湿式直排大气罗茨泵转子型线快速设计(论文)

1、目录中文摘要 .1英文摘要 .21 引言31.1本课题的目的、意义及主要内容32 快速设计52.1 机械产品快速设计平台的概念和体系结构52.1.1快速设计平台的概念52.1.2 快速设计平台的体系结构63 罗茨泵型线设计73.1罗茨泵真空泵73.2 圆弧渐开线转子型线93.3 转子型线组成、方程及绘制103.4湿式直排大气罗茨泵参数分析和选择133.5 容积利用系数计算153.5 转子强度校核163.6 动态演示程序164 转子型线快速设计系统174.1 编写主控程序，控制型线设计的工作流程174.2 AutoCAD菜单栏定制184.3 程序对话框设计184.3.1获取用户新设计数据对话框1

2、84.3.2获取用户圆整、转子直径数据对话框194.3.3展示所有型线数据对话框194.3.4确定方案对话框204.3.5动态模拟对话框214.3.6非法数据处理对话框215 结论226 谢辞23参考文献24附录25湿式直排大气罗茨泵转子型线快速设计摘 要：文章首先简单阐述了快速设计理论、快速设计方法、罗茨泵及罗茨泵常见的三种类型转子型线相关知识，并重点介绍了其中一种型线多圆弧-渐开线型线；然后详细介绍运用Auto LISP语言对AutoCAD进行二次开发，实现菜单的自定义和系统定制，按照罗茨泵型线的传统设计过程实现湿式直排大气罗茨泵转子圆弧-渐开线型线的快速设计，运用DCL对话框控制语言编制

3、相关对话框，使程序拥有友好的人机交互界面，并且使用逻辑判断程序将输入数据限制在合理的范围内，实现智能校核；最后介绍实现模拟所设计转子的啮合运动，初步观察转子啮合过程中是否存在干涉现象。本设计对实现缩短罗茨泵转子型线的设计、生产周期和提高设计精度具有一定意义。关键词：罗茨泵；转子型线；快速设计；系统定制Abstract: At beginning of this paper rapid design techniques methods and some knowledge about roots pump rotor is been introduced， and then more deta

4、il are discussed about the secondary development on AutoCAD by using Auto LISP language to achieve custom menu, system customization and rapid design of tooth profile of a wet Roots rotor with profile of arc-involute, a friendly mutual interface by using DCL dialog control language, and intelligent

5、checking on input data by using logic and determine program. Finally the present work introduced how to achieve simulating egging movement of the rotor and observing if the interference occurred between the rotors dynamic demonstration. The present work has great significance to achieve rapid design

6、 of roots pump rotors, decrease product design and product cycle. Keywords: roots pump; profile; rapid design; system customization1 引言经济的飞速发展使产品的供应从需求大于供应变为供应大于需求，为用户提供了更多的选择余地，也使企业之间的竞争日益激烈。用户的需求各种各样的，这就使产品品种急剧增多、产品结构日趋复杂、产品更新越来越快，从而使产品开发周期、产品的寿命周期日趋缩短1。为了在市场的竞争中占据有利的位置，这就要求企业必须大大增强对市场的快速响应能力和新产品的

7、开发能力。为了适应这一需求，1992年6月的东京国际会议正式提出了并行工程技术，随之在此基础上发展成为以缩短产品设计周期为目的的快速设计方法与技术2。模块化、系列化设计技术与方法作为快速设计技术与方法的一个重要组成部分，一提出就受到人们的大力关注。随着科技的发展，模块化这一设计思想已经被广泛应用于建筑、家具、电子、船舶等各个领域，如计算机软件的模块化设计及计算机硬件插板等就是这一设计思想的具体体现3。1.1本课题的目的、意义及主要内容此次设计题目是湿式直排大气罗茨泵转子型线快速设计，目的是通过运用Auto LISP语言对AutoCAD进行二次开发，实现罗茨泵转子型线的快速设计，以克服传统的转子

8、型线设计效率低下、周期长、设计手段落后等不足。本设计的意义是缩短罗茨泵转子型线设计周期，提高型线设计精度。本设计主要内容包括：1.定制用户菜单，实现系统的定制；2.数据录入校核与计算及人机交互界面的设计；3.实现输入数据的智能校核，防止非法数据输入。具体步骤如下：1.利用AutoCAD中自带的菜单编制功能定制用户菜单，实现系统定制。通过用户菜单可以快速地实现罗茨泵转子型线的设计，并对设计结果进行修改。用户能在AutoCAD中方便快速地调用设计程序，实现罗茨泵转子型线的快速设计。2.利用AutoCAD内嵌的DCL对话框设计语言设计出合理的人机交互界面，使用Auto LISP语言编制程序。同时设定

