|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
1、 引言
, A5 Z9 }2 Q1 Q+ ?) v 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。
* ] I7 M0 T. M3 Z0 r0 V 2、 问题的提出
0 H3 F' w: d6 a; a1 o: y9 ~ E) g+ v 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。
9 S% c5 h# U G5 R3 S0 B 3、 圆柱螺旋线的绘制+ k; v' [: j7 }; h' y
3.1 圆柱螺旋线数学模型
5 v7 e4 P# N. e7 j8 T& f( R * 圆柱螺旋线的形成
; s) Z( ~& Y5 R% k: D5 u 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。
9 D2 ?8 y0 ^. Y. l, n * 数学模型
4 J2 F: Y2 z+ |0 g/ n# J6 o 当圆柱螺旋线的轴线与坐标系的Z轴重合时， # c4 c: g% h7 t' @ c
圆柱螺旋线上动点M（x，y，z）的参数方程如下：
8 L) Y1 R! E; g8 F, \9 g# Y/ w x=rcosα * g! c1 O9 J5 {5 k# z# ~7 t
y=rsinα
& q; c! k9 L X r+ Q* ` z=±t1*α/(2π) $ B# J( m- j% E; e# s. U
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。
# V2 }# {2 @ a" Z) o& k 3.2 程序框图4 S: K$ B6 V @
开始
; _3 g4 C; R" f5 ^
! d. A3 k. M. G( O% Z 参数r、t1、k赋值
0 _8 e) B3 x. r* q+ }1 O4 N( A1 |! R* c# u5 L+ c
给出基点坐标
B# v9 b4 O9 B( Z+ i8 y" p! B5 d& q" A( [& h! e$ p# _
计算x, y, z各点坐标
1 R7 U/ t E1 G" U: B4 N; Z. }2 O. J& q7 s
绘制螺旋线( @8 `0 _! L5 [1 l
7 s. v1 N& I$ }" N2 F- W: o 结 束3 t1 p2 m' W% {6 m, i( g, o1 G
, H4 S |5 m' q( r 3.3 程序代码0 d3 ? |/ [8 h! |: i. o
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。 $ }/ f$ m1 |8 c# R6 Y+ X- X* g, y
绘制圆柱螺旋线的AutoLISP程序代码如下：, W. ~! w7 }3 }. [% b, J% F0 z. [* q
0 R8 O% j' \8 q5 u% l( D I# \' i
; This program is using for drawing a helix; a2 O( Y" H7 e W# e: `6 }
T* ]2 o; C6 h. G; i) v
(setq b1 (getpoint "请输入基点："))
+ i5 q5 y! V; T1 I( S( ]
, {- y! H7 m5 V4 Y (setq r (getreal "半径 r=："))
R. t4 g, I! o) z# W3 I
+ s! \* K2 J$ u5 o (setq t1 (getreal "节距 t1=："))
* y4 o- q) W+ V X4 j( u
2 n) X4 u" j# s6 v i- z (setq k (getint "段数 k=："))
5 q7 o2 p" c4 U+ n% l. e v
8 g: X& G/ E6 I* l" D# r& l) B (setq n (getint "圈数 n=："))
2 U9 F: h7 v. R, L& R, S/ I/ Z# ?
(setq ta (/ (* 2 3.14159) k))7 J4 e5 {) Q# S& D2 n
) a/ R$ x* I) t2 j; w' s (setq j1 (/ t1 k))
O- O A% M6 R7 ^% W6 I4 T& a
( e( L+ O5 }& v; L7 f; Y (setq a 0)/ d4 _, B- _. Q6 O" h+ a% v
0 Y2 f# `$ `* B4 c' J (setq jj 0)6 e+ n& g t. g7 B( k
; L( U2 [! J6 g0 Q7 S2 J; t( C
(setq ii 0)& C4 h, D w$ s3 l3 M& t
; u. @ W/ x6 A3 N' Z2 g (command "ucs" "o" b1)" S- `7 w8 j1 j
7 [- ?3 j4 E7 \+ G( R$ m2 k
(command "3dpoly" (list r 0 0))
+ M- ` { Z, ^& c$ d4 P! ^ O! e4 p2 ~) d, ^ v# ?
(repeat n, A4 `5 {/ |9 \/ f( w
6 U. U7 [3 Z" }9 S* P (repeat k
& Q# W {$ {) x: Q! S u1 m7 a# [- ` Y
(setq jj (+ jj 1))7 i; d' e T/ Q* d' ^
7 ?5 _5 z+ B+ n1 r4 V (setq a (+ ta a))
5 S' }8 S1 L4 F- }" e2 g
3 Z: Y m+ e9 D" o# s+ q (setq x (* r (cos a)))# r, m- \" W( I
' M* a" [4 I/ O% B5 X
(setq y (* r (sin a)))
) A* ?5 X: w# |; w, c2 u+ r" ~/ |' S# I2 U% K9 N9 S7 X7 M
(setq z (* j1 jj))
6 b: t/ v5 C1 K* |1 W6 {6 ?4 M+ F9 W
2 ?! t( f* k* P' t( d (setq p2 (list x y z))
0 r0 F1 R9 W0 J* ] p) h. \
7 B& e* V ~" b2 |; {- w2 C (command p2)
) o+ y& q) s% _+ D9 Q8 N4 X7 `9 D P6 m& S' ?: b" j
)
0 F+ p" Y; |, J9 G% @/ _
8 I0 U3 D" y Z# n5 h, E1 V3 T; w (setq ii (+ ii 1))
2 v# v3 \3 z, `
; y9 G. n; i. V1 N1 z# C) ~ (setq z (* t1 ii))& u, M) g) \ i1 w _
7 C- s( Y3 a$ H* v# w+ y )
7 R' E4 L2 j/ j* G
0 V3 h( N+ o! e3 b (command "" )2 \# y% Q0 w, `, }, q; B
5 {) r* w$ v) t/ ]* I 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"。$ [0 g- M0 w0 V W: K
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。+ e0 X" [" c( _) y, e
3.4 程序运行结果% O( x; x, m1 _* N+ z8 P; ~
" l% k) @& i2 i/ o* C 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。
9 F5 L& p* m* `6 X! I. Y 4、 应用 & q/ B* |; p& ^, t7 _) r/ V+ I
* 绘制弹簧
' G' I3 U# O& l9 E+ q8 V) G( a+ w( I 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。+ h N+ k" `6 p! g7 w
我们绘制的弹簧参数如下：9 A( ^2 @/ M9 `. L/ O: D
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 e3 A8 W7 p; v * 绘制螺纹
. ^3 ?+ \$ O) N3 L% V 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。
$ P0 s2 s# [2 [0 D# f 5、 结论$ e" w3 `: m2 g3 \; N Z0 b" C
（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。
' X5 A0 ^: F# F" o （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。 |
|
发表于 2006-10-9 09:27:56