1 1 尺寸驅(qū)動(dòng)的概念

　　泰興減速機(jī)：所謂尺寸驅(qū)動(dòng)， 是指正式圖或者是徒手勾畫的圖一經(jīng)標(biāo)注尺寸后， 允許任意修改尺寸值， 繪圖系統(tǒng)自動(dòng)保持圖形與最新尺寸保持一致的圖形編輯方法。其中， 操作對象是尺寸值， 而操作結(jié)果是圖形的變換， 這種方法顯然與傳統(tǒng)的繪圖過程是截然不同的全新方法。尺寸驅(qū)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是變量幾何的思想，這種思想最初是由美國麻省理工大學(xué) D. C. Gos sand 教授在 70 年代末提出的， 現(xiàn)在已成為熱門研究課題。目前， 在國內(nèi)隨著用戶對軟件產(chǎn)品的使用要求日益增強(qiáng)， 這一新技術(shù)正在逐步發(fā)展應(yīng)用。

　　如果要實(shí)現(xiàn)真正的完全尺寸驅(qū)動(dòng)， 借助于徒手勾圖來生成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范圖還有一段距離。在這里， 暫時(shí)我們只是局部地討論這方面的問題。

　　1 2 約束判定及尺寸驅(qū)動(dòng)

　　約束可分為 2 大類： 幾何約束和結(jié)構(gòu)約束。

　　幾何約束是用于描述幾何元素形狀及位置的尺寸約束， 如： 直線長度和角度大小等。結(jié)構(gòu)約束是用于描述幾何元素之間結(jié)構(gòu)關(guān)系的約束， 即幾何元素間的連接關(guān)系和相互位置關(guān)系， 如： 平行、垂直等。

　　每個(gè)被約束實(shí)體總是由一個(gè)或幾個(gè)幾何約束與結(jié)構(gòu)約束所確定。而每一種實(shí)體的自由度是固定的， 如：在圖紙的二維空間中， 點(diǎn)有 2 個(gè)自由度； 直線由 2 個(gè)端點(diǎn)確定， 有 4 個(gè)自由度。每一種約束所限制的自由度也是固定的。因此， 只要將所處理對象的受約束自由度與對象本身所固有的自由度相比較， 就可以判定所處理的對象是過約束、欠約束或者是約束一致， 有利于對處理對象作進(jìn)一步分析和約束參數(shù)化。

　　例如： 平面上一個(gè)矩形（ 矩形 L邊與 x 軸的夾角為a ） 有 4 個(gè)點(diǎn)， 共有8 個(gè)自由度。而矩形的 2 條對邊相互平行， 且相鄰 2 邊的夾角為直角， 就出現(xiàn)了 3 個(gè)約束， 減少了 3 個(gè)自由度還剩下 5 個(gè)自由度 .

　　為限制整個(gè)圖形的整體位移旋轉(zhuǎn)， 選擇一基點(diǎn)及旋轉(zhuǎn)角限制 3 個(gè)自由度， 2 對邊的長度（ L 、B） 限制 2 個(gè)自由度， 這時(shí)的矩形就是約束一致， 即該矩形是唯一確定的， 其各點(diǎn)坐標(biāo)由下列式子確定。

　　方程式的右端僅含 5 個(gè)需控制約束的自由度，方程式的左端即是唯一確定四邊形的 4 個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)。如果隨時(shí)修改 x1、y1、a、L 、B 這 5 個(gè)參數(shù)中的任意一個(gè)或幾個(gè)， 此矩形的尺寸、位置就會發(fā)生變化， 整個(gè)圖形這時(shí)已受于尺寸值的變化控制之下。

　　尺寸驅(qū)動(dòng)的程序步驟。

　　2 參數(shù)化繪圖

　　為了完成零件圖的繪制， 必須知道繪圖所需的每個(gè)尺寸、尺寸公差和一些特殊數(shù)據(jù)。因此， 在生成數(shù)據(jù)文件時(shí)， 這些數(shù)據(jù)必須全部輸出， 建立數(shù)據(jù)文件之最初依據(jù)是減速器殼體的一些原始數(shù)據(jù)， 如： 壁厚、中心距、地腳螺栓直徑、減速器內(nèi)腔寬等。我們根據(jù)這些最原始參數(shù)， 用減速器設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)公式便可算出所需基本尺寸， 軟件中我們采用 FORT RAN來實(shí)現(xiàn)之。

