ProE内齿轮三维参数化造型设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学士学位毕业论文 维 参数化造型设计 学生姓名： 指导教师： 所在学院： 学 号： 专 业： 中国大庆 2009 年 6 月买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 以 以直齿圆柱内齿轮为研究对象 ,利用关系式约束的空间曲线 ,以拉伸、镜像及阵列等方法创建直齿圆柱内齿轮实体。并以 块为开发工具 ,进行圆柱内齿轮三维参数化程序设计 ,用户可根据人机交互界面的提示 ,输入相关参数 ,即可自动生成圆柱齿轮的三维实体 ,从而缩短产品开 发周期 ,提高设计效率。 在设计的过程中举例介绍了在开发一种新型钻杆动力钳过程中利 的三维参数化造型功能进行内齿套的参数化设计过程。采用这种方法可以通过改变齿轮的驱动参数直接得到不同型号零件 ,简化了设计过程 ,节约了时间 。 关键词 ： ； 内齿轮参数化设计 ； 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 as a as of of is ro/as is of of is So it of on ,a of of in is By of be by It ey ； 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 参数化造型设计的意义 . 1 软件的介绍 . 1 数化设计和特征功能 . 2 的二次开发 . 2 动特征建模实例 . 4 与 接口开发 . 4 于 二次开发小结 . 4 软件研究动态 . 5 2 内齿轮的设计方法 . 7 齿轮设计的分析 . 7 于 次开发齿轮参数化设计的步骤 . 7 齿轮齿槽形状的精确确定 . 7 计举例 . 8 代工程设计理论方法 . 9 3、参数化实际的研究动态 . 10 数化设计方法 . 10 内外发展趋势 . 10 数化设计意义 . 10 数化设计的方 法和实现原理 . 11 数化模型的建立 . 13 序参数化 . 13 互参数化法 . 14 造过程法 . 14 线参数化方法 . 14 形的局部参数化 . 15 程图样的参数化 . 15 4、设计步骤 . 16 究思路 . 16 开线的设计要点 . 16 计内容 . 16 数分析及设置 . 16 件模型 的建立 . 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 建立参数间关系 . 17 语 . 23 统设计的缺陷 . 24 . 24 . 24 . 25 结 论 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 29买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 绪论 参数化造型设计 的意义 当 今的工业领域，越来越多地把产品的设计、分析、制造、数据管理与信息技术融为一体，以此提高工业生产的自动化水平。以前，三维产品模型的设计都是首先由设计师在图板上画出图样，然后由图形软件使用人员根据图样绘制出产品模型，这样既浪费了人力和物力，设计效率也比较低。随着 软件的广泛应用，以其开放性体系结构为基础，利用高级编程语言设计程序来实现三维模型的参数化设计，这样无疑提高了设计的自动化水平。本文正是以 通 过高级语言程序设计进行图形绘制软件的二次开发，使用户通过友好的参数设定界面输人齿轮参数 ，根据不同的参数，自动生成一系列齿轮模型，既节省了资源，也缩短了产品设计周期，大大提高了产品设计效率，对工业产品参数化设计的进一步发展有重要意义 。 软件的介绍 软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。一个功能定义系统，即造型是通过各种不同设计专用功能来实现，其中包括：筋（ 槽（ 、倒角（ 抽空（ ，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持 式的彩色打印机。