命令绘出的线可以胜任，而且不能使用其中的拟合项。因此，为了保证绘制的三维圆柱螺旋线尺寸精确，就必须输入大量精确数据，才能一点一点地画出所需的螺旋线，这样做起来非常麻烦。有关资料介绍采用圆弧近似构成螺旋线[1]，但是这样画出的螺纹不能通过装配干涉检查。由于在AutoCAD中不方便绘制螺旋线，为了解决这个问题，笔者采用编制一个LISP程序来实现。该程序可以实现圆柱螺旋线自动绘图，不仅可以用于绘制弹簧螺旋线和螺纹的螺纹线。还可以进行参数化绘图。
　　3、 圆柱螺旋线的绘制
' |% d6 C. N" Y8 b! L6 @/ i　　3.1 圆柱螺旋线数学模型
: W) |2 C5 f; l- [2 z0 u( z　　* 圆柱螺旋线的形成
1 E' Z2 P- _  w0 P  |; L. l　　圆柱螺旋线是技术上应用最广的空间曲线，其形成如图1所示。一动点M沿圆柱的母线AB作等速直线运动，而该母线又绕圆柱的轴线作等角速旋转时，点M的运动轨迹即为圆柱螺旋线。
　　* 数学模型
" I0 m0 k" ^/ p# o: o- ?　　当圆柱螺旋线的轴线与坐标系的Z轴重合时，　　　　
　　圆柱螺旋线上动点M（x，y，z）的参数方程如下：　　　
　　x=rcosα　　　　　　　　　　　　　　　　　
: i2 O" Z8 a1 v% _, p- U& u- J5 |　　y=rsinα
　　z=±t1*α/(2π)　　　　　　　　　　　
1 B: d+ `2 T1 o　　在参数方程中：r为圆柱面的半径，α为螺旋线升角，t1为导程（即母线AB旋转一周时，动点M沿轴线方向上升的距离），右旋取正号，左旋取负号。
　　3.2 程序框图
　　开始

1 e$ {% @: I9 l4 I+ ~! i5 [　　参数r、t1、k赋值　　　　
) O1 H* }; k- U
; H- N' h4 f- G2 m　　给出基点坐标
# a' j2 T- n6 U/ s3 U
7 N1 }. O! U( Z2 e/ F　　计算x, y, z各点坐标
5 ]; s* @  h+ `5 E& P
3 `' U, G& u1 I$ E) Q　　绘制螺旋线

0 W- L, I7 `# U　　结　束
/ Z$ t' x0 |; l- D* p
8 w/ n. J6 Q- s$ ^1 i& h) R　　3.3　程序代码
2 x+ A) Q1 U7 e　　打开AutoCAD2000进入Visual LISP开发环境，新建一个文件，在Visual LISP文本编辑器窗口进行程序代码编制。　　　
" J0 S4 p# b& K　　绘制圆柱螺旋线的AutoLISP程序代码如下：
. S4 e/ L* S* t2 W8 H
　　; This program is using for drawing a helix
4 P2 V/ C: W6 J8 k+ K3 K
8 ~6 {+ Y' W& |& Q- S& }2 {* I( H　　(setq　b1　(getpoint　"请输入基点："))　　　
' p, k; v% b! r, M% _/ w+ ?' X& \
7 V/ R0 L8 L& c7 n" B# y$ E' B　　(setq　r　(getreal　"半径 r=："))
  [; l7 y8 x& |9 i9 h; S9 d1 I
　　(setq　t1　(getreal　"节距 t1=："))

. Q9 I6 t3 q: A　　(setq　k　(getint　"段数 k=："))

$ i! G( h1 y" K4 Z: m2 Z　　(setq　n　(getint　"圈数 n=："))　
. Q* `# Y: D& K/ L  W- U
- a! y- n. h# g7 ^& L　　(setq　ta　(/　(*　2　3.14159)　k))
7 u! H! T2 y" A, K$ I( a
% l( n8 R/ z' c  y# Q5 X　　(setq　j1　(/　t1　k))

