维普资讯 http://www.cqvip.com 兵工自动化 自动舅■与控制 Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ２００８，Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．７ ２００８年第２７卷第７期 文章编号：１００６－１５７６（２００８）０７—００８０—０３ 凸轮廓线画法的ＡｕｔｏＣＡＤ二次开发技术 洪友伦 （绵阳职业技术学院，四川绵阳６２１０００） 摘要：利用ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言开发出绘制各种常用凸轮廓线的程序。该程序由主程序、２８个子程序和１３个对话框 程序组成。运行的程序首先显示供用户选择凸轮类别的对话框，该对话框显示出程序可绘制的６种常用平面凸轮， 当用户点击图标按钮后便可显示相应的对话框。该对话框按功能分为图形显示窗口、从动件运动规律、设置凸轮运 动参数，以及设置凸轮几何参数４部分。 关键词：ＡｕｔｏＬＩＳＰ；凸轮廓线；二次开发 中图分类号：ＴＰ３９１．７２ 文献标识码：Ａ ２“。Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＡｕｔｏＣＡＤ ｗｉｔｈ Ｃａｍ Ｌｉｎｅ Ｄｒａｗｉｎｇ ＨｏＮＧ Ｙｏｕ—ｌｕｎ （Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２ ｌ ０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｅ ＡｕｔｏＬＩＳＰ ｌａｎｇｕａｇｅ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｒｅｇｕｌａｒ ｕｓｅｄ ｃａｍ ｌｉｎｅ ｄｒａｗｉｎｇ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ，２８ ｓｕｂ—ｐｒｏｇｒａｍｓ ａｎｄ １３ ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘ ｐｒｏｇｒａｍｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｉｒｓｔ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｈｅ ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘ ｆｏｒ ｕｓｅｒ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃａｍ ｔｙｐｅ．Ｔｈｅ ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘ ｄｉｓｐｌａｙｓ ６ ｐｌａｎｅ ｃａｍｓ．Ｗｈｅｎ ｕｓｅｒｓ ｃｌｉｃｋ ｔｈｅ ｂｕｔｔｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘｅｓ ａｒｅ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｄｉａｌｏｇ ｂｏｘｅｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｄｒｉｖｅｎ ｍｏｖｉｎｇ ｒｕｌｅ，ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｍ ｍｏｖｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ｃａｍ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡｕｔｏＬＩＳＰ；Ｃａｍ ｌｉｎｅ；２“ｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ０ 引言 ＡｕｔｏＣＡＤ软件提供了功能强大的计算机辅助 设计工具。