参数化

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇参数化范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

参数化范文第1篇

关键词：计算机辅助设计；参数化绘图；Auto CAD二次开发

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：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

齿轮在机械传动系统中是一种常见的传动件，在产品开发设计或维修过程中常常需要绘制齿轮零件图。为提高齿轮的设计质量和效率，降低设计成本，其重要途径就是开发齿轮参数化设计与绘图软件。而且它在机械CAD系统中作为一个模块也是十分必要的。AutoCAD软件包是绘图功能强大的通用软件，但其人机交互方式的绘图效率却较低。AutoCAD参数化绘图可弥补这一缺陷，AutoCAD参数化绘图就是根据零、部件的相似形状，编写程序，用程序完成命令的调用。用户只需输入必要的参数，即可完成形状相同，参数不同的图形的绘制。本文就直齿轮零件图参数化绘图进行介绍。

2 总体设计思想

参数化设计就是根据结构确定基本参数，进行计算后绘图。

总体设计思路是从DCL界面输入设计参数，然后从数据文件读入相关的一些数据后进行基本的参数化绘图计算，采用模块化设计方法，最后完成齿轮零件图的绘制。

采用模块化程序设计方法可使软件设计思路清晰，便于程序的设计与调试。开发工具选用简单易学的AutoLISP语言，操作界面采用DCL对话框，使软件操作方便直观方便。

其设计思想如图1所示。

■

图1 总体设计思路

3 齿轮参数化绘图程序的实现

3.1 齿轮绘图参数的确定

齿轮的结构参数按GB/ T 10095-1998取得，并根据参数化绘图参数选取的基本原则选取：标准直齿齿轮的结构形式、齿轮的模数（2个系列）、齿轮齿数（Z）、齿宽（b）、齿轮安装轴的直径（dh）、毛胚、材料、精度等级作为基本几何参数。

其余结构尺寸根据工程手册上的规定进行相应的计算机处理。如齿轮轮毂的键槽数据可采用数据文件或数据库技术。

3.2 参数的输入界面设计

齿轮基本参数输入模块界面如图2所示。

在该模块中，某些数据间具有关联性（如齿轮模数系列与其后面的模数值的相关联性），对各种输入数据的容错处理等是比较关键问题。

3.2.1 容错处理的实现

当输入值不符合规定要求时，应有相应提示或能自动地做出相应处理。

如下面的函数用来检查输入值是否小于零;VALUE是指输入值，KEY是指输入值所在控件。

(defun check-0 (value key)

(if (> 0.0 value)

(progn (alert "非法输入!

\n请重新输入：")

(mode_tile key 2)

……

3.2.2 数据间关联性的实现

数据间的关联性是指当某一项数据改变时，与之关联的数据项随着改变。如下面的函数实现齿轮模数系列与其值的关联性，即当选择某一系列模数时，齿轮模数一栏数据的显示，也作相应的改变。同时，锁住另外一组模数的选择，否则选出的模数有可能不符合设计手册的推荐优先选用值。

3.3 绘制齿轮零件图的功能模块

分析标准直齿齿轮的结构，有六种绘图模块，如图2中的幻灯片所示。每一种模块分别完成一种相应样式的直齿齿轮的绘制。同时，每一种样式又基本是由绘制主视图和剖视图完成，而绘制主视图中，又包括基本图形的绘制、标注。一幅完整的齿轮零件图绘制还包括齿轮参数表、图框、标题栏、填写技术要求等。采用模块化设计方法，图框、标题栏、工程标注等可利用已开发的模块，提高开发效率。根据机械零件图的组成要素和模块化程序设计的思想，绘制齿轮零件图的功能模块如图3所示。

