軸自動設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的圖形生成功能開發(fā)

李明華

一、引言

軸是一種非標(biāo)準(zhǔn)件，普遍采用的設(shè)計(jì)方法是按照給定的條件，按照公式進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中要查閱大量的圖表并進(jìn)行大量的計(jì)算，這些設(shè)計(jì)過程基本是帶有人為因數(shù)的、經(jīng)驗(yàn)性的。基于以上情況，我們設(shè)計(jì)了一種軸自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用戶只要給出必要的參數(shù)和實(shí)際的工作狀況，可完成軸的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出滿足用戶的合理的零件。由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算的高速性和不受外界環(huán)境影響的準(zhǔn)確性，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)得質(zhì)量和可靠性，防止產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中人為因素造成產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷。毫無疑問，這大大減少了設(shè)計(jì)工作人員的工作量，同時自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖形自動生成功能的實(shí)現(xiàn)也為自動制造打下必要的基礎(chǔ)。用VB進(jìn)行調(diào)用，以數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行兩種編程語言之間大量數(shù)據(jù)的傳遞，以VB驅(qū)動AutoCAD使其自動的產(chǎn)生設(shè)計(jì)零件圖，這是我們在自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)研制中采用的技術(shù)。將AutoCAD當(dāng)成自己VB程序中的一個圖形窗口，對其進(jìn)行調(diào)用、繪圖、編輯等操作。用V B進(jìn)行AutoCAD二次開發(fā)，不論是用于理論研究，實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)想，還是用于工程設(shè)計(jì)，開發(fā)面向?qū)嶋H工程問題的軟件，均是十分有效的手段和方法。

二、軸自動設(shè)計(jì)圖形生成系統(tǒng)的基本技術(shù)

軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的時軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。在多窗口界面中，所有窗體都以桌面為托，好像由多個程序運(yùn)行一樣，窗口管理比較麻煩，采用MDI多文檔界面會將窗口的管理程度降到最低。在多文檔界面中，有且只有一個主文檔窗體（MDI主窗體），它的窗體區(qū)域不能放置除菜單類組件以外的任何控件，但可以擁有多個子窗體（MDI子窗體），也就是說MDI子窗體不能獨(dú)立存在，并且不能為模式窗體，它們只能在MDI主窗體的窗體區(qū)域內(nèi)活動；子窗體最大化時其標(biāo)題欄和菜單欄能和主窗體合并；最小化時子窗體并不會縮至任務(wù)條上，而是縮小至主窗體的左下角；關(guān)閉主窗體時，所有子窗體都能自動關(guān)閉。充分使用好MDI界面會使用戶覺得窗口控制更加簡單。

三、在VB編程中對于AutoCAD 的嵌入

1.AutoCAD對象模型樹。AutoCAD對象分為以下類型：

▲圖像對象，例如直線（Lines）、球體（Sphere）、文本（Text）和尺寸（Dimensions）等。

▲樣式設(shè)置對象，例如線型（linetypes）和尺寸標(biāo)注樣式（DimStyles）等。

▲組織結(jié)構(gòu)，例如圖層（Layers）、組（Groups）和塊（Blocks）等。

▲圖形顯示對象，例如視圖（View）和文檔（Document）。

所有的這些AutoCAD對象根據(jù)它們的不同功能，具有一定的層次和隸屬關(guān)系。最上面一層是AutoCAD應(yīng)用程序?qū)ο螅ˋpplication），它是對象模型的基礎(chǔ)，成為根對象。通過Application對象的屬性和方法可以獲取版本信息，改變AutoCAD窗體界面大小和退出AutoCAD應(yīng)用程序等。通過ModelSpace對象，可以在模型空間創(chuàng)建Line，Arc等圖形實(shí)體。

2.VB調(diào)用AutoCAD的基本框架。VB調(diào)用AutoCAD的基本框架，所有的其他操作，都建立在這個框架的基礎(chǔ)上，因篇幅關(guān)系，僅介紹主要技術(shù)環(huán)節(jié)：其中聲明公共變量，“obj_acad，obj_doc，obj_modelspace”，obj_acad：Application對象，AutoCAD軟件本身；obj_doc：Document對象，當(dāng)前的圖形文件；obj_model space：Model Space對象，當(dāng)前圖形文件的模型空間。聲明公共變量“boo as boolean”，如果boo為true，則表示我們獲得了Application對象、Document對象、Model Space對象，可以執(zhí)行繪圖或者其他的操作。GetActiveOleObjects、GetActiveOleObject是VB提供的獲取“Application對象”的函數(shù)。前者表示通過已啟動的AutoCAD獲得Application對象，后者表示通過打開一個新的AutoCAD程序獲得Application對象。程序里用了一個VB的異常處理語句“On Error Resume Next”，表示如果AutoCAD已啟動，則執(zhí)行GetActiveObject直接獲得Automation對象，CreateOleObject函數(shù)，AutoCAD打開。

