螺旋線的開發及其在機械零件繪制中的應用

摘要： 本文主要探討了使用AutoLISP 語言二次開發螺旋線程序，對螺旋線進行編輯，最終攻克彈簧和螺紋類零件在AutoCAD中進行三維實體建模的難題。

關鍵詞： 螺旋線 AutoLISP語言 彈簧 螺紋

一、引言

彈簧和螺紋類零件用量大，范圍廣，屬于標準零件。通常彈簧類零件和螺紋類零件的共同特點是零件結構中有螺旋線，所以其三維構造的關鍵是其螺旋線形體的構造。在AutoCAD2004中，沒有專門的繪制彈簧、螺紋及螺旋線的命令，所以我們構造此類零件的三維實體時首先要編制LISP程序，繪制出螺旋線，再通過截面的拉伸構造出螺旋型實體。

二、應用LISP語言在AutoCAD中開發螺旋線

在AutoCAD 2004中，沒有專門的繪制螺旋線命令，可用三維線構造。繪制三維線的命令主要有直線（LINE）、三維多段線（3DPOLY）和樣條曲線（SPLINE），而繪制螺旋線的線段只有三維多段線。但由于三維多段線繪制出的是直線，所以在繪制螺旋線時必須采用大量的線段來逼近螺旋線，因此，要通過編制LISP程序的方法來完成。

編寫LISP程序：

1.選擇【工具】/【AutoLISP】/【VISUAL LISP編輯器】菜單命令，打開【VISUAL LISP】窗口。

2.在窗口中選擇【文件】/【新建文件】菜單命令，打開LISP程序編輯窗口，并在該窗口中輸入如下程序：

（defun c：luox （/）

（setq b1 （getpoint″請指定螺旋線基點：″） ）

（setq r1 （getreal″請指定螺旋線平均半徑：″） ）

（setq disp （getreal″請指定螺旋線節距：″） ）

（setq angtg （getreal″請輸入螺旋線錐形角度：″） ）

（setq m （getint″請輸入螺旋線圈數：″） ）

（setq n （ getint ″請輸入每圈細化段數：″） ）

（setq delta （/ （* 2.0 pi） n））

（setqJ （/ disp n ））

（setq bb （caddr b1））

（setq tg （ * （ / angtq 180 ）pi ） ）

（setq ang 0）

（setq k 0）

（command ″ucs″ ″o″ b1）

（command ″3dpoly″ （list r1 0 0））

（repeat （*m n）

（setq k （+ K 1））

（setqang（+ delta ang ） ）

（setqr （ -r1 （ * （+ 0 （*j k ） ） （ /（ sin tg ） （ cost g ） ） ） ）

（setqpt2 （ list （* r （cos ang ） ） （* r （sin ang ） ） （+ 0 （* J K ） ） ） ）

（commandpt2 ）

）

（command″ ″ ）

）

3.選擇【文件】/【保存】菜單命令，將該文件以“LUOX .LSP”名稱保存到文件夾。

4.選擇【文件】/【退出】菜單命令，關閉該窗口，完成螺旋線程序二次開發。

三、螺旋線在機械零件實體造型中的應用

1.應用螺旋線繪制彈簧

彈簧的用途很廣，主要用于減振、夾緊、儲存能量和測力等方面。彈簧的特點是：去掉外力后，彈簧能夠快速恢復原狀。常用的彈簧有壓縮彈簧、拉伸彈簧、扭轉彈簧和平面蝸卷彈簧等。下面是實際中普通圓柱壓縮彈簧的應用螺旋線的畫法。

（1）根據彈簧結構，加載螺旋線程序。

命令：LUOX

（2）繪制出符合彈簧參數的下支撐段單圈簧絲螺旋線。

給定參數：螺旋線平均半徑，螺旋線節距，每圈細化段數。

（3）在螺旋線的端點繪制簧絲截面圖，拉伸生成下支撐段單圈簧絲。

命令：_EXTRUDE

（4）繪制彈簧有效段單圈簧絲螺旋線。（同（1））

（5）繪制截面圖，拉伸生成有效段單圈簧絲。（同（2））

（6）陣列簧絲，生成有效段簧絲。

命令：_3DARRAY

給定參數：陣列類型，行數，列數，層數，間距

（7）復制下支撐段簧絲構造出上支撐段。

命令：_COPY

（8）對支撐段簧絲作裁剪，生成彈簧。

命令：_SLICE

2.應用螺旋線繪制螺栓

螺紋類零件主要有螺栓、螺母及螺釘等，主要用于機械聯接。下面是繪制螺栓應用螺旋線的畫法。

（1）根據螺栓尺寸，繪制正六邊形，拉伸生成實體。

命令：_POLYGON

給定參數：指定圓的半徑

命令：_EXTRUDE

給定參數：高度

（2）繪制圓柱，編輯實體生成螺栓基體。

命令：_CYLINDER

給定參數：圓柱體底面半徑，圓柱體高度

（3）通過布爾運算對螺栓基體編輯處理，生成六角螺栓頭。

命令：_UNION

（4）加載螺旋線程序。

命令：LUOX

給定參數：螺旋線平均半徑，螺旋線節距，每圈細化段數

（5）按標準繪制螺紋截面輪廓，沿螺旋線拉伸成實體。

命令：_EXTRUDE

（6）陣列實體生成螺紋。

命令：_3DARRAY

給定參數：陣列類型，行數，列數，層數，間距

（7）將繪制好的螺紋移動與螺栓基體組合。

命令：_UNION

（8）對螺栓進行倒角操作，繪出完整螺栓。

命令：_SUBTRACT

通過LISP程序繪制螺旋線簡單方便，繪制彈簧、螺紋等機械三維實體快捷實用，并可應用于其他如斜齒輪、蝸桿等三維實體的造型。

參考文獻：

［1］姚育成，楊平輝.AutoCAD 2004中文版.三維造型高級教程.人民郵電出版社.

［2］蔡漢明，陳建國.三維造型實例詳解.人民郵電出版社.