■

图3 绘制零件图的功能模块图

3.4 零件图的生成

根据作图基点及带轮的基本几何参数，计算相应绘图点的坐标，然后用LISP编程作图。

3.4.1 绘齿轮视图

标准直齿齿轮的六种结构如图2中的幻灯片所示。每一种齿轮结构的视图用一个模块来完成。现以实心齿轮结构的参数化绘图为例说明其视图的绘制与尺寸标注。

工具前面确定的基本参数，按照齿轮设计的有关规定与基本计算，可以计算出图4所示的点坐标。绘制时新齿轮的点位图如图4所示。

■

图4 绘制实心样式齿轮视图的点位图

基本尺寸的标注也需要用到图4的点位图。尺寸标注的重点在尺寸公差的标注。

3.4.2 尺寸公差标注与形位公差标注

AutoCAD系统的尺寸公差标注与形位公差标注是以对话框方式进行的，在AutoCAD二次开发中是不允许的出现对话框进行人机交互的，否则会大大降低程序的运行效率与应用推广。

以标注图5所示的尺寸公差为例,具体实现语句如下：

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

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

通过对形位公差实体数据的研究，在二次开发中可以通过重新改造形位公差的实体数据关联表来达到目的。函数如下：

(defun tolerance1 (pt)

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

(100 . "AcDbEntity")

(8 . "标注层")

(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) ; 构造成为新的组码表

list_point_old (assoc 10 stm_data1) ; 在属性列表中取出旧组码表

stm_data (subst list_point_new list_point_old stm_data1)

);setq

(entmod stm_data) ;更新对象

);defun

3.4.3 参数表的填写

齿轮参数表是齿轮参数的一个重要的表示形式，相关的齿轮参数都在程序中计算；同时，对公差组部分的参数，如公法线长度变动公差，则采用数据库方式录入，这就大大的减短了设计周期，在实际生产应用中有很好的使用意义。因篇幅有限，与数据库的连接及读取数据库在此不作讨论。

3.5 运行示例

运行时出现图2的参数输入界面，因篇幅有限，选择简单的实心式齿轮结构，输入绘制齿轮的基本参数，就得到一个完整的齿轮零件图，如图6所示为只截取了视图部分。

■

图6 运行实例（视图部分）

4 结束语

本软件经过多次在AutoCAD2004版以上调试运行，效果十分理想，生成的零件图符合国家机械制图标准，可用于实际生产，有较好的实用性和应用性，有一定的推广价值。该软件有以下几个特点：

1）输入数据方便、可靠。对话框操作界面形象直观、简洁，与Windows界面风格一致操作方便；

2）可维护性和可扩充性都较好。由于采用模块化程序设计思想，程序的设计思路清晰，模块化程度高，软件开发效率高，因而具有较好的可维护性和可扩充性；

3）本程序可作为齿轮设计计算、绘图一体化的一个独立模块，也可作为机械图库的一个模块。

参考文献：

[1] 符纯华.计算机辅助设计[M].成都:西南交通大学出版社,2006.

[2] 汪琪美,霍新明.对话框与驱动程序设计[M].北京:海洋出版社,1998.

[3] 吴勇进,林美樱.AutoLISP&DCL基础篇[M].北京:中国铁道出版社,2003.

参数化范文第2篇

1关键技术

1.1基础骨架搭建零件的基础骨架搭建是骨架参数化式建模方法的重点，主要在三维软件如CATIA中建立可以绘制出零件基础模型的尺寸参数，同时基本也是零件键参数，以某气缸体基础骨架为例：通过基础骨架参数定义后，我们既可以绘制出基础气缸体外形轮廓，也可以绘制出基础内腔外形。从下图1可知，骨架参数的内容中已是由设计工程师对缸体各系统参数进行了定义，有壁厚、到前端距离、高度、螺栓尺寸、主轴承宽度等。而各系统功能模块则分为了曲轴箱、前端、后端、主轴承座、水套、油道、螺栓孔、曲轴包络、加工等，各个模块中都存有相关的参数信息和基本草图。工程师在对各系统模块进行设计的过程中会很方便，只要将相关模块的参数信息和草图调用出来就可以了。

