液壓啟閉機造型參數(shù)化程序畢業(yè)設計

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　液壓啟閉機油缸參數(shù)化</p><p><b>　　實體造型程序設計</b></p><p><b>　　二○一一年六月</b></p><p>　專業(yè)年級2007級機械工程及自動化</p><p>　學號姓名

2、</p><p>　指導教師</p><p>　評 閱 人</p><p>　　本科畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p><b>　?。ɡ砉た祁悾?lt;/b></p><p>　　Ⅰ、畢業(yè)設計（論文）題目</p><p>　　液壓啟閉機油缸參數(shù)化實體造型程序設計</p&

3、gt;<p>　?、?、畢業(yè)設計（論文）工作內容（從綜合運用知識、研究方案的設計、研究方法和手段的運用、應用文獻資料、數(shù)據分析處理、圖紙質量、技術或觀點創(chuàng)新等方面詳細說明）：</p><p>　　根據某設計單位液壓啟閉機油缸的設計圖紙，對液壓啟閉機油缸進行參數(shù)化實體造型CAD程序設計，包括總體設計、模塊設計、數(shù)據接口設計等。要求在AutoCAD2004以上版本平臺上，用Visual LISP（或Aut

4、oLISP）語言開發(fā)油缸的實體造型CAD程序，參數(shù)變化時，能自動生成其三維實體。結構的尺寸參數(shù)存儲，修改和讀取可采用數(shù)據文件形式或對話框方式。并翻譯相關的英文文獻資料。</p><p>　　綜合應用機械設計基礎、機械制圖、機械CAD、程序設計語言等專業(yè)基礎知識，采用自頂向下和自底向上相結合的設計方法，先進行功能模塊分解，在此基礎上，進行各模塊的程序設計，包括活塞、活塞桿、缸體、上下蓋、導向套、吊頭、機架、復合軸承

5、等各零部件的實體造型CAD程序設計，最后將各模塊進行集成，完成油缸的實體造型功能。</p><p><b>　?、蟆⑦M度安排</b></p><p>　　第1~2周 英文文獻翻譯，調研、資料收集。</p><p>　　第3~4周 熟悉油缸結構，進行總體設計，熟悉AutoCAD實體造型功能。</p><p>　　第5~6周

6、 學習Visual LISP ( 或AutoLISP) 程序設計語言。</p><p>　　第7~12周 模塊設計、零部件實體造型程序設計。</p><p>　　第 13 周 模塊集成，調試。</p><p>　　第14~16周 撰寫畢業(yè)設計論文，準備答辯。</p><p><b>　?、簟⒅饕獏⒖假Y料</b></

7、p><p>　　[1] 梁雪春，催洪斌，吳義忠，曹康。Auto LISP實用教程[M]。北京：人民郵電出版社，1998。</p><p>　　[2] 陳伯雄，馮偉。Visual LISP for AutoCAD 2000 程序設計[M]。北京：機械工業(yè)出版社，2001。</p><p>　　[3] 李長勛。AutoCAD Visual LISP程序開發(fā)技術[M]。北京：

8、國防工業(yè)出版社，2005。</p><p>　　[4] 李學志。Visual LISP程序設計[M]。北京：清華大學出版社，2006。</p><p>　　[5] 關汝輯。應用Auto LISP處理AutoCAD圖形數(shù)據，汽車[J]，2003（3）。</p><p>　　[6] Autodesk公司。AutoCAD R2004 USER’S GUIDE，2004。&

9、lt;/p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　AutoCAD是一套向量式計算機輔助制圖軟件，可以廣泛的應用于機械，化工，電機，電器，結構，建筑，室內設計，地圖繪制等各行各業(yè)中的工作圖繪制。而各個行業(yè)都有其特有的制圖方法及所需的繪圖功能，如果將這些功能都放進來，AutoCAD 將會變得龐大而笨拙。由此，AutoCAD提供了程序應用界面，及本文中應用到，以

10、AutoCAD作為平臺的Auto LISP語言。</p><p>　　它是AutoCAD的二次開發(fā)語言，應用它可以快速地生成理想的三維實體。而這三維實體可以方便地應用于其他領域或項目，大大提高了各領域的工作效率。本文綜合應用工程制圖、CAD技術等專業(yè)基礎知識，在AUTOCAD2004平臺上，用AUTOCAD內嵌的程序設計語言AUTOLISP語言，分析各個零件的結構，對液壓啟閉機油缸進行參數(shù)化設計，結構的幾何數(shù)據可

11、用數(shù)據文件形式進行存儲、修改、和讀取，然后在軟件中載入及運行程序即可生成需要的三維圖形。</p><p>　　在本文的開始，先介紹了CAD技術的發(fā)展歷史和相關知識，再介紹AUTOCAD軟件的特點和發(fā)展歷史。然后介紹了AUTOLISP程序設計語言，它的特點和以及在三維圖形設計上應用的基本指令，還有啟用 Auto LISP 編輯器，載入程序等應用的操作步驟。最后介紹了對各個零件的程序設計方法及各個參數(shù)數(shù)據所代表的意義

12、。利用AUTOLISP語言對圖形參數(shù)化，只要對其參數(shù)改變，就能自動生成其對應圖形，提高的效率，滿足了不同工作環(huán)境的需求。</p><p>　　關鍵詞：液壓啟閉機，油缸，CAD，AutoLISP，參數(shù)化，程序 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Auto CAD is a software set of

13、vector type computer-assisted mapping and can be widely used in mechanical, chemical, motor, electric appliance, structure, architecture, interior design, the map and other industries work chart drawing. But each profess

14、ion has its special drawing method and drawing function, if put these all functions in it, AutoCAD will become large and clumsy. Thus, AutoCAD provides program application interface, and in this article, the application

15、to the Auto LISP language wit</p><p>　　It is the second development language of Auto CAD .We can quickly get the three-dimensional entity applied it. And this 3d entity can be easily applied to other areas

16、or project, greatly improving in work efficiency of many areas . Based on the comprehensive application engineering graphics and CAD technology, basic specialized knowledge, in AUTOCAD2004 platform, using the AUTOLISP la

17、nguage embedded with AUTOCAD programme, analysis of the structure of various parts, then parametric design the oi</p><p>　　In the beginning of this paper, first introduced CAD technology development history

