前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇參數(shù)化范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

參數(shù)化范文第1篇

關(guān)鍵詞：計算機輔助設(shè)計；參數(shù)化繪圖；Auto CAD二次開發(fā)

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)25-1579-03

Parametric Drawing Design of Gear

XIN Xue-gang, FU Chun-hua, YANG Chang-niu

(Electromechanical Engineering Dept., Sichun University of Science & Engieering, Zigong 643000, China)

Abstract: Taking a parametric drawing design of Gear for instance, this paper analyzes the principles andthe methods of modularization design, and the practical program with an Auto LISP tool. Adapting this method, the user could enhance quality and efficiency of drawing, which will have practical significance and popularization meaning.

Key words: CAD; parametric drawing design; redevelopment of AutoCAD

1 引言

齒輪在機械傳動系統(tǒng)中是一種常見的傳動件，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計或維修過程中常常需要繪制齒輪零件圖。為提高齒輪的設(shè)計質(zhì)量和效率，降低設(shè)計成本，其重要途徑就是開發(fā)齒輪參數(shù)化設(shè)計與繪圖軟件。而且它在機械CAD系統(tǒng)中作為一個模塊也是十分必要的。AutoCAD軟件包是繪圖功能強大的通用軟件，但其人機交互方式的繪圖效率卻較低。AutoCAD參數(shù)化繪圖可彌補這一缺陷，AutoCAD參數(shù)化繪圖就是根據(jù)零、部件的相似形狀，編寫程序，用程序完成命令的調(diào)用。用戶只需輸入必要的參數(shù)，即可完成形狀相同，參數(shù)不同的圖形的繪制。本文就直齒輪零件圖參數(shù)化繪圖進行介紹。

2 總體設(shè)計思想

參數(shù)化設(shè)計就是根據(jù)結(jié)構(gòu)確定基本參數(shù)，進行計算后繪圖。

總體設(shè)計思路是從DCL界面輸入設(shè)計參數(shù)，然后從數(shù)據(jù)文件讀入相關(guān)的一些數(shù)據(jù)后進行基本的參數(shù)化繪圖計算，采用模塊化設(shè)計方法，最后完成齒輪零件圖的繪制。

采用模塊化程序設(shè)計方法可使軟件設(shè)計思路清晰，便于程序的設(shè)計與調(diào)試。開發(fā)工具選用簡單易學的AutoLISP語言，操作界面采用DCL對話框，使軟件操作方便直觀方便。

其設(shè)計思想如圖1所示。

■

圖1 總體設(shè)計思路

3 齒輪參數(shù)化繪圖程序的實現(xiàn)

3.1 齒輪繪圖參數(shù)的確定

齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)按GB/ T 10095-1998取得，并根據(jù)參數(shù)化繪圖參數(shù)選取的基本原則選取：標準直齒齒輪的結(jié)構(gòu)形式、齒輪的模數(shù)（2個系列）、齒輪齒數(shù)（Z）、齒寬（b）、齒輪安裝軸的直徑（dh）、毛胚、材料、精度等級作為基本幾何參數(shù)。

其余結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)工程手冊上的規(guī)定進行相應的計算機處理。如齒輪輪轂的鍵槽數(shù)據(jù)可采用數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫技術(shù)。

3.2 參數(shù)的輸入界面設(shè)計

齒輪基本參數(shù)輸入模塊界面如圖2所示。

在該模塊中，某些數(shù)據(jù)間具有關(guān)聯(lián)性（如齒輪模數(shù)系列與其后面的模數(shù)值的相關(guān)聯(lián)性），對各種輸入數(shù)據(jù)的容錯處理等是比較關(guān)鍵問題。

3.2.1 容錯處理的實現(xiàn)

當輸入值不符合規(guī)定要求時，應有相應提示或能自動地做出相應處理。

如下面的函數(shù)用來檢查輸入值是否小于零;VALUE是指輸入值，KEY是指輸入值所在控件。

(defun check-0 (value key)

(if (> 0.0 value)

(progn (alert "非法輸入!

\n請重新輸入：")

(mode_tile key 2)

……

3.2.2 數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)性的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性是指當某一項數(shù)據(jù)改變時，與之關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)項隨著改變。如下面的函數(shù)實現(xiàn)齒輪模數(shù)系列與其值的關(guān)聯(lián)性，即當選擇某一系列模數(shù)時，齒輪模數(shù)一欄數(shù)據(jù)的顯示，也作相應的改變。同時，鎖住另外一組模數(shù)的選擇，否則選出的模數(shù)有可能不符合設(shè)計手冊的推薦優(yōu)先選用值。

3.3 繪制齒輪零件圖的功能模塊

分析標準直齒齒輪的結(jié)構(gòu)，有六種繪圖模塊，如圖2中的幻燈片所示。每一種模塊分別完成一種相應樣式的直齒齒輪的繪制。同時，每一種樣式又基本是由繪制主視圖和剖視圖完成，而繪制主視圖中，又包括基本圖形的繪制、標注。一幅完整的齒輪零件圖繪制還包括齒輪參數(shù)表、圖框、標題欄、填寫技術(shù)要求等。采用模塊化設(shè)計方法，圖框、標題欄、工程標注等可利用已開發(fā)的模塊，提高開發(fā)效率。根據(jù)機械零件圖的組成要素和模塊化程序設(shè)計的思想，繪制齒輪零件圖的功能模塊如圖3所示。

■

圖3 繪制零件圖的功能模塊圖

3.4 零件圖的生成

根據(jù)作圖基點及帶輪的基本幾何參數(shù)，計算相應繪圖點的坐標，然后用LISP編程作圖。

3.4.1 繪齒輪視圖

標準直齒齒輪的六種結(jié)構(gòu)如圖2中的幻燈片所示。每一種齒輪結(jié)構(gòu)的視圖用一個模塊來完成?，F(xiàn)以實心齒輪結(jié)構(gòu)的參數(shù)化繪圖為例說明其視圖的繪制與尺寸標注。

