階梯軸的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)

1、PAGE PAGE 25階梯軸的計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)開發(fā) 中文摘要 “計算機(jī)輔助設(shè)計”（英文名Computer Aided Design，簡寫為CAD）作為現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的一個重要組成部分,是促進(jìn)科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)化.促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)學(xué)科的更新和改造,實現(xiàn)設(shè)計自動化,增強(qiáng)企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭力,加強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防現(xiàn)代化的一項高技術(shù);是進(jìn)一步向計算機(jī)集成制造(CIMS)發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ),也是現(xiàn)代工程設(shè)計的基本特征.CAD技術(shù)的應(yīng)用,使得產(chǎn)品和工程設(shè)計制造的內(nèi)容和工作方式發(fā)生了根本性的變革。 隨著計算機(jī)輔助技術(shù)的急速發(fā)展,美國AutoDesk公司的AutoCAD已成為設(shè)計人員手中的一件利器.

2、隨著AutoCAD應(yīng)用的深入,越來越多的用戶發(fā)現(xiàn)僅僅利用AutoCAD提供的交互功能已不能滿足設(shè)計要求,在解決比較專業(yè)的問題時,這一點顯得尤為突出.這就需要一種智能化的軟件,能夠通過編程的方式解決這一問題.AutoCAD的開發(fā)性和豐富的開發(fā)工具為我們解決這個問題提供了有效的手段。 AutoLISP是1986年隨AutoCAD v 2.18提供的二次開發(fā)工具.它是一種人工智能語言,是嵌入Auto CAD內(nèi)部的COMMON LISP的一個子集。在AutoCAD的二次開發(fā)工具中，它是唯一的一種解釋型語言。使用Auto LISP 可直接調(diào)用幾乎所有的AutoCAD命令。 利用AutoLISP編程，可以

3、加強(qiáng)AutoLISP 原有的命令，創(chuàng)造更有用的AutoCAD 新命令，簡化繁瑣的環(huán)境設(shè)定或繪圖步驟，進(jìn)行參數(shù)式繪圖。從而達(dá)到真正靈活掌握AutoCAD的目的。英文摘要 (English abstract)AutoCAD 2000 is one of the most powerful and sophisticated versions of this design application ever created, but in its default configuration it is not tailored for any specific industry or for your

4、 companys specific design needs. This class will take the student through one of the programming language for AutoCAD 2000, AutoLISP, via the enhanced AutoLISP IDE, the Visual LISP editor. AutoLISP is a programming language that allows you to customize AutoCAD to meet your own unique requirements. I

5、t is a powerful, interpreted programming language built into AutoCAD. It is a subset of the LISP (List Processor) programming language, which is used in applications of artificial intelligence and expert systems. Many functions have been added to the LISP program in order to interface AutoLISP direc

6、tly to AutoCAD, and you will see that some AutoCAD commands have been retained as AutoLISP functions.The subject of this graduation project is the computer-aided design system of straight tooth cylinder gear wheel . This subject is that AutoLISPs language and DCLs dialog design language that uses Au

7、toCAD2000s software support are in progress two times developing . This graduation project mainly has two parts , and first part is the design part , and second part is drawing part . This development uses advancedly and the popular user interaction interface dialog . The design of thought is clear

8、and the realizing means is clear. It can conquer the good foundation in the work after the graduation目 錄一前言5（1） CAD簡介5（2） AutoLISP 語言簡介5二、設(shè)計部分7 1、初步計算7 2、強(qiáng)度計算7三、使用說明9 1、加 載9 2、運 行10四、程序清單13 1、DCL 程序部分13 2、LISP程序部分17五、結(jié) 論23六、參考文獻(xiàn)24七、謝 詞25需要源程序資料聯(lián)系，QQ：1047713170一、前言當(dāng)前機(jī)械設(shè)計人員在設(shè)計過程中，面臨的一個很大問題就是對于所選定的各種參數(shù)

9、的校核，這是一向枯燥而且繁重的工作，而且需要花費大量的時間和極大的耐心。隨著計算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展及普及，這種工作越來越多的可以交給計算機(jī)，而設(shè)計人員所需要做的僅是輸入幾項參數(shù)。而本次所要進(jìn)行的階梯軸繪圖，僅僅利用AutoCAD中的交互功能并不能滿足解決這類比較專業(yè)問題的需要，這就需要在AutoCAD中利用其內(nèi)部的二次開發(fā)工具通過編程的方式對AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，對其現(xiàn)有的功能就行拓展及補(bǔ)充，以完成本次設(shè)計的任務(wù)。下面，僅對CAD，AutoCAD設(shè)計軟件及其二次開發(fā)語言作一個系統(tǒng)的介紹，以加深對本次畢業(yè)設(shè)計的了解和認(rèn)識。（1）、CAD 簡介“計算及輔助設(shè)計”（英文名 Computer Ai