18、and relevant knowledge, then introduce AUTOCAD software features and development history. Then introduces AUTOLISP programming language, its characteristics and the basic instructions of application in 3d graphic design

19、, and the applications of enabled Auto LISP editor, load program operation procedure . At last, the paper introduces the different parts of the program design method and various significance of pa</p><p>　　K

20、eywords: oil cylinder for trashway ，CAD ，Auto LISP ，Parameter ，Programme</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………I</p><p>　　Abstract……………………………………

21、…………………………………………I</p><p>　　第一章 緒論 …………………………………………………………………………1</p><p>　　第一節(jié) CAD技術的概念 ………………………………………………………1</p><p>　　第二節(jié) CAD技術發(fā)展史 ………………………………………………………1</p><p>　　第三節(jié) 系

22、統(tǒng)組成 ………………………………………………………………3</p><p>　　第四節(jié) 系統(tǒng)功能 ………………………………………………………………4</p><p>　　第五節(jié) 研究背景及方向 ………………………………………………………6</p><p>　　第二章 Auto LISP語言 ……………………………………………………………7</p>&l

23、t;p>　　第一節(jié) Auto CAD簡介…………………………………………………………7</p><p>　　第二節(jié) AutoCAD三維制圖 ……………………………………………………8</p><p>　　第三節(jié) Auto LISP簡介 ………………………………………………………9</p><p>　　第四節(jié) 關于Visual LISP…………………………………

24、…………………11</p><p>　　第五節(jié) 軟件的界面及使用方法………………………………………………12</p><p>　　第三章 Auto LISP在3D繪圖中的應用 …………………………………………17</p><p>　　第一節(jié) 三維繪圖概述…………………………………………………………17</p><p>　　第二節(jié) Auto L

25、ISP三維造型基礎 ……………………………………………18</p><p>　　第四章 液壓啟閉機油缸參數(shù)化實體造型程序設計………………………………21</p><p>　　第一節(jié) 吊頭……………………………………………………………………21</p><p>　　第二節(jié) 導向套…………………………………………………………………23</p><p&

26、gt;　　第三節(jié) 法蘭……………………………………………………………………24</p><p>　　第四節(jié) 缸筒……………………………………………………………………25</p><p>　　第五節(jié) 刮污圈…………………………………………………………………27</p><p>　　第六節(jié) 活塞……………………………………………………………………28</p>

27、<p>　　第七節(jié) 活塞桿…………………………………………………………………29</p><p>　　第八節(jié) 機架……………………………………………………………………30</p><p>　　第九節(jié) 螺母……………………………………………………………………32</p><p>　　第十節(jié) 密封端蓋………………………………………………………………34&l

28、t;/p><p>　　第十一節(jié) 上蓋…………………………………………………………………35</p><p>　　第十二節(jié) 下蓋…………………………………………………………………36</p><p>　　第十三節(jié) 管夾墊參數(shù)化程序示例……………………………………………38</p><p>　　第五章 總結與展望…………………………………………………

29、………………42</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………………43</p><p>　　致謝 …………………………………………………………………………………44</p><p><b>　　第一章 緒論 </b></p><p>　　第一節(jié) CAD技術的概念</p&g

30、t;<p>　　CAD（Computer Aided Design），全稱計算機輔助設計，就是利用計算機系統(tǒng)輔助于工程設計的產生、修改、分析、優(yōu)化和繪圖。CAD技術是現(xiàn)代產品中廣泛采用的設計方法和手段，CAD是一種用計算機硬軟件系統(tǒng)輔助人們對產品或工程進行設計的方法與技術，包括設計、繪圖、工程分析與文檔制作等設計活動，它是一種新的設計方法，也是一門多學科綜合應用的新技術。</p><p>　　CAD

31、技術是一項綜合性的、集計算機圖形學、數(shù)據庫等計算機及其他領域知識于一體的高新技術；它是先進制造技術的重要組成部分，也是提高設計水平、縮短產品開發(fā)周期的一項關鍵技術。CAD技術的特點是涉及面廣而復雜、技術變化快、競爭激烈，而且投資大、風險高、產出高?，F(xiàn)代有名的CAD/CAM軟件都是規(guī)模巨大、功能眾多、系統(tǒng)復雜，所以投資大、開發(fā)周期長，難以及時跟上硬件和開發(fā)環(huán)境的迅速發(fā)展，以及廣大用戶需求的變化和不斷增長的要求。[10-11]</p&

32、gt;<p>　　CAD技術涉及以下一些基礎技術：</p><p>　　（1）圖形處理技術 如自動繪圖、幾何建模、圖形仿真及其它圖形輸入、輸出技術。</p><p>　?。?）工程分析技術 如有限元分析、優(yōu)化設計及面向各種專業(yè)的工程分析等。</p><p>　　（3）數(shù)據管理與數(shù)據交換技術 如數(shù)據庫管理、產品數(shù)據管理、產品數(shù)據交換規(guī)范及接品技術等。&l

33、t;/p><p>　　（4）文檔處理技術 如文檔制作、編輯及文字處理等。</p><p>　?。?）軟件設計技術 如窗口界面設計、軟件工具及軟件工程規(guī)范等。[10-11]</p><p>　　第二節(jié) CAD技術發(fā)展史</p><p>　　CAD技術的發(fā)展和形成至今已有50余年的歷史，自20世紀50年代交互式圖形處理技術的出現(xiàn)，CAD技術經歷了由

34、單純的二、三維繪圖到覆蓋幾何造型、工程分析、模擬仿真、設計文檔生成等大量產品設計活動的發(fā)展過程。</p><p>　　CAD技術的核心和基礎是計算機圖形處理技術，因此，CAD技術的發(fā)展跟計算機圖形學的發(fā)展密切相關。20世紀50年代，作為美國麻省理工學院（MTI）研究的旋風1號（WhirlwindI）計算機的附件，第一臺圖形顯示器誕生。該顯示器可以顯示一些簡單的圖形，但因其只能進行顯示輸出，故稱之為“被動式”圖形處

