完整版（2022年）圆锥台与圆柱相贯实体造型及展开CAD的研究毕业论文.docx

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1、完整版（2022年）建立了圆锥台与圆柱相贯的统一数学模型。据此模型，以AUtOCAD为平台，应用其内嵌的VBA(VisualBasicforApplication)语言为编程工具，设计了绘制圆锥台与圆柱相贯实体的通用源程序。建立了求解圆锥台与圆柱轴线垂直交错时相贯线上点的坐标的通用数学模型，并以此为基础，给出了绘制含有相贯线的圆锥台、圆柱展开图的原理和方法。根据以上数学模型，应用VBA编程，设计了绘制含有相贯线的圆锥台、圆柱展开图的通用源程序。在上述源程序的基础上，设计了基于VBA的圆锥台与圆柱相贯实体造型及绘制展开图的参数化软件。应用该软件，可以通过输入特征参数，方便地绘制带有圆柱支管的圆台

2、形管道、炉具、罐等设备的实体和展开图形。因此，该参数化造型及展开图生成软件在中小型领金制件行业中具有一定的实用价值。关键词：AutoCAD;VBA语言;参数化实体造型；展开图目录摘要11目录IIl1 弓I言12 AutoCADVBA程序的加载和运行23圆锥台与圆柱相贯实体造型43.1 VBA环境中的实体造型机制43.2 圆锥台与圆柱相贯的数学模型53.3 圆锥台与圆柱相贯实体的生成53.4 实体造型程序及实例83.5 本章小结104圆锥台与圆柱相贯线展开图的生成114.1 求相贯点的数学模型114.2 生成展开图的程序及实例154.3 本章小结175结论18致谢19参考文献201引言在生产实际

3、中，经常会遇到一些主体为圆锥台形、圆柱的管道、炉具、罐等设备，其上往往有一些叉管、观察孔、测试孔等分支结构，这些分支结构通常为圆锥台或圆柱形板金制件。所谓参数化，是指对零件的各种特征施加各种约束形式。各个特征的几何形状与尺寸大小用变量（具体的数据或代数表达式）的方式来表示。如果与某特征对应的参数发生了变化，那么零件上该特征的几何形状或尺寸大小将随之变化。三维参数化实体造型的实现有两种途径：其一，从底层开发CAD软件。这种方法较困难，不适于小型企业；其二，在基础绘图软件平台（如AUtOCAD）上作二次开发。AUtOCAD作为CAD二次开发平台，具有强大的绘图功能和良好的开发性，受到国内外许多企业

4、的青睐。计算机辅助制图是现代企业生产和设计的重要工具，AutoCAD是计算机辅助设计工具的一种，VB是AutoCAD软件的重要组成部分。它是AUtOCAD软件二次开发的重要工具。它可使一些常用的机械零件能很快的调用，简捷方便，很大的提高了工作效率缩短了新产品的开发周期，提高制图的质量。利用VB语言对AutoCAD进行二次开发是现代计算机技术不可缺少的内容，而且直接影响到制图的速度和质量。2AUtOCADVBA程序的加载和运行AUtOCAD是由美国Autodesk公司于20世纪80年代初开发的绘图程序软件包，CAD是CornPUterAidedDeSign的英文缩写，从第一版AutoCADI.0

5、起，经历了若干次升级，现已达到AUtoCAD2007版本。VBA是ViSUalBasicforAppIications(VBA)的缩写。ViSUalBasic(VB)是美国微软公司推出的程序开发工具，它简单易学，适用面广，在WindOWS平台上被广泛使用。加载已有的VBA工程文件的步骤如下：(1)在“VBA管理器”对话框中单击“加载”按钮，弹出“打开VBA工程”对话框，如图2.1所示。图2.1“打开VBA工程”对话框在“打开VBA工程”对话框中选择想要加载的工程文件。)单击“打开”按钮。也可以在命令提示行输入“VBALoA)命令来加载工程文件，该命令同样弹出“打开VBA工程”对话框，加载方法相

6、同。运行已有的VBA工程文件的步骤如下：J用户可以选择“工具”一“宏”菜单项来打开宏”对话框，也可以在AUtOCAD命令提示行中输入“VBARLN命令来打开。P在已打开的“宏”对话框中选择想要运行的宏，最后单击“运行”按钮即可。3圆锥台与圆柱相贯实体造型3.1 VBA环境中的实体造型机制在VBA程序中，调用DOCUmentS集合的Add（Entity）方法，根据给定参数生成相应实体，然后将实体写入AtUoCAD系统的图形数据库。用户可以使用参数方法创建三维实体，若给定长度（Length）、宽度（Width）、高度（Height）或者中心（Center）x半径（Radius）等参数，即可创建长方

7、体（BoX）、圆柱体（Cylinder）、圆锥体（Cone）、圆环（TorUS）、球体（Sphere）等基本实体，分别调用AcadSDSoIid类的方法AddBoxAddConeAddCyIinderAddTorusAddSphere来生成。还可以在已有的实体基础上通过布尔运算生成新的三维实体。3.2圆锥台与圆柱相贯的数学模型图3.1圆锥台与圆柱相贯的数学模型3.3 圆锥台与圆柱相贯实体的生成3.3.1 圆锥台实体生成的方法=+设生成圆锥1及圆锥2的中心、半径、高分别为（0,0,hn12（。，0,hoone2）、r、o西南大学自学考试毕业论文3圆锥台于圆柱相贯相贯实体造型212圆锥台的模型如图