　　(setq　a　0)
4 q) g. v2 a7 ~) l( i4 c1 v
0 b! R% y) n: P% a2 l: W　　(setq　jj　0)
! C4 I! x. U* w  }$ O6 K$ z
　　(setq　ii　0)

　　(command　"ucs"　"o"　b1)
. v9 g3 M% e2 \5 h4 o
　　(command　"3dpoly"　(list　r　0　0))

　　(repeat　n
2 ?, z4 F0 O/ T/ w$ G
& N( K% m$ }1 N6 o( R8 z( `7 o　　(repeat　k
( s  m4 l6 L) L! v1 V
　　(setq　jj　(+　jj　1))
! c) }, j2 L4 i- W. Z
  e# W3 e$ y+ Y* V5 K" @: v　　(setq　a　(+　ta　a))

; }+ d2 g$ W6 z- d/ y, g5 k　　(setq　x　(*　r　(cos　a)))

1 q+ k7 p9 N7 O* z+ `5 K　　(setq　y　(*　r　(sin　a)))

　　(setq　z　(*　j1　jj))

& x2 W' g7 Z7 Q0 A; k# ~　　(setq　p2　(list　x　y　z))
* l, t/ V8 J. @# p$ z/ t, Q
　　(command　p2)

　　)

　　(setq　ii　(+　ii　1))
" H+ p* V+ N$ d# ^0 Q, g
　　(setq　z　(*　t1　ii))

　　)

　　(command　"" )

　　段数k 最好为36或36的倍数（72）。绘弹簧时，n为弹簧的总圈数；绘螺纹时，若螺纹的长度为L，则n=L / t1。将这个LISP程序保存为“helix.lsp"。
　　在编写LISP程序时，应注意输入一定要正确，括号和空格都必不可少，否则会影响到螺旋线的轨迹。
4 i: A! X( |; r2 g8 z　　3.4 程序运行结果
; V1 b/ p0 U% O
　　加载并运行 "helix.lsp" 程序，首先在AutoCAD2000绘图窗口命令行出现提示，按提示输入参数r、t1、k、n值后，螺旋线即画好。
　　4、 应用
　　* 绘制弹簧
　　在AutoCAD2000 绘图窗口改变坐标系，用“画圆”的命令绘制弹簧截面，再将螺旋线作为弹簧拉伸路径拉伸，进行适当剖切绘制支承段即画好如图5所示弹簧。
　　我们绘制的弹簧参数如下：
　　外径D=14mm，d=1mm，节距t=4mm，有效圈数n1=10，支承圈数n2=2.5，右旋。
' s( u" T: U' e8 x' t- P4 o( _! j: ?1 h3 O　　* 绘制螺纹
2 ^8 @" O: i7 C: E( M. a　　如果用“画多边形”的命令绘制三角形或矩形截面，再将螺旋线作为螺纹拉伸路径拉伸。然后进行适当修整，我们可以得到如图6 所示螺纹。
　　5、 结论
: F7 t8 e( S* w　　（1） 在Visual LISP开发环境加载并运行圆柱螺旋线AutoLISP程序，在AutoCAD2000绘图窗口命令行后，按提示输入不同的参数，即可绘制所需要的三维圆柱螺旋线。故此，可以参数化快速绘制各种三维螺纹和弹簧。
　　（2）以前AutoLISP应用程序要另找文本编辑器编写源代码，然后回到AutoCAD中加载运行，不便于程序的调试。用Visual LISP 集成开发环境，我们可以在一个单独的环境中执行文本编辑、程序调试、与AutoCAD及其他应用程序的交互等操作，极大地方便了AutoCAD的二次开发，满足技术人员AutoCAD的二次开发需要。

licy0930

主要用来做什么呢?在哪个行业