35、理。隨后，MTI林肯實驗室在旋風計算機上開發(fā)出了SAGE空中防御系統(tǒng)，第一次使用了具有指揮和控制功能的CRT顯示器。利用該顯示器，使用者可以用光筆進行簡單的圖形交互操作，這預示著交互式計算機圖形處理技術的誕生和CAD技術雛形的出現(xiàn)。</p><p>　　20世紀50年代是交互式計算機圖形學和以其為基礎的CAD技術發(fā)展的重要時期。1962年，MIT林肯實驗室的Ivan.E.Sutherland在其博士論文《一個人-

36、機能信的圖形系統(tǒng)》中，首次提出了“計算機圖形學”這個術語。并提出了“交互技術”、“分層存儲符號的數(shù)據結構”等一些至今還在使用的基本概念和技術，他開發(fā)的Sketchpad圖形軟件包可以實現(xiàn)在計算機屏幕上進行圖形顯示與修改的交互操作。美國的一些大公司和實驗室開展了計算機圖形學的大規(guī)模研究，并開抬出現(xiàn)CAD這一術語。20世紀60年代中后期，開始出現(xiàn)了具有實用功能的CAD系統(tǒng)。如美國通用汽車公司用于汽車車身三維曲面設計的DAC-I系統(tǒng)、洛克希德

37、飛機制造公司集設計、制造于一體的CADAM系統(tǒng)、貝爾電話公司用于印制電路設計的GRAPHIC－l系統(tǒng)等。20世紀60年代后期，隨著廉價的存儲式顯示器進入市場以及計算機其它硬件設備價格的下降，CAD系統(tǒng)逐漸被許多中小企業(yè)所接受，并逐漸形成了CAD技術產業(yè)。</p><p>　　20世紀70年代，交互式計算機圖形處理技術日趨成熟，在此期間出現(xiàn)了大量的研究成果，計算機繪圖技術也得到了廣泛的應用。與此同時。基于電視技術的

38、光柵掃描顯示器的出現(xiàn)也極大地推動了計算機圖形學和CAD技術的發(fā)展，但當時的CAD技術只能解決—些簡單的產品設計問題，如二維繪圖及三維線框造型等．</p><p>　　20世紀70年代末到80年代，隨著工程工作站和微型計算機的出現(xiàn)，計算機圖形學進入了一個新的發(fā)展時期，并推動了CAD技術的普及。同時由于工業(yè)界意識到了CAD技術對生產的巨大促進作用，對CAD技術提出了各種要求和期望，從而導致了新理論新算法的大量涌現(xiàn)，最

39、重要的是實體造型理論及系統(tǒng)的發(fā)展與應用。在當時，分布式聯(lián)網的工作站是CAD 系統(tǒng)的典型硬件環(huán)境，并開始出現(xiàn)了在微型計算機上的CAD應用軟件；CAD技術由繪制二維工程圖，發(fā)展到三維造型、自由曲面設計、機構分析與仿真等工程應用，出現(xiàn)了許多成熟的CAD軟件。為了提高CAD軟件與設備無關性和移植性，同時為滿足不同CAD系統(tǒng)間的數(shù)據交換要求，在此期間相繼推出了有關的圖形標準，如計算機圖形接口、程序員層次交互式圖形系統(tǒng)，以及初始圖形交換規(guī)范、產品模

40、型數(shù)據轉換標準等。</p><p>　　20世紀90年代以來，CAD的造型技術不斷完善，廣泛采用了特征造型和基于約束的參數(shù)化和變量化造型方法，并向集線框、表面、實體造型統(tǒng)一表示的非流形形體造型發(fā)展。隨著信息技術的發(fā)展，CAD技術也由過去的單機或局部分布式聯(lián)網工作方式向基于網絡的設計發(fā)展。同時，計算機技術的飛速發(fā)展，也為CAD技術的應用提供了強大的硬件支持環(huán)境。</p><p>　　我國CA

41、D技術的研究始于20世紀60年代，但當時的研究應用范圍極小，主要集中于少數(shù)高等院校和軍工系統(tǒng)。從20世紀80年代中期開始，原國家科委及有關部委將 CAD 技術的應用提到了重要日程，開始在相關行業(yè)推廣CAD應用技術。20世紀90年代，原國家科委又協(xié)同各部委成立了全國CAD應用工程小組，開展我國CAD應用工程，以將CAD技術轉化為現(xiàn)實的生產力。與此同時，各高等院校和科研機構對CAD技木的基礎理論與軟件開發(fā)了大量的研究，并取得了豐碩的成果。經

42、過十幾年的努力，我國已初步建立起具有一定市場規(guī)模的擁有自主版權的CAD軟件產業(yè)；在全國范圍內建立了CAD應用網絡和咨詢服務體系；結合CAD應用工程的需要，富有成效地開展了科學研究；創(chuàng)建了一套CAD應用工程管理工作體系、措施和辦法。目前，我國在涉及產品及工程設計的各領域己廣泛采用CAD技術，并發(fā)揮著重要的作用。</p><p>　　目前CAD技術仍在不斷發(fā)展，未來的CAD技術為新產品設計提供了一個綜合性的環(huán)境支持系

43、統(tǒng)，它能全面支持異地的、數(shù)字化的、采用不同設計哲理與方法的設計工作。近年來，先進制造技術的快速發(fā)展帶動了先進設計技術的同步發(fā)展，CAD技術正經歷著由傳統(tǒng)向現(xiàn)代設計技術的轉變。為此，清華大學重秉樞教授等學者提出了“現(xiàn)代CAD技術”這一概念?！艾F(xiàn)代CAD技術”是指在復雜的大系統(tǒng)下，支持產品自動化設計的設計理論、設計方法、設計環(huán)境和設計工具各相關技術的總稱，它們能使設計工作實現(xiàn)集成化、網絡化和智能化，達到提高產品設計質量和縮短設計周期的目的。

44、</p><p>　　CAD技術的未未發(fā)展集中體現(xiàn)在集成化、網絡化和智能化的實現(xiàn)上。集成化、網絡化和智能化是CAD技術所追求的功能目標。集成化要能支持信息集成、過程集成與企業(yè)集成，其涉及的技術主要包括數(shù)字化建模、過程協(xié)調與管理、產品數(shù)據交換及各種CAD、CAM工具等。網絡化要能支持動態(tài)聯(lián)網中設計所需的環(huán)境與設計技術。智能化是指在實現(xiàn)集成化和網絡化時采用的智能技術，如人工智能、專家系統(tǒng)技術等。[10-11]<

