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齿轮加工的三维动画仿真

本文结合了VB在计算与数据处理方面的优点与AutoCAD在精确绘图方面的优点，采用Visual Basic6.0驱动AutoCAD 2000实现了齿轮加工的三维动画仿真，有较强的实用性。文中介绍三维参数化建模以及三维动画仿真的实现步骤，具有一定的代表性。

一、引言

齿轮加工动画仿真是齿轮设计中的重要环节，已有数篇关于该课题的文献。郭晓东采用基于AutoCAD环境的ObjectARX软件包，用C++语言在AutoCAD环境下实现了对锥齿轮切齿过程的仿真；罗庆生在3DSMAX环境中开发了齿轮机构工作动画；冯涓在CAD环境下，用AutoLisp语言建立了范成法加工齿轮的仿真演示程序。

以上各种方法都有自己的特点，本文用VB对AutoCAD进行二次开发来实现齿轮加工的三维动画仿真，这是因为VB是目前最简捷的Windows软件开发工具兼程序设计语言，能对AutoCAD进行二次开实现实验力、位移等的闭环控制发，可将AutoCAD当成自己程序中的一个图形窗口对其进行打开、绘图等操作，能十分方便地实现齿轮加工的动画仿真。

二、仿真程序流程图与窗体设计

常见的齿轮加工方法有仿形法和范成法，范成法又包括齿轮插刀加工法、齿条插刀和齿轮滚刀加工法等。加工直齿圆柱齿轮的仿真程序流程，如图1所示。

图1 仿真程序流程图

本程序只用一个窗体，用四个文本框接收输入参数：齿数Z、模数m、压力角α和变位系数x，用4个命令框控制子程序，1个命令框取消运行程序。该窗体运行结果如图2所示。

图2 仿真窗车用聚氨酯产品将聚焦6大方向体

三、 仿真方法

1. 在VB中连接AutoCAD

用VB控制AutoCAD，是通过VB的Object技术来控制AutoCAD的对象及其方法和属性的。VB6.0在调用AutoCAD 2000对象时，首先必须在VB中引用该对象库，方法是在VB的“Projects/Preferences”菜单中选择“AutoCADObjectLibrary”。

程序设计伊始，需定义一个AutoCAD对象变量GearCAD，通过该变量可以访问AutoCAD的下级对象，定义方法为：Dim GearCAD As AcadApplication。然后在VB的窗体代码中添加如下代码，即可在程序运行时启动AutoCAD：

Private Sub Form-Load()

On Error Resume Next

Set GearCAD=CreatObject（“AutoCADApplication”）

Gear成为世界上第1个实现反式异戊橡胶工业化的国家sible=True（显示AutoCAD窗体）

End Sub

在运行时要确保硬盘中已安装了AutoCAD 2000。

2. 设置视点和着色方茂名式

三维动画演示需设置三维视点，用如下语句实现：

tiveDocument. rection=NewDirection tiveViewport = tive Viewport

其中，NewDirection（0 To 2）为双精度型一维数组变量，存放视点的三维坐标。

用SendCommand方法实现图形着色，本程序中使用Gouraud着色方液晶电视式，可使三维模型表面光滑，富有逼真的质感。其代码如下：

nd Command“_Shademode”+vbCr+“_G”+vbCr。

3. 齿轮毛坯的生成

在程序中先根据输入的参数计算出齿轮的齿根圆半径Rf、齿顶圆半径Ra、分度圆半径R、基圆半径Rb、轮坯厚度Height和轴孔半径r等。再利用AddCylinder方法分别生成一个以Ra为半径的一个圆柱体Gear3d和一个以r为半径的圆柱体Hole，再用布尔减（Boolean acSubtraction）方法生成齿轮中间的轴孔。

4.刀具的生成

以齿条刀具为例，刀具模型形状和刀具实体创建完毕时，分别如图3和图4所示。

图3 齿条刀具模型

图4 仿真轮坯和齿条刀具

具体创建步骤如下：

(1)过0~5点，用Addlight weightpolyline方法创建轻便多义线Curve(0)；