1.2功能骨架模块划分功能骨架模块的划分需要依靠工程师对零件结构的理解，还是以气缸体为例，气缸体作为一个复杂零件可以看作是一个内部有很多隔板的箱型壳体结构，是安装运动件和各附件的支撑架。根据其功能应用的不同，可以将气缸体划分为几个不同的功能模块，再通过统一定义的骨架参数分别绘制出各功能模块的外形包络，这样只要通过修改骨架参数即可得到不同的功能模块外形包络。气缸体功能模块的划分和其加工过程的砂芯划分十分类似，骨架模块划分如下：1、内腔模块2、水套模块3、油腔模块4、外形模块（包含螺栓包络及加强筋）5、整合毛坯模块6、工艺加工及成品模块。这样的拆分使零件结构变得更加清晰。

1.3各功能骨架之间参数关联及传递由于各功能模块之间有数据关联关系，因此如果将每个模块的数据都存放在CATIA软件里的同一零件体下，势必Part的结构树会非常复杂，不便于后期操作。此时可以利用CATIA软件里面产品功能，将每个模块存放在不同的产品下，做到一个产品包含一个功能模块。根据产品特点，为避免数据关联混乱及传递数据，需要引用CATIA软件中的功能。经过后的参数，可以被包括本零件体在内的所有在产品结构里的其他零件体引用，类似文件共享；其他使用者是无法更改后的参数的，只能由初始者更改，而相关引用者会自动得到更新后的数据。因此很好达到了数据传递的效果。

1.4布尔运算替代普通加/减操作普通加/减操作多采用堆叠的方式，利用CATIA软件本身对实体零件进行独立性控制修饰特征操作，如图3所示：图3Catia软件普通增添操作图示骨架式建模主要通过布尔运算的方式进行操作，在不同的特征结合之前，可以各自运用倒角方式，结合之后无需进行细节倒角处理，并且各个特征是由各自的骨架参数进行操作得到的，对于一些参数进行修改调整，零件不容易出错，很容易修改，如图4所示：图4骨架参数化式建模增添操作图示

2创新点

2.1自顶向下式建模流程

基础骨架与功能模块骨架的引入使建模流程变为自顶向下式，零件工程师在数模搭建时思路与步骤也随之自顶向下，清晰的零件结构树不仅可视性较好且可操作性高，工程师仅需调整基础骨架参数（顶端），各功能骨架参数（下部分支）也会随之进行更改，在产品设计初期，灵变的零件数模可以适应各项变化要求，大量的节省了零件设计及验证时间。

2.2零件加工工艺引入建模流程零件建模中引入加工工艺模块不仅使零件数模更为准确，同时节省了在零件发包后由于供应商反馈的零件加工分析存在问题而反复进行修改的时间。另一方面，设计过程与制造工艺相联系也使得零件工程师的技术专业知识进一步提高，从而设计出更合理的产品结构，提高设计质量。

2.3团队协同式建模操作与普通建模方式相比，该创新的建模方式在团队协作共同建模的任务上有着十分显著的优势。普通建模方式同时只能经由一人对零件各功能模块进行设计、修改，如果同时多人进行操作则只会以最后一人修改内容为主。在考虑到节省建模时间等方面问题，该创新建模方式在搭建完基础骨架参数之后，通过工作站共享操作，各协同建模者从本地电脑直接打开存放在工作站中各自负责的模块，此时在不打开基础骨架而单独打开功能骨架的情况下可以单独设计及修改所负责的模块。

