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内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片 c a d 、c a p p 系统设计 摘要 目前大多国内轴瓦生产厂在进行内燃机滑动轴承的结构设计、工艺 卡片设计时仍然停留在查手册、图板绘图的阶段，有些厂虽采用计算机 绘图，但在设计等过程中的效率仍不高，不能利用一些设计中的积累经 验并且可能会由于缺乏相应的经验而设计出不符合实际需要的齐品，工 作效率低下，因而在现代日益激烈的市场竞争中处于不利的地位。 在本文中介绍了我们开发的内燃机滑动轴承c a d 、c a p p 系统，其 主要目的为了是解决轴承生产厂的实际需要，实现内燃机滑动轴承的计 算机辅助结构设计( c a d ) 和计算机辅助加工工艺设计( c a p p 。 在整个软件开发时，我们首先根据轴承的种类和设计要求，从总体 上对系统的模块进行划分，确定整个软件系统的结构。选取功能强大的 v c + + o b j e c t a r x 作为开发语言，采用面向对象技术进行开发环境设计、 公用函数处理。用全局变量、局部变量、专用数据文件综合使用的方法 有效、高效的解决了内燃机滑动轴承c a d 、c a p p 系统中的数据传输问题。 在薄壁轴套和止推片的c a d 、c a p p 系统开发中，我们充分考虑程序 的实用性和强健性，在友好的使用界面中方便地进行轴承结构参数设计、 材料选择、加工工序设计，采用图形模板解决工序图的绘制。同时，我 们的滑动轴承c a d 系统开发时充分考虑到系统的可扩充性，采用良好的 结构保证了这一要求，因而在激烈的市场竞争中，可以在产品更新换代 时，方便地进行系统的扩充。 关键词：滑动轴承，c a d ，c a p p ，数据传输 s t u d yo ft h ec a d 、c a p ps y s t e mo f e n g i n ep l a i nb e a r i n g ( b u s h i n g a n dt h r u s t f l a k e ) a b s t r a c t a tp r e s e n t ，m o s td o m e s t i cp l a i n b e a r i n g m a n u f a c t u r e r sd e s i g nt h e s t r u c t u r ea n dp r o c e s sc a r to fp l a i nb e a r i n gb yh a n d e v e nt h o u g hs o m eo f t h e md r a wt h ep a r tw i t hc o m p u t e r , t h e i re f f i c i e n c yo fd e s i g n i n gi s s t i l lv e r y l o w i na d d i t i o n ，t h ei n e x p e r i e n c e de n g i n e e rc o u l d n td e s i g nt h eq u a l i f i e d p r o d u c tb e c a u s eo fl a c k i n gn e c e s s a r ye x p e r i e n c e a l lo f t h i sp u tt h ef a c t o r y i n t ot h ed i s a d v a n t a g e o u ss i t u a t i o ni nt h ec o m p e t i t i v e m a r k e t i nt h i st h e s i s ，w ei n t r o d u c eo u rc a d 、c a p ps y s t e mo fe n g i n ep l a i n b e a r i n g i t sa i m i st od e v e l o pt h ec o m p u t e r - a i d e dd e s i g na n dp r o c e s sp l a n n i n g s y s t e m o f p l a i nb e a r i n g w h e nd e v e l o p i n gt h i ss o f t w a r e ，f i r s t l y , w e d i v i d ei ti n t os e v e r a l m o d u l ea c c o r d i n gt h ec l a s s i f i c a t i o n so fp l a i nb e a r i n ga n dt h er e q u i r e m e n to f d e s i g n i n g ，a n dd e s i g nt h es t r u c t u r eo f s o f t w a r es y s t e m t h e nid e v e l o p e di t w i t h o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n