　　但是， 上述基本尺寸不包括國標(biāo)值， 如螺紋直徑和銷孔直徑等。這些標(biāo)準(zhǔn)尺寸必須根據(jù)我們所得出的基本尺寸在標(biāo)準(zhǔn)手冊上查找才能得出， 而且， 尺寸基本偏差以及形位公差也必須從手冊上查找。這些工作都得程序自動(dòng)去做， 而建立合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)查找是必須的。

　　在建立數(shù)據(jù)文件時(shí)， 還涉及到各種形式的數(shù)據(jù)圓整處理方法， 在本文中將進(jìn)行討論。

　　2 1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立及查找

　　根據(jù)本案例所涉及的數(shù)據(jù)特點(diǎn)， 顯然應(yīng)采用線性表結(jié)構(gòu)， 即數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系僅由記錄之間的排列順序決定。在計(jì)算機(jī)內(nèi)， 可用不同的方式來表示線性表， 其中最簡單和常用的方式是用一組地址連續(xù)的存儲單元依次存儲線性表的元素。線性表的這種機(jī)內(nèi)表示稱做線性表的順序存貯結(jié)構(gòu)， 在這種存貯結(jié)構(gòu)中， 很容易實(shí)現(xiàn)對線性表的操作。

　　以順序表表示靜態(tài)查找表， 用順序查找的方法來實(shí)現(xiàn)查找。順序查找的查找過程為： 從表中第 n 個(gè)記錄開始， 逐個(gè)進(jìn)行記錄的關(guān)鍵字和給定值的比較， 若某個(gè)記錄的關(guān)鍵字和給定值比較相等， 則查找成功， 找到所查記錄。反之， 若直至第一個(gè)記錄， 其關(guān)鍵字和給定值都不等， 則表明表中沒有所查記錄， 查找不成功。此查找過程可用下列算法描述之：

　　FUN C Seqsrch（ r： Sqlisttp； K； Keytype） ： In teger；k 為給定值， i 為關(guān)鍵字， 等于 k 的記錄在表 r中的序號， 返回 i 值為零表明查找不成功。

　　r< 0> key= k； i： = n；WHILE r< i> key #k DO i= - 1：RET URN（ i） ；END F， {Seqsrch} ；

　　2 2 標(biāo)準(zhǔn)尺寸、尺寸基本偏差及形位公差的查找

　　螺紋直徑、銷孔直徑、尺寸基本偏差、形位公差等都得用查找的方法來獲得， 根據(jù)前幾節(jié)的論述， 我們采用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 建立查找表來實(shí)現(xiàn)之。下面以形位公差的查找為例。

　　首先， 建立 2 個(gè)數(shù)組。數(shù)組實(shí)際上是屬于線性表的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 2 個(gè)數(shù)組分別以 D1 = ai（ i= 1，， n） ， D2= bi（i= 1， ， n） 表示， 用數(shù)組 D1存儲基本尺寸， 數(shù)組 D2存儲形位公差， 具體數(shù)組元素的值可以在標(biāo)準(zhǔn)手冊中預(yù)先查得。然后， 用這 2 個(gè)數(shù)組組成一個(gè)靜態(tài)查找表 .

　　作為關(guān)鍵字， 通過公式我們得出基本尺寸 L （非標(biāo)準(zhǔn)）， 與關(guān)鍵字比較（即與標(biāo)準(zhǔn)基本尺寸比較）， 若 L % ai， 則我們知道 L 屬于ai- 1， ai之間， 于是可求出其公差為 b i， 具體算法。

　　用上述方法， 我們來查找三級減速器箱蓋一級軸承孔的圓柱度， 已知軸承孔徑 DZA = 110.首先建立查找。然后， 將 DZA 與數(shù)組 D1的元素從第 1 個(gè)開始比較， 直到找到比它大或者等于它的元素為止。從表 2 中可以看出， D1的第 8 個(gè)元素 120 比 DZA 大， 此時(shí)， 記下 i 值， i= 8.對應(yīng) D 2數(shù)組的第 8 個(gè)元素便是所要查找的圓柱度， 值為 0 10.