10、ded Design,簡寫為 CAD）作為現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的一個重要組成部分，是促進(jìn)科研成果的開發(fā)和轉(zhuǎn)化、促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)和學(xué)科的更新和改造，實現(xiàn)設(shè)計自動化，增強(qiáng)企業(yè)及其產(chǎn)品在市場上的競爭力，加強(qiáng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防現(xiàn)代化的一項關(guān)鍵性高技術(shù)；是進(jìn)一步向計算機(jī)集成制造（CIMS）發(fā)展的重要技術(shù)基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代工程設(shè)計的基本特征。CAD技術(shù)的應(yīng)用，使得產(chǎn)品和工程設(shè)計制造的內(nèi)容和工作方式發(fā)生了根本性的變革。CAD針對機(jī)械、電子、建筑、航天、化工、冶金、氣象等工程領(lǐng)域的不同特點在 CAD的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開發(fā)了符合不同行業(yè)特點的應(yīng)用軟件。利用 CAD進(jìn)行工程設(shè)計和繪圖有以下優(yōu)點：將圖形文件存放于磁盤或硬盤中，不僅管

11、理方便，而且圖形不易受到污損，占用空間小。方便了圖形的修改，克服了人工改圖產(chǎn)生的凌亂且不統(tǒng)一狀況。使用 CAD提供的許多繪圖功能，減少了繪圖工作量的工序間周轉(zhuǎn)時間。CAD增加的 Internet功能方便了企業(yè)內(nèi)部管理及對外聯(lián)系。易于建立標(biāo)準(zhǔn)圖庫。因此，CAD技術(shù)的應(yīng)用在縮短設(shè)計周期、節(jié)省人力、物力和財力，提高質(zhì)量及效率方面發(fā)揮著巨大的作用。AutoCAD的特點可以概括為以下幾個方面：具有完善的圖形繪制功能，提供了豐富的基本繪圖實體。具有強(qiáng)大的圖形編輯功能，提供了各種個性手段。內(nèi)含 AutoLISP語言、ADS開發(fā)系統(tǒng)，便于用戶二次開發(fā)。提供了多種接口文件，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。具有良好的用戶

12、界面和高級輔助功能，支持多種交互設(shè)備。允許用戶定制 AutoCAD系統(tǒng)參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)文件。支持多種操作平臺。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，到 AutoCAD2000已經(jīng)羽翼豐滿，成為 CAD軟件中的領(lǐng)頭羊和生力軍，是目前世界上最成功的計算機(jī)輔助設(shè)計系列軟件平臺之一，其注冊用戶已超過一百萬個。在中國，該軟件也得到了極為廣泛的應(yīng)用。這不僅是因為它的功能強(qiáng)，支持平臺多、外設(shè)廣、性能價格比好、易學(xué)易用，更主要的原因是它具有開放的體系結(jié)構(gòu)。AutoCAD允許用戶和開發(fā)者在幾乎所有方面對其進(jìn)行擴(kuò)充與個性（即進(jìn)行定制與二次開發(fā)），能最大限度地滿足用戶的特殊要求。AutoCAD的開發(fā)工具有VBA、ObjectARX、ADS、

13、AutoLISP、VisualLISP等多種。（2）. AutoLISP語言簡介AutoLISP是1986年隨AutoCAD v2.18提供的二次開發(fā)工具。它是一種人工智能語言，是嵌入AutoCAD內(nèi)部的COMMON LISP的一個子集。在AutoCAD的二次開發(fā)工具中，它是唯一的一種解釋型語言。使用AutoLISP可直接調(diào)用幾乎所有的AutoCAD命令。AutoLISP語言最典型的應(yīng)用之一是實現(xiàn)參數(shù)化繪圖程序設(shè)計，包括尺寸驅(qū)動程序和鼠標(biāo)拖動程序等。另一個典型應(yīng)用就是驅(qū)動AutoCAD提供PDB模塊構(gòu)成DCL（Dialog Control Language）文件，創(chuàng)建自己的對話框。AutoLI

