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Visual LISP开发三维圆柱螺旋线程序

作者:  信息来源:无忧机械电子  2006-10-17

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摘要 本文介绍了用AutoCAD 2000 中的Visual LISP开发工具开发三维圆柱螺旋线程序,给出了开发程序代码和运行结果,以及三维弹簧、螺纹绘制实例。关键词 Visual LISP三维圆柱螺旋线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...

  摘 要  本文介绍了用CAD/" target="_blank">AutoCAD 2000 中的Visual LISP开发工具开发三维圆柱螺旋线程序,给出了开发程序代码和运行结果,以及三维弹簧、螺纹绘制实例。
  关键词  Visual LISP 三维 圆柱螺旋线  

  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。
  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
  3.1 圆柱螺旋线数学模型
  * 圆柱螺旋线的形成
  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
  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                 
  y=rsinα
  z=±t1*α/(2π)           
  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

  参数r、t1、k赋值    

  给出基点坐标

  计算x, y, z各点坐标

  绘制螺旋线

  结 束

  3.3 程序代码
  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。   
  绘制圆柱螺旋线的AutoLISP程序代码如下:

  ; This program is using for drawing a helix

  (setq b1 (getpoint "请输入基点:"))   

  (setq r (getreal "半径 r=:"))

  (setq t1 (getreal "节距 t1=:"))

  (setq k (getint "段数 k=:"))

  (setq n (getint "圈数 n=:")) 

  (setq ta (/ (* 2 3.14159) k))

  (setq j1 (/ t1 k))

  (setq a 0)

  (setq jj 0)

  (setq ii 0)

  (command "ucs" "o" b1)

  (command "3dpoly" (list r 0 0))

  (repeat n

  (repeat k

  (setq jj (+ jj 1))

  (setq a (+ ta a))

  (setq x (* r (cos a)))

  (setq y (* r (sin a)))

  (setq z (* j1 jj))

  (setq p2 (list x y z))

  (command p2)

  )

  (setq ii (+ ii 1))

  (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。
  3.4 程序运行结果

  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。
  * 绘制螺纹
  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
  (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。

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