四、軸自動設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的圖形生成

1.生成CAD圖像的設(shè)計(jì)思想。首先建立中間軸的樣本，規(guī)劃出軸中要用到的所有的點(diǎn)（圖中只寫出部分點(diǎn)）。如圖4-1所示。

圖4-1 軸的樣板圖樣

然后是圖紙的整體規(guī)劃，根據(jù)圖在圖紙中的位置計(jì)算出第一個點(diǎn)的坐標(biāo)，后面的點(diǎn)都根據(jù)第一個點(diǎn)和中間軸的相關(guān)尺寸推算出來的。然后根據(jù)添加直線、圓弧等方法就可以在AutoCAD中生成軸的輪廓圖如圖4-1中的輪廓。

接下來是添加剖面線，這里要注意的是要采用AppendOuterLoop的方法向填充對象添加填充邊界前必須先定義OuterLoop，否則將會提示出錯。

然后采用創(chuàng)建填充對象的方法AddHatch創(chuàng)建填充對象。

向軸的AutoCAD圖中添加技術(shù)要求，代碼如下：

Set obj_text（0） = obj_modelspace.addtext（"技術(shù)要求："， p127， 7）

Set obj_text（1） = obj_modelspace.addtext（"1.調(diào)質(zhì)200—250HBS"， p128， 7）

參見3.6尺寸和公差一節(jié)我們可以添加尺寸標(biāo)注與公差，此例中標(biāo)注尺寸的代碼如下：

而對于幾何公差，我們需要先建立基準(zhǔn)A方法同軸的輪廓的繪制，也是先在基準(zhǔn)的位置確定點(diǎn)的坐標(biāo)，然后添加直線、圓以及文字。

第二步是程序的調(diào)試。

第三步是程序的關(guān)聯(lián)。通過在模塊中定義變量，然后再把這些變量傳遞給圖形生成模塊。

2.軸自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行.軸自動設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)是常用零部件自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一部分，其運(yùn)行情況如下：

（1）輸入中間軸的轉(zhuǎn)速和功率，計(jì)算軸的最小直徑；（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（3）計(jì)算軸上的彎扭矩；（4）生成AUTOcad圖像。

五、結(jié)語

軸自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)的圖形生成功能開發(fā)實(shí)現(xiàn)了零部件CAD圖的成功生成，在真正意義上完成了自動設(shè)計(jì)。特別是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、繪圖設(shè)計(jì)、尺寸標(biāo)注、添加文本、尺寸公差及幾何公差等方面的控制方法，完善了自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在一定程度上提高了自動設(shè)計(jì)系統(tǒng)的自動化程度。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊星，趙曉東.AutoCAD2004二次開發(fā)（VB版）及在海工模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用.第1版.北京：海洋出版社，2005.12.

[2]劉磊，李貴三. 軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)中相關(guān)數(shù)據(jù)自動查取算法與自動計(jì)算程序設(shè)計(jì). 蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，蘇州大學(xué)學(xué)報，第29卷第2期，2009年4月.

[3]相昌盛.帶傳動自動設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)的圖形生成功能開發(fā)， 2010年淮海工學(xué)院優(yōu)秀畢業(yè)論文摘要，2010年6月.

[4]牛又奇，孫建國.新編Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程.第1版.蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2002.

[5]王棟. Visual Basic 程序設(shè)計(jì)實(shí)用教程.第2版.北京：清華大學(xué)出版社.2002.

[6]李貴三.工程應(yīng)用程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ).遼寧：遼陽石油化工高等專科學(xué)校，1996.

[7]張晉西.Visual Basic與 AutoCAD二次開發(fā).第1版.北京：清華大學(xué)出版社.2002.

[8]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.第1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

指導(dǎo)老師：李貴三 教授。