3结语

参数化范文第3篇

本文通过对比常见的诸如数字建筑、非线性、BIM系统等概念和参数化设计之间的关系，阐述了建筑建筑参数化设计组成和意义。

关键字：建筑参数化设计，函数，变量，数字建构，数字建筑，非线性，BIM系统

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着当代学科之间的互相穿插交叠，计算机程序和传统的建筑设计领域结合诞生了建筑的参数化设计。自此，参数化作为当今建筑设计界炙手可热的一个名词闪入了建筑师的眼帘。在其出现伊始，国内建筑师发现这些利用参数化生成的作品完全颠覆了传统建筑的“韵律感”，奉献给世人极富吸引眼球的“绚丽感”，从而不少建筑师对其趋之若鹜，生硬的把它理解成对建筑穿上一层绚丽的表皮，借以让作品能脱颖而出。参数化也就和数字建筑，非线性，BIM系统等词汇混淆在一起，成为很多建筑师挥洒个性的手法，甚至是体现自己作品是否时尚的一种标签。然而非理性的参数化生成形式又很快伴随着诸如项目难以施工，造价高昂而又浪费等实践问题被市场抵触和排斥。一热一冷，让建筑师们开始反思究竟什么是参数化设计，该如何使用参数化设计。

1．建筑参数化的本意：

参数化设计的英文是Parameter Design，而parameter的意思是“参量，系数，变量”，也即是说，参数化设计就是将设计要点提炼成不同的变量，这种过程类似数学中的函数关系式，一系列的变量经由函数运算之后会产生一系列的结果，这些结果虽然不同，但运算过程是相同的。那么对应到建筑设计中，变量是一个合理范围内的很多数值，有可能是面积，有可能是百分率，也有可能是完全随机的一组数值，函数关系就是一套生成或者组合的逻辑。和数学函数一样，既然变量是很多的，那么结果也是很多的，建筑师要最后挑选出合理的一个或者一组结果。可以简单地想象一个楼梯的构建过程：楼梯的构建逻辑就是一个一个的台阶，依次往上同时往前叠加，最终能到达上一层标高的楼板。这个构建逻辑就是对构建楼梯的函数描述。那么楼梯设计的变量自然是由单个台阶的高度和踏面宽度以及楼梯间的大小还有楼层的高度这些数值组成。这个过程，类似于使用autocad中的建筑工具来画楼梯，选项中需要建筑师填写的各个数值就是变量。相应的空间适用双跑梯、直跑梯、旋转梯或者异形梯就是构建逻辑。当然，作为一个有工作经验的建筑师，设计出一把经济实用的楼梯，也许根本不用思考变量和函数的关系，甚至不需要电脑和计算。然而将这个例子举一反三，如果加入日照节能计算，要求构件更符合模数，模拟人员逃生的效率等控制因素，电脑无疑将比建筑师的大脑更加胜任，因为统计的工作是电脑的强项。

2．非线性

非线性原本也是数学哲学的概念，指的是变量和结果之间不成比例的一种自然关系。而自然界很多现象包括人的主管感受多是呈现出非线性关系。延伸到建筑中的例子也有很多，比如想让房间感觉大一倍，有时只用改一改房间的长宽比，在面积增加不多的情况下就已经可以达到房间变大一倍的感觉，更不用说还可以改变一下房间的高度，开窗的比例，房间墙面的颜色等更多的感受手段，这是个心理感受呈现非线性的例子。实际使用的例子也很多，比如相同的总疏散宽度，同样多的人数，两个门的疏散效果往往会比一个门好，但是也不能说三个，四个或者更多就一定会更好。建筑设计中的体现非线性关系的例子比比皆是，维特鲁威在前年前的《建筑十书》中就曾说过建筑作品需要经济美观实用，用现今的观点，也即是使用者对空间，功能，造价，美观的要求。其实对于任何建筑设计，这几点都可以转换成变量，加上不同项目所对应的不同的任务书和场地条件等组成的其它变量，经过建筑师理解和重新组织之后呈现的一定是个非线性结果。所以说，参数化是迎合建筑设计的一种设计方式和过程。

3.数字建筑

数字建筑是参数化设计的前提。数字建筑是上世纪末电脑辅助设计即CAD绘图方式的流行而诞生的一个概念。CAD将建筑设计从难以修改的图纸转换到方便修改的数字模型中，设计师可以直接读取和控制长度、面积方便的布图和设置比例尺，从而提高了设计和表达效率。参数化设计也是建立在电脑运算上的，所以说参数化是基于数字建筑的前提上的。