可输出三维和二维图形给予其 他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这些都是通过标准数据交换格式来实现的，用户更可以配上件的其它模块或自行利用 C 语言编程，以增强软件的功能。它在单用户的环境下 (没有任何附加模块 )具有大部分的设计能力，组装能力（人工）和工程制图能力（不包括 准），并且支持符合工业标准的绘图仪（ 黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。 能如下： (1)特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； (2)参数化（ 参数 =尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3)通过零件的特征值之间，载荷 /边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计； (4)支持大型、复杂组合件的设计（规则排列的系列组件，交替排列， 各种能用零件设计的程序化方法等）； (5)贯穿所有应用的完全相关性（任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方的变动），其它辅助模块将进一步提高扩展 基本功能 e 是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代产品造型系统，是一个参数化、基于特征 的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。 数化设计和特征功能 采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。单一数据库 建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的 统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件 产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变， 控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 的二次开发 近年来，模具工业发展迅速， 术在模具设计生产方面的应用，起到了至关重要的作用， 它被认为是现代模具技术的核心和重要的发展方向。下简称 E)作为全球最完善的模具设计软件，广泛应用在我国模具行业中。 不过，在国内的一些公司和企业中， E 作为一种软件工具，主要还是集中在辅助设计的应用之上，而对于该软件的二次开发却相对严重滞后，其他软件的情况也是一样。所以以商品化的 件为平台进行二次开发，使国外这些软件工具适合我国生产的设计要求，是很有必要的，这也是目前国内在使用国外的 件时的一项重要工作。对 E 进行二次开发，对于我国的企业来说 ，有着很大的意义，它不仅可以使软件适合国内企业的设计要求，还可以大大地节省设计成本和人力物力，缩短生产周期，给我国的模具工业生产带来很大的方便。 一般来说，对 E 进行开发有两种方法，第一种是利用该软件自带的 句进行开发，第二种是利用块，通过编写 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 用户程序、软件及第三方程序提供了与 e 的二次开发功能。 是一种采用了特征建模技术，基于统一 数据库 的参数化的通用 用它提供的二次开发工具 的基础上进行二次开发，可以比较方便地实现面向特定产品的程序自动建模功能，并且可以把较为丰富的非几何特征如材料特征、精度特征加入所产生的模型中，所有信息存入统一的 数据库 ，是实现 成的关键技术之一。本文分别对几何特征和非几何特征的程序自动建模技术进行论述。 