45、/p><p><b>　　第三節(jié) 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　通常以具有圖形功能的交互計算機系統(tǒng)為基礎，主要設備有：計算機主機，圖形顯示終端，圖形輸入板，繪圖儀，掃描儀，打印機，磁帶機，以及各類軟件。[10-11] </p><p>　　CAD系統(tǒng)的體系結構</p><p>　　應用軟件：CAD工程應用軟件。<

46、;/p><p>　　支撐軟件： (1). CAD工具軟件：Auto CAD Solid Works Pro/E</p><p>　　(2). 數(shù)據庫系統(tǒng)：Oracle Sybase</p><p>　　3. 系統(tǒng)軟件：(1). 網絡協(xié)議：TCP/IP，SPX/IPX</p><p>　　(2). 操作系統(tǒng)：Windows 3.x，Windows9

47、5/98/NT</p><p>　　硬件系統(tǒng)：網絡，計算機，繪圖機，打印機</p><p><b>　　系統(tǒng)功能</b></p><p><b>　　1.功能特點</b></p><p>　　(1)設計組件重用(Reuse of design components) 　　</p>&l

48、t;p>　　(2)簡易的設計修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning) 　　</p><p>　　(3)設計的標準組件的自動產生(Automatic generation of standard components of the design) 　　</p><p>　　(4)設計是否滿足要求和實際規(guī)則的檢驗(Vali

49、dation/verification of designs against specifications and design rules) 　　</p><p>　　(5)無需建立物理原型的設計模擬(Simulation of designs without building a physical prototype) 　　</p><p>　　(6)裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的

50、自動設計 　　</p><p>　　(7)工程文檔的輸出，例如制造圖紙，材料明細表(Bill of Materials) 　　</p><p>　　(8)設計到生產設備的直接輸出 　　</p><p>　　(9)到快速原型或快速制造工業(yè)原型的機器的直接輸出 </p><p><b>　　2. 基本功能</b></p

51、><p>　　平面繪圖 能以多種方式創(chuàng)建直線、圓、橢圓、多邊形、樣條曲線等基本圖形對象。 　　</p><p>　　繪圖輔助工具 Auto CAD提供了正交、對象捕捉、極軸追蹤、捕捉追蹤等 繪圖輔助工具。正交功能使用戶可以很方便地繪制水平、豎直直線，對象捕捉可 幫助拾取幾何對象上的特殊點，而追蹤功能使畫斜線沿定位點變得更加容易。 　</p><p>　　編輯圖形 Aut

52、o CAD具有強大的編輯功能，可以移動、復制、旋轉、陣列、拉伸、延長、修剪、縮放對象等。 </p><p>　　標注尺寸 可以創(chuàng)建多種類型尺寸，標注外觀可以自行設定。 　</p><p>　　書寫文字 能輕易在圖形的任何位置、沿任何方向書寫文字，可設定文字字體、傾斜角度及寬度縮放比例等屬性。 　</p><p>　　圖層管理功能 圖形對象都位于某一圖層上，可設定圖層

53、顏色、線型、線寬等特性。 　　</p><p>　　三維繪圖 可創(chuàng)建3D實體及表面模型，能對實體本身進行編輯。 　</p><p>　　網絡功能 可將圖形在網絡上發(fā)布，或是通過網絡訪問AutoCAD資源。 　</p><p>　　數(shù)據交換AutoCAD提供了多種圖形圖像數(shù)據交換格式及相應命令。 </p><p>　　二次開發(fā)AutoCAD允許

54、用戶定制菜單和工具欄，并能利用內嵌語言Autolisp、Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等進行二次開發(fā)還可以加載運行腳本，實現(xiàn)系統(tǒng)本身所沒有的功能，比如三維自動旋轉。[10-11] </p><p><b>　　3.三維圖形表示法</b></p><p>　　隨著CAD技術的發(fā)展，出現(xiàn)了許多種三維模型的表達方法，使得三維CAD技術的應用成為可能。常見的三

55、維模型的表達方法有以下幾種:</p><p>　　(1)構造型立體幾何表達法(Constructive Solid Geometry，簡稱CSG法)</p><p>　　它采用布爾運算法則(并、交、減)，將一些簡單的三維幾何基元(如立方體、圓柱體、環(huán)、錐體)加以組合、變化成復雜的三維模型實體，這種方法的優(yōu)點是，易于控制存儲的信息量，所得到的實體真實有效，并且能方便地修改形狀。此方法的缺點是

56、:可用于產生和修改實體的算法有限，構成圖形的計算量很大。</p><p>　　(2)邊界表達法(Boundary/Representation，簡稱Brep)</p><p>　　它根據頂點、邊和面構成的表面來精確地描述三維模型實體。這種方法的優(yōu)點是，能快速地繪制立體模型。此方法的缺點是，它的數(shù)據是以表格形式出現(xiàn)的，空間占用量大，修改設計不如CSG法簡單，描述缺乏唯一性。</p>

57、;<p>　　(3)參數(shù)表達法(Parameter Representation)</p><p>　　對于自由曲面，難于用傳統(tǒng)的幾何基元來進行描述，可用參數(shù)表達法。這些方法借助參數(shù)化樣條、貝塞爾b(ezier)曲線和B樣條來描述自由曲面，它的每一個x， y， z坐標都呈參數(shù)化形式。各種參數(shù)表達格式的差別僅在于對曲線的控制水平，即局部修改曲線而不影響臨近部分的能力，以及建立幾何體模型的能力。其中較好

58、的一種是非一致有理B樣條法，它能表達復雜的自由曲面，允許局部修改曲率，能準確地描述幾何基元。</p><p>　　(4)單元表達法(Cell Representation)</p><p>　　單元表達法起源于分析(如有限元分析)軟件，在這些軟件中，要求將表面離散成單元。典型的單元有三角形、正方形或多邊形，在快速成型技術中采用的三角形近似(將三維模型轉化成STL格式文件)，就是一種單元表達

