课 程 设 计题 目 CAD/CAM 基础上机试验学 院 材料科学与工程学院专 业 材料成型及控制工程班 级 成型 0705 班姓 名 唐维龙指导教师 常明2010 年 12 月 12 日学 号： 0120701080516课程设计任务书学生姓名： 唐维龙 专业班级： 成型 0705 班 指导教师： 常明 工作单位： 材料学院 题 目: 初始条件：图形几何形状尺寸信息要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）一、绘制如图 1 所示的图案二、用线性表的形式存储如图 4 所示结构的几何尺寸信息，要求能实现三视图的绘制。 （不要求进行消隐操作）三、利用参数法绘图绘制如图 5 所示的螺栓图形.四、.利用子图形法绘制如图 6 所示的的阶梯轴（轴的尺寸可自行确定）五、任选一款 CAD 造型软件，实现图 7-10 种任一图形的三维造型。时间安排：时间 完成任务2010-12-6 图形程序设计编程与调试2010-12-7 图形变换程序设计与调试2010-12-9 参数化绘图程序设计与调试2010-12-10 子图形法绘图程序设计与调试2010-12-11 完成实体造型2010-12-12 完成课程设计报告指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日一、图形程序设计编程与调试二、图形变换程序设计与调试三、参数化绘图程序设计与调试四、子图形法绘图程序设计与调试五、实体造型实验一 图形程序设计编程与调试1、题目：绘制如图一所示的图案图 1.1 所示的图案外貌看似很复杂，但它是由基本图形(正方形)经过变换而构成的。2、图形分析从图 1 所示的图案中可以分析出：它是由 16 个相似的方块拼接而成；每一个方块是一个由正方形形成的螺旋图案，而每个相邻方块的螺旋方向相反。假设逆时针旋转为正，顺时针旋转为负(反)，则图案中螺旋方块的正、反拼接结构如图 2 所示。组成整个图案的每个方块，是由正方形边旋转和缩小形成，且经过旋转和缩小的正方形的四个顶点刚好在前一个正方形的四条边上，见图 3 所示。 下面讨论两个相邻正方形之间的几何关系：设两个正方形的外接圆半径分别为 R1 和 R2，边长为 al 和 a2，旋转角度为 。 则两个正方形之间的缩小系数为: f = a2/a1经过旋转和缩小后的正方形 2 的四个顶点刚好位于正方形 1 的四条边上，所以，这个缩小系数和转角 紧密相关。从图 3 中可看出，在直角三角形 PQS 中：QS = a2sinPS = a2cosQS 十 PS = al = a2(sin 十 cos )所以： f = a2/a1 = 1 / (sin 十 cos )考虑到转角 可以取正值(逆时针转)或负值(顺时针转)，但缩小系数 f 总为正值，所以我们在求缩小系数 f 时，取转角 的绝对值。即：f = 1/ (sin 十 cos )图 1 正方形螺旋拚块 图 2 拼接规则图 3 两个正方形的关系 求得了两个正方形之间的缩小系数后，则可以得到两个正方形外接圆半径之间的关系：R2 = fR1 且：, 转角关系为：2 = 1 + aR3、 程序设计根据上面对图案的分析，我们便可以着手设计绘制图案的程序。从功能来分，构成图案的工作大致可以分三部分：绘制正方形方块 1绘制第一行方块绘制二三四行方块图形绘制用 MATLAB 画直线命令，通过三级循环实现上面说的三步，而方块的相对位置通过坐标移动即可。4、程序代码如下：clear,format compacta1=input(a1=); 输入第一个正方形外接圆半径b=input(b=); 输入下一个正方形相对前一个正方形旋转角度n=input(n=); 输入单个方块内正方形个数t=pi/4;i=0;k=1;f=1;while fint dx20=70,70,0,0,20,30,70,70,55,55,0,0,0,20,10,10,55,55,30,0;int dy20=0,40,40,40,40,40,40,0,0,0,0,30,30,30,30,10,10,10,10,0;int dz20=0,0,0,27,27,10,10,10,10,42,42,42,27,27,42,42,42,10,10,0;int ld34=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,5,0,7,1,6,8,17,9,16,13,4,12,3,11,14;int tl34=0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1;int i,j,x,y,vh=200,vw=200,x0=400,y0=400;main()int driver=DETECT,mode=0;initgraph(setbkcolor(BLUE);setcolor(YELLOW);zu();fu();zo();getch();closegraph();zu()for(i=0;i34;i+)j=ldi;x=x0-dxj;y=y0-dzj;if(tli=0)moveto(x,y);lineto(x,y);fu()for(i=0;i34;i+)j=ldi;x=x0+dyj-vw;y=y0+dxj-vh;if(tli=0)moveto(x,y);lineto(x,y);zo()for(i=0;i34;i+)j=ldi;x=x0+dyj-vw;y=y0-dzj;if(tli=0)moveto(x,y);lineto(x,y);4、运行结果如下图：实验三 参数化绘图程序设计与调试1、题目：利用参数法绘图绘制如图 5 所示的螺栓图形.2、图形分析：螺栓是标准件，只需要知道螺栓的公称直径 d，和长度 L，其它尺寸均可通过计算得出： 图 5b=2d d0=0.85dc=0.15d R1=1.5dD=2d H=0.7d3、程序设计运用 AutoCAD 内部的 autolisp 二次开发工具。