统要和其它系统集成往往需要通用 数据库 接口。然而直到 的 没有提供 数据库编程接口。另外，弹出式对话框是目前最先进最流行的一种人机交互界面，能向用户提供图形与文字共存的可视化环境，使操作更为自然、简便和快速，但提供下拉式菜单（包括菜单栏标题及其菜单项）的 编程接口，而没有提供开发对话框的编程接口。本文研究并开发了 用 大的功能实现对话框的开发与 数据库 的访问。 几何特征的程序自动建模方法分析对于几何特征的程序自动建模，供了以下三种方法来实现：特征描述每一个特征由不同的特征元素树（ 定义。在程序中对每个特征元素树的全部变量赋值一次，就可以产生一个特征，多个特 征的积累就形成产品模型。特征元素树包含的信息分为四类：（ 1）特征本身的所有选项和属性。如特征类型名称、隆起或切槽特征等的深度计量方式、孔的放置方式等。（ 2）特征与已存在的几何实体的参考关系。（ 3）用于构造特征的平面图形的起始位置。（ 4）所有的尺寸值。目前这种方法还不成熟，因为它有以下三个缺点：（ 1）要由程序产生模型，程序必须包含产品模型的所有信息，从底层起由程序构建模型，编程量十分大。（ 2）因为每种特征由不同的特征元素树来描述，所以编程难度大而且所编程序非常难于理解。（ 3）并不是所有的特征都可以用这种方法产 生。 族表这种方法的步骤是：预先手工构建产品模型，把它作为族表的类属件（ 然后在族表中定义各个控制参数来控制模型的外形大小，这样就可在程序中通过改变各个参数的值来得到所需要的衍生件。这个衍生件的产生是独立存在的，不需要为它定义参考基准。 用户定义特征与族表法相同之处是同样要预先手工构建产品模型。模型创建后定义要包含的几何特征、参考基准、可变尺寸以及可变尺寸的记号（ 然后将这些信息存为一个后缀为 文件。这样就可以在程序中通过这个文件来改变可变尺寸，产生所需的衍生件。 与族表法不同的是，这种方法所编的程序过程与手工建模过程比较相似，因而易于理解且编程较易，因而在本文着重探讨运用这种方法的技巧。 非几何特征的附加运用 供的库函数，可以十分方便地将一些非几何特征包括材料特征以及精度特征附加到已建模型中。要由程序自动地设置材料特征，较为方便直观的办法是先在 e 界面上手工编辑多个材料文件，输入它所要求的各种参数值（例如密度、泊松率等），并存为后缀为 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文件。所输入参数的格式不限，因为存盘后 e 会自动将参数格式转化为它规定的格式。定义好材料文件 后，就可以在程序中将多种材料特征赋给产品模型，并设定其中一种材料为模型的当前使用材料。材料特征信息与产品模型的其它特征信息存于同一 数据库 中，而模型的当前使用材料的各种参数将在该产品的分析计算中自动被使用 1。精度特征的附加不需要先产生辅助文件，只需用 供的库函数（如 ）即可实现。 动特征建模实例 在这个实例中，将利用用户定义特征的方法，用 C 语言编 程，产生一个缺省坐标平面为参考基准的冲头模型，并加入精度特征和材料特征。事实上只需要修改此程序的可变尺寸赋值语句，用户定义特征文件名和材料文件名的给顶语句，就能成为其他模型的自动建模 函数 。 (1)按上面所说的方法先手工构件一任意尺寸的长方体并在头部倒圆角形成冲头模型，按上述方法制作用户定义特征文件。冲头模型所包含的几何特征为隆起和圆角，参考基准为缺省坐标平面，将长，宽，高和圆角 半径定义为可变尺寸，它们的记号分别为“ 和“ 。 (2)以下为冲头模型的程序自动建模函数， 这个程序可以动态地根据不同的长、宽、高和圆角的输入值，动态地、自动地构造出冲头模型，并在 窗口中显示出来。 与 接口开发 从本质上说， 与 接口就是 系统调用 用程序的途径。本文研究并开发一个 用程序来实现该接口。 系统，用程序与 用程序的通信方式和接口实现的关键之一 。本文提出采用动态连接库（ 式实现三者之间的通信。因为通信是通过直接的函数调用实现的，所以有执行速度快的优点。 