由于嵌在该软件内的ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言具 程序还可绘出各种空间凸轮的表面展开图。 ２程序的组成 程序由主程序、２８个子程序和ｌ３个对话框程 序组成。 （１）主程序 用于设置绘图环境以及调用实现各功能模块的 子程序。 （２）调用并显示各对话框子程序 该子程序被主程序调用后，调用显示对话框子 程序和将幻灯片填充到对话框图标按钮中的填充子 有高智能化、图形处理功能强和简便易学等特点， 已成为当今计算机辅助设计的重要工具之一。故利 用ＡｕｔｏＬＩＳＰ语言开发出绘制常用凸轮廓线的程序。 １ 常用凸轮廓线绘制程序的功能实现 常用凸轮廓线绘制程序可根据用户输入的选择 项及图形参数，绘出平面凸轮、空间凸轮的二维和 三维图形。 １．１平面凸轮 程序。同时激活对话框控件，等待并接受用户输入。 （３）显示对话框子程序 可绘制６种凸轮的廓线：①对心尖顶从动件； ②对心滚子从动件；③偏心尖顶从动件；④偏 心滚子从动件；⑤摆动滚子从动件；⑥对心平底 从动件。程序还可打印出与凸轮转角相对应的从动 件升程、凸轮廓线上各点的压力角和曲率半径值。 １．２空间凸轮 该子程序用对话框控制语言编写，并存放于 ＡｕｔｏＣＡＤ可搜索到的工作文件路径下。 （４）填充子程序 子程序将事先制作的幻灯片填充到对话框中的 图标按钮内。在程序的整个运行过程中，该子程序 将被其他子程序多次调用。 （５）转换数据类型子程序 转换子程序首先获取用户在对话框控件中输入 的数据，再用相应的函数将其转换成数值型参数。 可绘制４种空间凸轮：①直动滚子从动件圆 柱凸轮；②摆动滚子从动件圆柱凸轮；③直动滚 子从动件圆锥凸轮；④摆动滚子从动件圆锥凸轮。 （６）控制对话框控件显示模式子程序 收稿日期：２００８—０４—０１；修回日期：２００８～０４ １１ 作者简介：洪友伦（１９５５一），男，安徽人，副教授，１９８７年毕业于广东教育学院，从事计算机技术在工程图学教学中的应用研究。 ・８Ｏ・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 兵工自动化 ２００８年第２７卷第７期 目动舅■与控制 Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ０．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ２００８，Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．７ 当对话框中的某些控件不需用户输入时，可调 用该子程序对控件的显示状态加以控制。 （７）画图子程序 用户在此输入的参数包括凸轮基圆半径、从动 件升程（摆角）、偏距（中心距）以及推程角、远休 止角、回程角和近休止角。 ｆ４）设置凸轮几何参数 该部分包括了绘制凸轮平面图形或是三维图形 程序运行的最后一模块是调用画图子程序，该 子程序将完成绘制凸轮廓线和打印数据的工作。 ３程序的运行步骤 程序运行流程如图１。程序运行首先显示供用 户选择凸轮类别的对话框，可选择平面凸轮或空间 的２个单选按钮及凸轮的轴径、厚度和轴孔倒角尺 寸输入框等。 同理，若选取空间凸轮，程序显示４种类型的 空间凸轮供用户选择。再选择其中某类空间凸轮， 凸轮。 图１ 程序运行流程图 若选取平面凸轮，可按提示继续选择６种常用 的平面凸轮，其中的偏心滚子从动件对话框如图２。 图２偏心滚子从动件对话框 该对话框按功能分为以下４部分： （１）图形显示窗口 通过窗口显示的图形提示用户此对话框的应用 类型。 （２）从动件运动规律 ８个单选按钮分别列出供用户选择的从动件推 程及回程的运动规律。 （３）设置凸轮运动参数 程序又显示供输入参数的对话框，与图２类似。 ４ 建模分析 鉴于凸轮的设计理论和绘制凸轮平面图形的方 法已为人熟知，这里仅着重分析凸轮三维图形的建 模步骤、绘制圆锥凸轮及其展开图的主要方法。 ４．