工具前面確定的基本參數(shù)，按照齒輪設(shè)計的有關(guān)規(guī)定與基本計算，可以計算出圖4所示的點坐標。繪制時新齒輪的點位圖如圖4所示。

■

圖4 繪制實心樣式齒輪視圖的點位圖

基本尺寸的標注也需要用到圖4的點位圖。尺寸標注的重點在尺寸公差的標注。

3.4.2 尺寸公差標注與形位公差標注

AutoCAD系統(tǒng)的尺寸公差標注與形位公差標注是以對話框方式進行的，在AutoCAD二次開發(fā)中是不允許的出現(xiàn)對話框進行人機交互的，否則會大大降低程序的運行效率與應用推廣。

以標注圖5所示的尺寸公差為例,具體實現(xiàn)語句如下：

(setq m1 (strcat "%%c" (rtos l) dh (itoa dj) "{\\H0.5x;\\S" fuhao sx "^" fuhao xx ";}"))

(command "dim aligned" pt1pt2 "t" m1 b1)

通過對形位公差實體數(shù)據(jù)的研究，在二次開發(fā)中可以通過重新改造形位公差的實體數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)表來達到目的。函數(shù)如下：

(defun tolerance1 (pt)

(setq stm_data1 (entmake '((0 . "TOLERANCE")

(100 . "AcDbEntity")

(8 . "標注層")

(100 . "AcDbFcf")

(3 . "STANDARD")

(10 100.0 100.0 0.0)

(1 . "{\\Fgdt;h}%%v0.022%%v%%vA%%v%%v")

(210 0.0 0.0 1.0)

(11 1.0 0.0 0.0))

);entmake

) ;setq

(setq stm_data1 (entget (entlast)))

(setq list_point_new (cons 10 pt) ; 構(gòu)造成為新的組碼表

list_point_old (assoc 10 stm_data1) ; 在屬性列表中取出舊組碼表

stm_data (subst list_point_new list_point_old stm_data1)

);setq

(entmod stm_data) ;更新對象

);defun

3.4.3 參數(shù)表的填寫

齒輪參數(shù)表是齒輪參數(shù)的一個重要的表示形式，相關(guān)的齒輪參數(shù)都在程序中計算；同時，對公差組部分的參數(shù)，如公法線長度變動公差，則采用數(shù)據(jù)庫方式錄入，這就大大的減短了設(shè)計周期，在實際生產(chǎn)應用中有很好的使用意義。因篇幅有限，與數(shù)據(jù)庫的連接及讀取數(shù)據(jù)庫在此不作討論。

3.5 運行示例

運行時出現(xiàn)圖2的參數(shù)輸入界面，因篇幅有限，選擇簡單的實心式齒輪結(jié)構(gòu)，輸入繪制齒輪的基本參數(shù)，就得到一個完整的齒輪零件圖，如圖6所示為只截取了視圖部分。

■

圖6 運行實例（視圖部分）

4 結(jié)束語

本軟件經(jīng)過多次在AutoCAD2004版以上調(diào)試運行，效果十分理想，生成的零件圖符合國家機械制圖標準，可用于實際生產(chǎn)，有較好的實用性和應用性，有一定的推廣價值。該軟件有以下幾個特點：

1）輸入數(shù)據(jù)方便、可靠。對話框操作界面形象直觀、簡潔，與Windows界面風格一致操作方便；

2）可維護性和可擴充性都較好。由于采用模塊化程序設(shè)計思想，程序的設(shè)計思路清晰，模塊化程度高，軟件開發(fā)效率高，因而具有較好的可維護性和可擴充性；

3）本程序可作為齒輪設(shè)計計算、繪圖一體化的一個獨立模塊，也可作為機械圖庫的一個模塊。

參考文獻：

[1] 符純?nèi)A.計算機輔助設(shè)計[M].成都:西南交通大學出版社,2006.

[2] 汪琪美,霍新明.對話框與驅(qū)動程序設(shè)計[M].北京:海洋出版社,1998.

[3] 吳勇進,林美櫻.AutoLISP&DCL基礎(chǔ)篇[M].北京:中國鐵道出版社,2003.

參數(shù)化范文第2篇

1關(guān)鍵技術(shù)

1.1基礎(chǔ)骨架搭建零件的基礎(chǔ)骨架搭建是骨架參數(shù)化式建模方法的重點，主要在三維軟件如CATIA中建立可以繪制出零件基礎(chǔ)模型的尺寸參數(shù)，同時基本也是零件鍵參數(shù)，以某氣缸體基礎(chǔ)骨架為例：通過基礎(chǔ)骨架參數(shù)定義后，我們既可以繪制出基礎(chǔ)氣缸體外形輪廓，也可以繪制出基礎(chǔ)內(nèi)腔外形。從下圖1可知，骨架參數(shù)的內(nèi)容中已是由設(shè)計工程師對缸體各系統(tǒng)參數(shù)進行了定義，有壁厚、到前端距離、高度、螺栓尺寸、主軸承寬度等。而各系統(tǒng)功能模塊則分為了曲軸箱、前端、后端、主軸承座、水套、油道、螺栓孔、曲軸包絡(luò)、加工等，各個模塊中都存有相關(guān)的參數(shù)信息和基本草圖。工程師在對各系統(tǒng)模塊進行設(shè)計的過程中會很方便，只要將相關(guān)模塊的參數(shù)信息和草圖調(diào)用出來就可以了。

1.2功能骨架模塊劃分功能骨架模塊的劃分需要依靠工程師對零件結(jié)構(gòu)的理解，還是以氣缸體為例，氣缸體作為一個復雜零件可以看作是一個內(nèi)部有很多隔板的箱型殼體結(jié)構(gòu)，是安裝運動件和各附件的支撐架。根據(jù)其功能應用的不同，可以將氣缸體劃分為幾個不同的功能模塊，再通過統(tǒng)一定義的骨架參數(shù)分別繪制出各功能模塊的外形包絡(luò)，這樣只要通過修改骨架參數(shù)即可得到不同的功能模塊外形包絡(luò)。氣缸體功能模塊的劃分和其加工過程的砂芯劃分十分類似，骨架模塊劃分如下：1、內(nèi)腔模塊2、水套模塊3、油腔模塊4、外形模塊（包含螺栓包絡(luò)及加強筋）5、整合毛坯模塊6、工藝加工及成品模塊。這樣的拆分使零件結(jié)構(gòu)變得更加清晰。