i q u eu s i n g v i s u a lc + + o b j e c t a r x t h ed a t a t r a n s f e rp r o b l e mo ft h i ss y s t e mw a ss u c c e s s f u l l ya n de f f i c i e n t l y s e t t l e db y u s i n gg l o b a lv a r i a b l e ，l o c a l v a r i a b l ea n dd a d af i l e s w et a k et h ep r a c t i c a b i l i t yi n t oa c c o u n tw h e nw ed e v e l o pt h es y s t e m t h eu s e r sc o u l dd e s i g nt h es t r u c t u r ea n dp r o c e s sc a r to fp l a i nb e a r i n g ，s e l e c t t h e b e a r i n g m a t e r i a l si n f r i e n d l y u s e ri n t e r f a c e t h e p r o c e s s s h e e tw a s d e s i g n e du s i n gg r a p h i c st e m p l a t e a tt h es a m et i m e ，t h es y s t e m se x c e l l e n t s t m c t u r em a k es u r eo fi t s e x p a n d a b i l i t y , t h u si t c o u l db ee x p a n d e de a s i l y w h e nt h ec o m p e t i t i v em a r k e th a sn e w p r o d u c t s k e y w o r d s ：p l a i nb e a r i n g ，c a d ，c a p p , d a t a t r a n s f e r 上海交通大学 学位论文原匐性声h 胄 本入郑重声鞠：所呈交的学位论文，是本入在导筛的捂导下， 独立进行研究工作新取得的成巢。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：令圆 曩期：知雌年，胃歹目 ， 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并商匿家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，克许论文被套阕狸借阙。本入授权上海交通大学可以l 冬本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据麾进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密留，在童年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方德内打“”) 学位论文佟者签堍 日期：年弓月f7 日 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计 第一章文献综述 第一章文献综述 1 1 ：机械c a d 、c a p p 技术 1 1 1 ：c a d 概述 c a dr c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 技术是通过计算机和c a d 软件对设计产品 分析、计算与仿真、产品结构和性能的调整与优化以及绘图：把设计人员具有 佳特性同计算机的强大记忆与检索信息能力结合起来，把大量信息的高速精确 与处理能力、易于修改设计、工作状态稳定且不疲劳的特性结合起来，从而大 高了设计速度与效率，提高设计质量，降低了设计成本“。1 。 一个完整的机械c a d 软件包应包括计算机制图、设计分析与计算功能、参 化、有限元分析、机构运动分析( 包括运动学和动力学分析) 、技术文档资料 写、图形文档管理等内容。因此c a d 不是局限于设计的个别阶段，部分内容上 计算机，而是将计算机及相关技术有机地综合应用到设计中各个阶段和环节上 成一个高效、高质地集成系统来完成整个过程【4 “】。一个c a d 系统完整的工作 如图1 1 所示。 设 图 以 有 业 捷 嚣鼻h 嚣 任务j【目标 建立 设计 模型蒜暮h 爷刑黪h 麓 设计人鲢 菇) ( 箍) ( 崔； r _ = ：r = = r ： ! 向廉 l 叠堡= 里刨 计算机系统 硬件基础软件 图1 1 ：c a d 系统工作模型 进行 的最 计算 大提 数优 的编 使用 ，形 模型 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计第一章文献综述 表1 一i ：c a d 对产品开发的影响 指标项目预期指标( )指标项目预期指标( ) 节省劳动力 8 8 5 改进产品质量 3 9 节省时间 7 6 降低成本 2 3 促进标准化5 2 1 1 2 ：c a p p 概述 随着机械制造生产技术的发展及多品种小批量生产的要求，特别是c a d c a m 系统向集成化方向发展，传统的工艺设计方法己远远不能满足要求。