9、用户输入参数的类别，包括转速、转子长度与大径之比、压力角、抽速、齿顶圆与节圆之比等，使用户按照罗茨泵的实际设计过程输入数据进行设计，确保设计结果符合实际情况。并对计算结果进行强度校核，设计完成后绘出转子型线图。3. 使用逻辑判断程序将输入数据限制在合理的范围内，实现智能校核，防止用户输入的数据超出适用范围而致使程序出错，同时在对话框的下方给用户相应提示，使用户能够根据提示对输入数据进行修改。2 快速设计快速设计技术是当前市场在对产品瞬变性、多样化等需求形势下提出并发展起来的，产品投放市场时间日益成为决定产品竞争力的重要因素，当前国际市场需求快速变化的特点和新世纪更加个性化的市场趋势，促进了快速

10、设计和制造技术的发展4。目前，国内外针对快速设计的系列化模块化技术、并行设计技术、快速原型技术 5、6、基于模块模板的广义模块化设计技术7、知识工程KBE(knowledge based engineering)8与智能设计9、大规模定制设计10和虚拟制造技术等发展均较为迅速。快速设计的实施需要建立适用于企业产品特点的应用软件。如果产品结构是整体式时，很难提取多种产品中的共性因素，新产品设计是从零开始，这样，即使采用CAD技术，其提高的效率也是有限的，只有当产品系列的构成是建立在以组合模块为主的基础上，并建立起模块图形数据库时，才可能充分发挥出CAD的优势，达到提高新产品设计质量 ，缩短研制、

11、设计周期的目的。模块概念是在产品生产和设计中逐步形成的，模块能够用来组合成不同的产品，促进设计二次利用，节省设计成本11。因此，建立企业的模块化产品系统，是实施快速设计的基础。如何将设计经验、技巧转化为知识并与集成到设计系统是制造业研究的重要课题之一。随着知识工程和专家系统技术的发展，可将环境资源、设计经验和设计过程的信息用于产品模块建模。通过使用专家设计经验、人工智能技术和模块化产品设计过程及环境的知识，为实现模块化产品设计的自动化和生产的自动化提供了有力的支持。使用CAD、CAE、KBE软件结合其他软件可以对各种不同的企业及工厂建立典型产品的模块化设计专家系统(expert system)

12、12，实现更高层次的设计知识重用，可缩短产品开发的时间，促进产品创新。2.1 机械产品快速设计平台的概念和体系结构快速设计是在产品的概念设计阶段，针对市场和顾客需求，运用面向具体产品专用设计知识和设计工具，快速制定可用于制造的方案，快速付诸实施。2.1.1快速设计平台的概念快速设计平台是指一组软件接口或设计工具构成的通用结构并用来高效率地开发和生成一系列的专用设计系统。设计平台的目的是建立适用于企业各自特点的应用软件，它是以建立企业的模块化产品系统为基础的产品，系统的构成是建立在以模块(通用部件)组合为主的基础上13，通过提取多种产品的共性因素，建立参数化模块图形库，应用模块化设计方法，使设计

13、过程规范化和科学化，提高设计的快速响应速度和自动化程度，以达到提高产品设计质量、缩短研制和设计周期的目的14。快速设计应用平台是一个支持复杂信息环境下工程设计应用集成、应用开发和系统运行的软件平台。因此，以平台为基础，建立起适用于企业特点的应用软件系统，是建立快速设计系统，加快应用软件开发速度的有效途径。2.1.2 快速设计平台的体系结构通过以上分析，建立快速设计平台的软件体系结构以产品设计知识的集成处理和重复利用为核心，以产品的模块化为基础，用于支持特定机械产品快速开发。它包括以下3个主模块:设计知识处理和利用模块系统采用面向对象的知识表的模式来管理知识库和数据库，使设计人员无须关心数据的存