14、SP具有以下優(yōu)點：語言規(guī)則十分簡單，易學(xué)易用；直接針對AutoCAD，易于交互；解釋執(zhí)行，立竿見影。AutoLISP的缺點是：功能單一，綜合處理能力差；解釋執(zhí)行，程序運行速度慢；缺乏很好的保護(hù)機(jī)制，源程序保密性差；LISP用表來描述一切，并不能很好地反映現(xiàn)實世界和過程，跟人的思維方式也不一致；不能直接訪問硬件設(shè)備、進(jìn)行二進(jìn)制文件的讀寫。AutoLISP的這些特點，使其僅適合于有能力的終端用戶完成一些自己的開發(fā)任務(wù)。這次編程所要完成的是階梯軸的計算機(jī)輔助設(shè)計，由于程序?qū)儆诮K端用戶的簡單的獨立的開發(fā)，而且AutoCAD著眼以應(yīng)用程序的交互性，ADS著眼于應(yīng)用程序的綜合性，ARX著眼于應(yīng)用程序的智能

15、性，又由于設(shè)計時間短任務(wù)重，所以我選擇了AutoLISP作為開發(fā)語言，并使用對AutoLISP語言具有向下兼容性的Visual LISP作為開發(fā)工具，來完成這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計是在上一屆學(xué)生設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過對AutoLISP語言的學(xué)習(xí)，和對以前類似程序的調(diào)試和理解。設(shè)計過程上對源程序進(jìn)行了重新的編碼，經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試和修改，基本上達(dá)到了預(yù)計的效果。利用本次設(shè)計的程序，可以使設(shè)計人員在階梯軸的設(shè)計和繪圖過程中擺脫繁重枯燥的副職及鼠標(biāo)操作，僅僅利用計算機(jī)輔助設(shè)計手段對設(shè)計和繪圖進(jìn)行參數(shù)化的處理。大大減輕了設(shè)計人員的工作量，并使圖形修改操作方便，克服了人工改圖產(chǎn)生的凌亂且不統(tǒng)一狀況。二、設(shè)計

16、部分1、初步計算：轉(zhuǎn)矩T=P軸所傳遞的功率（KW）；N軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；對實心圓軸抗扭截面模量W； W=根據(jù)第三強(qiáng)度理論，強(qiáng)度條件為 W軸的抗彎截面模量（W=） W軸的抗扭截面模量（W=2W）計算安全系數(shù) S許用安全系數(shù)S2、強(qiáng)度計算 1) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算 軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其強(qiáng)度條件為 軸的扭剪應(yīng)力（Mpa）W軸的抗扭截面模量（mm）把式W=（實心圓軸）代入可得軸的直徑dmm或 d2)按彎矩、轉(zhuǎn)矩合成強(qiáng)度條件計算 對實心圓軸的強(qiáng)度校核公式為 由上式得軸的設(shè)計式為d 3) 按疲勞強(qiáng)度計算安全系數(shù) S4) 按剛度計算 d， A的值可查表 至此，設(shè)計完畢。三、使用說明本次設(shè)計的Visual

17、 LISP程序，由兩個文件組成：shaft.dcl和shaft.lsp。用戶在使用前，首先應(yīng)將這兩個文件共同保存在任意目錄下，然后進(jìn)入Auto CAD，選擇“工具” “選項” “文件” “支持文件搜索路徑“ “添加”，選擇保存目錄的路徑。(另一種簡單的方法是將程序保存在 Auto CAD 2000/Support/ 下。)用戶在使用時，首先應(yīng)對其進(jìn)行加載：進(jìn)入Auto CAD，選擇“工具” “AutoLISP” “加載.”,選擇保存目錄下的shaft.lsp，點擊“加載”按鈕。關(guān)閉“加載/卸載應(yīng)用程序”對話框，在命令行鍵入shaft命令，彈出“階梯軸設(shè)計繪圖環(huán)境設(shè)定”對話框，按提示添入?yún)?shù)即可

18、。下面將向您詳細(xì)介紹如何使用。1.加載進(jìn)入Auto CAD后，如圖所示，選擇“工具” “AutoLISP” “加載”（如圖所示）2) 在點擊“加載”后，彈出“加載/卸載應(yīng)用程序”對話框在對話框中，瀏覽到shaft.lsp程序并選擇，點擊“加載”按鈕，對話框左下角出現(xiàn)“已成功加載shaft.lsp?！毙畔ⅲ虞d成功。點擊“關(guān)閉”按鈕，關(guān)閉對話框。2.運行1) 返回 Auto CAD主程序，在命令提示行鍵入的shaft命令，彈出“階梯軸設(shè)計繪圖環(huán)境設(shè)定”對話框，顯示通過計算所得的階梯軸的軸段和直徑長度。用戶自行選擇是否有鍵槽、圓角等參量。點擊取消按鈕可退出。點擊“圖紙”按鈕打開“選定圖紙幅面“對話