计算机辅助工 艺设计( c o m p u t e ra i d e dp r o c e s sp l a n n i n g ，简称c a p p ) 应运而生。它是20 世纪6 0 年代后期出现并开始发展的一个新的技术领域。c a p p 从本质上来说就是模拟人编制 工艺的方式，代替人完成编制工艺的工作。它是c a d 与c a m 的纽带，在整个系统 中起着重要的作用 7 - - 8 j 。 分析国外近4 0 年和我国2 0 余年c a p p 的发展情况，就其研究方法而言，基本 经过了变异式( 派生式) 、创成式、半创成式、交互式、智能式的过程 3 , 7 - - 9 j 。 1 ) 变异式( 派生式) ( v a r i a n t ) c a p p 系统：利用成组技术原理，将零件按几何形状 及工艺相似性分类、归族，为每一族的一个样件设计出相应的典型工艺文件，存 入工艺文件库中。当需要设计一个零件工艺规程时，输入零件信息，对零件进行 分类编码，按此编码有计算机检索出相应的零件族的典型工艺，对此进行修改得 到所需的工艺规程。这种方式难以适应生产技术条件和产品更新换代的发展、不 能摆脱对人的工艺知识和经验的依赖。 2 ) 创成式c a p p ( g e n e r a t i v e ) 系统：由系统中的工艺决策逻辑与算法对加工工艺进 行一系列的决策，从无到有自动地生成零件地工艺过程。这种方式设计自动化程 度高、工艺设计结果一致性好。但由于零件结构的多样性，工艺决策随环境变化 的多变性及复杂性等诸多因素，所以创成式c a p p 目前还处在发展阶段，或只适 用于特定的零件。 3 ) 半创成式c a p p 系统：将变异式与创成式结合起来，利用变异式及创成式各自的 优点、克服其缺点。这种方式避免了变异式的局限性和创成式的高难度性，在目 前的c a p p 开发中较适用。 4 ) 交互式c a p p 系统：它以人机对话的方式为主，使用人员根据系统的提示，回答 工艺设计中的提示完成工艺规程的设计。这种方式对人的依赖性很大、系统的运 行效率低。 5 ) 智能式c a p p 系统：智能式c a p p 系统是将人工智能( a i ) 技术用来解决工艺设 计中的问题，他是c a p p 系统的一个发展方向，但在实际的运用上还有很多工作 和问题需解决。 1 1 3 ：c a d 、c a p p 发展现状 随着计算机技术的发展和社会工业竞争、发展的需要，国内外学者对c a d 、c a p p 技术的进行着广泛、深入的研究，研究主要集中在以下几个方向： 1 ) 集成化：随着制造技术和自动化程度的不断提高，c a d 、c a p p 、c a m 、c a q ( 计 算机辅助质量管理) 、m i s ( 管理信息系统) 、m a s ( 制造自动化) 等技术的集成 是必然发展趋势【1 0 】，从而建立一种新的设计、生产、分析以及技术管理一体化的 计算机集成制造系统( c i m s ) 。在这个集成系统中，主要是信息的集成，各个子 系统间的信息关系可见图l 一2 p j 。 2 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计第一章文献综述 圈1 2 ：c i m s 系统信息传递图 2 ) 智能化：智能化是8 0 年代以来c a d 、c a p p 系统研究的重要发展方向之一。设计 的过程中还包含大量的决策性和创造性活动，是一个“知识+ 推理”的过程，因 而知识的获取和推理是智能化设计中的重点。过去研究最多的是各种各样的专家 系统- - m ，至今已有多种专家系统在实际中应用。但是专家系统在知识获取、推 理方法、求解空间等方面还存在一些问题，目前正在广泛研究的基于神经网络 p 5 - - 1 6 、模糊理论【l 和遗传算法等技术的c b r ( c a s eb a s e dr e a s o n i n g ) 、k b e ( k n o w l e d g eb a s e de n g i n e e r i n g ) 为系统的进一步智能化发展提供了新的发展 方向。 3 ) 并行工程( c o n c u r r e n te n g i n e e r i n g ) ：并行化是在集成化和智能化基础上的进一步 发展，充分体现了并行工程【l8 】的思想。用并行方法代替传统的串行设计方法，信 息流向从单向流动向双向流动发展，从而提高系统信息的流动效率。串行信息流 动与并行信息流动的对比如图1 3 所示口 。并行工程是目前国际机械工程领域研 究的热门课题。并行c a p p 作为实现并行工程目标的重要支持工具，国内外还都 处于探索阶段，主要局限在原型系统开发和理论研究上 1 9 - - 2 0 j 。 