14、取，系统通过知识获取界面或应用程序接口API将知识和各种产品数据变成系统所规定的模式，形成统一的变量化集成产品模型 ，存入数据库和知识库。系统存储产品模型 ，包含了非几何和几何信息，以及描述产品如何设计、分析和制造的工程准则15。系统提供框架推理、规则推理、实例推理和模板推理等各种知识利用方法。过程控制向导模块通过提供标准化的设计过程流程，引导与控制设计的进行，控制所有的信息流，实现快速设计流程的管理。它能有效地管理产品的所有过程，包括从概念设计到产品模型的定型中所有的项目管理和任务分配等。系统集成总线模块和开放式API系统靠应用程序接口API以及集成总(CORBA/DCOM标准等)16与各种

15、应用程序相连接，API的作用是要实现每个应用程序跟中心数据模型的映射，即应用程序通过API跟系统内核心产品数据模型进行数据交换。应用程序包括参数化几何建模、产品构型设计、参数化有限元分析、优化设计及其它各类以构件为基础的专用工具集。通过模块化产品构型设计实现模块模板的选择、实例化以及模块的组合、基于参数化有限元分析专用程序库和基于参数化模块库的模块拼装产品分析程序的生成与运行。因此，快速设计平台可将设计活动所需的各种应用程序和工具集成起来，形成丰富的设计功能，在设计过程中形成和使用统一的产品模型17。3 罗茨泵型线设计3.1罗茨泵真空泵罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。它是由罗茨

16、鼓风机演变而来的。根据罗茨真空泵工作范围的不同，又分为直排大气的低真空罗茨泵；中真空罗茨泵（又称机械增压泵）和高真空多级罗茨泵。罗茨泵(roots-type pump) 是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。罗茨泵的工作原理与罗茨鼓风机相似。由于转子的不断旋转，被抽气体从进气口吸入到转子与泵壳之间的空间v0内，再经排气口排出。由于吸气后v0空间是全封闭状态，所以，在泵腔内气体没有压缩和膨胀。 但当转子顶部转过排气口边缘，v0空间与排气侧相通时，由于排

17、气侧气体压强较高，则有一部分气体返冲到空间v0中去，使气体压强突然增高。当转子继续转动时，气体排出泵外。罗茨泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。如图3-1为罗茨泵转子由0°转到180°的抽气过程。在0°位置时（图中a），下转子从泵入口封入v0体积的气体。当转到45°位置时（图中b），该腔与排气口相通。由于排气侧压强较高，引起一部分气体返冲过来。当转到90°位置时（图中c），下转子封入的气体，连同返

18、冲的气体一起排向泵外。这时，上转子也从泵入口封入v0体积的气体。当转子继续转到135°时（图中d），上转子封入的气体与排气口相通，重复上述过程。180°（图e）位置和0°位置是一样的。转子主轴旋转一周共排出四个v0体积的气体。罗茨泵的转子有四叶螺旋形的，也有双叶直齿形的。它横截面的外轮廓线称为转子的型线(或齿型)。工作时两个转子靠传动比为1的齿轮来带动，其转子间表面不接触，但其间隙要保持一定，这样转子的型线必须做成共轭曲线，即满足齿廓啮合基本定律的一对齿廓曲线，称为共扼曲线。也就是只要给出一条曲线，就可做出一条与之相应的曲线。这样，转子型线可做出很多对来，均能满足

19、运动要求。但实际上选用齿型时还要考虑如下几个条件:应满足泵有最好的工作性能，为增加抽速，容积利用系数要尽可能大，也就是说转子所占的面积要小。有良好几何对称性，保证运转平稳，无噪音，互换性好。要保证齿型具有足够的强度。容易制造，易得到较高的精度。图3.1 罗茨泵运行原理实际上能满足这些要求的转子齿形常用的有三种:即圆弧线齿形、渐开线齿形和摆线齿形。目前国内外的罗茨泵多采用前二种型线，而少用摆线。型线设计分两个步骤:1)理论型线设计，保证两转子在旋转的各个位置上始终相互啮合。2)实际型线是在理论型线的基础上作出来的，它保证在运转中两转子永远保持一定的间隙没有理论型线的设计，就不会得出正确的齿型，而