于 二次开发 小结 （ 1）运用 提供的二次开发工具 以比较轻易地实现有程序动态地自动的进行特征建模的功能，并且所建模型能有程序自动加入较为丰富的非几何特征，并存入模型的统一数据库，特征库中，为 统的集成打下良好的基础。 （ 2）由于用户定义特征的方法适用于所有的模型的程序自动建模，所以本文的实例所用的方法和程序对于其它所有的产品模型有很大的借鉴意义。 （ 3）本文研究并开发的 与 接口，突破 局限，克买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 了在 上进行二次开发的技术难题。 （ 4）运用以上两种技术在 上进行二次开发，开发出的模具 件既有 强大的特征建模功能，又能使用 作出图文并茂的用户界面以及实现多种数据库访问功能。 软件研究动态 在参数化方法研究不断深入的基础上，世界各大公司相继推出自己的 些著名的商用公司开发的产品，基本代表该项技术发展的主流，所提供的模块基本覆盖了整个机械产品的设计过程。如 司的 司的 国西门子一利多富公司的 国参数技术公司 机械设计自动化软件 。国产的具有参数化功能的 件主要有：高华计算机公司的高华 中理工大学的 目 江大学的 通常，二维参数化程序设计可以采用程序自动生成工程图的方式实现。但在零件的三维设计中，由于三维模型的创建要涉及到草图、基准、曲面和实体等各类的特征，直接利用程序生成三维模型是非常困难的，参数化程序的设计必定十分繁 琐和复杂。因此，在对于减速器这个复杂结构的参数化设计过程中，采用与二维参数化程序设计完全不同的另一种适合于三维参数化程序设计的方法。 基本原理是采用三维模型与程序控制相结合的方式。三维模型不是 8 由程序创建，而是利用交互方式生成。在已创建的零件三维模型基础上，进一步根据零件的设计要求建立一组可以完全控制三维模型形状和大小的设计参数。参数化程序针对该零件的设计参数进行编程，实现设计阐述的检索、修改和根据新的参数值生成新的三维模型的功能，其过程 参数化设计图示 数化设计过程图由于这种方式 是在已有三维模型的基础上，通过修改设计参数派生新的三维模型，因此，我们称之为基于三维模型的参数化设计。为了与一般三维模型相区别，下面将参数化设计程序要使用的三维模型称为三维模型样板。 三维模型样板的建立在 境用人机交互式建立三维模型样板。模型样板的创建方法与一般的三维模型相同，但必须注意一下几点： （ 1)在对三维模型样板进行特征造型时，对二维截面轮廓，利用尺寸标注和施加相切、固定点、同心、共线、垂直及对称等关系实现对几何图形的全约束。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2)正确设置控制三维模型的设计参数。设计参数可 分为两种情况：一是与其他参数无关的独立参数；另一种是与其他参数相关的非独立参数。前者主要用来控制三维模型的几何尺寸和拓扑关系，后者可用以独立参数为自变量的关系式表示。实际上，参数化设计程序采用的是第一种情况的设计参数，对于后者可以不设置参数而直接用关系式表示。 （ 3)正 确 建 立 设 计 参 数 与 三 维 模 型 尺 寸 变 量 之 间 的 关 联 关 系 。 在创建草图、加减材料和其他修饰特征时，系统将会以 d1、.统的约束参数命名由统自动创建的，其 值控制三位模型的几何尺寸和拓扑关系，与用户建立的参数无关。要使用户建立的设计参数能够控制三维模型，必须使二者关联。主要采用下面两种方法： （ a)在创建或修改特征需要输入参数值时，直接输入参数名。如在草图中标注或修改尺寸值时用参数名代替具体数值。 （ b)利用 关系式功能创建新的关系式，使 统自动创建的约束参数名与设计参数关联。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 内齿轮的设计方法 齿轮设计的分析 内齿轮是内平动齿轮传动及啮合齿轮传动的重要部件，然 而还没有一套专门的设计方法，通常是将设计外齿轮一些公式合并一些修正系数后应用于内齿轮设计。由于内齿轮和外齿轮之间存在差异，所以此设计方法只能是近似的。另外内齿轮和外齿轮的齿形不同，结构参数对应力的影响也不同于外齿轮。