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               基于AutoCAD的螺纹联接CAD系统的开发

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。


图1 系统的技术组成


图2 螺纹联接CAD系统结构图


图3 系统功能模块图


图4 螺纹联接CAD流程图



3 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中绘制好这些标准件后,类型选择功能就可按其国标号调用该紧固件图形,并进行相关的尺寸标注。
    通过修改AutoCAD的菜单文件,可将自行开发的应用命令加在下拉式菜单项中,从而得到用户的菜单文件。此外还可用对话框控制语言DCL编制对话框定义文件,同时用Object ARX提供的ADS库中的对话框操作函数编写对话框的驱动程序。
    本系统在进行螺纹联接类型选择和强度校核时,考虑两个被联接件的受力情况、拆卸频度、材料及结构尺寸等,建立了螺纹联接类型选择知识库和本设计所选用的螺纹紧固件表,并能根据用户需要,按国标号、直径、长度等不同字段输出螺纹紧固件表。其中螺纹联接类型选择、直径与长度的确定、标准件表输出的设计原则如下:
    知识库的建立与螺纹联接类型选择的决策方法
    螺纹联接类型选择的决策方法分为逻辑决策、计算决策和创造性决策三种。本系统采用逻辑决策法,即根据人们所广泛认可的确定性知识,建立相应的决策规则,并储存到知识库中,利用常规程序和逻辑推理来实现决策。最常用的逻辑决策表达和实现方法是判定树和判定表,本系统采用的是判定树。判定树是描述或规定条件与结果相关联的方式,即用来表示“如果(条件),那么 (动作)”的决策关系。判定树由结点和分支组成,条件放在树的分支处,动作放在各分支的结果点上,决策的结果放在终结点上。
    螺纹直径与长度的确定
     螺纹联接类型确定后(即国标号确定后),在该类型的螺纹紧固件中,从小到大依此取不同公称直径的螺纹直径进行试算,直到满足强度要求为止,最后一次选取的直径即为所要确定的公称直径。然后根据其公称直径和被联接件的材料(或被联接件的厚度)计算出其公称长度,并圆整为标准长度值。
     标准件表输出
   本系统建立了螺纹紧固件表,并能按用户要求保存本次设计所选用的螺纹标准件。同时它能根据用户要求,按国标号、直径、长度等字段输出螺纹紧固件表,极大地方便了紧固件的采购。
4 结语
     以AutoCAD2000 为开发平台、利用Object ARX和Visual C++ 6.0等二次开发工具、采用面向对象的图形数据库编程技术开发的螺纹联接CAD设计系统,实用高效,使用方便,实现了螺纹联接(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)的全自动化设计。

   
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