20、工程上只有正确的实际型线，才能保证泵的可靠运行。几种常见的转子型线的特点a 摆线型:这是一种在国外使用比较广泛的型线，英国的 HOLmes 公司和日本宇野组铁工所，早期也都用过此型线。但是这种型线的面积利用系数比较低，因此现在一般已不用这种型线了。b 大圆弧齿顶渐开线型:渐开线型较之摆线型有了很大的改善。与其他叶型相比，当其它参数相同时，该叶型具有较大的排气量和较高的容积效率，而且渐开线也易于加工。大圆弧齿顶渐开线型是渐开线型的改进版。它在七十年代末从日本进口的转子实物上陆续的出现。这种改进了的渐开线型，由于增加了齿顶圆弧与齿根圆弧，啮合后的密封效果肯定比普通渐开线型(齿顶和齿根均存在空刀槽，

21、啮合时的密封效果较差)要好得多，故在法国 Hibon 公司新开发的转子型线中也应用了大圆弧齿顶形式。图3.2 转子型线及参数c 包络线型:包络线型包括圆包络线型，直线包络线型，和偏心圆包络线型。圆包络线型是利用一转子不动另一转子转动形成包络线的方法绘出型线的。直线包络线型比较少见。过去曾用于小型罗茨流量计上，近来为获得高真空，在小型三级高真空罗茨泵上有新的发展。这种型线腰部较粗，能保证足够的强度，但面积利用系数较低。在七十年代末，经过改进，出现了偏心圆包络线型，并获得一定的应用。法国Hibon 公司78年来我国北京展销时曾展出一台小型的罗茨鼓风机，其以偏心圆包络型线设计方法设计的转子受到关注，

22、并被引入中国19。当具有相同的转子直径D和转子中心距 A时，偏心圆包络线法和圆包络线法绘出的型线相比，节圆外偏心圆比圆弧瘦，节圆内则稍肥。3.2 圆弧渐开线转子型线本次设计采用大圆弧齿顶渐开线型该叶型具有较大的排气量和较高的容积效率，而且渐开线也易于加工。大圆弧齿顶渐开线型是渐开线型的改进版。它在七十年代末从日本进口的转子实物上陆续的出现。这种改进了的渐开线型，由于增加了齿顶圆弧与齿根圆弧，啮合后的密封效果肯定比普通渐开线型(齿顶和齿根均存在空刀槽，啮合时的密封效果较差)要好得多20。典型型线如图3-2所示。下节将分段分别介绍型线组成及方程。3.3 转子型线组成、方程及绘制由于罗茨泵转子型线具

23、有对称型，所以我们只需研究转子的四分之一即可。简化如图3-3所示，圆弧渐开线转子型线分成5段，分别为A-B段圆弧、B-C段圆弧、C-D-E段渐开线、E-F段圆弧，F-G段圆弧，下面分别介绍：图3.3 四分之一转子型线A-B段为圆心在转子中心O，半径为Rm(Dm/2)的圆弧。B-C段为圆心在O1点（在节圆上），半径为rn的圆弧。 C-D-E是一段渐开线，其基圆半径为r，该弧与节圆交于D点，D点恰在叶型长、短轴的夹角的平分线上，即AOD=DOG=/4。E-F段为圆心在O2(在节圆上)，半径为rn的圆弧F-G段为圆心为转子中心O，半径为R-rn，对圆心张角FOG=/2的圆弧。型线上任何相邻曲线在邻接

24、点处，即在B、C、D、E和F点等处都具有公法线或公切线。AOB=/2BOD=DOF=由此观止，转子型线参数为多个，但其中只有三个独立参数，只要给出三个任意彼此独立的参数，其余参数均可由之求出。有关型线参数公式如下：（1）转子长轴Dm与泵中心距A之比Z为（2）（3）（4）（5）（6）一个转子转一周所排除的几何面积Ak为 （7）泵的容积利用系数为： （8）转子长度L为（9）式中：S泵的几何抽速(M3/min) n泵轴转速(rpm) Ak单个转子转一周所排除的几何面积(mm2)根据以上方程，可以通过泵的转速S、泵轴转子速度n、Z、Z1的值可以求出所有型线的数据8。具体实现程序为函数solveall,

25、程序的程序框图如图3-4所示。根据以上数据可以很容易画出4段圆弧，所以重点就是渐开线的绘制，本次设计中采用描点法绘制。已知原点标准渐开线方程：(10)(11)C-D-E渐开线是标准渐开线经坐标系变换，坐标原点从(0,0)平移到p0点，顺时针旋转角度，=omegac（附件），经坐标变换后的方程为：(12)实现渐开线方程程序如下所示：(defun involute(omega / pinx piny num1 num2)(setq num1 (+ (* rb (cos omega) (* rb omega (sin omega)(setq num2 (+ (* rb (sin omega) (-