然而，目前对直齿内齿轮结构参数对应力影响的分析还比较少。直齿内齿轮应力灵敏度有限元分析是定量分析内齿轮结构参数与应力关系的好方法。该方法是分析齿轮的应力相对齿轮结构的参数化变化率。在指定的尺寸范围内，量化分析结构参数与应力的关系，给出结构参数和应力关系的一个相关曲线图。本文应用优秀的灵敏度分析软 件 对内齿轮结构参数对应力的影响进行了详细的分析。 （ 1） 直齿内齿轮的灵敏度分析的理论基础 由于应力的概念知，在一定的载荷 F 作用下应力与载面面积成反比，即 S=F/A，显然，截面面积 A 与内齿轮的模数 、 变位系数 、 压力角 、 齿宽系数和齿宽等几何参数有关。另外，根据弹性力学分析，应力和应变关系为 S=D*B（ 2） 式中 , D 为弹性矩阵 、 B 为应变矩阵 ， 结合式 (2)和材料路学中刚度计算公式知 ,弹性矩阵与弹性体的几何关系有关 。 单个齿轮轮齿可以看作一个变截面悬臂梁 ,齿根处是悬臂梁的支点 。 所以 ,齿顶高系 数也会影响齿轮的应力 。 （ 2） 直齿内齿轮有限元模型建立 为了减少计算费用，仅模拟齿轮的一个齿面 ,并包括承载齿轮左右临近的齿 。该模型采用 元 ,该单元特别适合于不规则实体的网络划分 ,具有塑性 、 膨胀 、 蠕变 、 应力刚化 、 大变形和大应变的特性 。 根据不同情况 ,模型大约具有 1151 个单元 ,368 个支点 齿数 z=16、 模数 m=7 齿顶高系数 齿顶系数 C=度圆压力角 a=20 变位系数 坐标，直内齿轮三维模型在 中建立，在 环境中直接用 行有限元模型建立和灵敏度分析。 基于 次开发齿轮参数化设计的步骤 标准齿轮的几何尺寸决定于齿轮的六个基本参数：模数 m、齿数 z、压力角 顶高系数 隙系数 c 和齿宽系数 k。 齿轮传动设计时根据传递功率、转速和传动比等首先设置这六个参数。 齿轮齿槽形状的精确确定 齿形的渐开线形状可通过高级 征设计精确设计，但齿轮齿槽的形状与齿轮齿数、模数、变位系数和压力角有关。外齿轮齿根圆的半径小于渐买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 线的基圆半径，而内齿轮齿根圆的半径大于渐开线的基圆半径。齿轮的啮合只在渐开线部分，因此外齿轮设计时可在基圆的以下部分加与渐开线相切的直线以连接齿根圆，如图（ 1） ； 而内齿轮则无需加相切直线，仅截取渐开线的一部分即可（ 2） 图（ 1） 图（ 2） 内、外齿轮两种情况的调用 软件在零件设计模式下是无法实现两种不同零件的调用的，但在装配模式下可以实现这种调用功能，具体的方法为： 在 新建文件，坐标系统为 了叙述方便，将外齿轮表示为 A 种齿轮，内齿轮表示为 B 种齿轮，把 A、 B 两种齿轮造型在基准缺省方式下直接装配在一起，此时装配件是 A、 B 两种齿轮的重叠， 程时通过判断齿轮的齿根圆半径是否大于渐开线的基圆半径来决定采用 A 种齿轮还是 B 种齿轮。若齿根圆半径小于基圆半径则采用 A 种齿轮，否则采用 B 种齿轮。 计举例 本文 所引用的 是 “ 钻杆动力钳系列产品开发 ” 项目研究工作的一部分 ,重点研究内齿轮的参数化设计，所以直接提取相关内容的已知资料， 根据项 目本身的特点 ,以 持平台 ,利用自顶向下设计思想进行钻杆动力钳系列产品的研究和开发。论文首先总揽了国内外钻杆动力钳发展的现状 ,并权衡了各种钻杆动力钳的设计理论和结构 ,结合现有生产技术 ,运用利用参数化设计方法进行系列产品开发 ,此方法缩短了产品开发周期 ,并可以直观设计结果 ,检验整体结构设计的正确性。其次考虑到钻杆动力钳结构的复杂性 ,运用自顶向下设计思想 ,对开发产品进行层层控制和管理 ,此方法确保了整机参数化的实现 ,提供了快速修改整机设计的途径 ,提高了产品开发的效率。本文运用的基于自顶 向下设计思想进行参数化设计的方法 ,现已完成了 “ 钻杆动力钳系列产品开发 ” 的项目。该方法对提高油井钻杆动力钳的设计效率和设计水平具有重要意义。