1.3各功能骨架之間參數(shù)關(guān)聯(lián)及傳遞由于各功能模塊之間有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此如果將每個模塊的數(shù)據(jù)都存放在CATIA軟件里的同一零件體下，勢必Part的結(jié)構(gòu)樹會非常復雜，不便于后期操作。此時可以利用CATIA軟件里面產(chǎn)品功能，將每個模塊存放在不同的產(chǎn)品下，做到一個產(chǎn)品包含一個功能模塊。根據(jù)產(chǎn)品特點，為避免數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)混亂及傳遞數(shù)據(jù)，需要引用CATIA軟件中的功能。經(jīng)過后的參數(shù)，可以被包括本零件體在內(nèi)的所有在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)里的其他零件體引用，類似文件共享；其他使用者是無法更改后的參數(shù)的，只能由初始者更改，而相關(guān)引用者會自動得到更新后的數(shù)據(jù)。因此很好達到了數(shù)據(jù)傳遞的效果。

1.4布爾運算替代普通加/減操作普通加/減操作多采用堆疊的方式，利用CATIA軟件本身對實體零件進行獨立性控制修飾特征操作，如圖3所示：圖3Catia軟件普通增添操作圖示骨架式建模主要通過布爾運算的方式進行操作，在不同的特征結(jié)合之前，可以各自運用倒角方式，結(jié)合之后無需進行細節(jié)倒角處理，并且各個特征是由各自的骨架參數(shù)進行操作得到的，對于一些參數(shù)進行修改調(diào)整，零件不容易出錯，很容易修改，如圖4所示：圖4骨架參數(shù)化式建模增添操作圖示

2創(chuàng)新點

2.1自頂向下式建模流程

基礎(chǔ)骨架與功能模塊骨架的引入使建模流程變?yōu)樽皂斚蛳率?，零件工程師在?shù)模搭建時思路與步驟也隨之自頂向下，清晰的零件結(jié)構(gòu)樹不僅可視性較好且可操作性高，工程師僅需調(diào)整基礎(chǔ)骨架參數(shù)（頂端），各功能骨架參數(shù)（下部分支）也會隨之進行更改，在產(chǎn)品設(shè)計初期，靈變的零件數(shù)?？梢赃m應各項變化要求，大量的節(jié)省了零件設(shè)計及驗證時間。

2.2零件加工工藝引入建模流程零件建模中引入加工工藝模塊不僅使零件數(shù)模更為準確，同時節(jié)省了在零件發(fā)包后由于供應商反饋的零件加工分析存在問題而反復進行修改的時間。另一方面，設(shè)計過程與制造工藝相聯(lián)系也使得零件工程師的技術(shù)專業(yè)知識進一步提高，從而設(shè)計出更合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高設(shè)計質(zhì)量。

2.3團隊協(xié)同式建模操作與普通建模方式相比，該創(chuàng)新的建模方式在團隊協(xié)作共同建模的任務上有著十分顯著的優(yōu)勢。普通建模方式同時只能經(jīng)由一人對零件各功能模塊進行設(shè)計、修改，如果同時多人進行操作則只會以最后一人修改內(nèi)容為主。在考慮到節(jié)省建模時間等方面問題，該創(chuàng)新建模方式在搭建完基礎(chǔ)骨架參數(shù)之后，通過工作站共享操作，各協(xié)同建模者從本地電腦直接打開存放在工作站中各自負責的模塊，此時在不打開基礎(chǔ)骨架而單獨打開功能骨架的情況下可以單獨設(shè)計及修改所負責的模塊。

3結(jié)語

參數(shù)化范文第3篇

本文通過對比常見的諸如數(shù)字建筑、非線性、BIM系統(tǒng)等概念和參數(shù)化設(shè)計之間的關(guān)系，闡述了建筑建筑參數(shù)化設(shè)計組成和意義。

關(guān)鍵字：建筑參數(shù)化設(shè)計，函數(shù)，變量，數(shù)字建構(gòu)，數(shù)字建筑，非線性，BIM系統(tǒng)

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著當代學科之間的互相穿插交疊，計算機程序和傳統(tǒng)的建筑設(shè)計領(lǐng)域結(jié)合誕生了建筑的參數(shù)化設(shè)計。自此，參數(shù)化作為當今建筑設(shè)計界炙手可熱的一個名詞閃入了建筑師的眼簾。在其出現(xiàn)伊始，國內(nèi)建筑師發(fā)現(xiàn)這些利用參數(shù)化生成的作品完全顛覆了傳統(tǒng)建筑的“韻律感”，奉獻給世人極富吸引眼球的“絢麗感”，從而不少建筑師對其趨之若鶩，生硬的把它理解成對建筑穿上一層絢麗的表皮，借以讓作品能脫穎而出。參數(shù)化也就和數(shù)字建筑，非線性，BIM系統(tǒng)等詞匯混淆在一起，成為很多建筑師揮灑個性的手法，甚至是體現(xiàn)自己作品是否時尚的一種標簽。然而非理性的參數(shù)化生成形式又很快伴隨著諸如項目難以施工，造價高昂而又浪費等實踐問題被市場抵觸和排斥。一熱一冷，讓建筑師們開始反思究竟什么是參數(shù)化設(shè)計，該如何使用參數(shù)化設(shè)計。

