參數化

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參數化范文第1篇

關鍵詞：計算機輔助設計；參數化繪圖；Auto CAD二次開發

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中是一種常見的傳動件，在產品開發設計或維修過程中常常需要繪制齒輪零件圖。為提高齒輪的設計質量和效率，降低設計成本，其重要途徑就是開發齒輪參數化設計與繪圖軟件。而且它在機械CAD系統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參數化繪圖可彌補這一缺陷，AutoCAD參數化繪圖就是根據零、部件的相似形狀，編寫程序，用程序完成命令的調用。用戶只需輸入必要的參數，即可完成形狀相同，參數不同的圖形的繪制。本文就直齒輪零件圖參數化繪圖進行介紹。

2 總體設計思想

參數化設計就是根據結構確定基本參數，進行計算后繪圖。

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

采用模塊化程序設計方法可使軟件設計思路清晰，便于程序的設計與調試。開發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。

其設計思想如圖1所示。

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圖1 總體設計思路

3 齒輪參數化繪圖程序的實現

3.1 齒輪繪圖參數的確定

齒輪的結構參數按GB/ T 10095-1998取得，并根據參數化繪圖參數選取的基本原則選取：標準直齒齒輪的結構形式、齒輪的模數（2個系列）、齒輪齒數（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。

其余結構尺寸根據工程手冊上的規定進行相應的計算機處理。如齒輪輪轂的鍵槽數據可采用數據文件或數據庫技術。

3.2 參數的輸入界面設計

齒輪基本參數輸入模塊界面如圖2所示。

在該模塊中，某些數據間具有關聯性（如齒輪模數系列與其后面的模數值的相關聯性），對各種輸入數據的容錯處理等是比較關鍵問題。

3.2.1 容錯處理的實現

當輸入值不符合規定要求時，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 數據間關聯性的實現

數據間的關聯性是指當某一項數據改變時，與之關聯的數據項隨著改變。如下面的函數實現齒輪模數系列與其值的關聯性，即當選擇某一系列模數時，齒輪模數一欄數據的顯示，也作相應的改變。同時，鎖住另外一組模數的選擇，否則選出的模數有可能不符合設計手冊的推薦優先選用值。

3.3 繪制齒輪零件圖的功能模塊

分析標準直齒齒輪的結構，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表、圖框、標題欄、填寫技術要求等。采用模塊化設計方法，圖框、標題欄、工程標注等可利用已開發的模塊，提高開發效率。根據機械零件圖的組成要素和模塊化程序設計的思想，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

根據作圖基點及帶輪的基本幾何參數，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構如圖2中的幻燈片所示。每一種齒輪結構的視圖用一個模塊來完成。現以實心齒輪結構的參數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，按照齒輪設計的有關規定與基本計算，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二次開發中是不允許的出現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據的研究，在二次開發中可以通過重新改造形位公差的實體數據關聯表來達到目的。函數如下：

(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 參數表的填寫

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

3.5 運行示例

運行時出現圖2的參數輸入界面，因篇幅有限，選擇簡單的實心式齒輪結構，輸入繪制齒輪的基本參數，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。

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圖6 運行實例（視圖部分）

4 結束語

本軟件經過多次在AutoCAD2004版以上調試運行，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，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）輸入數據方便、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計思想，程序的設計思路清晰，模塊化程度高，軟件開發效率高，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] 符純華.計算機輔助設計[M].成都:西南交通大學出版社,2006.

[2] 汪琪美,霍新明.對話框與驅動程序設計[M].北京:海洋出版社,1998.

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

參數化范文第2篇

1關鍵技術

1.1基礎骨架搭建零件的基礎骨架搭建是骨架參數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模型的尺寸參數，同時基本也是零件鍵參數，以某氣缸體基礎骨架為例：通過基礎骨架參數定義后，我們既可以繪制出基礎氣缸體外形輪廓，也可以繪制出基礎內腔外形。從下圖1可知，骨架參數的內容中已是由設計工程師對缸體各系統參數進行了定義，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、加工等，各個模塊中都存有相關的參數信息和基本草圖。工程師在對各系統模塊進行設計的過程中會很方便，只要將相關模塊的參數信息和草圖調用出來就可以了。

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構的理解，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部有很多隔板的箱型殼體結構，是安裝運動件和各附件的支撐架。根據其功能應用的不同，可以將氣缸體劃分為幾個不同的功能模塊，再通過統一定義的骨架參數分別繪制出各功能模塊的外形包絡，這樣只要通過修改骨架參數即可得到不同的功能模塊外形包絡。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、內腔模塊2、水套模塊3、油腔模塊4、外形模塊（包含螺栓包絡及加強筋）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構變得更加清晰。