输入参数 d 和 L,将各点坐标用 d 和L 算出来，然后调用 CAD 画直线与圆弧的命令连接接各点即可。将各个点标定如下图：4、程序代码如下：(defun c:featurey()(setq p0(getpointn 插入点 :)(setq alf(getangle p0n 旋转角:)(setq d(getdist p0n 公称直径:)(setq l(getdist p0n 长度 L:)(setq p1(polar p0(+(* 0.5 pi) alf) (* 0.5 d) 确定各点坐标(setq p2(polar p0(+(* 1.5 pi) alf) (* 0.5 d)(setq p3(polar p1 alf (- l (* 2.0 d) )(setq p4(polar p3(+(* 1.5 pi) alf) d)(setq p5(polar p3 alf (-(* 2.0 d) (* 0.707 0.15 d)(setq p6(polar p4 alf (-(* 2.0 d) (* 0.707 0.15 d)(setq p7(polar p3(+(* 1.5 pi) alf) (* 0.707 0.15 d)(setq p8(polar p4(+(* 0.5 pi) alf) (* 0.707 0.15 d)(setq p9(polar p7 alf (* 2.0 d)(setq p10(polar p8 alf (* 2.0 d)(setq p11(polar p0 (+(* 0.5 pi) alf) d)(setq p12(polar p0 (+(* 1.5 pi) alf) d)(setq p19(polar p0 alf (* 0.8 d)(setq p13(polar p1(+ pi alf) (-(*(sqrt 2.0)d) (* 0.8 d)(setq p14(polar p13(+(* 1.5 pi) alf) d)(setq p15(polar p13(+(* 0.5 pi) alf) (* 0.5 d)(setq p16(polar p14(+(* 1.5 pi) alf) (* 0.5 d)(setq p20(polar p0 (+ pi alf) (* 0.7 d)(setq p19(polar p0 alf (* 0.8 d)(setq p17(polar p20 (+(* 0.5 pi) alf) (* 0.75 d)(setq p18(polar p20 (+(* 1.5 pi) alf) (* 0.75 d)(command line p13 p5 p9 p10 p6 p14 ) 连接各点(command line p5 p6 )(command line p3 p4 )(command line p7 p9 )(command line p8 p10 )(command line p15 p11 p12 p16 )(command arc p13 p20 p14)(command arc p15 p17 p13)(command arc p14 p18 p16)(command line p17 p18 )4、绘图结果如下：（L=60 d=20）实验四 子图形法绘图程序设计与调试1、 题目：利用子图形法绘制如图 6 所示的的阶梯轴（轴的尺寸可自行确定）2、图形分析：阶梯轴各段特征如下图：图 6将阶梯轴分段用 autolisp 编程画出来，然后调用各段程序将轴段拼合。3、程序设计各形状特征的命令名称、功能和需要交互方式输入的参数如下表所列形状特征名 功能 参数Featurea 绘制倒角 P0 alf d cFeaturea 绘制开口矩形轴段 P0 alf d bFeaturea 绘制退刀槽 P0 alf d d1 bFeaturea 绘制矩形轴段 P0 alf d bFeaturea 绘制带圆角轴段 P0 alf d b rFeaturea 绘制带键槽轴断面 P0 alf d t bFeaturea 绘制键槽 P0 alf l b3、程序代码如下(defun c:featurea()(setq p0 (getpoint n 插入点:)(setq alf (getangle p0 n 旋转角:)(setq d (getdist p0 n 轴径:)(setq c (getdist p0 n 倒角宽:)(setq p2 (polar p0 (+(* 0.5 pi) alf) (-(* 0.5 d) c)(setq p1 (polar p2 (+(* 0.25 pi) alf) (* 1.414 c)(setq p3 (polar p2 (+(* 1.5 pi) alf) (- d (* 2 c)(setq p4 (polar p1 (+(* 1.5 pi) al