在AutoCAD环境下开发叶片油泵图形软件

Development of drawing software for vane type oil pump under AutoCAD environment

　　Abstract：By using AutoLISP Language and Dialog-box Control Language, the drawing software for vane type oil pump was developed under AutoCAD environment in this paper. This drawing software has many advantages, such as simple operation, and contributes to improvement of drawing speed and shortening the period of developing and designing products.
　　Keywords：Drawing software; Vane type oil pump; AutoLISP Language; Dialog-box; Control Language

1　引言

随着计算机发展和绘图软件AutoCAD普及，计算机绘图将逐步取代传统的丁字尺、图板绘图，成为科研和设计工作所必备的工具。如何发挥计算机绘图的优势，提高绘图速度和质量，减少不必要的重复性工作，缩短产品研制和设计周期，已成为广大科技工作者迫切希望解决的问题。作者在研制叶片油泵CAD软件过程中，发现其主要零部件(如定子、转子、叶片等)，虽然结构尺寸较多，但是这些尺寸都直接或间接地受少数主要结构尺寸(如定子和转子的直径、叶片数及轴向长度等)约束。鉴于这种情况，作者设计出用AutoCAD作幻灯片、用对话框控制语言(Dialog-box Control Language,简称DCL)作交互式输入、用AutoLISP语言编程计算并调用AutoCAD指令进行绘图的软件系统。该软件将零部件图中的若干个主要结构尺寸作为图形的变量，将图形的其它尺寸与变量之间的关系编制到软件的源程序中，运行此软件时，只需通过人机对话输入图形的变量，源程序边计算图形的尺寸边调用AutoCAD指令绘图，即可实现复杂图样的绘制。该软件将计算与绘图容于一体，具有操作方便，界面友好，绘图速度快等特点。下面以叶片油泵的转子为例，说明此软件的设计方法和实现原理。

2　实现的内容和功能

转子是叶片油泵的关键零件之一，它主要由转子体与转轴部分组成，转子体是实现油泵工作的基本构件，其上开有叶片槽；转轴部分是用来实现对转子体的支撑、密封及动力输入，如图1所示。转子体的外径d和高度H、叶片数Z及其倾角t可由油泵的设计计算得到，其实际结构由这几个参数决定；转轴支撑部分的尺寸取决于作用在转子体上的合力F，转轴动力输入部分的尺寸取决于作用在转子体上的扭矩M，而F和M又由转子体部分的结构形状(即d、H、Z及t)决定。通过以上分析知道，整个完整的转子图形实际上是取决于d、H、Z及t这几个参数，其它结构尺寸都可以通过这些参数设计得到，所以这些参数是转子图形的变量。利用作者研制的交互式绘图软件，通过屏幕对话框输入这些参数，即可生成一幅完整的转子零件图，只要改变输入的参数就可生成另外一幅新的转子图，如图2所示。

图1　对话框

　　设计出的软件具有以下功能：
　　(1)绘图功能：在AutoCAD环境下开发，绘图功能强大，操作简便。
　　(2)对话框输功能：对典型零件可根据需要输入关键参数。
　　(3)接口处理功能：在AutoCAD环境下可方便调入此绘图程序，直接绘出所需要的图形。
　　(4)二次开发功能：便于用C语言或AutoLISP语言进行二次开发。

3　实现原理

AutoLISP语言是AutoCAD软件包的一个重要组成部分，用AutoLISP语言可对AutoCAD命令进行扩展。为实现上述功能，在设计过程中采用AutoLISP语言编程计算，并直接调用AutoCAD命令绘制出受参数控制的工程图样。为使操作者使用方便，作者利用DCL语言编制对话框，在对话框中用图象按钮(image_button)显示要画的哪类零件，并显示出要输入的参数是零件图的哪些结构，这样，使用者在绘制此类零件时，从对话框中输入主要技术参数，按OK键，由这些参数所决定的此零件图即绘制出来。
　　此方法主要由三部分组成：
　　(1)幻灯片的制作
　　幻灯片是在图形显示器上快速显示图象的文件，后缀为*.SLD。在设计过程中，让对话框上图象按钮显示一个幻灯片文件，如图1所示。幻灯片的制作是：首先在AutoCAD环境下画出此类零件的图形，将要输入的技术参数在图形中用尺寸标注出来，如本例中为转子的高度H、转子的直径d、叶片数Z及其倾角t，P为此图形的插入点。作好后，让图形尽量布满屏幕，用AutoCAD编菜单指令：UTILITY＼SLIDES＼MSLIDE即可存成shaft.SLD的幻灯片文件。
　　(2)设计和开发对话框(DCL)
　　对话框是人机交互不可缺少的组成部分，在AutoCAD环境下是利用对话框控制语言(DCL)编制，DCL是由一个或几个“对话框描述”构成的ASCII正文文件，类型为*.DCL，它描述了该对话框的工作方式即可以拾取哪些按钮、能显示什么正文、列表框或图象块，允许用户执行诸如选择、值输入之类的操作，并按层次(树形)结构加以描述。如图1所示，此例中用图象按钮(image-button)显示要绘的零件图，用四个编辑框(edit-box)表示要输入主要技术参数(H、d、Z和t)的数值，最后用OK键或Cancel键离开此对话框。
　　(3)AutoLISP语言驱动并绘图
　　AutoLISP语言是LISP程序设计语言的一种扩充版本，是AutoCAD软件包的一个重要部分，它可以对AutoCAD命令进行扩展、显示和驱动上述对话框，并由对话框交互所得参数，利用AutoLISP进行参数计算，得到图形的其它局部结构尺寸，然后借助于AutoCAD指令，可以一次连续自动地将图形绘出，其程序结构如图2所示，设函数名字为(defun C:shaft()……)，以shaft.lsp文件名存盘。

图2

　　其中子程序如图3所示。

图3

　　例如，其中AutoLISP语言调用AutoCAD指令设置当前层为cen，颜色为黄色(2代表)的程序如下；
　　(command “linetype” “load” “center” “acad.lin” “”)
　　(command “layer” “new” “cen” “L” “center” “cen” “”)
　　(command “layer” “color” “2” “cen” “”)
　　(command “layer” “set” “cen” “”)

4　叶片泵图库设计特点及应用

上述三个步骤完成后，在AutoCAD软件中，选择File＼Application，出现对话框，点取shaft.lsp文件，然后按“load”离开此对话框，在command提示下输入对话框中的函数shaft，便出现图1对话框，输入H=44，d=56，按OK键离开此对话框，在command提示下显示此图形的插入点，得图4(a)；若输入H=55，d=66，得图4(b)，可以看出这两个图在高度和直径方面的差异。

图4　改变H、d的转子图样

利用此方法，将一幅图形的主要尺寸参数选作变量，该图形中的其它尺寸参数均由AutoLISP语言计算好，而当此图形运行时，只要对变量输入不同的值，就可以得到不同尺寸的系列图形，从而大大避免了重复性劳动。