1.3各功能骨架之間參數關聯及傳遞由于各功能模塊之間有數據關聯關系，因此如果將每個模塊的數據都存放在CATIA軟件里的同一零件體下，勢必Part的結構樹會非常復雜，不便于后期操作。此時可以利用CATIA軟件里面產品功能，將每個模塊存放在不同的產品下，做到一個產品包含一個功能模塊。根據產品特點，為避免數據關聯混亂及傳遞數據，需要引用CATIA軟件中的功能。經過后的參數，可以被包括本零件體在內的所有在產品結構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的，只能由初始者更改，而相關引用者會自動得到更新后的數據。因此很好達到了數據傳遞的效果。

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，在不同的特征結合之前，可以各自運用倒角方式，結合之后無需進行細節倒角處理，并且各個特征是由各自的骨架參數進行操作得到的，對于一些參數進行修改調整，零件不容易出錯，很容易修改，如圖4所示：圖4骨架參數化式建模增添操作圖示

2創新點

2.1自頂向下式建模流程

基礎骨架與功能模塊骨架的引入使建模流程變為自頂向下式，零件工程師在數模搭建時思路與步驟也隨之自頂向下，清晰的零件結構樹不僅可視性較好且可操作性高，工程師僅需調整基礎骨架參數（頂端），各功能骨架參數（下部分支）也會隨之進行更改，在產品設計初期，靈變的零件數模可以適應各項變化要求，大量的節省了零件設計及驗證時間。

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模更為準確，同時節省了在零件發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，設計過程與制造工藝相聯系也使得零件工程師的技術專業知識進一步提高，從而設計出更合理的產品結構，提高設計質量。

2.3團隊協同式建模操作與普通建模方式相比，該創新的建模方式在團隊協作共同建模的任務上有著十分顯著的優勢。普通建模方式同時只能經由一人對零件各功能模塊進行設計、修改，如果同時多人進行操作則只會以最后一人修改內容為主。在考慮到節省建模時間等方面問題，該創新建模方式在搭建完基礎骨架參數之后，通過工作站共享操作，各協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，此時在不打開基礎骨架而單獨打開功能骨架的情況下可以單獨設計及修改所負責的模塊。

3結語

參數化范文第3篇

本文通過對比常見的諸如數字建筑、非線性、BIM系統等概念和參數化設計之間的關系，闡述了建筑建筑參數化設計組成和意義。

關鍵字：建筑參數化設計，函數，變量，數字建構，數字建筑，非線性，BIM系統

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，計算機程序和傳統的建筑設計領域結合誕生了建筑的參數化設計。自此，參數化作為當今建筑設計界炙手可熱的一個名詞閃入了建筑師的眼簾。在其出現伊始，國內建筑師發現這些利用參數化生成的作品完全顛覆了傳統建筑的“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。參數化也就和數字建筑，非線性，BIM系統等詞匯混淆在一起，成為很多建筑師揮灑個性的手法，甚至是體現自己作品是否時尚的一種標簽。然而非理性的參數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化設計，該如何使用參數化設計。

1．建筑參數化的本意：

參數化設計的英文是Parameter Design，而parameter的意思是“參量，系數，變量”，也即是說，參數化設計就是將設計要點提煉成不同的變量，這種過程類似數學中的函數關系式，一系列的變量經由函數運算之后會產生一系列的結果，這些結果雖然不同，但運算過程是相同的。那么對應到建筑設計中，變量是一個合理范圍內的很多數值，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值，函數關系就是一套生成或者組合的邏輯。和數學函數一樣，既然變量是很多的，那么結果也是很多的，建筑師要最后挑選出合理的一個或者一組結果。可以簡單地想象一個樓梯的構建過程：樓梯的構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。這個構建邏輯就是對構建樓梯的函數描述。那么樓梯設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值就是變量。相應的空間適用雙跑梯、直跑梯、旋轉梯或者異形梯就是構建邏輯。當然，作為一個有工作經驗的建筑師，設計出一把經濟實用的樓梯，也許根本不用思考變量和函數的關系，甚至不需要電腦和計算。然而將這個例子舉一反三，如果加入日照節能計算，要求構件更符合模數，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，因為統計的工作是電腦的強項。

2．非線性

非線性原本也是數學哲學的概念，指的是變量和結果之間不成比例的一種自然關系。而自然界很多現象包括人的主管感受多是呈現出非線性關系。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，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。建筑設計中的體現非線性關系的例子比比皆是，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濟美觀實用，用現今的觀點，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計，這幾點都可以轉換成變量，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，經過建筑師理解和重新組織之后呈現的一定是個非線性結果。所以說，參數化是迎合建筑設計的一種設計方式和過程。

