蜗杆三维造型LISP程序的实现

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承,LISP程序 作者用AUTOLISP开发了蜗杆三维造型设计的程序，它的实现将有利于实现蜗杆参数化设计，即工程设计人员只需将设计好的参数输入给计算机，蜗杆三维造型图自动生成。而且，如果将蜗杆三维造型程序推广，将使得参数设计?二维图形?三维图形?动态模拟一体化在蜗杆系列、齿轮系列的工程设计中成为可能，最终简化工程设计。下面将详细介绍实现蜗杆三维造型的原理、思想及其程序的编写。 1 蜗杆三维造型的原理熟悉AUTOCAD软件的人也许用它手工绘制过蜗杆，但没有正确的理论依据，而且很不方便。要进行真正的蜗杆三维造型设计，必须从它的本质入手。作者所进行的蜗杆三维造型程序设计其核心是模拟蜗杆加工原理，实际中怎样加工就怎样模拟。如圆柱蜗杆中的阿基米德蜗杆，根据其螺旋线的特性，加工时刀具轴线必须垂直于蜗杆的轴心线：渐开线蜗杆与阿基米德蜗杆又不一样，由于其端面齿廓为渐开线，只有与蜗杆基圆柱相切的剖面，齿廓才是直线。对于程序来说，阿基米德蜗杆加工时只需保证刀具在柱面坐标系中的径向坐标为0，渐开线蜗杆加工时保证刀具切削刃在柱面坐标系中的径向坐标偏离r基圆就行了，这与实际加工的原理是一样的。 2 蜗杆三维造型的思想[img]http://www.c-cnc.com/news/file/2008-8/200884145639.gif[/img]图1 圆锥台模拟刀具[img]http://www.jinkouzc.com/0904022143096390.bmp[/img]图2 刀具加工时的轨迹蜗杆通常与轴做成整体，因此，要想模拟蜗杆加工原理就必须要有两样东西:轴、刀具。轴很简单，AUTOCAD中用CYLINDER命令即可：刀具就要复杂一点。程序中是用锥台来模拟刀具，因此锥台的形成是由刀具切削刃的形状尺寸来决定的。尺寸定好后用AUTOCAD的CONE命令即可。具体模拟情况如图1、图2所示。 由上图可知，程序中若不断地按所加工的螺旋面画圆锥台，其形成的轨迹就是该螺旋面。可见程序模拟蜗杆加工实际上是让刀具全部完成螺旋运动。由于蜗杆螺旋升角与导程之间有如下关系: tgg=pz/pd1式中:g是蜗杆螺旋升角：pz是蜗杆导程：d1是蜗杆分度圆直径。 因此在程序中就必须根据蜗杆中圆导程角与导程之间的对应关系来调整好圆锥台每次绕轴线旋转的角度(Dθ)与沿轴线移动的长度(DX)之间的对应关系。有一点可以肯定，两者的比值是相等的。 3 蜗杆三维造型的程序编写进行程序的编写就必须以模拟蜗杆加工为核心，用AUTOLISP语言来实现它。作者所进行的蜗杆三维造型程序设计的流程图如图-所示。下面是单头阿基米德蜗杆三维造型的程序代码:[img]http://www.jinkouzc.com/0904022143017245.bmp[/img]图3 蜗杆三维造型程序设计的流程图//****单头阿基米德蜗杆三维造型程序****//(defun wg()(command "vpoint"'(-1 -1 1))：三维坐标系(setq p0(getpoint"\n please input the cylinder's center point:"))(setq i0 r0 r10)command "ucs" "y" 90)(command "cylinder" p0 22 75.76)……//***以上程序片段为初始化视窗和初始化参数***//(while((command "cone" (list 0(+ i -9.76)22)4.88 -13.408)(setq ss1(entlast))(command "cone" (list 0(+ i -9.76)12.61)10 -20)(setq ss2(entlast))(command "subtract" ss1""ss2"")：运用布尔运算形成刀具(setq ss3(entlast))：ss3为刀具(command "subtract" ss""ss3"")：ss为蜗杆，ss与ss3作减运算模拟加工(setq ss(entlast))(setq r(+ i -13.56)i(+ i 0.25)：刀具沿轴线进给(command "ucs" "y" 3.582)：刀具绕轴线旋转)：end while)：end defun[img]http://www.jinkouzc.com/0904022142503116.bmp[/img]图4 单头阿基米德蜗杆三维造型图在蜗杆部分加工完后，可以继续运用布尔运算加工轴的其它部分。为了更直观一些，作者随意地加了轴肩、键槽、倒角等。该程序运行完后传送到3DMAX中进行材质、灯光处理，其结果如图4所示。 4 结束语蜗杆三维造型程序在R14及AUTOCAD2000中均调试通过。一个完整的蜗杆三维造型必须用AUTOCAD来精确绘图，而后在3DMAX中进行材质、灯光处理，这样才能达到最佳效果。如果要看所设计的参数是否会产生干涉，就必须进行啮合的动态模拟。动态模拟在3DMAX中是很容易实现的，由于不是本文讨论主题，所以不详细阐述。由于篇幅有限所有程序不能一一列出。 【MechNet】

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