1．建筑參數(shù)化的本意：

參數(shù)化設(shè)計的英文是Parameter Design，而parameter的意思是“參量，系數(shù)，變量”，也即是說，參數(shù)化設(shè)計就是將設(shè)計要點提煉成不同的變量，這種過程類似數(shù)學中的函數(shù)關(guān)系式，一系列的變量經(jīng)由函數(shù)運算之后會產(chǎn)生一系列的結(jié)果，這些結(jié)果雖然不同，但運算過程是相同的。那么對應到建筑設(shè)計中，變量是一個合理范圍內(nèi)的很多數(shù)值，有可能是面積，有可能是百分率，也有可能是完全隨機的一組數(shù)值，函數(shù)關(guān)系就是一套生成或者組合的邏輯。和數(shù)學函數(shù)一樣，既然變量是很多的，那么結(jié)果也是很多的，建筑師要最后挑選出合理的一個或者一組結(jié)果。可以簡單地想象一個樓梯的構(gòu)建過程：樓梯的構(gòu)建邏輯就是一個一個的臺階，依次往上同時往前疊加，最終能到達上一層標高的樓板。這個構(gòu)建邏輯就是對構(gòu)建樓梯的函數(shù)描述。那么樓梯設(shè)計的變量自然是由單個臺階的高度和踏面寬度以及樓梯間的大小還有樓層的高度這些數(shù)值組成。這個過程，類似于使用autocad中的建筑工具來畫樓梯，選項中需要建筑師填寫的各個數(shù)值就是變量。相應的空間適用雙跑梯、直跑梯、旋轉(zhuǎn)梯或者異形梯就是構(gòu)建邏輯。當然，作為一個有工作經(jīng)驗的建筑師，設(shè)計出一把經(jīng)濟實用的樓梯，也許根本不用思考變量和函數(shù)的關(guān)系，甚至不需要電腦和計算。然而將這個例子舉一反三，如果加入日照節(jié)能計算，要求構(gòu)件更符合模數(shù)，模擬人員逃生的效率等控制因素，電腦無疑將比建筑師的大腦更加勝任，因為統(tǒng)計的工作是電腦的強項。

2．非線性

非線性原本也是數(shù)學哲學的概念，指的是變量和結(jié)果之間不成比例的一種自然關(guān)系。而自然界很多現(xiàn)象包括人的主管感受多是呈現(xiàn)出非線性關(guān)系。延伸到建筑中的例子也有很多，比如想讓房間感覺大一倍，有時只用改一改房間的長寬比，在面積增加不多的情況下就已經(jīng)可以達到房間變大一倍的感覺，更不用說還可以改變一下房間的高度，開窗的比例，房間墻面的顏色等更多的感受手段，這是個心理感受呈現(xiàn)非線性的例子。實際使用的例子也很多，比如相同的總疏散寬度，同樣多的人數(shù)，兩個門的疏散效果往往會比一個門好，但是也不能說三個，四個或者更多就一定會更好。建筑設(shè)計中的體現(xiàn)非線性關(guān)系的例子比比皆是，維特魯威在前年前的《建筑十書》中就曾說過建筑作品需要經(jīng)濟美觀實用，用現(xiàn)今的觀點，也即是使用者對空間，功能，造價，美觀的要求。其實對于任何建筑設(shè)計，這幾點都可以轉(zhuǎn)換成變量，加上不同項目所對應的不同的任務書和場地條件等組成的其它變量，經(jīng)過建筑師理解和重新組織之后呈現(xiàn)的一定是個非線性結(jié)果。所以說，參數(shù)化是迎合建筑設(shè)計的一種設(shè)計方式和過程。

3.數(shù)字建筑

數(shù)字建筑是參數(shù)化設(shè)計的前提。數(shù)字建筑是上世紀末電腦輔助設(shè)計即CAD繪圖方式的流行而誕生的一個概念。CAD將建筑設(shè)計從難以修改的圖紙轉(zhuǎn)換到方便修改的數(shù)字模型中，設(shè)計師可以直接讀取和控制長度、面積方便的布圖和設(shè)置比例尺，從而提高了設(shè)計和表達效率。參數(shù)化設(shè)計也是建立在電腦運算上的，所以說參數(shù)化是基于數(shù)字建筑的前提上的。

4．數(shù)字建構(gòu)：

肯尼思·弗蘭普頓提出“建構(gòu)是詩意的建造”，其表達的意思是一整套建筑設(shè)計、構(gòu)建、施工的合理邏輯。這套邏輯要利用材料的合理的受力形式來砌筑成形，同時又要將這種砌筑方式的美學特點展現(xiàn)出來。比如磚是穩(wěn)重的材料，那么選它造樓時適合堆砌，可以用拱結(jié)構(gòu)，但不宜用它來表現(xiàn)大跨度，這是和磚的受力不符的形式，雖然可以通過技術(shù)手段做到看上去像用磚砌出的懸挑，但這時候磚就只是一種裝飾的材料，體現(xiàn)不出穩(wěn)重的堆砌美感。

數(shù)字建構(gòu)則可以說是利用嚴謹?shù)臄?shù)學模型構(gòu)建成的建筑形式。這些數(shù)學模型一般說來都可以表現(xiàn)成無限復制的幾何形狀，同時又是美觀和結(jié)構(gòu)邏輯的。比如斐波那契數(shù)列，又稱黃金分割數(shù)列，它的組成方式為后面的數(shù)字是有前兩個數(shù)字相加的和，依次類推產(chǎn)生出來的一種數(shù)列。它的美學形式上接近黃金分割的比例，自然界有很多美好的實例也驗證了這個數(shù)列的合理性。

斐波那契數(shù)列在自然的實例

數(shù)字建構(gòu)的出現(xiàn)，讓電腦在建筑師合理組織功能和空間之后，還可以對設(shè)計用數(shù)字邏輯進行一輪優(yōu)化。

5．BIM系統(tǒng)

