在AutoCAD中应用Autolisp实现轴承参数化绘图

王弘慧 ，李建辉

（1.哈尔滨轴承集团公司 质量管理部，黑龙江 哈尔滨 150036；2.中航工业哈尔滨轴承有限公司 研发中心，黑龙江 哈尔滨 150036)

1 前言

AutoCAD是由美国Autodesk公司推出的通用绘图设计软件，功能强大，但其功能还仅限于帮助用户完成CAD中的图形显示和绘制。AutoCAD开发性好，可以利用Autolisp进行二次开发，通过接口将其余高级应用相连接，可实现结合造型、分析计算等功能，提高辅助设计能力。本文通过编写Autolisp程序，实现AutoCAD能以参数化绘图为基础的实体参数化设计。用户只要给出参数如直径、长度等信息，通过检索图形库，即可快速生成所需图形。

2 参数化绘图

所谓参数化绘图，是指用户根据参数对话框的提示，输入相关的参数，就能绘制出所需的图样。实质上，就是将图形信息记录在程序中，图形的描述通常可分为：图形的拓扑关系、图形的几何参数以及这些集合参数与图形结构参数之间的联系，通常用一组变量记录图形的集合参数（如点的坐标），用一系列的赋值语句表达几何参数与及结构参数（如图形的长、宽等）之间的关系，然后用一系列的调用语句来描述图形的拓扑关系。对于一般的参数化绘图的程序设计，可以遵循以下步骤：

（1）分析结构特征，确定绘图参数。通常绘制一个零件图样，需要很多尺寸，但是不可能把所有尺寸都做参数化。这时就需要我们分析这个零件，确定既能体现零件的结构特征，又能推导出其他尺寸的基本尺寸作为绘图参数，参数越少越好。

（2）按照图形要求，编写绘图程序。在工程设计中，所有图形都可以分解为点、直线、圆弧、圆这四种基本图元。在二维图形中，集合信息表示为图形元素的关键点，例如点的坐标、直线的起点和终点、圆弧的起点和终点和圆的圆心，基本图元用多种参数表示，将这些拓扑关系及控制变量信息编制成程序，设计出一组在形状和结构上具有相似性的产品模型，当修改图形数据库中的参数时即可生成不同尺寸的图形。

3 Autolisp语言的特点与AutoCAD的二次开发

Autolisp语言是嵌套于AutoCAD内部，是AutoCAD开放式设计的具体表现。使用Autolisp可直接调用几乎所有AutoCAD命令，Autolisp语言既具有一般高级语言的基本结构和功能，又具有一般高级语言所没有的强大的图形处理功能，是当今世界上cad软件广泛应用的语言之一。

Autolisp语言的一个最大特点是语法较为简单易懂，广泛地应用于AutoCAD的二次开发上。此外，Autolisp语言还能够利用pdb函数驱动dcl（dialog control language）文件创建自己的对话框，实现自定义的交互式参数设定对话模式，实现个性化图形设计。

4 Autolisp程序示例

编制参数化绘制深沟球轴承的Autolisp程序，各坐标点如图1 所示。

图1 深沟球轴承示例图

(defun c:test_exmaple()

(setvar "cmdecho" 0)

(setqD_out (getreal " 输入轴承外径尺寸D:")

d_in (getreal " 输入轴承内径尺寸d:")

T_all (getreal " 输入轴承装配高T:")

D2_out (getreal " 输入轴承外圈挡边径尺寸D2:")

d2_in (getreal " 输入轴承内圈挡边径尺寸d2:")

P0(getreal " 输入轴承中心径尺寸P0:")

Dw(getreal " 输入轴承配套钢球直径Dw:")

draw0_pt_0 '(0.0 0.0))

(sub_draw01 draw0_pt_0)

(sub_draw02 draw0_pt_0)

(sub_draw04 draw0_pt_0)

(sub_trim circle_draw04_pt0_1 draw01_pt_4_5 draw02_pt_4_5)

(sub_trim circle_draw04_pt0_2 draw01_pt_6_7 draw02_pt_6_7))

(defun sub_draw01(draw0_pt_0) ；此处为子程序"sub_draw01 "的开始。

(setq draw01_pt_0 (polar draw0_pt_0 (* pi 0.5) (/D_out 2.0))

draw01_pt_1 (polar draw01_pt_0 0.0T_all)

draw01_pt_3 (polar draw01_pt_0 (* pi 1.5)D_out)

draw01_pt_4 (polar draw0_pt_0 (* pi 0.5) (/D2_out 2.0))

draw01_pt_4_5 (polar draw01_pt_4 0.0 (/T_all 2.0))

draw01_pt_7 (polar draw0_pt_0 (* pi 1.5) (/D2_out 2.0))

draw01_pt_6_7 (polar draw01_pt_7 0.0 (/T_all 2.0)))

(command "line" draw01_pt_0 draw01_pt_1 "")

(setq line01_0_1 (entlast))

(command "line" draw01_pt_3 draw01_pt_0 "")

(setq line01_0_3 (entlast))) ；此处为子程序"sub_draw01 "的结束。

……"sub_draw01"为第一个子程序，负责计算"draw01_pt_0"与 "draw01_pt_1"的坐标并绘画出两点间的直线，其余的子程序"sub_draw02"、"sub_draw04"、" sub_trim "因篇幅较长且彼此相似，故将其省略。

5 输入方法

程序编制完毕保存后，在AutoCAD下方的输入栏中输入"(load "test_exmaple")命令，按“回车键”将看到状态栏中显示提示"test_exmaple"，再次在输入栏中输入"test_exmaple"命令，将看到输入栏提示"输入轴承外径尺寸D: "，在冒号后输入外径尺寸例如：100，然后按回车，将看到输入栏提示"输入轴承内径尺寸d: "，然后依次根据提示的文字内容输入d,T,D2,d2,P0,Dw等轴承参数所对应的数据。输入完毕后，AutoCAD自动进行各坐标点的计算并绘制出示意图，双击鼠标中键，将看到按照用户输入尺寸所绘制的轴承示意图。

6 结束语

实践表明，与传统的交互式绘图相比，应用AutoCAD中内嵌的Autolisp进行参数化绘图的方法，可以实现复杂、繁琐、重复性绘图的“一键化”操作，这将大大减少工程设计人员不必要的 重复绘图劳动，明显提高设计效率和准确性。此外，不仅仅在二维图中可以进行参数化绘图，而且在三维立体图中也同样可以进行广泛的应用。