26、0 (* rb omega (cos omega)(setq pinx (+ (* num1 (cos aeof) (- 0 (* num2 (sin aeof) p0x)(setq piny (+ (* num1 (sin aeof) (* num2 (cos aeof) p0y)(setq pin (list pinx piny)通过对话框获取用户自定义的绘图步长，然后用while循环，每一绘图步长为一点用pline命令连接。图3.4 solveall函数程序框图3.4湿式直排大气罗茨泵参数分析和选择多圆弧渐开线转子型线，特点在于转子头部有一段半径为Rm的圆弧，它与泵腔等半径，其密封性能好

27、，这样可以减少处在粘滞流状体下的气体在各间隙中返流，这有别于罗茨增压真空泵。反映这段圆弧的参数为角度，角大时即说明转子头部密封性能好，返流少。由方程(1)、(2)、(6)知道，对一既定的Z，就有一个最大的角max。(13)由方程（8）可看出，当Z一定时，容积利用系数与压力角有关，压力角大，容积利用系数也增大。由方程（6）可看出，Z一定时，角减小时，角减小，角增大。当Z一定时，为了得到较大的容积利用系数，必增大压力角。压力角增大将导致角增大，致使角减小。其临界值，即当=0，就是罗茨增压真空泵所选的圆弧渐开线型线。图 3.5=f1(Z,)关系曲线图参数的选择，有的希望角大（湿式罗茨泵）；有的希望容

28、积利用系数大（罗茨增压真空泵）；甚至，直排大气气冷罗茨真空泵要求很大角（比如=60o）。前人已经计算出不同Z值下关系及关系20，根据一系列表绘出图3-5，即=f1(Z,)关系曲线，型线参数选择范围就是两虚线与横轴所围成的曲边三角形。曲边三角形右侧虚线即代表=0的情况，也就是罗茨增压真空泵以往所使用的情况；而左侧虚线是=max时，即刚好不发生型线干涉的多圆弧渐开线型线情况，也就是湿式罗茨真空泵以及罗茨鼓风机所应用的极限情况。曲边三角形顶点为圆弧渐开线转子型线（=0）的压力角=min的情况。Z=Rm/R值的确定很重要，一个制造厂家在同类产品系列中往往选择同一个Z值。它的大小也表征转子腰部大小，对于

29、本次设计的湿式罗茨泵，由于受力较大，轴较粗，要求有一定的转子腰宽，一般多选Z=1.5，故本程序默认Z值即是。3.5 容积利用系数计算容积利用系数计算公式0=1-SSs（14）式中：S转子断面面积Ss转子长轴扫过的面积从上面的分析我们已经知道转子型线的组成，而且转子断面是轴对称图形，我们只需要求得四分之一的面积就可以求S，我们可以通过积分法把上面所求的所有型线的方程代入，每间隔一个很小弧度做一条射线，求所有小扇形的面积和即可。本设计采用了另一种方法，AutoCAD系统提供area命令，通过该命令可以求的任意多段线、曲线等的面积，很方便，和Auto LISP函数(getvar)获取area命令返回

30、的面积值。具体实现代码如下所示：(command "area" "o" pt)(setq areas (getvar "area")Ss的计算如图3-6阴影所示，应为一扇形面积加一三角形面积，得Ss计算公式如下：Ss=(-arctan(Rm2-R2)R)×Rm2+R(Rm2-R2)(15)这种方法比起用小扇形求和要简便很多。这样我们就可以得到每种方案的容积利用系数，并且显示在每个方案的下面供用户参考，这样就可以选择一个容积利用系数高的方案进行转子加工。图3.6 Ss面积计算示意图3.5 转子强度校核对罗茨泵而言，作用在转子上

31、的压差引起的作用力要比转子的离心作用力要小得多。因而，只需计算转子离心力作用而引起的断裂强度。FL=0.5VP2rp(16)式中FL半个转子的离心力;Vp转子体积(m3);转子材质的密度（kg/m3）；转子角速度=2n（n为转子的转数r/s）；rp转子轴心与半个转子的质心举例（m）。转子腰部中心断面上作用的拉伸应力：=FL/2l(C-DB2)(17)式中l转子长度（m）；DB转子轴的直径（m）。安全系数nz=T/。在每个确认加入方案的型线的下部都会显示该方案的转子校核结果。3.6 动态演示程序程序不仅可以实现转子型线的快速设计生成，利用AutoCAD强大的二次开发能力还可以实现型线的模拟仿真，