到需求分析l 】产品设计u 磐蜡卜卜装配b 销售卑骂 髂b 面刊陬预刮涮涮尉 图1 3 ：信息流动对比；a ) 串行，b ) 并行 a ) 串行 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计 第一章文献综述 4 ) 网络化：随着网络技术的发展，可针对某一特定产品，将分散在不同地区的现有 智力资源和生产设备资源迅速结合，建立动态联盟的制造体系，以适应不同地区 的现有智力资源和生产设备资源迅速组合，从而可以高效的利用各地的资源。 5 ) 虚拟现实技术( v i s u a lr e a l i t y ) ：虚拟现实技术使设计人员能利用数据手套等与多 维的信息环境进行交互，可以大大地减少实物模型和样件的制造，从而缩短产品 的开发周期和降低开发成本i l o j 。 6 ) 科学计算可视化( v i s u a l i z a t i o ni ns c i e n t i f i cc o m p u t i n g ) ：科学计算可视化把数字 符号转换为几何图形，使研究者能观察他们的模型和计算过程，并进行交互控制。 方便了产品的开发。 7 ) 标准化：由于c a d 与c a p p 建模方法迥异，他们之间的数据交换是系统集成的 一大障碍。采用统一的产品数据模型、数据库管理系统，将数据转化成i g e s 、 s t e p 等标准中间数据格式，提供了c a d 、c a p p 等各个子系统间数据交换的一 个有效途径2 ”。 1 1 4 ：c a d 、c a p p 集成技术 c a d 系统中主要是定义和描述物体的公称形状，他和制造信息( 公差。粗糙度、 尺寸等) 是分离的。但c a p p 系统中除了需要这些几何信息外，还需要面向加工过 程的非几何信息，利用这些制造信息进行工艺设计。因而c a d 、c a p p 集成主要就 是实现系统( 或模块) 之间信息的及时交换、传递和共享。将零件的几何信息、工 艺信息等有机地组织在一起，使c a d 的数据能方便地传递给c a p p 模块1 2 2 1 。 系统间信息交换的方式( 集成方式) 主要下面三种方法1 3 】： 1 ) 两两子系统间通过专用数据模式文件交换产品信息：这种方式各个子系统间的转 换接口程序易于实现，运行效率高。但若子系统较多时，需要接口程序多。所以 它较适用于子系统较少的场合。 2 ) 每个系统内通过标准数据格式的文件交换产品信息的集成方式：各子系统的数据 通过前置处理转换标准格式的文件，也可以通过后置处理将标准格式文件转换为 本系统所需要的数据。这样可以减少集成系统内的接口数。但需解决各子系统间 模型统一的问题，由于中间的数据转化使系统运行效率较低。其运行结构如图l 一4 所示。 图1 4 ：通过标准数据格式文件的集成方式 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计 第一章文献综述 3 ) 通过统一的产品模型交换信息的集成方式：采用同一的产品数据模型，并采用同 一的数据管理软件来管理产品数据。各子系统之间可直接进行信息交换，而不是 将产品信息转换成数据后再通过文件来交换。这种方式系统的集成性高，运行效 率高。其运行方式可见图l 一5 。 图i 一5 ：通过统一的产品模型交换信息的集成方式 由于c a d 、c a p p 间集成除了几何信息外，还需要非几何信息，所以包含非几 何信息的特征技术是c a d 、c a p p 集成的关键之一。特征是指可被各种加工方法或 刀具生成的形状，零件由主特征( 几何信息) 和子特征( 非几何信息) 描述。这样 零件的信息形成统一的产品数据。基于特征的参数化设计系统是实现信息集成的一 个有效途径【2 】。另外要保证各系统间数据一致性、可靠性和数据共享，采用统一的工 程数据集成管理系统是c a d 、c a p p 集成的另一个关键。 目前c a d 、c a p p 系统集成技术虽己得到较深入的研究。但是，到目前为止， 真正实现系统间信息流畅的传递仍然未得到满意、有效的解决“。 i i 5 ：机械c a d 软件开发 机械c a d 软件与普通的应用软件有许多共同的要求，如正确性、可靠性、完整 性、实用性、可维护性等。同时也有其独特的特点，如表格、曲线等数据的处理等。 c a d 软件开发是要用系统工程的观点：对系统各成分的功能关系、信息关系、组成 关系及系统开发的各阶段工作进行分析与设计。 c a d 软件开发时强调使用生存周期方法。把软件生命周期划分成若干阶段，每 个阶段的任务尽可能相对独立，便于不同人员分工协作，从而降低整个软件开发工 程的困难程度，且容易保证各阶段的质量、提高软件的可维护性。一般把软件生命 周期由软件定义( 系统分析) 、软件开发和软件维护三个时期 2 3 - - 2 4 1 ： 1 ) 软件定义时期的主要任务是确定软件开发完成的总目标、确定可行性、确定 策略、估计成本、制定工程进度表。 2 ) 软件开发时期通常包括总体设计( 系统的结构设计) 、详细设计( 模型化、算 法设计，信息流动处理，数据处理等) 、编码和单元测试、综合测试四个阶段。 它是系统设计和实现的过程。 3 ) 维护时期的主要任务是使软件持久地满足用户地需要。如改正使用过程中发 现的错误、修改软件以适应新的环境、改进软件以满足用户新的需要。 面向对象分析和设计是现代软件设计发展的一个重要成果。利用对象类、属性、 继承等方式，面向对象技术可以重用许多现有的成果，提高软件设计效率和质量。 