59、法在三維面的應用形式。</p><p>　　人們在設計零件時的原始沖動是三維的，是有顏色、材料、硬度、形狀、尺寸、位置、相關零件、制造工藝等等關聯(lián)概念的三維實體，甚至是帶有相當復雜的運動關系的三維實體。只是由于以前的手段有限，人們不得不共同約定了在第一象限(美國是第三象限)平行正投影的二維視圖表達規(guī)則，用有限個相關聯(lián)的二維投影圖表達自己的三維設想。但是，二維繪圖在許多情況下，表達信息是不唯一和不完整的，必須不斷修

60、正和完善，才能表達清楚。而且它不能完全表述其設計意圖，難于完全表現(xiàn)出思維中零部件的材料、形狀、尺寸、相關聯(lián)零件等三維實體。現(xiàn)在的支持軟件使得人們能夠直接由思維中的三維模型開始設計，有了表達全部幾何參數(shù)和設計構想的可能，使得整體設計過程能夠在三維模型中分析與研究，并能使用統(tǒng)一的數(shù)據，因而能夠更好地完善其設計思想。三維CAD系統(tǒng)中還有三維/二維的全相關性。三維CAD系統(tǒng)中的工程圖設計與一般二維設計系統(tǒng)不完全相同，可以直接由三維模型投影而成，

61、從而保證各個視圖的正確性，除基本標準的三視圖外，還可以生成軸測圖、向視圖、各種剖視圖、局部視圖等。在不同的設計環(huán)境中，模型都是相互關聯(lián)的，三維CAD系統(tǒng)中三維/二維的全相關性可以保證設計的</p><p>　　因此，采用三維設計是設計理念的一種變革，是CAD真正應用的開始。[10-11]</p><p>　　第五節(jié) 研究背景及方向</p><p>　　綜合了以上的

62、CAD發(fā)展背景，在未來CAD技術發(fā)展將會是向著智能與自動而發(fā)展，當然其目的離不開是讓我們的工作生活以及生產更加快捷與方便。而對于此研究的課題則同樣是利用CAD的二次開發(fā)而讓我們的工作變得方便，所以本文的研究基礎 Auto LISP 語言就是我們應用的臺階，有關 Auto CAD 及Auto LISP 語言的介紹本文會在下一章詳細介紹。而本文的研究內容就是如何利用 Auto CAD 及Auto LISP 語言將我們手中的二維圖紙進行參數(shù)化

63、實體造型。所謂參數(shù)化通俗點就是當二維圖紙中尺寸數(shù)據數(shù)據發(fā)生變化時，我們可以將變化后的數(shù)據輸入到一個數(shù)據對話框中，然后生成的實體將會對應著變化的數(shù)據有著相應的變化，這樣一來我們就可以用同樣的程序來生成不同尺寸的實體從而滿足了不同的生產要求。</p><p>　　第二章 Auto LISP語言</p><p>　　第一節(jié) Auto CAD簡介</p><p>　　A

64、utoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一種向量式計算機輔助制圖軟件，最初版本是1982年推出的AutoCAD R1.0版本，經過10余次的版本更新，AutoCAD已從一個簡單的繪圖軟件發(fā)展成為包括三維建模在內的功能十分強大的CAD系統(tǒng)，并可以廣泛的應用于機械，化工，電機，電器，結構，建筑，室內設計，地圖繪制等各行各業(yè)中的工作圖繪制。</p><p>　　最早期的AutoCAD制圖可以說是十分的不便。在80年

65、代后期AutoCAD的早期版本由于當時鼠標應用的不普及，用AutoCAD制圖十分的不便。當時基本上是為AutoCAD配上數(shù)字化儀，由于數(shù)字化儀價格不菲加上一塊大大的板子，使用十分的不便，因此早期的AutoCAD制圖基本上沒有專業(yè)之分，基本上大家都是一筆一劃使用相對坐標來制一些簡單的圖。</p><p>　　隨著計算機在各個領域的應用，AutoCAD在制圖方面的發(fā)展可謂日新月異，AutoCAD的版本從80年代我們接

66、觸的R2.16到今天的R2004、R2005、R2006、R2007，無論從各種實用的功能到軟件的易用易學及軟件的容錯性都有了極大的改善和提高，操作平臺也從原來的DOS逐漸過渡到WIN9x、WIN2000/NT、WINXP，AutoCAD本身也為各行各業(yè)提供了十分友好的外部接口，因此基于AutoCAD平臺的二次開發(fā)也在各行各業(yè)得到了充分的發(fā)展。[7-8]</p><p>　　AutoCAD擁有強大的功能，主要分為

67、以下幾個方面：</p><p>　　繪圖功能：繪圖功能的作用是繪制各類幾何圖形，幾何圖形是由各種圖形元素、塊和陰影線組成，以及對繪制完成的圖形進行標注。繪圖功能是AutoCAD的核心。</p><p>　　編輯功能：編輯功能是對已有圖形進行的各種操作，包括形狀和位置的改變、屬性重新設置、拷貝、刪除、剪切、分解等。</p><p>　　設置功能：設置功能用于各類參數(shù)設

68、置，如圖形屬性、繪圖界限、圖紙單位和比例以及各種系統(tǒng)變量的設置。</p><p>　　輔助功能：這種功能的作用是幫助繪圖和編輯，包括顯示控制、列表查詢、坐標系建立和管理、視區(qū)操作、圖形選擇、點的定位控制、求助信息查詢等。</p><p>　　文件管理功能：用于圖紙文件的管理，包括存儲、打開、打印、輸入和輸出等。 </p><p>　　三維功能：三維功能的作用是建立、

69、觀察和顯示各種三維模型，包括線框模型、曲面模型和實體模型。</p><p>　　數(shù)據庫的管理與連接：該功能通過鏈接對象到外部數(shù)據庫中實現(xiàn)圖形智能化，并且?guī)椭褂谜咴谠O計中管理和實時提供更新的信息。</p><p>　　開放式體系結構：開放式體系結構為用戶或第三廠家提供二次開發(fā)的工具，實現(xiàn)不同軟件之間的數(shù)據共享與轉換。如在3DSMAX等軟件之間實行數(shù)據轉換。[15-16]</p>

70、<p>　　第二節(jié) AutoCAD三維繪圖</p><p>　　一直以來，在工程設計與生產中，一般采用圖紙設計的方法，即用二維的投影圖來表達物體的各種信息，設計人員要在腦海中構思出產品的立體形狀，并根據投影原理，轉化為便于在圖紙上表達的二維視圖，把設計意圖表達出來。而生產者則要根據這些二維的投影圖，想象出機件實際的三維形狀，進行加工。隨著計算機輔助設計與制造的飛速發(fā)展，利用先進的Auto CAD軟