BIM（ Building Information Modeling）也即是建筑信息模型，是實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計的應用工具，它不僅將建筑師的想法轉(zhuǎn)換成方案，還可以為施工建造提供優(yōu)化和建議。傳統(tǒng)的CAD設(shè)計里，行業(yè)規(guī)范規(guī)定了建筑師如何用點、填充等手段去繪制墻、樓梯、門窗等建筑構(gòu)件，而傳統(tǒng)的建筑電腦模型則是用附有不同材質(zhì)參數(shù)的體塊或者面來表現(xiàn)建筑形體，電腦只是用來記錄和傳遞建筑師的想法。但在以REVIT為代表的BIM系統(tǒng)里不再是單純的點線面元素。設(shè)計師在繪制平面圖的時候就已經(jīng)要輸入相關(guān)的參數(shù)來告知電腦墻的做法，樓梯的做法，玻璃的設(shè)置，梁柱的位置。這樣電腦才真正的讀懂了建筑師的設(shè)計，從而能為建筑師繪制圖紙。這不僅僅只是簡單地理解為為節(jié)省建筑師的繪圖勞動，生成最終的建筑模型或者是立剖面大樣。而是在電腦理解圖紙的同時，還能為建筑師計算日照節(jié)能，逃生模擬，模擬建筑室內(nèi)的空氣流動；方便結(jié)構(gòu)師將建筑模型導入到專業(yè)計算軟件中驗算出合理梁柱的尺寸和結(jié)構(gòu)布置，并反提回BIM系統(tǒng)中；為設(shè)備工種驗算管線之間是否有沖突，或者管線與結(jié)構(gòu)之間會不會有沖突，提醒建筑師再合適的位置預留管線的穿孔。如果存在不合理的地方，建筑師可以方便的調(diào)整方案。而BIM對于類似的有可能牽一發(fā)動全身的調(diào)整可以迅速作出反饋，讓建筑師看到問題是否得以解決又或者是會牽涉到其它那些修改。換言之就是BIM系統(tǒng)利用電腦的強大運算機能，將每次修改后整個建筑的建造過程在電腦里實施了一次，將來真正施工的時候必然減少了各工種對圖紙時失誤的可能性，減少了圖紙的變更，減少了人力物力和時間的浪費，數(shù)十倍的提高了建筑師團隊的勞動效率。

有豐富實踐經(jīng)驗的建筑師團隊也許也可以做到以上的要求。但對于非笛卡爾坐標系能描述的雙曲面外形的建筑設(shè)計，BIM系統(tǒng)的高效性尤為凸顯。電腦的窮舉精確分析方式此時會比人腦的定性輔助經(jīng)驗的分析方式更加可靠。以CATIA軟件為代表的工業(yè)設(shè)計軟件，可以為雙曲面外形的建筑構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計?；贑ATIA平臺的建筑軟件DP（Digital Project）可以讓建筑師以更符合模數(shù)的單元形體去重構(gòu)所需要的曲面效果，從而達到可以使用更符合模數(shù)的材料，布置出更少種類的結(jié)構(gòu)節(jié)點，甚至直接導出鋼結(jié)構(gòu)的曲線方程和編號，直接去鋼構(gòu)工廠生產(chǎn)出相應的尺寸的鋼件就可以去現(xiàn)場按照編號進行安裝施工。這些曾是傳統(tǒng)建筑師不能單靠想象就能完成的復雜工作，如今BIM系統(tǒng)已經(jīng)可以完成，讓建筑師解放出更多的精力投入到營造空間等設(shè)計的核心問題上。

基于DP-CATIA設(shè)計的西班牙畢爾巴鄂古根海姆博物館（圖片來源自因特網(wǎng)）

基于DP-CATIA設(shè)計的日本橫濱國際客輪航站樓（圖片來源自因特網(wǎng)）

參數(shù)化范文第4篇

（福建農(nóng)林大學 機電工程學院，福建 福州 350002）

摘 要：挖掘鏟是馬鈴薯收獲機的關(guān)鍵部件之一，其性能參數(shù)的好壞直接影響到機具的挖掘效果.針對目前馬鈴薯挖掘鏟設(shè)計及改進效率低的問題，開發(fā)出馬鈴薯挖掘鏟參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)以VB為開發(fā)環(huán)境，通過SolidWorks及其提供的API函數(shù)，實現(xiàn)了挖掘鏟的參數(shù)化建模及裝配；利用ANSYS及其提供的APDL函數(shù)，實現(xiàn)了挖掘鏟的參數(shù)化有限元分析，并通過VB建立了交互式用戶窗體，極大的方便了設(shè)計者對馬鈴薯挖掘鏟的設(shè)計與改進，提高了設(shè)計效率.

關(guān)鍵詞 ：挖掘鏟；VB；SolidWorks；ANSYS

中圖分類號：S23；TP311文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）08-0026-03

基金項目：東南煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機械化關(guān)鍵技術(shù)裝備研究與開發(fā).中煙辦【2010】2號（110200902076）；閩煙司科【2012】2號（2012（048））

馬鈴薯已成為我國繼稻米、小麥、玉米之后的又一主糧，但我國馬鈴薯收獲的機械化水平低，特別是適用于丘陵地區(qū)的馬鈴薯收獲機還很少，大多還是人工挖掘[1,2].挖掘鏟是馬鈴薯收獲機的重要部件之一，它由鏟片及鏟架等組成，其主要功能為挖掘薯塊，并將薯塊輸送至分離裝置[3].挖掘鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)對機具的挖掘效果影響很大，工作時既要挖掘出所有薯塊，將薯塊順利輸送至分離部件，又要盡量降低機具的動力消耗[4]，設(shè)計出一個符合要求的挖掘鏟需進行大量田間試驗及修改，在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，挖掘鏟的每一次改進都需重新進行人工建模及有限元分析.因此，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用在農(nóng)機的仿真中，通過VB、SolidWorks、ANSYS軟件及其二次開發(fā)模塊設(shè)計出馬鈴薯挖掘鏟參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有便捷的用戶界面，它可以根據(jù)用戶所輸入的尺寸參數(shù)對挖掘鏟進行參數(shù)化三維建模，以及根據(jù)用戶所輸入的材料特性及載荷等參數(shù)進行參數(shù)化有限元分析，并對挖掘鏟進行自動裝配，該系統(tǒng)極大的提高了挖掘鏟設(shè)計和改進的效率.