　　我們清楚地知道了形位公差的獲得方法， 我們可用同樣的方法查得螺紋直徑、銷孔直徑和尺寸基本偏差， 這里就不再一一贅述。

　　2 3 數(shù)據(jù)處理

　　本節(jié)所討論的數(shù)據(jù)處理主要指根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。我們用公式推出的很多數(shù)據(jù)是理論型的數(shù)據(jù)， 而這些數(shù)據(jù)如果不進(jìn)行加工， 往往不符合生產(chǎn)實(shí)際， 給產(chǎn)品的制造帶來一定困難。

　　1） 四舍五入圓整

　　以 0， 5 結(jié)尾向上圓查找算法整算法由于是用 FORTRAN 語言編制此程序， 對于此種圓整， 只須用 Fortran 庫函數(shù)中的 ANINT （ ）函數(shù)實(shí)現(xiàn)之。例： L1= ANINT （ L1） ， 此函數(shù)作用為舍入到最接近的整數(shù)。

　　2） 以 0， 5 結(jié)尾圓整

　　如果要求向上圓整， 用算法實(shí)現(xiàn)之，假設(shè)數(shù)據(jù)名為 L .其中 AINT （ ） 函數(shù)的功能是舍掉一個(gè)數(shù)的尾數(shù)。

　　以 0， 2， 5， 8 結(jié)尾數(shù)據(jù)處理算法如果要求向下圓整結(jié)束， 我們要用到 fortran 中的 AINT（ ） 函數(shù)： L = AINT （ L / 5. ） * 5.

　　最近似的圓整， 我們要用到 fortran 中的AMOD（ ） 函數(shù)， 即求余函數(shù)。

　　3） 以 0， 2， 5， 8 結(jié)尾圓整， 此種圓整較為麻煩，我們用下邊算法實(shí)現(xiàn)之。

　　3 本軟件尺寸驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

　　AutoCAD 是目前最優(yōu)秀的圖形繪圖及支撐軟件， 內(nèi)嵌有 AutoLISP 語言， 提供了與用戶高級語言程序的接口（ SCR、DXF） ， 可將用戶編制的高級語言程序與 AutoCAD 圖形連接起來， 根據(jù)用戶程序提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化繪圖。圓柱齒輪減速器殼體自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件之參數(shù)法繪圖就是以 AutoCAD為支撐平臺， 以 AutoLISP 和 C 語言為編程語言開發(fā)成的。

　　本項(xiàng)目包括一級、二級、三級減速器殼體的參數(shù)化繪圖， 這里以一級焊接減速箱座地腳螺栓的繪制為例來說明是如何實(shí)現(xiàn)尺寸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行參數(shù)化繪圖的。一級焊接減速箱座地腳螺栓的分布有一個(gè)數(shù)學(xué)模型， 當(dāng)?shù)啬_螺栓為 6 個(gè)時(shí)， 可按數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)出各地腳螺栓的位置及大小； 當(dāng)?shù)啬_螺栓的個(gè)數(shù)大于 6個(gè)時(shí)， 采用人工干預(yù)， 由人機(jī)界面輸入數(shù)據(jù)， 再依照此數(shù)據(jù)繪圖， 這時(shí)又詢問是否愿意調(diào)整， 如果愿意，則重新輸入值， 程序就抹掉原圖， 按新值繪圖。在本項(xiàng)目中， 由于地腳螺栓座的長、寬、高尺寸以及地腳螺栓孔的尺寸都是已知定值， 唯一可調(diào)整的就是下一螺栓孔與上一螺栓孔的相對位置。AutoLISP有一重要特性， 可以使用遞歸定義函數(shù)。在這里采用新的處理思路。