c a d 软件的开发也趋于用面向对象的语言来开发( 如c + + ，v i s u a lc 十+ 等) ，这样不 但可以缩短开发周期，并且开发出来的软件质量较高，人机界面友善。 人一机交换界面的设计也是c a d 软件中重要的一个方面。它对用户情绪和工作 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计 第一章文献综述 效率产生重要影响。一个好的用户界面可以对用户和潜在的用户产生吸引力：用户 在使用系统时可以提高学习速度和使用速度、降低操作失误率、增强记忆，从而提 高工作效率。用户界面的设计应遵循下列的准则： 1 ) 一致性：使用一致的步骤，一致的动作。 2 ) 减少步骤：使用户完成某件事的动作次数最少。 3 ) 及时提供反馈信息； 4 ) 提供撤销命令：人在系统交互中难免有失误，并且有时设计效果不理想，在 这些情况下提供撤销命令是很有必要的。 5 ) 无须记忆：记忆某个窗口的信息是系统的责任而不是用户的任务。应该使用 户在使用系统时把更多的时间化在他实际想做的事上。 6 ) 易学：人一机交互界面应易学易用。 7 ) 富有吸引力：人一机界面应友善，使人在使用时不会产生烦躁感。 开发机械c a d 软件时必须处理好设计数据资料的计算机处理问题。在应用机械 c a d 进行机械设计时，我们要充分利用计算机存贮容量大、检索速度快的特点，将机 械设计中的各种数表、图表和线图等存贮在计算机中，使我们在进行机械设计时能 方便迅速地从计算机上获取设计所需资料。在机械c a d 软件的开发中，针对不同的 数据资料，设计数据的处理有多种不同的方法p “j ： 1 ) 公式化的连续型数据：可以对数据进行程序化处理，将其设计成一子程序 ( 如过程、函数等) ，根据自变量数目设定形式参数，输出参数就是我们需 要的设计数据，在设计使用时调用该子程序，由计算获得数据。 2 ) 以表格形式出现的离散型数据：果数据量较小，可用数组的形式直接写入程 序。若数据量较大，可建立数据文件和数据库，通过系统与数据库的接口对 数据库进行访问、提取数据，如v i s u a lc + + 与o d b c 联接【2 “j ，a u t o c a d 内部a s i 接口技术等【2 9 1 。还可以用公式拟合的方法，将表格变换成公式， 转化为公式化的连续型数据进行处理。用查表、插值方法检索获得数据。 3 ) 采用线图方式表示的数据：如果有曲线公式，就将线图转化为程序进行处理； 如果没有现成的公式表示，可以考虑用公式拟合的数学方法进行处理，把线 图变成拟合公式，然后用程序方法进行处理； 1 2 ：轴承c a d 技术 轴承c a d 技术是机械c a d 技术在轴承这一特定的机械产品中的应用。针对轴 承设计、制造的特点、要求，国内外的许多学者开发出不同的轴承c a d 、c a p p 软 件 3 0 3 钔。这些轴承c a d 系统中主要是滚动轴承的c a d 软件，滚动轴承虽与滑动轴承 在功能上有许多相似之处，但在设计时却是有很大的不同，滚动轴承具有特定的结 构标准，而滑动轴承的结构有不确定性，它可能有各种油槽、油孔的组合。因而设 计的思路有很大的不同。 在以往开发的轴承c a d 、c a p p 中，主要有两大类型的系统。一种是偏向轴承性 能分析、结构、几何参数的选择设计及运行参数的估计评价，这种设计系统主要适 用于轴承设计开发。如李宗义等人开发的汽轮机滑动轴承专家系统就是这种系统 3 5 - 3 7 1 。而另一种系统是面向已设计好结构参数的各种轴承，通过现有的主要参数选 取加工中的一些主要参数并实现整个设计图、工艺流程的自动完成。这种系统适用 于主要进行轴承加工的场合。如上海交通大学李柱国教授等人开发的内燃机滑动轴 6 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计第一章文献综述 承c a d 、c a p p 系统就是这种系统【3 8 】。我们的开发的系统属于后者。 i 3 ：项目来源及意义 目前大多国内轴瓦生产厂在进行内燃机滑动轴承的结构设计、工艺卡片设计及 工装夹具设计时仍然停留在查手册、图板绘图的阶段，有些厂虽采用计算机绘图， 但在设计等过程中的效率仍不高。而实际上工程设计中许多是经验的积累和重复的 劳动，在现有的这种设计模式下：不能利用一些设计中的积累经验并且可能会由于 缺乏相应的经验而设计出不符合实际需要的产品，工作效率低下。因而在现代日益 激烈的市场竞争中处于不利的地位。 之前的内燃机滑动轴承c a d 软件为解决这一问题提供了一个方向、并且在薄壁 轴瓦、止推片的c a d 设计中取得较好效果。但由于之前的软件在所能完成结构设计 的轴承类型、程序的可扩展性和延续性、使用界面等方面不是很完善，尤其是薄壁 轴套的设计还很不完善。不能满足竞争日益激烈的市场需要。 在上海市汽车总公司科技发展基金、上海菲特尔莫古轴瓦有限公司的共同支持 下，本课题组的目的是开发一套适用于内燃机滑动轴承结构设计、工艺卡片设计及 工装夹具设计的c a d 系统以提高现代轴瓦厂轴瓦设计的质量与效率、实现轴瓦c a d 与c a p p 技术的集成。开发一个这样的内燃机滑动轴承c a d 系统在生产实践中具有 重要的现实意义。 堕垡盟塑垫塾垦塑壁釉謇! 皇兰兰萎修c a d 、c a p p 系统设计第二堂a u t o c a d 二次开发技术 第二章a u t o c a d 二次开发技术 机械系统c a d 的开敷要考虑的系统的实用性、可扩充性等。