3.數字建筑

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

4．數字建構：

肯尼思·弗蘭普頓提出“建構是詩意的建造”，其表達的意思是一整套建筑設計、構建、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出來。比如磚是穩重的材料，那么選它造樓時適合堆砌，可以用拱結構，但不宜用它來表現大跨度，這是和磚的受力不符的形式，雖然可以通過技術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，體現不出穩重的堆砌美感。

數字建構則可以說是利用嚴謹的數學模型構建成的建筑形式。這些數學模型一般說來都可以表現成無限復制的幾何形狀，同時又是美觀和結構邏輯的。比如斐波那契數列，又稱黃金分割數列，它的組成方式為后面的數字是有前兩個數字相加的和，依次類推產生出來的一種數列。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列的合理性。

斐波那契數列在自然的實例

數字建構的出現，讓電腦在建筑師合理組織功能和空間之后，還可以對設計用數字邏輯進行一輪優化。

5．BIM系統

BIM（ Building Information Modeling）也即是建筑信息模型，是實現參數化設計的應用工具，它不僅將建筑師的想法轉換成方案，還可以為施工建造提供優化和建議。傳統的CAD設計里，行業規范規定了建筑師如何用點、填充等手段去繪制墻、樓梯、門窗等建筑構件，而傳統的建筑電腦模型則是用附有不同材質參數的體塊或者面來表現建筑形體，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系統里不再是單純的點線面元素。設計師在繪制平面圖的時候就已經要輸入相關的參數來告知電腦墻的做法，樓梯的做法，玻璃的設置，梁柱的位置。這樣電腦才真正的讀懂了建筑師的設計，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能，逃生模擬，模擬建筑室內的空氣流動；方便結構師將建筑模型導入到專業計算軟件中驗算出合理梁柱的尺寸和結構布置，并反提回BIM系統中；為設備工種驗算管線之間是否有沖突，或者管線與結構之間會不會有沖突，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整方案。而BIM對于類似的有可能牽一發動全身的調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，數十倍的提高了建筑師團隊的勞動效率。

有豐富實踐經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計，BIM系統的高效性尤為凸顯。電腦的窮舉精確分析方式此時會比人腦的定性輔助經驗的分析方式更加可靠。以CATIA軟件為代表的工業設計軟件，可以為雙曲面外形的建筑構件進行優化設計。基于CATIA平臺的建筑軟件DP（Digital Project）可以讓建筑師以更符合模數的單元形體去重構所需要的曲面效果，從而達到可以使用更符合模數的材料，布置出更少種類的結構節點，甚至直接導出鋼結構的曲線方程和編號，直接去鋼構工廠生產出相應的尺寸的鋼件就可以去現場按照編號進行安裝施工。這些曾是傳統建筑師不能單靠想象就能完成的復雜工作，如今BIM系統已經可以完成，讓建筑師解放出更多的精力投入到營造空間等設計的核心問題上。

基于DP-CATIA設計的西班牙畢爾巴鄂古根海姆博物館（圖片來源自因特網）

基于DP-CATIA設計的日本橫濱國際客輪航站樓（圖片來源自因特網）

參數化范文第4篇

（福建農林大學 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鍵部件之一，其性能參數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計及改進效率低的問題，開發出馬鈴薯挖掘鏟參數化設計系統，該系統以VB為開發環境，通過SolidWorks及其提供的API函數，實現了挖掘鏟的參數化建模及裝配；利用ANSYS及其提供的APDL函數，實現了挖掘鏟的參數化有限元分析，并通過VB建立了交互式用戶窗體，極大的方便了設計者對馬鈴薯挖掘鏟的設計與改進，提高了設計效率.

關鍵詞 ：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：東南煙區煙葉生產機械化關鍵技術裝備研究與開發.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].挖掘鏟的結構參數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，在傳統的設計方法中，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，將虛擬現實技術應用在農機的仿真中，通過VB、SolidWorks、ANSYS軟件及其二次開發模塊設計出馬鈴薯挖掘鏟參數化設計系統，該系統具有便捷的用戶界面，它可以根據用戶所輸入的尺寸參數對挖掘鏟進行參數化三維建模，以及根據用戶所輸入的材料特性及載荷等參數進行參數化有限元分析，并對挖掘鏟進行自動裝配，該系統極大的提高了挖掘鏟設計和改進的效率.

1 系統設計流程

馬鈴薯挖掘鏟參數化系統包括參數化建模、參數化有限元分析及自動裝配模塊.系統通過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，系統便會驅動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，系統便驅動ANSYS對零件進行有限元分析，并顯示分析結果.零部件設計完成，便可通過建模窗體自動完成建模.其流程圖如圖1所示.