32、实现转子型线的啮合测试等。程序使用AutoCAD提供的delay命令，通过设置delay时间实现转子转动快慢。程序具体实现过程：1. 通过动态模拟控制对话框获取转速、转动圈数。2. 根据获取数据设置delay的时间、图形转动角度、定义一个完整转子为一图形块bl1。画出泵壳体示意图。3. 用while循环实现图形块的插入（-insert命令实现）并且每循环一次转子的角度分别增加和减少10o(可以修改)。通过不停的画图、删除实现转子的动态转动。4 转子型线快速设计系统图4.1型线快速设计工作流程图4.1 编写主控程序，控制型线设计的工作流程如图4-1所示，一个完整的转子型线设计过程，应当包括型线选

33、择、型线计算、数据校核等。图1所示，开发交互式罗茨泵转子型线系统软件就是利用交互图形显示系统的功能，在屏幕上以人机交互形式进行设计。该软件主要包括：人机交互主控程序、图形对话框程序等模块18。同时为了节省测试时间，有必要的动画模拟程序。4.2 AutoCAD菜单栏定制这里的型线快速设计系统，是在已有AutoCAD软件上进行二次开发的，如图4-2所示主菜单。因为AutoCAD的菜单由菜单文件定义的，可以修改现有的菜单文件或创建自己的菜单文件。通过编辑菜单文件文本， 定义各菜单项和单击该菜单项所执行的动作，如图2所示。该动作由AutoLISP语言表达，即采用LISP语言函数调用的方式进入下一个程序

34、模块主控程序第二层。图4.2 菜单栏4.3 程序对话框设计按照图4-1所示的工作流程，分别设计了获取用户输入数据对话框、用户圆整对话框、显示所有数据对话框、确定方案对话框、动态模拟对话框以及非法数据处理对话框等。次层对话框可以通过多种方式实现，例如：AutoCAD图像控件菜单、DCL对话框控制语言7（此例被采用）、VBA中用户窗体的编辑等。现按照工作流程顺序介绍主要对话框。4.3.1获取用户新设计数据对话框对话框如图3所示，对话框控制由(get)函数（附件）完成，用户通过如图2所示菜单的新转子型线设计选项调用(get)函数，通过该对话框输入界面获得应输入的数据，包括设计抽速、设计转速、长轴中心

35、距比Z、长径比Z1，在整个输入过程有(testdata)函数检测数据的合法性，然后进行一系列的运算处理进入下个程序。图4.3 参数输入对话框4.3.2获取用户圆整、转子直径数据对话框从参数输入对话框经运算处理后，通过(round)函数进入用户圆整对话框，对话框如图4-4所示，上面的运算初步计算节圆、基圆半径和腰宽长度供用户参考，获取用户圆整数据。用户可以根据圆整的大小微调转子的形状，每个输入控件也都加入了非法数据检测程序。图4.4 用户圆整对话框4.3.3展示所有型线数据对话框从以上步骤用户圆整对话框获取用户圆整和转子轴直径后，进行转子型线所有参数的运算，并通过(mod)函数调用转子型线主要参

36、数对话框，对话框如图4-5所示，通过按钮“添加到待选方案”可以直接将目前设计做为一种方案输出到图纸，在型线的下面有Z、Z1、0等相关值供用户查看，添加到方案的同时程序会自动记录当前设计的数据保存在已经设计好的数据存储表data里，通过“修改”按钮可以继续通过修改Z,Z1进行方案修改，通过(roud1)函数到圆整对话框进行再设计。图4.5 转子所有参数显示对话框4.3.4确定方案对话框当通过上面的对话框设计完成多种方案后，在图纸上已经有n种方案及这些方案的相关数据。用户可以根据自己的实际选择需要的方案，通过菜单栏的确认方案选项(choose)函数调用确定方案对话框，对话框如图4-6所示，程序会提