这就决定了所选择 的开发与应用环境。由于鼬承结擒的姆点及秘兹各生产厂躲实琢条馋，大多数系统 的应用环境鄢采用a u t o c a d ，a u t o c a d 其较强大的图形、文字功能足以满足轴承c a d 系统的需要，并且在各轴承厂中也应用较普及。所以目前驰轴承c a d 系统大多是基 于a u t o c a d 开发的。基于a u t o c a d 的开发语言主要有a u t o l i s p 及v i s u a l l i s p 、a d s 、 v b a 、v c + + o b j e c t a r x ，这几种开发语亩各有优缺点，下面是它们的比较f 4 0 “2 】： 2 。la u t o l i s p 翱v i s u a l l i s p a u t o l i s p 是a u t o c a d 内嵌的一种解释语畜开发环境，从v 2 1 8 到今天的r 2 0 0 0 均褥到支持。a u t o l i s p 搬出时阀长，它粒语豢蕊剩卡分麓罄，易学易耀；壹接针对 a u t o c a d ，解释执行，易于交互。 a u t o l i s p 的优点使a u t o c a d 二次开发周期较短，僵睫黄应用程序层次和逻辑结 构的不断复杂，代码越来越庞大，而二次开缴不再仪局限于交互性，更多的是一些 非交曩处理，如计算处理，数据交换等。a u t o l i s p 开发环境的缺点就愈柬愈明最， 主要麓：功靛单一，综合处理能力差；程序运行速瘦浸，软件质爨不高；语言规则 简单，可读性和可维护性麓，不适合大规模开发；开发环境集成度低，穰序的编写、 麴载帮调试与a u t o c a d 分离；缺乏较静静保护极稍，不荔保护软释残杀。另外，萁 表达式的后缀表示法也不易让一般开发人员习惯和接受。 为了克服a u t o l i s p 踬存在瓣一些缺点，a u t o d e s k 搓出a u t o l i s p 豹囊敝本一 v i s u a l l i s p 。v i s u a l l i s p 提供a u t o l i s p 的所有功能，并与现有的a u t o l i s p 程序兼 容，其蠢自对象的可视化集戏舞发环境( i d e ) 将饺编译、调试鼹l i s p 缡写的a u t o c a d 程序觅加方便，功能更强。但仍然解决不了运行速度慢、保密性麓、运行速度慢等 缺点。并且宅们在人机界颇的编程时，主要是利用系统本努提供的可编理对话框工 具( p d b ) 实现对话稻器面设计。翼基本方法是通过对话框控稍语言( d c l ) 编写、定义 对话枢窗口的组成构件，然后利用a o t o l i s p 的对话樵处理函数设计驱动程序。这种 方法嚣为蜀袋予霜d c l 文稗形式獾述辩话框，缺乏肖褫觉效巢静蠢观设计工其，其 结果不能满慰现代软件的要求。 2 2a d s a d s ( a d v a n c ed e v e l o p m e n ts y s t e m ) 是a u t o c a dr il 嚣始支持黪二次开发按术， 是c 语言开发环境。它实际上是定义了组可出a u t o l i s p 调用的外部函数，不但具 备a u t o l i s p 程序的全部功能，麓且融会了c 谖言本巍众多豹往点；1 ) 藏接对矮l 譬 搡作；2 ) 自定义数据结构；3 ) 编译后运行速度快：4 ) 能读写任何格式的文件；5 ) 丰 富的库函数。a d s 与a u t o l i s p 相比，它具备综会太热摸处理的能力，可以绩写规模 较大的应用程序；国于是编译开获环境，它可以裣鸯程序设计语富的逻辑错误，且 运行速度快。但a d s 开发环境复杂，难以短时间内掌握，要求开发人员计算机素质 蔫；势盛，a d s 应瑙程淳登然等蔺子a u t o l i s p 程痔，一个a d s 应髑程序就象系列 外部函数的集合，a d s 程序必须由a u t o l i s p 加浅和调用，a d s 和a u t o l i s p 一样也通 过t p c 与a u t o c a d 逶添，扶蘑影响其撬行效率强速凄。另终，焉a d s 编麓入梳弊面 内燃机滑动轴承薄壁轴饔及止推片c a d 、c a p p 系统设计第二章a u t o c a d 二次开发技术 的效率低、效果差，仍然难于满足需要。 2 3v b a a u t o c a d 叁r 1 4 起，采雳a c t i v e xa u t o m a t i o n 戆形式丰謇了鑫身熬a p i 。它为 a u t o c a d 的进一步发展开辟了新的途径，用户可容易地用各种客户编程语言( 如 v i s u mb a s i c 等) 来定露a u t o c a d 。 微软的v i s u a lb a s i c ( v b ) 是w i n d o w s 环境下的极为典型的a c t i v e xa u t o m a t i o i l 控件，v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ( v b a ) 是v b 的特殊形式，它将v b 环境植入 应用程序中，使两者紧密集成在一起。