71、件，直接畫出三維實體圖形，省去了中間轉換過程，符合人的思維過程，減輕了設計工作量，增強了設計人員的創(chuàng)新意識。[8-9]</p><p><b>　　1．顯示控制</b></p><p>　　三維圖形不同于二維圖形，它提供的是物體在三維空間中的真實結構，需要在顯示器上對觀察物體的效果模擬顯示。在繪圖過程中為了便于觀察，總是要不斷地改變觀察的角度、遠近，以提高繪圖的效率和

72、準確性，所以掌握三維圖形的顯示控制方法是在三維圖形設計過程中首先要掌握的技巧。</p><p>　　Auto CAD提供用戶正交視圖、等軸測視圖、視點設置和三維動態(tài)觀察器等顯示控制工具。在三維模型中，為了定位或檢查已建模型的正確性，需創(chuàng)建多個視圖，由于對每個視圖都能設置觀察方向，也可對每個視圖建立用戶坐標系，在命令執(zhí)行過程中能夠從一個視圖轉向另一個視圖作圖。在作圖時可采用常用的四個視圖，設置為主視圖、俯視圖、左視

73、圖及軸測圖，對每個視圖定義不同的UCS，采用并激活便于作圖的當前視圖作圖。</p><p><b>　　2．模型創(chuàng)建</b></p><p>　　在Auto CAD中，可以用三種方式創(chuàng)建三維圖形，即線框模式方式、曲面模型方式和實體模型方式。線框模式為輪廓模式，它由三維的直線和曲線組成，不含面的信息。曲面模式適用多邊形網格定義鑲嵌面，網格面近似于曲面，曲面不透明，且能當

74、漢族視線。實體模型也具有不透明的曲面，但是它卻包含了空間，各實體對象間可以執(zhí)行各種運算操作（如對象相加、相減和球交集），從而創(chuàng)建各種復雜的實體對象。</p><p><b>　　3．編輯實體圖形</b></p><p>　　三維圖形對象除了可以像二維圖形對象一樣進行移動、復制、刪除、旋轉、鏡像等編輯操作外，還可以對實體模型進行編輯，對實體進行分解、倒修角剖切、創(chuàng)建截面

75、等操作。</p><p>　　組合體是由基本形體（如棱柱、棱錐、圓柱、圓錐、圓球、圓環(huán)等）通過堆積和挖切兩種方式形成的復雜實體。組合體可以通過分解操作中的“修改/分解”指令移動生成的模型將組合體分解成單個的實體塊。</p><p>　　在畫剖切圖時，要建立各種剖切圖的實體模型，再用“繪圖/實體剖切”命令將其剖開剖切以后保留全部或只留下一部分，然后畫上剖切符號（如是通過旋轉命令形成的實體，可

76、以在執(zhí)行旋轉命令時，指定270度或180度的旋轉角，再畫上剖面線，來繪制剖視圖）可以采用“SECTION”命令畫剖面圖。</p><p><b>　　4．著色和渲染</b></p><p>　　在Auto CAD中，用戶可以通過“著色”和“渲染”命令對三維實體進行色彩處理，使三維實體更加真實，從而能夠更加清晰和準確地觀察和理解實體模型。在著色模式下，可以和查看和編輯用

77、線框或著色的對象，它實際上是對當前圖形畫面進行陰影處理的結果，所以不能執(zhí)行產生亮顯、移動光源或添加光源等操作，如果要全面使用光源就必須用渲染。渲染可以使設計的實體比著色圖像更加清晰，形成非常逼真的圖像，但受到時間和顯示設備的限制。能在三維實體中添加光源、附加材質，并在場景中加入背景圖片或各種參照體。</p><p>　　另外，在畫三視圖時，要先設置好極軸增量角，應設置為45度以便畫出輔助線，再設置需要的極軸附加角

78、（根據圖形而定），然后打開極軸設置開關，這樣就可以很方便地畫出符合投影關系的三視圖。也可先畫出俯視圖，再利用復制及旋轉命令來保證俯視圖與左視圖寬相等。變了傳統(tǒng)的設計理念，是將用戶的設計思想可視化，為創(chuàng)新設計打下了較堅實的基礎，是工程設計領域發(fā)展的必然趨勢。</p><p>　　它為工種設計人員提供了強有力的兩維和三維設計與繪圖功能。當前Auto CAD已經廣泛應用于機械、電子、服裝、建筑等設計領域。隨著計算機在各

79、個領域的應用，Auto CAD在制圖方面的發(fā)展可謂日新月異，Auto CAD的版本從80年代我們接觸的R2.16到今天的R2004、R2005、R2006、R2007，無論從各種實用的功能到軟件的易用易學及軟件的容錯性都有了極大的改善和提高，操作平臺也從原來的DOS逐漸過渡到WIN9x、WIN2000/NT、WINXP，Auto CAD本身也為各行各業(yè)提供了十分友好的外部接口，因此基于Auto CAD平臺的二次開發(fā)也在各行各業(yè)得到了充分

80、的發(fā)展。</p><p>　　第三節(jié) Auto LISP 簡介</p><p>　　1. Auto LISP發(fā)展</p><p>　　LISP(List Processing Language)是一種計算機的表處理語言，是在人工智能學科領域廣泛應用的一種程序設計語言。Auto LISP語言是嵌套于AutoCAD內部，將LISP語言和AutoCAD有機結合的產物。使

81、用Auto LISP可以直接調用幾乎所有的AutoCAD命令。Auto LISP語言既具備一般高級語言的基本結構和功能，又具有一般高級語言所沒有的強大圖形處理功能，在AutoCAD中，用戶可十分方便地利用Auto LISP編程語言對人AutoCAD進行二次開發(fā)，把自己日常工作中常用的某些操作以命令的形式添加到AutoCAD中，然后用戶就可以像使用AutoCAD標準命令一樣使用新添加的命令以完成特定的操作。用戶還可以直接增加和修改Auto