37、供已存储所有设计方案数据列表，通过用户选择从data表中获取所有设计参数，并在图纸上画出相应的型线。图4.6 确定方案对话框4.3.5动态模拟对话框图4.7 动态模拟对话框当用户完成方案设计和确定方案后，本程序提供了动态演示供用户初步查看转子啮合情况，通过菜单栏的动态演示选项(rot)函数调用转动演示控制对话框，对话框如图4-7所示，用户可以选择动态演示转动的速度，有快、中、慢三个选项，可以自行定义转子转动圈数，默认为5。4.3.6非法数据处理对话框在本程序的所有用户输入控件都加入的非法数据检测程序(testdata)函数，检测程序是根据获取用户输入字符的ASCII码的值判断是否为所需数据。主

38、要为数字“09”和小数点“.”。如果为非法数据(testdata)函数通过(dataerror)函数调用非法数据提示对话框，提示对话框如图4-8所示。 图4-8 非法数据处理对话框5 结论本次设计是遵循转子型线的设计流程，充分利用计算机辅助设计功能，从而实现罗茨泵转子型线快速设计的目标，提高设计的效率和质量，大大减少设计工作量和缩短产品开发周期。本次设计主要完成：1.利用AutoCAD中自带的菜单编制功能定制用户菜单，实现系统定制。通过用户菜单可以快速地实现罗茨泵转子型线的设计，并对设计结果进行修改。用户能在AutoCAD中方便快速地调用设计程序，实现罗茨泵转子型线的快速设计。2.利用Auto

39、CAD内嵌的DCL对话框设计语言设计出友好的人机交互界面，按照转子型线的实际设计流程设计程序的运行流程，确保设计结果符合实际情况并且比实际手动设计更加精准。3. 利用AutoCAD强大的图形处理能力和强大的二次开发扩展能力，实现了转子的动态模拟，使用户初步观察转子啮合情况，缩短设计、生产周期。本次设计只是属于三大类型转子型线的其中一个，通过对AutoCAD进行二次开发，实现转子型线的快速设计和动态演示，并且拥有友好的用户交互界面。如果将另外两种转子型线的设计程序进行整合，扩大和完善设计程序数据库，为今后的设计工作提供更大方便，这对提高设计效率、降低产品成本、增强企业市场竞争力具有一定意义。6

40、谢辞在本次设计即将结束之际，衷心感谢给予指导的王庆生老师，他是一位非常认真负责的老师，耐心讲解，循循善诱的教导。在设计期间，他对我倾注了大量心血，所以我才能顺利完成此次毕业设计。同时，还要感谢合肥工业大学的所有领导和老师，尤其是过程装备教研室的全体老师四年来对我的培养和教育，感谢同学、家人的支持和帮助。使我给自己的本科学习画上圆满的句号，我会继续努力。最后，再次向给予我帮助的领导、老师、同学表示深深地感谢，谢谢你们！ 参考文献1 孔庆复编，计算机辅助设计与制造M，哈尔滨工业出版社，1999.7.2 孟学军，王云渤.框架结构CAD系统J计算机辅助设计与图形学学报，1999,(2):154-158

41、.3 李建新,王鹏洋,刘君.Auto CAD中实现尺寸驱动的参数化设计功能的开发J.齐齐哈尔大学学报,2002,18(2):94-97.4 陈永亮;徐燕申;侯亮，等.机械产品快速设计与制造技术的研究A. 中国机械工程学会生产工程分会“面向21世纪的生产工程”学术会议C.广州: 2001.5 姜慧;徐燕申;谢艳 机械产品模块化总体规划方法的研究J.机械设 计. 1999,(12):1-3.6 高广达;徐燕申;林汉元，等.产品模块化设计中的模块选择算法J.机械设计，2000,(8):5-7，24.7 徐燕申;侯亮 液压机广义模块化设计原理及其应用J.机械设计，2001,(7):1-4.8 Peno

42、yer JA; Burnett G; Fawcett DJ Knowledge based product life cycle systems: principles of integration of KBE and C3P J. Computer-Aided Design，2000,(32):311-320.9 周济;肖人彬;查建中 智能设计M.北京:高等教育出版社，199810 博编.AutoCAD2002/2000 visual lisp开发指南M，清华大学出版社.2001.11 王庆生， 张晔. 基于模板的液压机身三维快速设计J. 合肥工业大学学报(自然科学版),2000，23(S