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 代工程设计理论方法 现代设计理论和方法是动态发展的，从狭义上说，它是为设计的创造性过程而建立的各种数学模型及其求解过程，或者为设计师实施创造性过程而提供的各种手段。有时理论与方法融为一体，很难划分。其核心是：数学技术与计算机技术的应用。现代设计理论和方法使得设计过程产生质的飞跃，它将传统的、经验的、感性的、静态与手工式的设计跃变为必然的、科学的、理性的、动态的计 算机化的现代设计。应用现代设计理论和方法，可以不做或少做试验，在设计阶段就能将未来产品的性能、结构和品质确定出来，从而缩短设计周期、提高设计质量现代设计理论和方法至少应包括：有限元分析、可靠性设计、优化设计、人机工程和并行设计、虚拟设计、现代造型设计、系统动态分析设计、人工智能和专家系统等方面的内容。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 、 参数化实际的研究动态 数化设计方法 参数化设计方法作为一种全新的设计方法现在已广泛被工业界所采用。它所具有的高效性、实用性等特点使其成为设计工作的发展 方向。参数化设计应用水平的高低直接决定了企业设计效率与设计质量的高低和企业核心竞争力的强弱。这是关系到企业长久生存与发展的重大问题。 本论文介绍了国内外 术的研究动态、参数化技术的理论及研究现状、 二次开发现状。在此基础上，充分运用 二次开发工具 功能，进行参数化设计研究与开发工作。在此基础上，进一步运用 程环境，开发出参数化的标准件库系统。该系统具有直观、友好的对话框界面，包含了各种不同类型的标准件，使用时只需要输入一些基本的参数就可以生成相应的三维模型，给标准件的三维建模工作带来的极大的便利。该标准件库减少了产品设计中对于 标准件设计中繁琐且重复性的工作。文中所提到建库方法具有一定的推广性，专门应用领域的用户可用文中所提到的方法来扩充自己所需的标准件库和通用件库，提高开发效率和质量。 内外发展趋势 以 以直齿圆柱内齿轮为研究对象 ,利用关系式约束的空间曲线 ,以拉伸、镜像及阵列等方法创建直齿圆柱内齿轮实体 ro/块为开发工具 ,进行圆柱内齿轮三维参数化程序设计 ,用户可根据人机交互界面的提示 ,输入相关参数 ,即可自动生成圆柱齿轮的三维实体 ,从而缩短产品开发周期 ,提 高设计效率 。 数化 设计意义 随着计算机辅助设计技术的发展，利用三维软件进行产品设计可以大大提高工作效率，缩短研发周期，降低设计成本，减轻开发人员的劳动强度，提高设计图纸质量等。本论文研究目的在于如何更好的利用三维软件进行产品设计，其中研究的关键问题 是 参数化建模 ， 机械产品的设计从产品构思、概念表达、结构设计、性能分析到最终的产品加工是一个非常复杂的过程，这种设计过程的复杂性、多样性和灵活性就要求设计自动化必须走参数化的道路，从而提高机械设计的效率。传统的设计交互造型不仅效率低而其容易出错，为提高效率， 提出了建立参数化建模的方法，通过引入基于特征的参数化造型的思想，在设计计算完成后，通过参数化驱动从而得到所需的模型。并且，在三维模型的基础上可以进行零件装配、干涉检查、有限元分析、运动分析等高级的计算机辅助设计工作。建立三维实体模型以后，还可以根据需要由该模型方便地生成传统加工过程所用的工程图。利用三维参数化设计其优点如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1)缩短总体与结构分系统之间的协调时间与工作量。由于使用同层骨架，使得零部件定位得以更快更准确的确定； （ 2)加工成产品前即可实现数字化部装即可提高部装的准确性又检验了各结构板连接的 正确性同时合理的利用了时间； （ 3)尺寸为参数化驱动为产品的系列化及结构设计修改提供了很大的方便； （ 4)可以通过输入零件密度的方法直接计算出结构分系统的重量以及质心等达到更优化的设计； （ 5)利用 二维工程图功能可直接出元件及组件的二维工程图对于外形复杂元件 (例如 架 )的设计 ,能够更加方便和准确 ,并且达到尺寸的互相关连减少设计中的人为差错和工作量。 