螺纹联接CAD系统

时间：2019-11-30

以AutoCAD2000为开发平台，采用Visual C++ 6.0和Visual LISP等二次开发工具，建立了螺纹联接类型选择的知识库和螺纹紧固件表，开发了面向对象的螺纹联接CAD系统。

1 引言

螺纹联接是一种应用广泛的安全可靠、拆卸方便的静联接。在传统机械设计中，通常由设计者根据机器不同的工作条件凭经验确定螺纹联接的类型、直径和长度等尺寸，必要时还需进行强度校验。如选择的螺纹联接不符合要求，需重新进行选择和计算。因此，设计过程繁琐，计算工作量大，设计效率较低。随着计算机应用技术的快速发展，CAD/CAM技术的应用日益广泛，高效、准确的计算机辅助零件设计已在越来越多的领域取代了手工设计计算。笔者通过对螺纹联接类型选择和强度校核等问题进行了研究分析，以AutoCAD2000为开发平台，采用Visual C++ 6.0和Visual LISP等二次开发工具，建立了螺纹联接标准件知识库，提出了一个较合理的螺纹联接类型选择和强度校核的CAD系统开发方案。 2 系统开发任务和开发工具本系统开发任务主要包括菜单开发、样图生成和自定义图形库、线型和填充图案的开发、字形、字体和对话框的开发以及应用程序的编写，而编写应用程序则是本系统的核心内容。与旧版本相比，AutoCAD2000已增加了许多新的功能和特性(如多文档环境和AutoCAD DesignCenter、实时3D旋转等)，选择AutoCAD2000作为开发平台将使编程更为方便。由于ARX应用程序可以共享AutoCAD的地址空间并可对其直接进行函数调用，它还包含易于定义新类的宏并具备在运行时向现有的类添加函数的功能，并且在Visual C++ 6.0编程语言的支持下，Object ARX的功能会更强大，因此选用Object ARX作为AutoCAD2000的二次开发工具。

2 系统设计本系统引入综合的设计模式(系统的技术组成见图1)，联合使用Visual C++ 6.0/Object ARX等工具，建立一个完整的设计系统，以实现螺纹联接CAD的全自动化设计(包括类型选择、参数确定、强度计算、图形自动生成、标准件表格排序输出一体化等)。系统结构见图2。系统功能模块见图3(系统主要由类型选择、强度校核、绘图功能、标准件表格输出、文件管理和帮助等六大功能模块组成)。图4为螺纹联接CAD流程图，图中输入输出变量的含义如下：TY——螺纹联接的类型;LX——螺纹所受力的类型;HD——被联接件的厚度情况;ZX——联接拆卸的频繁情况;SJ——联接的松紧类型;KZ——紧联接时是否需控制预紧力;CL1——被联接件的材料;CL2——螺纹标准件材料的机械性能等级;F——螺纹联接组所受力的大小;Z——螺纹联接组中螺纹联接标准件的个数;K——螺纹联接的重要程度(可靠度);M——联接螺纹的公称直径;l——公称长度;m.n——螺纹紧固件的机械性能等级;C1——螺纹紧固件的刚度;C2——被联接件的刚度。在系统设计中，AutoCAD图形数据库是ObjectARX开发的关键部分。由于螺纹紧固件是标准件，其图形是固定的，所以在AuoCAD2000中绘制好这些标

CAD/CAM领域随着**工业的发展也逐渐走向成熟，CAD/CAM所基于的几何模型也不断推陈出新，从较早的线框几何模型，发展到曲面几何模型，又到了现在的实体几何模型，下面简要说说一下CAD/CAM的几何模型系统。

1、线框几何模型(Wireframe Mode)

线框结构的几何模型是在CAD刚刚起步时惯用的几何模型，因为对线框结构的几何模型研究比较多，所以它也是一种比较广泛被采用的模型，现在很多2维方面的软件都是基于这种几何模型。这种模型描述手段是以线段、圆、弧和一些简单的曲线为描述对象，通常人们也把线段、圆、弧和一些曲线称为图形元素。因此对软件来说，特别是2维软件，其实现手段比较简单。随着设计手段的提高，在线框模型中引进了图元的概念，图元是由线段、圆、弧、文字和一些曲线等图形元素和属性元素组成的一个整体。也有一些软件甚至根据人们的习惯，加入了辅助线、辅助圆、切圆等功能(如DRAWBASE)，更加方便和接近了使用人员。但线框结构的几何模型在3维方面的进一步处理上有很多麻烦和困难，如消隐、着色、特征处理等。所以新的模型必需诞生，这就是曲面几何模型。

2、曲面几何模型结构(Surface Mode)

曲面几何模型结构的产生，更多的影响应该归功于航空和汽车制造业的需求，因为再用线段、圆弧等这样简单的图形元素来描绘飞机、汽车的外形已经很不现实，必须用更先进的描述手段──光滑的曲面来描绘。

这就要求人们首先必须去研究曲线，于是HERMIT CUBIC SPLINES、BEZIER CURVES、B-SPLINE CURVER、NON-UNIFORM RATIONAL B-SPLINE等曲线就产生了，这些曲线都是通过一个基底函数来合成的，所以能随意构成任何造型的曲线，也能描述圆弧、椭圆、抛物线这样我们熟悉的曲线。现在发展的比较优秀的曲线应该为NON-UNIFORM RATIONAL B-SPLINE 曲线，这种曲线*们也简称为NURBS曲线。

在NURBS曲线的基础上可以建立NURBS曲面，现在很多曲面几何模型的基石是NURBS曲面，如SurfCAM、ALIAS STUDIO等。曲面几何模型主要应用在航空、船舶和汽车制造业领域或对模型的外形要求比较高级的软件中，且曲面几何模型在3维消隐、着色等技术中比线框结构的模型处理的方便和*。但曲面几何模型也有一些缺点，就是在有限元分析、物性计算等方面很难施展。

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