螺旋线的开发及其在机械零件绘制中的应用
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摘要： 本文主要探讨了使用AutoLISP 语言二次开发螺旋线程序，对螺旋线进行编辑，最终攻克弹簧和螺纹类零件在AutoCAD中进行三维实体建模的难题。
关键词： 螺旋线 AutoLISP语言 弹簧 螺纹
一、引言
弹簧和螺纹类零件用量大，范围广，属于标准零件。通常弹簧类零件和螺纹类零件的共同特点是零件结构中有螺旋线，所以其三维构造的关键是其螺旋线形体的构造。在AutoCAD2004中，没有专门的绘制弹簧、螺纹及螺旋线的命令，所以我们构造此类零件的三维实体时首先要编制LISP程序，绘制出螺旋线，再通过截面的拉伸构造出螺旋型实体。
在AutoCAD 2004中，没有专门的绘制螺旋线命令，可用三维线构造。绘制三维线的命令主要有直线（LINE）、三维多段线（3DPOLY）和样条曲线（SPLINE），而绘制螺旋线的线段只有三维多段线。但由于三维多段线绘制出的是直线，所以在绘制螺旋线时必须采用大量的线段来逼近螺旋线，因此，要通过编制LISP程序的方法来完成。
编写LISP程序：
1.选择【工具】/【AutoLISP】/【VISUAL LISP编辑器】菜单命令，打开【VISUAL LISP】窗口。
2.在窗口中选择【文件】/【新建文件】菜单命令，打开LISP程序编辑窗口，并在该窗口中输入如下程序：
（defun c：luox （/）
（setq b1 （getpoint″请指定螺旋线基点：″） ）
（setq r1 （getreal″请指定螺旋线平均半径：″） ）
（setq disp （getreal″请指定螺旋线节距：″） ）
（setq angtg （getreal″请输入螺旋线锥形角度：″） ）
（setq m （getint″请输入螺旋线圈数：″） ）
（setq n （ getint ″请输入每圈细化段数：″） ）
（setq delta （/ （* 2.0 pi） n））
（setqJ （/ disp n ））
（setq bb （caddr b1））
（setq tg （ * （ / angtq 180 ）pi ） ）
（setq ang 0）
（setq k 0）
（command ″ucs″ ″o″ b1）
（command ″3dpoly″ （list r1 0 0））
（repeat （*m n）
（setq k （+ K 1））
（setqang（+ delta ang ） ）
（setqr （ -r1 （ * （+ 0 （*j k ） ） （ /（ sin tg ） （ cost g ） ） ） ）
（setqpt2 （ list （* r （cos ang ） ） （* r （sin ang ） ） （+ 0 （* J K ） ） ） ）
（commandpt2 ）
）
（command″ ″ ）
）
3.选择【文件】/【保存】菜单命令，将该文件以“LUOX .LSP”名称保存到文件夹。
4.选择【文件】/【退出】菜单命令，关闭该窗口，完成螺旋线程序二次开发。
三、螺旋线在机械零件实体造型中的应用
1.应用螺旋线绘制弹簧
弹簧的用途很广，主要用于减振、夹紧、储存能量和测力等方面。弹簧的特点是：去掉外力后，弹簧能够快速恢复原状。常用的弹簧有压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和平面蜗卷弹簧等。下面是实际中普通圆柱压缩弹簧的应用螺旋线的画法。
（1）根据弹簧结构，加载螺旋线程序。
命令：LUOX
（2）绘制出符合弹簧参数的下支撑段单圈簧丝螺旋线。
给定参数：螺旋线平均半径，螺旋线节距，每圈细化段数。
（3）在螺旋线的端点绘制簧丝截面图，拉伸生成下支撑段单圈簧丝。
命令：_EXTRUDE
（4）绘制弹簧有效段单圈簧丝螺旋线。（同（1））
（5）绘制截面图，拉伸生成有效段单圈簧丝。（同（2））
（6）阵列簧丝，生成有效段簧丝。
命令：_3DARRAY
给定参数：阵列类型，行数，列数，层数，间距
（7）复制下支撑段簧丝构造出上支撑段。
命令：_COPY
（8）对支撑段簧丝作裁剪，生成弹簧。
命令：_SLICE
2.应用螺旋线绘制螺栓
螺纹类零件主要有螺栓、螺母及螺钉等，主要用于机械联接。下面是绘制螺栓应用螺旋线的画法。
（1）根据螺栓尺寸，绘制正六边形，拉伸生成实体。
命令：_POLYGON
给定参数：指定圆的半径
命令：_EXTRUDE
给定参数：高度
命令：_CYLINDER
给定参数：圆柱体底面半径，圆柱体高度
（3）通过布尔运算对螺栓基体编辑处理，生成六角螺栓头。
命令：_UNION
（4）加载螺旋线程序。
命令：LUOX
给定参数：螺旋线平均半径，螺旋线节距，每圈细化段数
（5）按标准绘制螺纹截面轮廓，沿螺旋线拉伸成实体。
命令：_EXTRUDE
（6）阵列实体生成螺纹。
命令：_3DARRAY
给定参数：阵列类型，行数，列数，层数，间距
（7）将绘制好的螺纹移动与螺栓基体组合。
命令：_UNION
（8）对螺栓进行倒角操作，绘出完整螺栓。
命令：_SUBTRACT
通过LISP程序绘制螺旋线简单方便，绘制弹簧、螺纹等机械三维实体快捷实用，并可应用于其他如斜齿轮、蜗杆等三维实体的造型。
参考文献：
［1］姚育成，杨平辉.AutoCAD 2004中文版.三维造型高级教程.人民邮电出版社.
［2］蔡汉明，陈建国.三维造型实例详解.人民邮电出版社.