19、框，選擇圖紙大小點擊“標(biāo)題欄”按鈕，出現(xiàn)“標(biāo)題欄”對話框，根據(jù)需要填寫各項參數(shù)（至少填寫一項）。注意:如果出現(xiàn)警告對話框，請根據(jù)提示，檢查是否有遺漏輸入的地方。7) 最后，在檢查無誤的情況下，點擊“齒輪繪圖參數(shù)設(shè)定”對話框中的“確定”按鈕，完成繪圖四、程序清單;階梯軸設(shè)計繪圖程序 ;繪圖程序(defun drawing()(command layer m 0 on 0 l continuous 0 ) ;繪制中心點坐標(biāo) (setq p0 (list (/ l 2) (- (/ (* 3 w) 4) 5) (setq q1 (list (- (car p0) (/ (+ l1 l2 l3 l4

20、l5 l6 10) 2) (cadr p0) (setq q2 (list (+ (car p0) (/ (+ l1 l2 l3 l4 l5 l6 10) 2) (cadr p0) (setq q3 (list (- (car p0) (/ (+ l1 l2 l3 l4 l5 l6) 2) (cadr p0) (setq a0 0) (setq b nil) (setq h nil) (setq t1 nil) (setq q4 (list (+ (car q3) l1) (cadr q3) (setq q5 (list (+ (car q4) l2) (cadr q4) (setq q6 (

21、list (+ (car q5) l3) (cadr q5) (setq q7 (list (+ (car q6) l4) (cadr q6) (setq q8 (list (+ (car q7) l5) (cadr q7) (setq q9 (list (+ (car q8) l6) (cadr q8) (setq q10 (list (car q3) (+ (/ w 4) 40) (setq q11 (list (+ (car q3) (/ l1 2) (cadr q10) (setq q12 (list (+ (car q4) (/ l2 2) (cadr q10) (setq q13

22、(list (+ (car q5) (/ l3 2) (cadr q10) (setq q14 (list (+ (car q6) (/ l4 2) (cadr q10) (setq q15 (list (+ (car q7) (/ l5 2) (cadr q10) (setq q16 (list (+ (car q8) (/ l6 2) (cadr q10) (setq r 2) ;階梯軸第一階段 (if (= zh1 1) (progn (setq p2 (polar q3 (+ (* 0.5 pi) a0) (- (* 0.5 d1) l1) (setq p1 (polar p2 (+

23、(* 0.25 pi) a0) (* 1.414 l1) (setq p3 (polar q3 (+ (* 1.5 pi) a0) (- (* 0.5 d1) l1) (setq p4 (polar p3 (+ (* 1.75 pi) a0) (* 1.414 l1) (command line p1 p2 p3 p4 p1 ) ) (if (= y1 1) (progn (setq py2 (polar q3 (+ (* 0.5 pi) a0) (* 0.5 d1) (setq py1 (polar py2 a0 (- l1 r) (setq py3 (polar py2 (+ (* 1.5

24、 pi) a0) d1) (setq py4 (polar py3 a0 (- l1 r) (setq py5 (polar py1 (+ (* 0.5 pi) a0) r) (setq py6 (polar py5 a0 r) (setq py7 (polar py4 (+ (* 1.5 pi) a0) r) (setq py8 (polar py7 a0 r) (command arc py1 c py5 py6) (command line py1 py2 py3 py4 ) (command arc py8 c py7 py4) (if(= ju1 1) (progn (setq p2

25、 (polar q3 (+ (* 0.5 pi) a0) (* 0.5 d1) (setq p1 (polar p2 a0 l1) (setq p3 (polar q3 (+ (* 1.5 pi) a0) (* 0.5 d1) (setq p4 (polar p3 a0 l1) (command line p1 p2 p3 p4 p1 ) (if (= j1 1) (progn (cond (and ( d1 6) ( d1 8) ( d1 10) ( d1 12) ( d1 17) ( d1 22) ( d1 30) ( d1 38) ( d1 44) ( d1 50) ( d1 58) (