a u t o c a d 包含的v b a 提供了高质豢的用户化编 程能力，扩展了a u t o c a d 集成用户化工具的集成能力，也可以很方便的进行界面设 计。德鑫予编程语富本声懿特杰，v b a 不适宣蔫予开发蕊模较大戆应霹i 穗亭，藏萁瘟 用程序的运行速度也比a r x 程序要慢。 2 4 o b j e c t a r x o b j e c t a r x 是a u t o c a d 雄蹬的一个完全的瑟囱对象的二次羚发环境。它愚基予 a u t o c a b 的应用程序接口，它使用v i s u mc 十十编程环境且包含一组动态连接库 ( d l l ) ，这些库与a u t o c a d 在同地址空间内运军亍，g 直接利用a u t o c a d 核心数据缝 构和代码，并对a u t oc a d 作直接的函数调粥。o b j e c t a r x 与a u t o c a d 闽的通倍与其 它a u t o c a d 的二次开发谣言的对比可参见图2 一1 1 5 ”。 耱s 疆穰璃一 r = o 内韶转换 l f a u t ol i s p 解释，转换聪 l a u t o c a d矗。t i r e x 接a 2 4 1 o b j e c t a r x 的优点 圭于o b j e c t a r x 本蹙固窍的特点，它其毫下剥雏优点： 1 编译后的a r x 程序运行速度比a u t o l i s p 、v b a 程序要快很多。编译艏的a r x 程序 实际上愚w i n d o w s d l l 程序，与a u t o c a d 核心程序通信曼为紧密，用户设计购a r x 程序与a u t o c a d 系统之间采沼w i n d o w s 的消患佟递机制直接通信。这样的遴行机 制使得程序运行程度太大提商，程序功能也大大加强。 2 。露中包禽一组遁雳工矮戳及预先定义韵2 2 0 个炎和3 0 0 0 个函数。焉户程开茇 a u t oc a d 时可以充分利用它们和a u t o c a d 的开放结构进行如下工作：a 煮接访 游a u t oc a d 数攥霹终梅、甏形系统驻及c a d 冗鹰造核心；b 对a r x 提 建懿类 进行继承和派生；c 在己j 字在的类中实时加入机能；d 扩充a u t oc a d 协议； e 。创建凝的a u t oc a d 会令等。 鐾。罕 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c a p p 系统设计第二章a u t o c a d 二次开发技术 3 由于o b j e c t a r x 采用的是v i s u a c + + 的编译环境，因而可以利用v c + + m f c 众 多的类库进行编程。这些类库提供了许多用于管理窗口、选单和对话框的代码， 可用于完成基本的输入输出、存贮数据对象等，使用它可缩短应用程序开发的 时间，简化了数据库编程和网络编程等。开发出来的应用程序人机界面友好。 o b j e c t a r x 在a t o c a d 的开发工具中功能最强，速度最快，但最不易掌握。从二 次开发长远的角度，它代表着a u t o c a d 的发展方向，已成为新一代应用软件开发的 首选工具。 2 4 2 o b j e o t a r x 的组成 o b j e c t a r x 库主要由下列几个子库组成： a c e d 库( a u t o c a d 编辑器) ：它为a u t o c a d 图形编辑器提供核心接口。这一接口 提供了用来定义、登记新的a u t o c a d 命令的类，定义后的新命令和a u t o c a d 内部命 令一样，并且由于它们有与内部命令一样的结构，被称为n a t i r e 命令。在a c e d 库 中一个重要的类是a c e d i t o r r e a c t o r ，它用来监视a u t o c a d 的状态，并报告应用程序 事件的发生，如命令的开始、结束和中止。 a c d b 库( a u t o c a d 数据库) ：它是访问a u t o c a d 数据库的直接接口。提供了用来 使用a u t o c a d 内部的数据结构的类，这些数据一部分是存贮图形物体的所有信息， 被称为实体：另一部分是存贮a u t o c a d 中非图形的组成部分，如层、线型、文本方 式。开发者可以使用a o d b 库来查询和处理存在的a u t o c a d 实体，并可创建新的数据 实体。 a c r x 库( a u t o c a d 实时扩展) ：提供了一系列的类，用来进行动态链接库d l l 的 初始化、链接和实时类定义与识别，这个库的基类是a c r x o b j e c t 。 a c g i 库( a u t o c a d 图形接口) ：它提供了绘制a u t o c a d 实体的图形接口。 a c g e 库( a u t o c a d 几何库) ：通常被a c d b 库使用，提供了实用类，如矢量、点 等，还提供了一些简单的几何物体如曲面、平面等。a c g e 库中的类主要由两个集合 组成：2 d 几何体类和3 d 几何体类，主要的基类是a c g e e n t i t y 2 d 和a c g e e n t i t y 3 d 。 