数化设计的方法和实现原理 参数化设计以其能够使得工程设计人员不需考虑细节而能尽快草拟零件图，并可以通过变动某些约束参数 而不必运行产品设计的全过程来更新设计。它成为进行初始设计、产品模型的编辑修改、多种方案的设计和比较的有效手段 ， 深 受 工 程 人 员 欢 迎 参 数 化 （ 设 计 （ 也 叫 尺 寸 驱 动 术在实际中提出的课题，它不仅可使 统具有交互式绘图功能，还具有自动绘图的功能。目前它是 术应用领域内的一个重要的、且待进一步研究的课题。所谓参数化设计就是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定的数值，变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸。利用参数化设计手段开发的专 用产品设计系统，可使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提供设计速度，并减少信息 44 的存储量。出于上述应用背景，国内为对参数化设计做了大量的研究，日前参数化技术大致可分为如下三种方法： （ 1)基于几何约束的数学方法； （ 2)基于几何原理的人工智能方法； （ 3)基于特征模型的造型方法。 参数化设计是一种参数驱动机制，这种机制是基于对图形数据的操作。通过参数驱动机制，可以对图形的几何数据进行参数化修改，但是，在修改的同时，还要满足图形的约束条件，需要约束间关联性的驱动手段约束联动，约束联动是通 过约束间的关系实现的驱动方法。对一个图形，可能的约束十分复杂，而且数量很大。而实际由用户控制的，即能够独立变化的参数一般只有几个，称之为主参数或主约束；其他约束可由图形结构特征确定或与主约束有确定关系，称它们为次约束。对主约束是不能简化的，对次约束的简化可以有图形特征联动和相关参数联动两种方式。所谓图形特征联动就是保证在图形拓扑关系不变的情况下，对次约束的驱动，亦即保证连续、相切、垂直、平行等关系不变。反映到参数驱动过程就是要根据各种几何相关性准则去判识与被动点有上述拓扑关系的试题及其几何数据，在保证原关系 不变的前提下，求出新的几何买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 据。称这些几何数据为从动点。这样，从动点的约束就与驱动参数有了联系。依靠这一联系，从动点得到了驱动点的驱动，驱动机制则扩大了其作用范围。所谓相关参数联动就是建立次约束与主约束在数值上和逻辑上的关系。在参数驱动过程中，始终要保持这种关系不变。相关参数的联动方法使某些不能用拓扑关系判断的从动点与驱动点建立了联系。使用这种方式时，常引用驱动树，以建立主动点、从动点等之间的约束关系的树形表示，便于直观地判断图形的驱动与约束情况。参数驱动是一种新的参数化方法，其基本特征是直接对数据库进行操 作。因此它具有很好的交互性，拥护可以利用绘图系统全部的交互功能修改图形及其属性，进而控制参数化的过程；与其他参数化方法相比 45 较，参数驱动方法具有简单、方便、易开发和使用的特点，能够在现有的绘图系统基础上进行二次开发。 供了多种层次开发方法，根据层次的高低用户的灵活性不同，开发方法如下： （ 1)族表 (族表是 供给用户一个工具，不需要编制程序，功能十分有限。通过族表用户可以方便的管理具有相同或相似结构的零件，特别适合标准件库的建立和管 理。族表通过建立通用性零件为父零件，然后在此基础上对尺寸参数进行控制来生成派生零件。族表通过表格来管理，常常被称为表格驱动。 （ 2)用户定义特征 (用户定义特征也是系统提供给用户的工具，通过这个工具，用户可以将几个特征组成为一个自定义特征。系统以 件保存用户定义特征，调用时作为一个整体出现。用户定义特征有利于用户根据产品特征快速生成三维模型，提高设计效率。 （ 3)每个模型都提供了一个主要设计步骤和参数列表记载工具一 是一 种类似于 高级语言格式，用户可以根据设计需要来编辑模型的 其作为一段程序来工作，通过运行该程序来控制系统参数、特征显示和特征尺寸参数等。