8、3,2所示，根据相似三角形对应边成比例，得ncon1jhc0ne111n1r2r12r1于是，ne2乩hcono命令生成圆用Addcone(cone-center,cone-radius,cone-high)锥1大圆锥2,最后用布尔减运算让大圆锥与小圆锥相减生成圆锥台。图3.2生成圆锥台的模型图3.3.2 圆柱实体的生成方法设生成圆柱的中心、半径、高分别为(d,0,h3)、3、hz,用Addcylinder(cylin-ce,cylin-radius,cylin-high)命令生成圆柱实体，再在圆柱中心线上任意选取两点，最后用Rotate3D(object.Rotate3D出p,Angle)命

9、令旋转圆柱实体p的坐标分别为(1,0,h3).(0,0,h3),Angle=26圆柱的旋转模型图3.3圆柱的旋转模型图3.3.3 相贯实体的生成方法将上面生成的圆锥台与旋转后的圆柱进行布尔并运算即可得到圆锥台与圆柱相贯实体，流程图如图3.4所示。图3.4圆锥台与圆柱相贯实体造型流程图3.4 实体造型程序及实例3.4.1 实体造型程序根据3.3节的算法开发了实体造型软件，用户界面如图3.5所示,程序见附录1o图3.5绘制相贯实体及其展开图的用户界面3.4.2 实例【例3.1由图3.5用户界面上的参数在AUtOCAD环境下即可生成垂直交错相贯实体，如图3.6所示。图3.6在AUtOCAD环境下生成

10、的垂直交错相贯实体【例3.2由以下参数r1=40,b=80,h1=200,r3=60,h2=300,d=30,=80,8=5。在AUtoCAD环境下即可生成一般交错相贯实体，如图3.7所示。图3.7在AUtOCAD环境下生成的一般交错相贯实体3.5 本章小结根据数学模型及生成实体所需要的参数在VBA中设定相应的用户界面及编写程序。在VBA程序中，调用DOCUmentS集合的Addcone、Addcylinder及ROtate3D方法，根据给定的中心、高度、半径等参数即可生成相应西南大学自学考试毕业论文3圆锥台于圆柱相贯相贯实体造型实体及旋转实体得到我们所需要的实体，在已有实体的基础上通过布尔运

11、算还可生成新的实体。4圆锥台与圆柱相贯线展开图的生成4.1求相贯点的数学模型在实际生产中，圆锥台与圆柱体相贯展开图可运用在管道间的连接焊点的确定，从而大量节约了时间与材料，实际运用非常广泛。在展开图中绘出众多相贯点从而确定展开图相贯线的轮廓。本文只研究圆锥与圆柱垂直交错（即O=O）的情形。建立图4.1所示的坐标系,图4.1圆锥台与圆柱的相贯实体三视图根据高等数学知识，可得圆锥台方程2cone20Zh1(1)则圆锥台参数方程Xr4cosyQsin，口Jr2O2Zhco11e24hcon2r2(2)如图4.1所示，点P是相贯线上某点，用一平行于底面且P点在此平面内的平面横截圆锥台所得到的平面半径为

12、圆柱方程22(d)(Zh3)r2Jh2V%22则圆柱参数方程形式zXdr3cosho02r3sin，4.1.1圆柱展开图计算法将式(4)中的X代入式(1),整理得y2(1hcone2、22)2令I(1Z)2产2如果I0,则方程(5)的解为yne22如果0,则方程(5)无解，圆锥台表面与圆柱表面不相交，即此时不存在相贯线。图4.2展开圆柱相贯线的计算模型如图4.2所示，相贯线展开图上某点P的坐标：XVYR3当B从0到2,W=001递增时即可画出所有的相贯点。4.1.2圆锥台展开图计算法将式(2)中的X、Z代入式(3),整理得dfr4hc0n2h)2r2O(kcos(hco112=-)将式(6)改

13、写为一元二次方程V-+(hcon22d cos卜3 )ne2 令 2 b2 4acd (hcone2h),如果20 ,则方程(7)的解为Qb2a即此时不果20,则方程(7)无解，圆锥台表面与圆柱表面不相交，存在相贯线。图4.3相贯点P距离锥顶的距离计算模型=-整理式(8)可得.221.O(hcone2Z)4图4.4展开圆锥台相贯线的计算模型根据图4.3可得上02万22222cone2,2hcone2oV如图4.4所示，相贯线展开图上某点P的坐标：L0COSYL0sinO当Y从。到2时，以A=0.OOOl递增时即可画出所有的相贯点。4.2生成展开图的程序及实例4.2.1 生成展开图的程序利用生成

14、展开图的程序及用户界面上设定好的参数，在AutoCAD2o平台生成的垂直交错圆锥台与圆柱相贯线的展开图，程序见附录4.2.2 实例【例4.1】由以下参数h100,r2150200,r380,h2d=40,h3=100,=0。在AUtOCAD环境下生成的相贯线展开图，300 ,如图4.5所示。(a)圆柱展开图(b)圆锥台展开图图4.5实例2的相贯线展开图【例4.2由以下参数r1=40,r2=80,h1=200,r3=60,h2=450,(a)圆柱展开图(b)圆锥台展开图4.6实例2的相贯线展开图4.3本章小结建立相应数学方程式，根据数学方程式在VBA中编写相应的展开图程序，运行VBA展开图程序即可在AUtoCAD环境下生成的相贯线展开图。5结论主要结论如下：(1)，。致谢感谢提供帮助的组织或个人。参考文献1谢有才，谢瑞