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武漢工業(yè)學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 2010屆 畢業(yè)設計題目: 基于AutoCAD的圓柱齒輪三維參數(shù)化設計 院（系）:機 械 工 程 學 院 專業(yè)名稱: 過程裝備與控制工程 學生姓名: 學生學號: 指導教師: 楊紅軍 武漢工業(yè)學院學生畢業(yè)設計（論文）開題報告表 課題名稱 基于AutoCAD的圓柱齒輪三維參數(shù)化設計 課題類型 論文 課題來源 導 師 楊紅軍 學生姓名 學 號 專 業(yè) 一，課題研究目的和意義 AutoCAD是目前微機上應用最為廣泛的通用交互式計算機輔助繪圖與設計軟件包。AutoCAD的強大生命力在于它的通用性、多種工業(yè)標準和開放的體系結(jié)構(gòu)。AutoCAD的通用性為其二次開發(fā)提供了必要條件，而AutoCAD開放的體系結(jié)構(gòu)則使其二次開發(fā)成為可能，它允許用戶和開發(fā)者采用高級編程語言對其進行擴充修改，即二次開發(fā)。 AutoCAD參數(shù)化設計是二次開發(fā)技術(shù)在實際應用中提出的課題，參數(shù)化設計通常是指軟件設計者為繪圖及修改圖形提供一個軟件環(huán)境，工程技術(shù)人員在這個環(huán)境中所繪制的任意圖形均可以被參數(shù)化，修改圖中的任一尺寸，均可實現(xiàn)尺寸馭動，引起相關(guān)圖形的改變.它不僅可使CAD系統(tǒng)具有交互式繪圖功能，還具有自動繪圖的功能。其目的是通過圖形馭動(或尺寸馭動)方式在設計繪圖狀態(tài)中修改圖形。利用參數(shù)化設計手段開發(fā)的AutoCAD設計系統(tǒng)，可使工程設計人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來，可以大大提高設計速度。 AutoCAD是目前使用最為廣泛的機械圖形繪制軟件。但是它小支持尺寸驅(qū)動的參數(shù)化繪圖方式，因此在用它進行繪圖的過程中就存在大量的沒意義重復性的繪圖。由于齒輪的繪制比較麻煩，我們就考慮用程序驅(qū)動的方式，通過編程實現(xiàn)齒輪的參數(shù)化繪圖從而提高繪圖效率。以AutoCAD為平臺，利用VB語言對AutoCAD進行二次開發(fā)，開發(fā)出了齒輪參數(shù)化設計庫。 參數(shù)化設計是當前AutoCAD技術(shù)中的一個研究熱點.對參數(shù)化技術(shù)進行深入的研究,對于提高我國企業(yè)的AutoCAD自動化程度以及競爭力有著重要的現(xiàn)實意義。 二，課題研究現(xiàn)狀和前景 1 .計算機輔助繪圖的研究現(xiàn)狀 AutoCAD是由美國Autodesk公司于二十世紀八十年代初為微機上應用CAD技術(shù)而開發(fā)的繪圖程序軟件包，經(jīng)過不斷的完美，現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD可以繪制任意二維和三維圖形，并且同傳統(tǒng)的手工繪圖相比，用AutoCAD繪圖速度更快、精度更高、而且便于個性，它已經(jīng)在航空航天、造船、建筑、機械、電子、化工、美工、輕紡等很多領域得到了廣泛應用，并取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟效益。 AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。 AutoCAD具有廣泛的適應性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行，并支持分辨率由320200到20481024的各種圖形顯示設備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標器30多種，繪圖儀和打印機數(shù)十種，這就為AutoCAD的普及創(chuàng)造了條件。AutoCAD的發(fā)展過程可分為初級階段、發(fā)展階段、高級發(fā)展階段、完善階段和進一步完善階段五個階段。 在AutoCAD 2004的基礎上，Autodesk公司還同時發(fā)布了針對建筑業(yè)、基礎設施和機械制造業(yè)的10個行業(yè)應用解決方案。AutoCAD 2004與它的前一版本AutoCAD 2002相比，在速度、數(shù)據(jù)共享和軟件管理方面有顯著的改進和提高。AutoCAD 2004的速度比AutoCAD 2002提高24%，網(wǎng)絡性能提升了28%，DWG文件大小平均減小44%，可將服務器磁盤空間要求減少40%——60%。