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【摘 要】本文阐述了CAD二次开发的基本理论、原则、过程和一些关键技术,并在此基础上,建立CAD二次开发的模型;以齿轮二次开发为例的其参数和图形进行实现技术;研究对象的图形结构要求,利用AutoLISP进行二次开发的开发环境、过程、方法以及相应的开发工具进行了讨论;采用DCL和lisp程序驱动技术实现齿轮参数化的设计本研究实现了参数化图形绘制.

【关 键 词 】AutoCAD;二次开发;DCL;AutoLISP

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1.引言

为了提供绘图的效率,借助AutoCAD给用户提供了二次开发的环境和提供的增强和用户化功能手段,利用这些手段,用户可以界面编辑成符合自己工作环境要求的专门化设计、图形绘制系统,借助它提供的二次开发工具进行开发.本文基于AutoCAD软件以及二次开发语言AutoLISP,以变速器的渐开线齿轮为研究对象,设计并实现参数化自动绘图功能.

2.二次开发的基本过程

按照工程化原则,二次开发的一般过程.其开发过程基本上可概括为系统分析、系统设计、程序编写、系统测试四个阶段.

(1)系统分析

齿轮二次开发主要实现的功能是有用户根据需求输入相关的齿轮的基本参数,生成三维图形和二维的幻灯图片;根据技术标准规范和基本要求,确定整个系统的基本框架(如图1所示).

系统主要由开发平台、数据层、软件支撑环境和硬件支撑环境组成.

(2)系统设计:为了满足用户要求,本着人性化操作的特点,系统主要包括:菜单的 、输入模块、计算模块和输出模块.

(3)程序编写:根据各个模块的功能,采用AutoCAD自带的Lisp语言编写相应的程序,以实现各个模块功能.

(4)系统测试

为了是开发的系统能够更好的工作,需要进行相应的测试,主要内容包括模块中用户交互界面测试、模型重新生成测试、恢复测试和相应时间的测试.

3.齿轮参数化设计实现

利用Auto LISP进行齿轮快速绘制的二次开发主要是使用Lisp程序和DCL(Data Control Language)程序的编写工作.用Lisp去驱动DCL以实现程序功能.

(1) 菜单

用户也可以根据自己的要求进行定义新的命令和菜单,acad.mnu可以以文本文件打开,直接可以编辑编写.用户可以为每一个应用程序编写一个单独的菜单文件,这样会使设计效率大大提高.

***POP12

[齿轮设计(&G)] //定义下拉菜单项的第一个菜单命令

[齿轮] ^C^C^P(load “gear”)(gear) //加载”gear”的程序并运行.

(2)对话框

为了进行人机交互,对话框的制作是重要的环节,用户界面需要简洁直观,为用户提供必要的交互功能,允许用户通过选择齿轮的类型、输入和计算数据进行录.通过自定义一系列对话框,使得齿轮参数化设计、绘制流程化.


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参数输入与计算框架提供给用户可视化输入的友好界面,如图2所示.用户在输入数据过程中可以及时修改,同时程序也通过约束判断用户输入数据的准确性并给予错误提示,辅助用户输入正确数据.数据获取后,程序将数据以变量形式存储在内存中,提供给后续计算模块处

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根据用户输入的基本参数,进行其他参数的计算.

(3)齿轮选择界面

齿轮类型比较多,需要用户根据自己的要求进行选择,我们把齿轮类型选择的对话框做成2行3列的结构,每个对话框的大小为14x7,对话框的效果图如3所示.类型选择界面的List程序如下.

gear:dialog { //程序名称是gear.dcl

label 等于 "常见齿轮" , //注明对话框标题是“常见齿轮”

......

为了在对话框中能直观的显示出齿轮的具体形状,需将图片填充到对话框中,该图片可以从有关的资源中获取,为了能够使图片填满对话框中的BOX,使图片填满整个区域,必须把CAD的工作区调整和BOX形状类似.

(defun c:gear(),此部分是测试代码用

(gear_load))

......

(4)图形输出

该模块用于将图形绘制在CAD绘图区域,是将数据转换为图形绘制的过程.程序的绘制过程将调用CAD绘图和辅助命令.点击对话框的确定“按钮”后输出齿轮3D和2D图.

4.系统运行测试

在系统开发基本完成后,要对系统进行一系列功能测试和性能测试(恢复测试和压力测试).

4.1.用户交互界面测试和文件重生测试结果见表1和表2.

表1 交互界面测试结果

模块 应有功能 结果

齿轮参数化设计对话框 能选择各类型齿轮,并弹出响应参数输入框 符合要求

参数输入对话框 能输入齿轮参数,参数合适时可重生得到新的模型 符合要求

表2模型重新生成测试

测试项目 应具功能 结果

选择任意的齿轮类型,输入参数,能生成模型 能快速生成模型,并能保持 符合设计要求

更换齿轮类型,输入参数,生成模型;更改参数,模型重新生成 能快速生成模型,并能保存 符合设计要求

4.2.恢复测试和压力测试

恢复测试主要检查系统的容错能力.当断电或死机后,重启系统,仍可以重新生成新的模型,之前保存过的模型也仍然存在.系统启动后,调出对话框,响应时间不超过2秒;输入参数后,重新生成模型,响应时间不超过3秒.能满足工程设计的需要.

4.3.测试结论

经过对测试结果分析,二次开发系统能满足快速生成各类齿轮的需求,从性能上分析,生成速度较快,能达到设计要求.同时,在此开发的基础上,若要增加或修改原始模型,也是非常方便的,只需在源文件对应的地方做响应的简单修改,便可达到要求,可操作性和管理性较强.

5.结论

普通方法绘制一个齿轮,对于一个较熟练软件及机械基础的工程人员来说,差不多也要十五分钟左右.通过对AutoLISP的二次开发,即使不是很懂机械基础,不是很熟练软件的初级工程人员,也能在一分钟内完成齿轮的造型,并能不断修改参数进行更新.不仅提高了工作效率,也降低了工作人员的能力需求.AutoLISP的二次开发使得AutoCAD软件的智能化更强,可视化更好,可操作性更好.


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参考文献

[1]董秉枢,李学志等.机械 CAD 技术基础.北京:清华大学出版社,1996.

[2]王贤坤主编.机械 CAD/CAM 技术、应用与开发.机械工业出版社,2001.

[3]刘恩福,吕希敏.机械 CAD/CAM 的现状与发展趋势.河北工业科技,1999(1).

[4]陈宗舜.应用 CAD 技术进行二次开发的重要性.机电一体化,1998(1).


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