1 系統(tǒng)設(shè)計流程

馬鈴薯挖掘鏟參數(shù)化系統(tǒng)包括參數(shù)化建模、參數(shù)化有限元分析及自動裝配模塊.系統(tǒng)通過SolidWorks進行建模及裝配，采用ANSYS進行有限元分析，并利用VB編制用戶窗體.用戶在建模窗體中輸入相應的尺寸參數(shù)，系統(tǒng)便會驅(qū)動SolidWorks建立對應的馬鈴薯挖掘鏟的零件模型，用戶在有限元分析窗體中輸入相應的材料參數(shù)，系統(tǒng)便驅(qū)動ANSYS對零件進行有限元分析，并顯示分析結(jié)果.零部件設(shè)計完成，便可通過建模窗體自動完成建模.其流程圖如圖1所示.

2 挖掘鏟的參數(shù)化建模

Solidworks向用戶提供了API函數(shù)進行二次開發(fā)，用戶在Solidworks中的所有操作都可以通過編輯API函數(shù)來實現(xiàn)參數(shù)化[5].API函數(shù)通過聲明和實例化可以被VB所調(diào)用.本文通過挖掘鏟鏟片的參數(shù)化來介紹參數(shù)化建模過程.

在VB中創(chuàng)建鏟片的參數(shù)化建模窗體，如圖2所示，將其鏟厚、鏟長、鏟寬等尺寸參數(shù)作為輸入內(nèi)容，并將鏟片的結(jié)構(gòu)示意圖顯示在窗口中，方便用戶設(shè)計時參考.

為了實現(xiàn)VB與SolidWorks的連接，必須先對SolidWorks API的最高層對象及文檔對象進行聲明和實例化，具體代碼如下：

Set swApp CreateObject("sldworks.appli cation")//對SolidWorks API的最高層對象

Set part = swapp.newpart//創(chuàng)建新文檔

利用SolidWorks API函數(shù)編制草圖及特征命令，并提取其中的尺寸特征，通過VB對其尺寸進行參數(shù)驅(qū)動，代碼如下：

Dim H as Double//申明變量類型

H= CDbl(txtH.Text) / 1000 //對變量單位進行轉(zhuǎn)換

boolstatus = Part.Extension. SelectByID2 ("草圖1", "SKETCH", 0, 0, 0, False, 0, Nothing, 0)//選取草圖

Set myFeature = Part. FeatureManager. FeatureExtrusion2(True, False, False, 0, 0, H, ……)//拉伸命令

……

輸入相應的尺寸參數(shù)，點擊創(chuàng)建，即可在SolidWorks中創(chuàng)建出鏟片模型，如圖3所示：

3 挖掘鏟的參數(shù)化有限元分析

ANSYS為用戶提供了二次開發(fā)模塊[6]，用戶可以首先建立鏟片、鏟架等的log文件，然后利用APDL語言對其進行編譯，并通過VB對APDL命令流進行調(diào)用，對零件的單元類型、彈性模量等變量進行參數(shù)化，實現(xiàn)對挖掘鏟的參數(shù)化分析，最后通過VB的圖像控件顯示有限元分析結(jié)果.本文通過鏟片的分析介紹參數(shù)化有限元分析的過程.

鏟片的有限元分析用戶窗體如圖4所示，窗體中有單元類型、網(wǎng)格精度等下拉框及彈性模量等用戶輸入文本框.

為了能使VB調(diào)用ANSYS，首先要通過shell函數(shù)來建立VB與ANSYS的連接，代碼如下：

Dim dy

dy=Shell("C:\Program Files\……\ANSYS.exe -b -p ane3fl -i shi.txt -o sh.log", 1)

其中C:\Program Files\……\ANSYS.exe為ANSYS的安裝目錄.-b表示為設(shè)置ANSYS的處理模式為Batch模式.-p 表示為設(shè)置ANSYS為Multiphsics模塊產(chǎn)品特征代碼，變量名為ane3fl.-i為所輸入的APDL文件，-o表示輸出的文件，此處為*.log文件.

用戶可以根據(jù)需要編制常用的APDL命令流，如單元類型、材料屬性等，部分命令流如下：

et,1,solid164 //定義單元類型

mp,ex,1,2.1e5!Q235 //定義定義彈性模量及材料特性

mp,nuxy,1,0.3 //定義泊松比

mp,dens,1,7.81e-3 //定義密度

……

在分析的過程中需通過VB的timer控件對ANSYS的分析進度進行實時判斷[7]，如果有file.err文件產(chǎn)生，則說明VB的shell函數(shù)對ANSYS的調(diào)用成功.用戶窗口中跳出“ANSYS分析完成”通知用戶.其關(guān)鍵代碼如下：

Private Sub Timer1_Timer()

If Dir(App.path&"\file.err") <> "" Then

MsgBox("ANSYS分析完成！")

End if

Timer1.Enable=False

End sub

分析完成后，用圖形保存命令將圖形保存至到工作目錄中，并利用VB圖像控件的Loadpicture函數(shù)將應力云圖顯示在VB窗口中，如圖5所示.從圖中我們可以看到鏟片的最大應力在鏟片與鏟架連接的地方，為195MPa，小于Q234的屈服極限強度233MPa，因此，該尺寸參數(shù)可以做為鏟片的設(shè)計參數(shù).在設(shè)計時如果發(fā)現(xiàn)強度不夠，則可以通過修改鏟片的尺寸參數(shù)并在系統(tǒng)中快速建模并進行有限元分析.

4 挖掘鏟的參數(shù)化裝配

挖掘鏟的參數(shù)化裝配需利用SolidWorks API函數(shù)的選擇與遍歷面的技術(shù)將多個零件按對應的配合關(guān)系裝配在一起[8].挖掘鏟主要包括鏟架、鏟片以及沉頭螺栓.