26、 d1 65) ( d1 75) ( d1 85) ( d1 95) ( d1 110) ( d1 130) ( d1 150) ( d1 170) ( d1 200) ( d1 230) ( d1 260) ( d1 290) ( d1 330) ( d2 6) ( d2 8) ( d2 10) ( d2 12) ( d2 17) ( d2 22) ( d2 30) ( d2 38) ( d2 44) ( d2 50) ( d2 58) ( d2 65) ( d2 75) ( d2 85) ( d2 95) ( d2 110) ( d2 130) ( d2 150) ( d2 170) (

27、d2 200) ( d2 230) ( d2 260) ( d2 290) ( d2 330) (= d2 380) (setq b 80 h 200 t1 25) ) (setq q31 (list (+ (car q4) (/ l2 2) (/ h 2) (cadr q4) (setq p31 (list (car q31) (+ (cadr q31)(/ b 2) (setq p32 (list (- (car p31) h) (cadr p31) (setq p33 (list (car p32) (- (cadr p32) b) (setq p34 (list (+ (car p33

28、) h) (cadr p33) (setq r1 (* 0.5 d2) b1 (* 0.5 b) (setq l11 (sqrt (- (* r1 r1) (* b1 b1) (setq sit (atan b1 l11) (setq pj1 (polar q12 (+ a0 sit) r1) (setq pj2 (polar q12 (+ pi a0) r1) (setq pj3 (polar q12 (- a0 sit) r1) (setq pj4 (polar pj3 (+ a0 pi) t1) (setq pj5 (polar pj1 (+ a0 pi) t1) (command ar

29、c pj1 pj2 pj3) (command line pj3 pj4 pj5 pj1 ) (command pline p31 p32 a p33 l p34 a cl) ) (if (and (= zh2 1) (= lw3 1) (progn (setq p27 (polar p5 a0 (+ l2 l3) (setq p28 (polar p6 a0 (+ l2 l3) (command line p5 p27 ) (command line p6 p28 )2.DCL對話框程序部分 drawing:dialog label = 階梯軸設(shè)計參數(shù)設(shè)定; label = 階梯軸設(shè)計繪圖環(huán)

30、境設(shè)定; spacer; : boxed_row label = 參數(shù); fixed_width = true; fixed_height = true; : boxed_column label = 段序; : text label = 一段; : text label = 二段; : text label = 三段; : text label = 四段; : text label = 五段; : text label = 六段; : boxed_column label = 直徑; : edit_box key = d1; edit_width=6; : edit_box key = d2

31、; edit_width=6; : edit_box key = d3; edit_width=6; : edit_box key = d4; edit_width=6; : edit_box key = d5; edit_width=6; : edit_box key = d6; edit_width=6; : boxed_column label=軸段長度; : edit_box key=l1; edit_width=6; : edit_box key=l2; edit_width=6; : edit_box key=l3; edit_width=6; : edit_box key=l4;

32、 edit_width=6; : edit_box key=l5; edit_width=6; : edit_box key=l6; edit_width=6; : boxed_column label = 錐段; : toggle key = zh1; : toggle key = zh2; : toggle key = zh3; : toggle key = zh4; : toggle key = zh5; : toggle key = zh6; : boxed_column label = 圓角段; : toggle key = y1; : toggle key = y2; : togg

33、le key = y3; : toggle key = y4; : toggle key = y5; : toggle key = y6; : boxed_column label = 矩形段; : toggle key = ju1; : toggle key = ju2; : toggle key = ju3; : toggle key = ju4; : toggle key = ju5; : toggle key = ju6; : boxed_column label = 鍵; : toggle key = j1; : toggle key = j2; : toggle key = j3;

34、 : toggle key = j4; : toggle key = j5; : toggle key = j6; : boxed_column label = 螺紋; : toggle key = lw1; : toggle key = lw2; : toggle key = lw3; : toggle key = lw4; : toggle key = lw5; : toggle key = lw6; : row spacer; : button label=圖紙.; key=paper; spacer; ok_cancel; paper:dialog label=選定圖紙幅面; : bo

35、xed_radio_column label=幅面代號; key=fmdh; : radio_button label=A&0 1189X841; key=a0; : radio_button label=A&1 841X598; key=a1; : radio_button label=A&2 598X420; key=a2; : radio_button label=A&3 420X297; key=a3; : radio_button label=A&4 297X210; key=a4; : row spacer; : button label=標(biāo)題欄.; key=titlebar; spacer; ok_cancel; titlebar:dialog label=標(biāo)題欄; : row : column : edit_box label=圖名; key=tuming;