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45、茨泵转子实际型线公式的推导与计算J.真空,1989,(5):49-54.18 龚建华.一种新的系列化罗茨泵转子型线J.真空与科学术,1991,11(4):228-232.19 徐文宾,于振华,胡焕林.偏心圆弧罗茨转子型线的研究J.流体机械，2006,34(4): 41-43.20 刘玉岱.湿式罗茨真空泵转子型线研究J.真空，1986,(5):1-9.附录main.lsp源代码：;dataerror.dcl(defun dataerror ()(if (> (setq dlg_dataerror (load_dialog "C:Documents and SettingsAdmi

46、nistrator桌面GDdataerror.dcl") 0)(progn (if (new_dialog "dataerror" dlg_dataerror)(progn ;progn;(action_tile "accept" "(accepterroraction)")(start_dialog);end progn(alert "Unable to display dialog box") );endif(unload_dialog dlg_dataerror) );end progn(alert

47、 "Unable to load dialog box");endif);(defun accepterroraction ();(done_dialog 1););考虑小数点 不考虑小数点if (or (< d "0") (> d "9")(defun testdata (char / i d)(setq i 1)(while (<= i (strlen char)(setq d (substr char i 1)(if (= d ".")()(if (or (< d "0&qu

48、ot;) (> d "9")(progn(dataerror)(setq i (+ (strlen char) 1);如果出现>1个非法字符只提示一次)(setq i (+ i 1);drive get.dcl(defun get ()(if (> (setq dlg_get (load_dialog "C:Documents and SettingsAdministrator桌面GDget.dcl") 0)(progn (if (new_dialog "get" dlg_get) (progn ;progn2(st

49、art_list "mtlist" )(mapcar 'add_list mlist1)(end_list)(set_tile "boxsth" (rtos s)(set_tile "boxn" (rtos n)(set_tile "boxz" (rtos z)(set_tile "boxz1" (rtos z1)(mode_tile "boxsth" 2)(action_tile "mtlist" "(getaction)")

50、(action_tile "boxsth" "(getaction)")(action_tile "boxn" "(getaction)")(action_tile "boxz" "(getaction)")(action_tile "boxz1" "(getaction)")(action_tile "next1" "(next1action)")(setq flg0 (start_dialog

51、) (alert "Unable to display dialog box") ) ;end if(unload_dialog dlg_get) );end progn1 (alert "Unable to load dialog box") ) (if (= flagnext1 1)(progn(setq flagnext1 0) ;setq flagnext1 0 要放在round 前 后面flagback1同理 否则会出现按back1后 不能结束任何对话框 对咯 对咯 仔细想一下程序运行顺序(round) )(defun getaction ()

52、(testdata (get_tile "boxsth")(testdata (get_tile "boxn")(testdata (get_tile "boxz")(testdata (get_tile "boxz1")(setq s (atof (get_tile "boxsth")(setq n (atof (get_tile "boxn")(setq z (atof (get_tile "boxz")(setq z1 (atof (get_tile

53、 "boxz1")(setq idmt (get_tile "mtlist")(setq idmt (atoi idmt)(setq rho (nth idmt mlist2)(setq rho (distof rho)(setq sigmat (nth idmt mlist3)(setq sigmat (distof sigmat);get over(defun next1action ();(testdata (get_tile "boxsth")(solveR)(setq rb (* rp (expt (- 1 (expt (-

54、 z 1) 2) (/ 1.0 2) (solveall)(setq h (* (- rp rn) 2)(done_dialog) (setq flagnext1 1) )(defun round () (if (> (setq dlg_round (load_dialog "C:Documents and SettingsAdministrator桌面GDround.dcl") 0)(progn (if (new_dialog "round" dlg_round) (progn ;progn2 (set_tile "textdp&quo

55、t; (rtos (* 2 rp) 2 3)(set_tile "textdb" (rtos (* 2 rb) 2 3)(set_tile "texth" (rtos h 2 2)(mode_tile "boxdp" 2)(action_tile "boxdp" "(roundaction)")(action_tile "boxdb" "(roundaction)")(action_tile "boxds" "(roundac

56、tion)")(action_tile "next2" "(next2action)")(action_tile "accept" "(done_dialog)")(action_tile "back1" "(back1action)")(action_tile "boxsf" "(roundaction)")(start_dialog) ) (alert "Unable to display dialog box") ) (unload_dialog dlg_get) ) (alert "Unable to load dialog box");endif(if (= flagback1 1)(progn(setq flagback1 0)(get)(if (= flagnext2 1)(progn(setq flagnext2 0)(mod)(defun roundaction ()(testdata (get_tile "boxdp")(testdata (get_tile "