在數(shù)據(jù)共享方面，AutoCAD 2004采用改進的DWF文件格式——DWF 6，支持在出版和查看中安全地進行共享；并通過參考變更的自動通知、在線內(nèi)容獲取、CAD標準檢查、數(shù)字簽字檢查等技術(shù)提供了方便、快捷、安全的數(shù)據(jù)共享環(huán)境。此外，AutoCAD 2004與業(yè)界標準工具SMS、Windows Advertising等兼容，并提供免費的圖檔查看工具Express Tools，在許可證管理、安裝實施等方面都可以節(jié)省大量的時間和成本。AutoCAD 2004擁有輕松的設計環(huán)境，它將把用戶的注意力從鍵盤、鼠標和其它輸入設備轉(zhuǎn)移到設計上來。在完成任務的自動化方面，AutoCAD 2004還向用戶提供實時的信息和數(shù)據(jù)訪問，幫助用戶進行設計。 AutoCAD之所以能取得成功，很大一部分因歸功于其采用開放式體系。它提供接口允許用戶、二次開發(fā)商在AutoCAD平臺上開發(fā)各種應用程序，用戶可以定制自己的外部命令(PCP)、菜單(Menu) ，型( Shape) 。線型( Line Type)、多線(Multi Line)、填充(Hatch)等。目前，以AutoCAD為平臺進行二次開發(fā)的注冊開發(fā)商已超過2500家，開發(fā)出的應用軟件廣泛應用于機械、建筑、服裝設計等各行各業(yè)。 2 .三維參數(shù)化的研究現(xiàn)狀 Auto CAD提供了眾多的二次開發(fā)環(huán)境:包括R2.18版及以后版本提供的Auto LSIP, R11. 0開始提供的ADS( Advanced Development System)以及R13 .R14新增加的ADSRX .Object-ARX，還有Visual LISP, Visual Basic,這此眾多的二次開發(fā)環(huán)境對于滿足不同層次應用的需求，有著氣非常積極的意義。 參數(shù)化設計一般是指設計對象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，通過用一組參數(shù)約束該兒何圖形的一組結(jié)構(gòu)尺寸序列，同時記住相應部分的幾何約束和拓撲約束關(guān)系。參數(shù)和設計對象的控制尺寸有顯示的對應，設計結(jié)果可通過參數(shù)驅(qū)動，即可通過尺寸驅(qū)動原圖形達到新的目標幾何圖形。 AutoCAD平臺的參數(shù)化設計主要是利用AutoCAD提供的編程環(huán)境和開發(fā)工具(即AutoCAD應用程序接口，所寫API )，通過編寫程序來使AutoCAD實現(xiàn)參數(shù)化設計的目的。 Auto LISP開發(fā)技術(shù)，LISP( LIST Processing)是一種計算機的表處理語言。Auto LISP是一種運行在AutoCAD環(huán)境下專用的LISP編程語言，是AutoCAD的一種嵌人式語言。Auto LISP程序存儲于ASCII碼文本文件中，每當運行它們，AutoCAD都將讀取并解釋它們。通過Auto LISP，用戶可以使AutoCAD適應自己的需要、自動執(zhí)行重復的任務，或生成新的AutoCAD命令。 ARX開發(fā)技術(shù)，ARX程序與AutoCAD聯(lián)系更加緊密，用戶可以使用C和C++語言，通過ARX ( AutoCAD Runtime Extension)編程接口，來開發(fā)AutoCAD 。 ActiveX Automation開發(fā)技術(shù)，ActiveX Automation Interface(以前稱為OLE Automation )提供了一種現(xiàn)代的可替代Auto LISP及DCL的方法和途徑。該技術(shù)通過AutoCAD“暴露”出來的對象，使用戶可以用其他應用程序(如Visual Basic，或Microsoft Office應用程序)通過編程，引用這些對象的屬性和方法，從而從AutoCAD內(nèi)部或者外部來訪問和控制AutoCAD對象，使AutoCAD能滿足特定部件的設計計算、數(shù)據(jù)處理和圖形繪制等綜合處理，滿足用戶的實際設計需要。 Visual Basic是Microsoft公司推出的融入了面向?qū)ο蠹夹g(shù)的開發(fā)工具，它支持多線程編程和ActiveX技術(shù)。和其他面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言(如Visual簡單易學、使用方便、功能齊全的特點，深受用戶的喜受。目前，VB，C + + , Delphi等)相比，VB語言具有的更新?lián)Q代很快，功能也更為齊全。 