但是 能调用系统函数，功能十分有限。 （ 4) 供的基于 言的高级开发工具包，功能强大。用户可以通过 程来扩充系统的功能或定制基于产品的设计模块。 （ 5)在 本 之 前 是 从 同于 是它是基于 C 语言的。 持 作系统， 供了 一个庞大的 C 语言函数库，借助第三方编译环境进行调试，使得外部应用程序在一种可控制和可靠的方式买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 访问 据库和用户界面，实现与 无缝集成。随着版本的不断更新，提供的库函数更加丰富，因此，用户的应用程序功能逐渐强大。本系统中选用它作为二次开发方法，能更好的实现与人机交互界面的友好连接，下面就介绍 详细用法。 数化模型的建立 由于参数驱动是基于对图形数据的操作，因此参数模型的建立过程就是绘制一张驱动树的模型图。绘图系统将图形映射到图形数据 库中，设置出图形实体的数据结构，参数切时将这些结构中填写出不同内容，以生成所需要的参数模型。参数驱动可以被看作是沿驱动树操作数据库内容，不同的驱动时，决定了参数驱动不同的操作。出于驱动树是根据参数模型的图形特征和相关参数构成的，所以绘制参数模型时，有意识地利用图形特征，并根据实际需要标注相关参数，就能在参数驱动时，把握对数据库的操作，以控制驱动树和参数模型的变化。绘图者不仅可以定义驱动树结构，还能控制参数化过程，就象用计算机语言编程一样，定义数据、控制程序流程。这种建立驱动树模型，定义驱动树结构，控制程序流 程的手段称作驱动编程。在模型参数化中，驱动编程是建立在参数驱动机制、约束联动和驱动树基础上的。利用参数驱动机制对图形数据进行操作。由约束联动和驱动树控制驱动机制的运行。这与以往的参数化方法不同，它不把图形转化成其他表达形式，如方程、符号等；也不同绘图过程，而是着重去理解图形本身，把图形看作是一个模型，一个树，一个参数化的依据，作为与设计者“交流”信息的媒介。设计者通过驱动树把自己的意图“告诉”参数化程序，参数化程序返回设计者所需要参数模型。它关心的是驱 动树，也就是图形数据库的内容，边理解，边操作，因此运行起 来简洁 明了；实现起来也较方便。由于机械设计过程的复杂性、多样性和灵活性，要求设计自动化必须走参数化的道路。也就是采用参数化模型，通过调整参数来修改和控制几何形状， 自动实现产品的精确造型。 序参数化 程序参数化方法是将尺寸作为变量，对每种不同的结构的图形，通过编程方法进行几何计算、图形变换确定出精确几何模型，从而实现参数化设计的方法。程序参数化方法是将对产品模型的定义、表达和实现集于一身的设计方法，只有修改设计程序才能修改模型的定义。它将产品的整个设计过程一次性映射到程序代码中，一旦这个过程完成就 很难对设计模型进行较大修改，这与产品设计是一个反复修改的过程大相径庭，因此程序参数化方法只适用于产品设计的最后时期。其主要优点有： （ 1)强大而灵活的参数化能力 采用编程方法来建立产品的参数化模型，可以表达参数模型的各种形态，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中参数化变量可以包含尺寸变量、结构变量后期他没有直接物理意义的抽象变量。它不但可以将几何信息或拓扑信息进行参数化，而且可以对其他非几何信息进行参数化。其参数化模型的变动范围可以任意设定，十分自由灵活。 （ 2)对于构型变异设计具有一定的优势 ， 常见的构型变异设计形式有以下几种： （ a)几 何变异，例如通孔变成阶梯孔，轴段被辅以退刀槽； （ b)拓扑变异，如特征阵列行数、列数的变化； （ c)突变，指类型差异较大的构型之间的替换，如方孔变为圆孔，销钉连接变为螺纹连接等等。 （ 3)支持设计过程的参数化 通常的参数化模型只是设计对象的参数化模型，而采用编程方法可以对产品的设计过程建立起参数化模型，进而提供更加用户化的辅助设计过程。 单程序参数化方法也有其固有的缺点： （ a)由于其针对性太强，因而适应性很差，难以表示与处理复杂的几何约