82、CAD命令，隨意擴大圖形編輯功能，建立圖形庫，并對當前圖形進行直接訪問和修改。 </p><p>　　Auto LISP語言最典型的應用之一是實現(xiàn)二維和三維參數(shù)化繪圖程序設計，包括尺寸驅動程序和鼠標拖動程序等。到目前為止，大多數(shù)參數(shù)化程序都是針對二維平面圖編制的。實際上，立體圖形同樣可以實現(xiàn)參數(shù)化繪圖，在AutoCAD中編制實體的立體圖參數(shù)化程序比其平面三視圖程序更簡單，

83、而且立體圖生成后，可以很方便地生成三視圖，剖面圖和軸側圖等使用。</p><p>　　Auto LISP可直接調用幾乎所有AutoCAD的命令，Auto LISP語言既具備一般高級語言的基本結構和功能，又具有一般高級語言所沒有的強大圖形處理功能，是當今世上CAD軟件中被廣泛采用的語言之一。自從AutoLISP嵌入AutoCAD以后，使僅僅作為交互式圖形編輯軟件的AutoCAD變成真正進行計算機輔助設計，繪圖的CA

84、D軟件，由于LISP靈活多變，又易于學習使用，因而使AutoCAD成為功能很強的工具性軟件。[1-2]</p><p>　　2. Auto LISP的特點</p><p>　　AutoLISP具有如下功能：</p><p>　　(1)AutoLISP語言是在普通LISP的語音基礎上，擴充了許多適用于CAD應用的特殊功能而形成的，一種僅能以解釋方式運行于AutoCAD

85、內部的解釋性程序設計語言。</p><p>　　(2)AutoLISP語言中的一切成分是以函數(shù)的形式給出的，它沒有語句概念或其他語法結構。執(zhí)行AutoLISP程序就是執(zhí)行一些函數(shù)，再調用其他函數(shù)。</p><p>　　(3)AutoLISP把數(shù)據和程序統(tǒng)一表達為表結構，即S-表達式，故可把程序當作數(shù)據來處理，也可把數(shù)據當作程序來執(zhí)行。</p><p>　　(4）Au

86、to LISP語言中的程序運行過程就是對函數(shù)求值的過程，是在對函數(shù)求值過程中實現(xiàn)函數(shù)的功能。它是嵌入性語言，不是在操作系統(tǒng)下運行，而是運行于AutoCAD的環(huán)境中，即節(jié)省時間又提高了效率。</p><p>　?。?）AutoLISP語言的主要控制結構是采用遞歸方式。遞歸方式的使用，使得程序簡單易懂。</p><p>　?。?）Auto LISP語言中加入了與圖形處理有關的語句，可以編程實現(xiàn)

87、對AutoCAD當前圖形數(shù)據庫的直接訪問以及對屏幕圖形的適時修改，為實現(xiàn)交互設計以及在繪圖領域應用人工智能提供了方便。</p><p>　　第四節(jié) 關于Visual LISP</p><p>　　Visual LISP是Autodesk公司在1997年的AutoCAD R14版本中推出的。它是為加速Auto LISP程序開發(fā)而設計的軟件開發(fā)工具。Visual LISP包括文本編輯器、格式

88、編排器、語法檢查器、源代碼調試器、檢驗和監(jiān)視工具、文件編譯器、工程管理系統(tǒng)、上下文相關幫助與自動匹配功能和智能化控制臺等。Visual LISP的用戶界面良好，用過Microsoft軟件的用戶只需很短的時間即可掌握它。</p><p>　　Visual LISP兼容以前的Auto LISP程序。在Visual LISP集成環(huán)境下開發(fā)Auto LISP程序，不再像以前那樣編輯程序時，要用其他系統(tǒng)的文本編輯程序編寫程

89、序代碼；調試程序時需要用戶自己決定在程序的什么位置插入打印語句，以便查看變量的內容；在程序運行正常后還必須將插入的調試代碼刪除或注釋。在Visual LISP集成環(huán)境下可以便捷、高效的開發(fā)Auto LISP，可以經過編譯得到運行效率高、代碼緊湊、源代碼受到保護的應用程序。[3-4]</p><p>　　作為新一代的LISP語言，Visual LISP全面兼容Auto LISP，并提供了一個全新的可視化集成開發(fā)環(huán)境

90、。Visual LISP的集成開發(fā)環(huán)境（VLISP IDE）提供了許多功能：</p><p>　　1 、提供語法檢查功能，方便用戶查找錯誤的Auto LISP語句結構以及在調用內部函數(shù)時不恰當?shù)淖兞款愋汀?lt;/p><p>　　2 、專門為Auto LISP設計的源程序調試器支持單步調試和跳轉調試，并同時顯示源程序代碼窗口和AutoCAD 設計窗口以適時反映調試結果。</p>

91、<p>　　3 、文本編輯器自動將Auto LISP源程序進行顏色分類處理， 方便用戶閱讀和檢查。書寫格式管理器可將Auto LISP源程序按AutoCAD2004規(guī)定的書寫格式進行重排，增加了程序的可讀性。</p><p>　　4 、提供變量和表達式查看功能，可隨時了解某個變量或表達式的賦值情況。</p><p>　　5 、工程管理器可管理多個Auto LISP程序。</

92、p><p>　　第五節(jié) 軟件的界面及使用方法</p><p>　　1. 工作路徑的設置</p><p>　　1. 將鼠標箭頭對準AutoCAD圖標，單擊鼠標右鍵，將鼠標移至“屬性”。</p><p>　　2. 鼠標左鍵點擊“屬性”欄 ，出現(xiàn)如圖2-1所示的對話框，在“起始位置”欄輸入所存放程序。</p><p>　　圖

93、2-1 AutoCAD對話框</p><p>　　3. 進入AutoCAD繪圖軟件界面后，點擊“工具”欄，將鼠標箭頭移至“選項…”欄。如圖2-2所示。</p><p><b>　　圖 2-2 工具欄</b></p><p>　　4. 鼠標左鍵點擊“選項…”欄，出現(xiàn)如圖2-3所示的對話框。在“文件”欄下點擊“支持文件搜索路徑”，在此欄中添加與起始

94、位置相同的文件搜索路徑。然后點擊“確定”按鈕，這樣整個工作路徑設置完成。</p><p>　　圖 2-3 添加支持路徑</p><p>　　5. 在以后編制完參數(shù)化程序后，只需把程序存儲在上述指定的位置即可。</p><p>　　2. Visual LISP工作界面 </p><p&