１平面凸轮三维图形的建模步骤 用户在图２中输入参数并点取绘制三维图形按 钮后，程序运行步骤如下： （１）按用户输入的参数画出凸轮廓线，并将廓 线制成一面域（Ｒｅｇｉｏｎ）； （２）根据用户输入的轴孔直径和键槽的标准尺 寸，绘出轴孔圆和四边形； （３）按凸轮厚度参数拉伸出凸轮、轴孔及键槽 的三维图形； （４）用差集命令（Ｓｕｂｔｒａｃｔ）在凸轮中做出轴孔 和键槽； （５）根据轴孔倒角尺寸画出倒角的断面图形， 再用旋转成型命令（Ｒｅｖｏｌｖｅ）画出凸轮上下端面倒 角的三维图形； （６）用差集命令做出凸轮轴孔倒角，如图３。 图３ 程序绘制的平面凸轮的三维图形 ４．２空间凸轮的建模分析 空间凸轮基体有圆柱体和圆锥体，建模的主要 步骤如下： （Ｉ）按用户输入的参数画出凸轮基体； （２）确定滚子的初始位置，并按尺寸画出滚子 圆柱： （３）按从动件运动规律计算滚子中心的位移 （或摆角），并确定其坐标； ・８１・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 兵工自动化 自动蔫量与控制 Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ＣｏｎｔｒｏＪ ０．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ２００８，Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．７ ２００８年第２７卷第７期 （４）将滚子圆柱复制至动点位置后，用差集命 令在凸轮基体上减去滚子圆柱； （５）按用户输入的凸轮旋转方向，将凸轮基体 （３）根据０角余角以及圆锥底圆半径求得与Ｐ２ 点位于圆锥同一素线上的Ｐ３点坐标，则Ｐｌ、Ｐ２和 Ｐ３点便构成滚子的摆动平面。滚子中心的动点坐标 均在由此３点建立的ＵＣＳ坐标系的ＸＯＹ平面内进 行计算，如图６。 旋转一角度； （６）再次计算滚子中心位移（或摆角），以确定 其坐标，复制滚子至动点位置后，用差集命令减去 滚子圆柱。 如此反复便可绘出空间凸轮模型，如图４。 图４ 空间凸轮的建模 图４显示的坐标系表明，为便于计算滚子中心 的动点坐标，需要根据作图情况改变ＡｕｔｏＣＡＤ的 坐标系。其中较为典型的是摆动滚子从动件圆锥凸 轮的作图。如图５（ａ）所示，当圆锥绕其轴线旋转， 此时的坐标系为世界坐标系，且ｚ轴与圆锥轴线重 合。由于滚子中心点是在Ｐｌ、Ｐ２和Ｐ３点所确定的 平面内变化，因此在计算滚子中心的动点坐标时， 应将坐标系转换成图５（ｂ）所示的ＵＣＳ坐标系。在 程序运行过程中，上述２种坐标系交替转换完成凸 轮的绘制。 （ａ） Ｐ３【ｂ） 图５ ２种坐标系的转换 按凸轮的设计理论，当从动件的摆角 １ ＝去 时，摆杆应垂直于圆锥面上的１条素线 （主母线），且滚子中心轨迹圆弧的两端点和中点 到主母线的垂直距离相等。因此确定滚子摆动平面 的步骤如下： （１）过摆杆固定点Ｐ 假想作与网锥轴线垂直的 剖切面截切圆锥，求出截交线圆半径ｒ ； （２）按几何关系计算图中Ｐ２点坐标和０角度值； ・８２・ Ｐ Ｐ １ 图６ 摆动滚子从动件圆锥凸轮的建模分析 ４．３绘制摆动滚子从动件圆锥凸轮表面展开图 通常圆锥凸轮机构的工作循环周期为２兀，对应 于圆锥展开图的扇形平面，凸轮工作循环周期则为 ２ｎ・ｓｉｎｌ３（Ｂ为圆锥半锥角）。 同理，展开平面上凸轮各运动阶段的角度为： 推程角 ，＝ ・ｓｉｎ１） 休止角 ２＝ ・ｓｉｎ１） 回程角 ２＝ ．ｓｉｎＢ 近休止角 ２＝ ．ｓｉｎ ６ 此外，绘制摆动滚子从动件圆锥凸轮表面展开 图还需解决下面问题： （１）摆杆固定点Ａ０在展开图上的位置 如图６，设Ａｏ为摆杆固定点初始位置，滚子中 心初始为Ｂｏ，Ｌ为摆杆长，摆杆固定点Ａ。到锥顶 的距离为ＬｏＡｏ。则Ａ。点坐标的近似计算方法： ２＋Ｌ ｓｉｎ（ １“）＋导Ｊ １＋ｃｏｓ（ １“）Ｉ‘ 式中Ｒｈ为凸轮轮廓的最小工作半径，即滚子中 心点位于初始位置时所接触的圆锥面上圆的半径。 求得ＬｏＡｏ后，可按余弦定理计算出ＡＯＡ０Ｂｏ中 的 ＡｏＯＢｏ值，并可确定Ａｏ点坐标。 （２）计算滚子中心在展开图上的动点坐标 相对于凸轮的旋转，摆杆固定点Ａ０在展开图上 的轨迹线是以锥顶Ｏ点为圆心，ＬｏＡ０为半径的圆 弧，而滚子初始点Ｂ。的轨迹线则是以Ｌ０ ０为半径 的圆弧。故计算滚子中心动点坐标时，先按一Ｖ方向 和从动件的运动规律求出上述两圆弧上的等分点， 并计算出两圆弧上对应等分点（例如ＡｉＣｉ）的连线 与水平线所夹锐角，再以Ａｉ为极坐标原点， （兀一ｐ一（ｐｉ）为极角，摆杆长Ｌ为极径，求得理论廓 线上Ｂｊ坐标，如图７。 ≤下转第９ 页誊 维普资讯 http://www.cqvip.com 兵工自动化 ２００８年第２７卷第７期 ． 软件开发与应用 Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｏ．Ｉ．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ２００８Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．７ ，） ②第１个字符代表鼠标左右键状态：４一左键 按下；０一左键弹起；’ ③１００表示ｘ的绝对坐标，２００表示Ｙ的绝对 坐标。 ｒｅｔｕｒｎ ０： ，、． ） （４）编辑ｎａｔｉｖｅ．Ｃ文件，在函数ＩｎｉｔＮａｔｉｖｅｌｎｐｕｔ 中参照ＩＭＰＳ２的格式，添加ＴＯＵＣＨ项。ＭＯＵＳＥ类型给ＭｏｕｓｅＴｙｐｅ赋一个值 ‘从ｌ开始， ４ 结束语 整个方法经过实验验证通过（Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ＋ ＶＭＷａｒｅ５．５），是切实可行的。 则ＴＯＵＣＨ为６。 （６）修改ｍｏｕｓｅ—ｕｐｄａｔａ０函数，在ｓｉｇｎ＝ｌ语句 参考文献： 前，添加判断语句。 Ｉｆ（ＭｏｕｓｅＴｙｐｅ＝＝６ （ ｘｐｏｓ＝ｄｘ； ｙｐｏｓ＝ｄｙ； ｒｅｔｕｒｎ １； ） （７）修改ｎａｔｉｖｅ．ｈ文件，参照ＩＭＰＳ２项，添加 自己的ＴＯＵＣＨ项。 至此，驱动程序就写完了。 ３ 添加 （１）编辑ＭｉｎｉＧＵＩ的安装目录下的ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ，ｉｎ 文件，参照ｉｍｐｓ２的方式添加自己的ｔｏｕｃｈ内容； （２）编辑ｍｇｃｏｎｆｉｇ．ｈ．ｉｎ文件，参照ｉｍｐｓ２的方 式添加自己的ｔｏｕｃｈ内容； （３）编辑ｎａｔｉｖｅ目录下的Ｍａｋｅｆｉｌｅ．ａｍ文件，在 ＭＯＵＳＥ＿ＳＲＣ一行添加末尾“ｍｏｕ—ｔｏｕｃｈ．Ｃ”； （４）执行ａｃｌｏｃａｌ命令； （５）执行ａｕｔｏｃｏｎｆ命令； （６）执行ａｕｔｏｍａｋｅ—ａｄｄ—ｍｉｓｓｉｎｇ命令； （７）执行．／ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ命令，查看最后的输出项 ｍｇｃｏｎｆｉｇ．ｈ文件有没有被修改。或打开ｍｇｃｏｎｆｉｇ．ｈ 文件，看里面有没有包含一ＴＯＵＣＨ—ＳＵＰＰＯＲＴ选 项。如果没有，则添加不成功，再重复执行上面的 步骤。如果有，则添加成功，可执行后面的步骤。 （８）执行ｍａｋｅ命令； （９）执行ｍａｋｅ ｉｎｓｔａｌｌ命令； （１０）编辑ＭｉｎｉＧＵＩ．Ｃ蟾文件，如下： ｍｄｅｖ＝／ｄｅｖ／ｔｔｙＳ１ ＃（使用的是串口１） ｍｔｙｐｅ＝ＴＯＵＣＨ 保存退出。 （１１）运行ＭｉｎｉＧＵＩ的例子程序ｈｅｌｌｏｗｏｒｌｄ。 （１２）通过ｔｔｙＳ１输入“０１００２００＼ｒ＼ｎ”，鼠标光标 就移动到指定位置了。 协议说明： ①所有数据为ＡＣＳＩＩ； ・９０・ ［１】范永开，杨爱林．Ｌｉｎｕｘ应用开发技术详解［Ｍ】．北京 人民邮电出版社． 木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木木宰木木木木木 鬻童接第８２页） Ｏ 图７ 摆动滚子从动件圆锥凸轮表面展开图 摆动滚子从动件圆锥凸轮展开图的绘图步骤： ①按凸轮基圆锥几何尺寸画出展开图； ②确定滚子中心Ｂ。点在展开图上的初始位 置，并按几何关系求得摆杆固定点Ａ。坐标； ③按凸轮一Ｖ方向及从动件运动规律，计算摆 杆固定点和滚子圆轨迹线上的等分点ＡｉＣｉ； ④以Ａｉ点为极坐标原点，计算滚子中心的动 点坐标，连接各动点得凸轮理论廓线； ⑤以滚子半径ｒ为偏距，将理论廓线分别向两 侧偏移，便得到凸轮的实际廓线。 ５ 结束语 基于ＡｕｔｏＣＡＤ开发的凸轮辅助设计程序功能 完善、用户界面友好，可提高凸轮设计效率和质量。 参考文献： ［１】徐振华．凸轮机构设计［Ｍ／．上海：上海科学技术出版 社．１９９５．２３３－２４０．