2 挖掘鏟的參數化建模

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

在VB中創建鏟片的參數化建模窗體，如圖2所示，將其鏟厚、鏟長、鏟寬等尺寸參數作為輸入內容，并將鏟片的結構示意圖顯示在窗口中，方便用戶設計時參考.

為了實現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//創建新文檔

利用SolidWorks API函數編制草圖及特征命令，并提取其中的尺寸特征，通過VB對其尺寸進行參數驅動，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，點擊創建，即可在SolidWorks中創建出鏟片模型，如圖3所示：

3 挖掘鏟的參數化有限元分析

ANSYS為用戶提供了二次開發模塊[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命令流進行調用，對零件的單元類型、彈性模量等變量進行參數化，實現對挖掘鏟的參數化分析，最后通過VB的圖像控件顯示有限元分析結果.本文通過鏟片的分析介紹參數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調用ANSYS，首先要通過shell函數來建立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表示為設置ANSYS的處理模式為Batch模式.-p 表示為設置ANSYS為Multiphsics模塊產品特征代碼，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文件產生，則說明VB的shell函數對ANSYS的調用成功.用戶窗口中跳出“ANSYS分析完成”通知用戶.其關鍵代碼如下：

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，該尺寸參數可以做為鏟片的設計參數.在設計時如果發現強度不夠，則可以通過修改鏟片的尺寸參數并在系統中快速建模并進行有限元分析.

4 挖掘鏟的參數化裝配

挖掘鏟的參數化裝配需利用SolidWorks API函數的選擇與遍歷面的技術將多個零件按對應的配合關系裝配在一起[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()函數新建裝配體文檔，然后再利用OpenDoc6()函數將需要插入的零件放至內存.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)//將鏟架放入內存

……

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

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 結論

通過開發馬鈴薯挖掘鏟的參數化設計系統，使用戶在系統中輸入相應的尺寸參數便可實現對挖掘鏟的參數化建模并進行自動裝配；輸入相應的材料參數等便可以對挖掘鏟進行自動有限元分析并顯示分析結果.如用戶發現參數設計不合理，則可修改相應參數，系統會快速重新建模及分析.通過此系統，可以減少建模及有限元分析所消耗的時間，提高了挖掘鏟的設計效率，使設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.國內外馬鈴薯收獲機械發展現狀[J].農機化研究,2013(10):213-217.

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

〔3〕張建.4M-2型馬鈴薯聯合收獲機優化設計與仿真[D].蘭州:甘肅農業大學,2008.

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

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

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

參數化范文第5篇

關鍵詞:精確建模;斜齒輪;參數化;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技術的迅速發展,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,齒輪的精確參數化建模已經成為一個必要過程,而齒輪的建模精度又對計算結果起到決定性的作用。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化建模的方法,但仔細研究發現里面所提到的很多方法根本就無法實現斜齒輪的精確參數化建模,為此先從理論上對斜齒輪參數化精確建模進行討論。

一、參數化建模中齒數與模型分析

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系,根據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系就是螺旋角β、齒數z和法面模數mn的函數。當齒根圓與基圓相等時,那么斜齒輪的齒數z與斜齒輪的螺旋角β就成一函數關系,在此把這個函數關系用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據關系。

二、螺旋角與斜齒輪模型的關系分析

現有很多論文中斜齒輪的精確參數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,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

掃掠體的數學模型是,先進行路徑規劃,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點si的坐標,然后確定在每個節點上的投影面(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動極軸轉動生成的實體。

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,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化的,也得不到參數化模型。

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生了嚴重的扭曲,且隨著螺旋角的度數增大,扭曲現象就越明顯。

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,輪齒發生了扭曲,不可能產生精確地輪齒。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,要想得到參數化的精確模型,必須使用掃掠命令來實現,可以對此命令進行二次開發,給定分度圓上的螺旋角,然后設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,這樣既可以參數化又可得到精確的模型

三、陣列操作與參數化分析

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(引用下的環形陣列)第二中方法是變換下的環形陣列,這兩種方法本質上是不同的,引用下的環形陣列是不能參數化的,而特征操作下的環形陣列是可以參數化的。

所以要想進行參數化設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形陣列來得到參數化模型。

四、結束語

本文主要對已有的斜齒輪精確參數化建模的方法進行分析,推導出其不能得到精確參數化模型的理論原因,為以后斜齒輪的精確建模提供理論上的參考依據。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分析的允許范圍內。

參考文獻:

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

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

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

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