95、gt;　　1. 在AutoCAD繪圖軟件界面內，點擊“工具” —“AutoLISP” —“Visual LISP 編輯器”，如圖2-4所示。</p><p>　　圖 2-4 打開Visual LISP 編輯器</p><p>　　鼠標左鍵點擊“Visual LISP 編輯器”，出現(xiàn)如圖2-5所示的對話框。在該對話框內點擊右上角的“文件” ——“新建文件”。則出現(xiàn)AutoLISP的編輯文本“

96、<未命名 0>”。即為Visual LISP的工作界面 </p><p>　　圖 2-5 Visual LISP的工作界面</p><p>　　3. 加載和卸載AutoLISP文件。</p><p>　　加載AutoLISP文件有以下幾種方式：</p><p><b>　　(1)命令行方式 </b><

97、/p><p>　　當回到AutoCAD環(huán)境下，用Load函數(shù)裝載后就可以執(zhí)行了，執(zhí)行時，如果程序中沒有defun函數(shù)，系統(tǒng)便邊裝入邊運行；若有defun定義的命令或函數(shù)，裝載后只需在Command（如果是中文AutoCAD，Command被漢化成了“命令：”）提示符下鍵入defun函數(shù)定義的命令名或函數(shù)名即可運行相應的命令或函數(shù)。</p><p><b>　　加載文件格式：</

98、b></p><p>　　Command:(load“驅動器：\\路徑\\文件名”)</p><p><b>　　卸載文件格式：</b></p><p>　　Command:(load“驅動器：\\路徑\\文件名”)</p><p><b>　　(2)對話框方式</b></p>

99、<p>　　選擇下拉菜單“工具”——“ AutoLISP”——“加載”選項，會出“加載/卸載應用程序”對話框如圖2-6所示。選擇所需要加載的LISP文件，點擊加載即可。我們可以在命令行中看到成功加載提示信息。</p><p>　　圖 2-6 加載程序文件界面</p><p><b>　　(3)自動加載</b></p><p>　　在A

100、utoCAD工作目錄下有一個ACAD.LSP文件，它是當AutoCAD啟動，新建文件，打開文件時自動裝載的AutoLISP程序。用戶可以修改它：實現(xiàn)一定的目的。例如，用戶想要在AutoCAD啟動時自動裝入自己定義的函數(shù)或程序，則可以在ACAD.LSP程序中加入（defun XXX()）程序段或(load“XXX”)函數(shù)。</p><p>　　在裝入ACAD.LSP文件時若出現(xiàn)一條AutoLISP錯誤，剩余的文件就

101、會被忽略而不裝入，并提示出錯。如果一個Load函數(shù)的調用是成功的，它就返回被加載的文件中最后的那個表達式的值。</p><p>　　4. 運行AutoLISP程序。</p><p>　　裝載完成后，我們就可以運行defun定義的函數(shù)了。</p><p>　　在Command提示符下鍵程序名執(zhí)行該程序段，即可運行程序所要求內容。[4-5]</p><

102、;p>　　第三章 AutoLISP在3D繪圖中的應用</p><p>　　第一節(jié) 三維繪圖概述</p><p>　　隨著計算機技術的發(fā)展，從二維著手進行工程設計的傳統(tǒng)方法已不能適應生產的需要，越來越多的設計人員正在或準備從三維入手進行工程設計，因為這更符合我們現(xiàn)在的思維習慣，而且三維模型包含的信息更多，更完整，也更有利于與計算機輔助工程，制造等系統(tǒng)的結合。</p>

103、<p>　　一、三維造型的優(yōu)越性</p><p>　　1、三維圖形比二維圖形包含更多的信息</p><p>　　在現(xiàn)實生活中，物體都是以三維形式存在的，人們對三維圖像更容易理解。二維圖形只是人們?yōu)榱松a某種產品而“設計”的一種表達方式。三維圖形不僅包含二維圖形包含的所有信息，而且它還可以著色，根據物體的材料貼圖。如果想要得到二維圖形也只需要在某一個方向投影就可以。</p&g

104、t;<p>　　2．三維造型比二維繪圖更容易</p><p>　　三維造型比二維繪圖更容易。例如，如果想要表達一個立方體，三維圖形只需要輸入長寬高。而二維圖形則需要用三視圖來表達，需要輸入的信息更多。如果是由立方體，錐體，圓柱體等組合起來的實體，用三維繪制就更簡單。更易于CAM連接起來。計算機輔助制造不僅需要物體各個表面的幾何信息，而且還需要各個表面的相對位置等拓撲信息。二維圖形雖然也能夠表達這些信

105、息，但是這種信息只能靠經過訓練的人來識別，計算機識別是非常困難的。經過三維實體造型所繪制的立體圖可以完整地表達物體的幾何信息和拓撲信息，更易與CAM連接起來。</p><p>　　二、用AutoLISP在三維繪圖中的應用</p><p>　　目前為止，大多數(shù)參數(shù)化程序是針對二維平面圖而言的。參數(shù)化平面繪圖確實能夠減少繪圖工作量。對于一組結構固定而只是尺寸大小變化的系列產品的圖樣，采用Aut

106、oLISP編制參數(shù)化程序，用戶只需要輸入一組新的參數(shù)值，就能自動生成相應尺寸的圖樣。這個過程對立體圖同樣可以使用，而且對平面圖的編程要比立體圖編程麻煩得多，有時幾乎是不可能的，因此從這個意義上講編制系列產品的立體圖參數(shù)化程序更有意義。而且只要編程者對產品的結構模型很清楚，編制其立體圖程序一般比其平面三視圖程序更簡單，而且立體圖生成后，可以很方便地生成三視圖，剖面圖和軸側圖。</p><p>　　在用AutoLIS

107、P進行三維參數(shù)化設計之前，我們先要掌握一些AutoCAD三維繪圖的一些基本知識。AutoCAD三維繪圖的概念以及基本的三維繪圖指令，是使用AutoLISP進行三維參數(shù)化設計的基礎。[4-5]</p><p>　　Auto LISP三維造型基礎</p><p><b>　　一．坐標系統(tǒng)</b></p><p>　　Auto CAD的坐標系分為世界