三，本課題的內(nèi)容和重難點 1 本課題研究的主要內(nèi)容包括 本課題主要是認真查閱文獻資料及系統(tǒng)學習AutoCAD繪圖軟件，了解各種有關(guān)AutoCAD的二次開發(fā)工具，并選用一種高級語言對AutoCAD進行二次開發(fā)，完成圓柱齒輪類零件的三維參數(shù)化設計，主要包括以下幾個方面： 1. 系統(tǒng)總結(jié)歸納各種三維繪圖軟件及三維參數(shù)化設計的實現(xiàn)方法，并分析各中AutoCAD二次開發(fā)的工具。 2. 分析齒輪類零件的各參數(shù)之間的關(guān)系，建立數(shù)據(jù)庫。 3. 三維參數(shù)化設計用戶交互界面的設計。 4. 編寫程序代碼，實現(xiàn)齒輪類零件三維參數(shù)化模型的自動生成。 用VB6.0實現(xiàn)ActiveX Automation開發(fā)的關(guān)鍵是要獲得AutoCAD對象的指針，即創(chuàng)建AutoCAD Application對象，進而創(chuàng)建AutoCAD的文檔對象，以實現(xiàn)對AutoCAD中其他對象的訪問，完成與AutoCAD的通信。在VB6.0中要創(chuàng)建AutoCAD Application對象，需在VB6.0的應用對話框中設置AutoCAD2004類型庫與AutoCAD R14 Object 這樣才能創(chuàng)建與AutoCAD有關(guān)的對象?？梢栽O計了一個簡單圓柱齒輪的繪圖程序。在輸人對話框中，用戶要輸人齒輪得模數(shù)和齒數(shù)等，當點擊“繪圖”按鈕后，系統(tǒng)將起動AutoCAD2004開始繪圖。 2 本課題研究的重點和難點 二次開發(fā)平臺的實現(xiàn)其實也不難，主要解決好以下幾個技術(shù)問題就可以了： 1 實現(xiàn)語言的選擇，應考慮到充分利用社會上的軟件技術(shù)人員儲備，選擇一個主流言；我用的是Visual Basic語言。 2 程序結(jié)構(gòu)設計成可動態(tài)加載的模式，規(guī)定一個盡可能簡單的開發(fā)框架； 3 數(shù)據(jù)概念層隔離，便于不同的模塊使用； 4 基本操作概念層格林，便于開發(fā)商使用； 5 輔助功能概念層，解決開發(fā)商數(shù)據(jù)的容錯性判斷，提高主應用的穩(wěn)定性； 6 AutoCAD二次開發(fā)工具的掌握及運用 。 以上幾個問題解決好后，二次開發(fā)平臺基本上就可以運轉(zhuǎn)了。 四，研究方案和思路 三維參數(shù)化設計常見的有基于AutoCAD的參數(shù)化設計、基于Pro/E的參數(shù)化設計，以及基于Solid works的參數(shù)化設計等。實現(xiàn)參數(shù)化設計的方法有利用高級編程語言如Visual Basic或Visual C++等對三維繪圖軟件進行二次開發(fā)的，也有直接利用繪圖軟件自帶的參數(shù)化設計功能模塊直接編程實現(xiàn)，如pro/E中的Program模塊。AutoCAD是目前微機上應用最為廣泛的通用的交互式計算機輔助繪圖與設計軟件包，但它不具備尺寸驅(qū)動的功能，這使得利用該軟件直接生成系列零件不太方便。但AutoCAD具備開放的體系結(jié)構(gòu)，它允許用戶和開發(fā)者采用高級編程語言對其進行擴充和修改，即二次開發(fā)，能最大限度地滿足用戶的特殊要求。AutoCAD的二次開發(fā)工具包括： 1、第一代開發(fā)工具——Auto LISP 2、第二代開發(fā)工具——ADS 3、第三代開發(fā)工具——Visual LISP，ARX及基于ActiveX Automation技術(shù)的VBA等。 要綜合比較各種開發(fā)工具的優(yōu)缺點，實現(xiàn)的難易程度以及自身的編程能力，選定一種合適的工具進行參數(shù)化設計。我的設計是利用VB語言進行編程，完成齒輪三維參數(shù)化的設計。 五，研究進度和時間安排 設計進行的階段和時間安排如下： 2013年3月1日–2010年3月28日 畢業(yè)實習、完成資料收集、實習日志和實習報告 2013年3月29日–2010年4月11日 開題、完成文獻綜述、外文文獻的翻譯及開題報告 2013年4月12日–2010年6月6日 中期階段、完成課題的研究開發(fā)，程序的編寫，論文的初稿 2013年6月06日–2010年6月13日 收尾階段、解決遺留問題，完成論文的最后修訂 2010年6月14日–2010年6月15日 畢業(yè)答辯 六，參考文獻 [1] 張晉西. 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