在自動裝配之前首先需用swApp.ActiveDoc來激活SolidWorks文檔，并通過swApp.NewAssembly()函數(shù)新建裝配體文檔，然后再利用OpenDoc6()函數(shù)將需要插入的零件放至內(nèi)存.具體代碼如下：

Set swModel=swApp.ActiveDoc//激活SolidWorks文件

Set swModel=swApp.NewAssembly()//新建SolidWorks裝配體文件

AssemblyTitle=swModel.GetTitle//獲得SolidWorks新建裝配體的標題

Set swPart=swApp.OpenDoc6(＂F:\canshuhua\chanjia.SLDPRT＂,1,0,＂ ＂, longstatus, longwarnings)//將鏟架放入內(nèi)存

……

接下來利用函數(shù)AddComponent4()將加載后的零件通過添加到當前裝配體中，并且通過AddMate3()函數(shù)添加約束關(guān)系，使兩零件約束完全，關(guān)鍵代碼如下：

boolstatus = swModel.AddComponent 4(＂F:\canshuhua\chanpian.SLDPRT＂,0,0,0)

boolstatus=swModel.SelectByID(＂chanpian -1＂+＂@＂+AssemblyName,＂COMPONENT＂,0,0,0)

Set myMate=swModel.AddMate3(swMateConcentric,1,False,0,0,0,0,0,0,0,0,False, Errors) //兩孔采用同心軸配合

自動生成的裝配體如圖6所示，通過SaveAs3()函數(shù)將裝配體保存至指定的文件夾中.

longstatus = swModel.SaveAs3(＂F:\canshuhua\zhuangpeiti.SLDASM＂,0,2)

5 結(jié)論

通過開發(fā)馬鈴薯挖掘鏟的參數(shù)化設(shè)計系統(tǒng)，使用戶在系統(tǒng)中輸入相應的尺寸參數(shù)便可實現(xiàn)對挖掘鏟的參數(shù)化建模并進行自動裝配；輸入相應的材料參數(shù)等便可以對挖掘鏟進行自動有限元分析并顯示分析結(jié)果.如用戶發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計不合理，則可修改相應參數(shù)，系統(tǒng)會快速重新建模及分析.通過此系統(tǒng)，可以減少建模及有限元分析所消耗的時間，提高了挖掘鏟的設(shè)計效率，使設(shè)計者可以更加專注于田間試驗及挖掘鏟的改進.

參考文獻：

〔1〕史明明,魏宏安,劉星,等.國內(nèi)外馬鈴薯收獲機械發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)機化研究,2013(10):213-217.

〔2〕王公仆,蔣金琳,田艷清,等.馬鈴薯機械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)機化學報,2014(1):11-15.

〔3〕張建.4M-2型馬鈴薯聯(lián)合收獲機優(yōu)化設(shè)計與仿真[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學,2008.

〔4〕李雷霞,賈晶霞,李建東,等.土壤參數(shù)與馬鈴薯收獲機牽引阻力的研究[J].農(nóng)機化研究,2013(10):125-128.

〔5〕劉淼淼,惠忠文,郝萬東.基于VisualC++6.0的SolidWorks二次開發(fā)技術(shù)[J].電腦開發(fā)與應用,2010（4）:55-57.

〔6〕龔曙光,謝桂蘭,黃云清.ANSYS參數(shù)化編程與命令手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

參數(shù)化范文第5篇

關(guān)鍵詞:精確建模;斜齒輪;參數(shù)化;掃掠

引言

齒輪傳動是機械傳動中應用最廣泛的一種傳動方式,由于漸開線的特點,漸開線齒輪又是齒輪傳動最常用的齒輪類型。近年來隨著CAD/CAE/CAM/CAPP技術(shù)的迅速發(fā)展,為了便于利用計算機仿真軟件對齒輪傳動進行運動、振動噪音、輪齒修型等分析,齒輪的精確參數(shù)化建模已經(jīng)成為一個必要過程,而齒輪的建模精度又對計算結(jié)果起到?jīng)Q定性的作用。漸開線直齒圓柱齒輪由于螺旋角為零,因此精確建模已經(jīng)沒有問題,而漸開線斜齒輪由于齒面為空間漸開線螺旋面,且其端面齒形與法面齒形不同,三維精確參數(shù)化建模過程比較困難。在目前所能查找的論文中提出了很多斜齒輪精確參數(shù)化建模的方法,但仔細研究發(fā)現(xiàn)里面所提到的很多方法根本就無法實現(xiàn)斜齒輪的精確參數(shù)化建模,為此先從理論上對斜齒輪參數(shù)化精確建模進行討論。

一、參數(shù)化建模中齒數(shù)與模型分析

在斜齒輪的精確建模中有一部分文獻沒有考慮到齒數(shù)對建模的影響[1][3][4][5][6][7][8]。沒有考慮齒根圓與基圓之間的大小關(guān)系,根據(jù)斜齒輪的齒根圓與基圓公式有:

df=d-2?mn(h*an+c*n)(1)

db=d?cosat(2)

df=db=d-2?mn(h*an+c*n)-d?cosat(3)

由公式(3)可以得到

=z?--2.5(4)

如果斜齒輪的齒根圓 與基圓 相等,則公式(4)右邊等于零。

z?--2.5(5)

對應標準齒輪有an=200,這樣斜齒輪的齒根圓與基圓之間的大小關(guān)系就是螺旋角β、齒數(shù)z和法面模數(shù)mn的函數(shù)。當齒根圓與基圓相等時,那么斜齒輪的齒數(shù)z與斜齒輪的螺旋角β就成一函數(shù)關(guān)系,在此把這個函數(shù)關(guān)系用z=f(β)來表示,這說明斜齒輪的齒根圓與基圓相等的分界線是變化的,而不是恒定的。

齒輪精確建模時,當齒根圓小于基圓的時候,齒根圓與基圓之間是沒有漸開線的,這部分曲線是刀具的齒頂加工出來的過渡曲線;當齒根圓大于基圓時,齒廓曲線全部為漸開線。所以斜齒輪精確建模一定要分這兩種情況來討論,為了方便在此用表格來給出兩者的數(shù)據(jù)關(guān)系。

二、螺旋角與斜齒輪模型的關(guān)系分析

現(xiàn)有很多論文中斜齒輪的精確參數(shù)化建模都是先利用漸開線表達式生成漸開線一條齒廓曲線,把這個端面曲線沿螺旋線進行沿引導線“掃掠”或“曲面已掃掠”命令來生成一個斜齒輪的輪齒,然后利用環(huán)形陣列生成斜齒輪的精確模型[1][2][3][4][5][6][7][8]。