另外还有一个兼容a d s 的全局函数库；它建立a u t o c a d 应用的c 语言库，兼容 原先a d s 的功能，从而可以使新系统能兼容老的a d s 函数和程序，单独通过它也能 开发应用程序。 2 4 3 o b j e c t a r x 应用程序的基本结构 使用m f c 的a r x 应用程序按其功能通常分为两部分： 一是实现a r x 应用程序初始化功能的初始化部分： 二是实现a r x 应用程序特定功能要求的程序主体部分。 初始化部分可作为一个独立的c + + 源程序文件，a r x 应用程序的初始化部分主要 由头文件包含语句，外部函数说明及变量定义、接口函数组成。其中接口函数又主 要由入口函数a c r x e n t r y p o i n t ( ) ，定义、装载函数，和卸载a r x 程序的函数定义组 成。而a r x 应用程序的主体部分主要取决于用户需要实现的功能，没有固定的结构 和模式。 ( 1 ) a r x 的入口函数： a r x 应用程序是动态链接库( d l l ) ，a u t o c a d 通过函数a c r x e n t r y p o i n t0 调用a r x 模块，它与a u t o c a d 系统之间采用w i n d o w s 的消息传递机制直接通信，这个函数取 代了c 或a d s 中的主函数，它完成的功能不仅仅是a r x 应用程序与a u t o c a d 通讯的 进入点( e n t r yp o i n t ) ，也是向应用程序发送消息并返回a u t o c a d 状态码的一个途径。 内燃梳滑动轴承薄壁轴套及止搀片c a d 、c a p p 系统设计第二帮a u t o c a d 二次群发技术 a c r x e n t r y p o i n t ( ) 函数霖鼙声磷如下： e x t e r n ”c ” a c r x ：a p p r e t c o d e a c r x e n t r y p o i n t ( a c r x ：a p p m s g c o d em s g ，v o i 水p k t ) ： 其中m s g 代表默a r x 蠹核发送给应弱程痔黪消息； p k t 保存信息包数据值。 a p p r e t c o d e 包含返回倒a u t o c a d 载状悫值。 下面烂入口函数的框架： e x t e r n ”c ” a c r x ：a p p r e t c o d e a c r x e n t r y p o i n t ( a c r x ：h p p m s g c o d em s g ，v o i d * p k t ) s w i t c h ( m s g ) c a s ea c r x ：k l n i t a p p m s g ：拐始纯郝分 b r e a k ： c a s ea c r x ：k u n l o a d a p p m s g ：卸载部分 b r e a k ： d e f a u l t ： b r e a k ： r e t u r na c r x ：k r e t o k ： 在加载a r x 程序时，首先a u t o c a d 调用入口函数a c r x e n t r y p o i n t 0 ，并向其发 出载入消爨a c r x ：k l n i t a p p m s g ，然压，通过入口函数中的s w i t c h 语句调用楣应的 褶始化操作。在卸载a r x 程序时，向其发i 键下载消息a c r x ：k u n l o a d a p p m s g ，调用 卸载程序，卸载完毕后返回。 ( 2 ) 装载函数，卸载黼数： a r x 程序的装载函数的主要作用是注册个新的a u t o c a d 命令。这个命令成为我 稍疲焉程痒靛主体部分耱入1 2 1 ( 上瑟豹a c r x e n t r y p o i n t ( ) 遮数怒提供a u t o c a o 与a r x 的接口) 。装载萌数中最重要的就是注册新命令语句： a c e d r e g c m d s a d d c o m m a n d ( c o n s tc h a r * c m d g r o u p n a m e ， c o n s tc h a r * c m d g l o b a l n a m e ， c o n s tc h a r * c m d l o c a l n a m e ， a d e s k ：i n t 3 2c o m m a n d f l a g s ， a c r x f u n c t i o n p t rf u n c t i o n a d d r ) ： a d d c o m m a n d ( ) 为o b j e c t a r xa c e d 类库中定义的a c e d r e g c m d s 类的成员函数， 该黼数中斡5 个参数含义茹下： c m d g r o u p n a m e ：代表需疆添加命令的组名，如组不存在，会自动在添加命令前 剖建经，先了避免帮英谴念令懿缎名狰突，这个缝名一定要是 唯一的； 内燃机滑动轴承薄壁轴套及止推片c a d 、c