(一)螺旋角的關(guān)系推導

斜齒輪的螺旋角是指分度圓上螺旋線的切線與軸線之間所夾的角度。由下推出[10]:

tanβ=(6)

L-螺旋線的導程;

π?d-斜齒輪分度圓上的直徑;

可以看出螺旋角是齒輪分度圓的一個函數(shù),在同一齒輪中,任意圓周di上的螺旋角為:

tanβi=(7)

通過公式(7)可以看出,在不同的圓周上螺旋角是不同的。

(二)沿引導線掃掠策略

掃掠體的數(shù)學模型是,先進行路徑規(guī)劃,即將掃掠路徑進行離散,求解出t時刻通過掃掠路徑曲線上節(jié)點si的坐標,然后確定在每個節(jié)點上的投影面(法平面)方程,然后將物體向投影面(法平面)投影,當時間間隔足夠小時,在滿足一定的精度情況下,把時刻t和t+t時刻之間生成的掃掠體看成是由這些投影曲線組成的面域繞轉(zhuǎn)動極軸轉(zhuǎn)動生成的實體。

為了簡化求解過程, 掃掠路徑通常寫成式的參數(shù)形式:

那么要想對一個物體進行掃掠必須給出掃掠路徑和掃掠物體,在斜齒輪精確建模中,掃掠路徑是空間螺旋線,掃掠物體為漸開線的齒廓,這樣掃掠出來的齒形隨可以參數(shù)化,但在齒形上的每一點的法線都為掃掠路徑的切矢量,如果在創(chuàng)建時,給定的掃掠路徑是分度圓上的螺旋線(在軟件中這個命令是單參數(shù)的),則得到的輪齒是任意一點的螺旋角都等于分度圓上的螺旋角,通過公式(7)可以看出這是不正確的。三維模型圖參考圖1.4。

(三)沿多條引導線已掃掠策略

一條螺旋線不可能得到正確的輪齒,如果采用多條螺旋線做掃掠路徑只能使用軟件中的“曲面已掃掠”命令來實現(xiàn),當掃掠路徑比較多的時候可以得到比較精確的輪齒模型,但這個命令是不支持參數(shù)化的,也得不到參數(shù)化模型。

下面用一個實例進行驗證:

圖四是將端面的一個齒廓面沿引導線掃掠生成的輪齒形狀,此螺旋角為β=200,可以看出輪齒的形狀發(fā)生了嚴重的扭曲,且隨著螺旋角的度數(shù)增大,扭曲現(xiàn)象就越明顯。

圖五是將端面的一個齒廓面利用曲面里面的已掃掠生成的輪齒形狀,可以看出當使用一條螺旋線的時候,輪齒發(fā)生了扭曲,不可能產(chǎn)生精確地輪齒。當增多引導引導線串時,扭曲程度降低,另外通過圖三與圖二的對比可以看出兩個操作都產(chǎn)生了扭曲,但扭曲程度是不一樣的。

通過上述論證,要想得到參數(shù)化的精確模型,必須使用掃掠命令來實現(xiàn),可以對此命令進行二次開發(fā),給定分度圓上的螺旋角,然后設(shè)定漸開線上上段的個點螺旋角的值是線性遞增的,下半段式線性遞減的,使遞增和遞減的值分別等于齒頂圓上螺旋角和齒根圓上的螺旋角,這樣既可以參數(shù)化又可得到精確的模型

三、陣列操作與參數(shù)化分析

在很多文獻中當單個齒生成后通過陣列的方法來生成整個斜齒輪模型,通常在軟件中有兩種生成方法:第一種是特征操作下的陣列(引用下的環(huán)形陣列)第二中方法是變換下的環(huán)形陣列,這兩種方法本質(zhì)上是不同的,引用下的環(huán)形陣列是不能參數(shù)化的,而特征操作下的環(huán)形陣列是可以參數(shù)化的。

所以要想進行參數(shù)化設(shè)計必須采用特征操作下的沿引導線掃掠來生成輪齒,然后再進行特征操作下的環(huán)形陣列來得到參數(shù)化模型。

四、結(jié)束語

本文主要對已有的斜齒輪精確參數(shù)化建模的方法進行分析,推導出其不能得到精確參數(shù)化模型的理論原因,為以后斜齒輪的精確建模提供理論上的參考依據(jù)。精確模型一定是理論上推導證明出來的精確,還要注意當通過計算機算法去實現(xiàn)出來后一定存在誤差的,那么必須對誤差進行分析,確定誤差的范圍是不是在后續(xù)分析的允許范圍內(nèi)。

參考文獻:

[1]白劍鋒等.UG在漸開線斜齒輪參數(shù)化設(shè)計中的應用[J].機械設(shè)計與制造,2006,(70).

[2]邵家云,任豐蘭.UG中漸開線斜齒輪的全參數(shù)化精確建模[J].農(nóng)機使用與維修,2009,(1).

[3]趙向前,徐洪濤.基于UG4.0的斜齒圓柱齒輪的三維精確參數(shù)化建模[J].金屬加工,2008,(2).

[4]魯春艷.基于UG的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的虛擬設(shè)計與分析[J].蘇州市職業(yè)大學學報,2009,(3).

[5]徐雪松,畢鳳榮.基于UG的漸開線斜齒輪參數(shù)化建模研究[J].機械設(shè)計與制造,2003,(12).

[6]孫江宏,姚文席,吳平良.基于UG的斜齒輪三維參數(shù)化設(shè)計方法-掃描成型法[J].2003,(2).

[7]徐江敏,孟慧亮,蘇石川.漸開線斜齒輪的參數(shù)化設(shè)計與應用[J].計算機應用技術(shù),2008,(11).

[8]沈軍,文軍.斜齒圓柱齒輪三維參數(shù)化建模運動仿真及其在機床設(shè)計中的應用[J].組合機床與自動化加工技術(shù),2004,(11).