4．数字建构：

肯尼思·弗兰普顿提出“建构是诗意的建造”，其表达的意思是一整套建筑设计、构建、施工的合理逻辑。这套逻辑要利用材料的合理的受力形式来砌筑成形，同时又要将这种砌筑方式的美学特点展现出来。比如砖是稳重的材料，那么选它造楼时适合堆砌，可以用拱结构，但不宜用它来表现大跨度，这是和砖的受力不符的形式，虽然可以通过技术手段做到看上去像用砖砌出的悬挑，但这时候砖就只是一种装饰的材料，体现不出稳重的堆砌美感。

数字建构则可以说是利用严谨的数学模型构建成的建筑形式。这些数学模型一般说来都可以表现成无限复制的几何形状，同时又是美观和结构逻辑的。比如斐波那契数列，又称黄金分割数列，它的组成方式为后面的数字是有前两个数字相加的和，依次类推产生出来的一种数列。它的美学形式上接近黄金分割的比例，自然界有很多美好的实例也验证了这个数列的合理性。

斐波那契数列在自然的实例

数字建构的出现，让电脑在建筑师合理组织功能和空间之后，还可以对设计用数字逻辑进行一轮优化。

5．BIM系统

BIM（ Building Information Modeling）也即是建筑信息模型，是实现参数化设计的应用工具，它不仅将建筑师的想法转换成方案，还可以为施工建造提供优化和建议。传统的CAD设计里，行业规范规定了建筑师如何用点、填充等手段去绘制墙、楼梯、门窗等建筑构件，而传统的建筑电脑模型则是用附有不同材质参数的体块或者面来表现建筑形体，电脑只是用来记录和传递建筑师的想法。但在以REVIT为代表的BIM系统里不再是单纯的点线面元素。设计师在绘制平面图的时候就已经要输入相关的参数来告知电脑墙的做法，楼梯的做法，玻璃的设置，梁柱的位置。这样电脑才真正的读懂了建筑师的设计，从而能为建筑师绘制图纸。这不仅仅只是简单地理解为为节省建筑师的绘图劳动，生成最终的建筑模型或者是立剖面大样。而是在电脑理解图纸的同时，还能为建筑师计算日照节能，逃生模拟，模拟建筑室内的空气流动；方便结构师将建筑模型导入到专业计算软件中验算出合理梁柱的尺寸和结构布置，并反提回BIM系统中；为设备工种验算管线之间是否有冲突，或者管线与结构之间会不会有冲突，提醒建筑师再合适的位置预留管线的穿孔。如果存在不合理的地方，建筑师可以方便的调整方案。而BIM对于类似的有可能牵一发动全身的调整可以迅速作出反馈，让建筑师看到问题是否得以解决又或者是会牵涉到其它那些修改。换言之就是BIM系统利用电脑的强大运算机能，将每次修改后整个建筑的建造过程在电脑里实施了一次，将来真正施工的时候必然减少了各工种对图纸时失误的可能性，减少了图纸的变更，减少了人力物力和时间的浪费，数十倍的提高了建筑师团队的劳动效率。

有丰富实践经验的建筑师团队也许也可以做到以上的要求。但对于非笛卡尔坐标系能描述的双曲面外形的建筑设计，BIM系统的高效性尤为凸显。电脑的穷举精确分析方式此时会比人脑的定性辅助经验的分析方式更加可靠。以CATIA软件为代表的工业设计软件，可以为双曲面外形的建筑构件进行优化设计。基于CATIA平台的建筑软件DP（Digital Project）可以让建筑师以更符合模数的单元形体去重构所需要的曲面效果，从而达到可以使用更符合模数的材料，布置出更少种类的结构节点，甚至直接导出钢结构的曲线方程和编号，直接去钢构工厂生产出相应的尺寸的钢件就可以去现场按照编号进行安装施工。这些曾是传统建筑师不能单靠想象就能完成的复杂工作，如今BIM系统已经可以完成，让建筑师解放出更多的精力投入到营造空间等设计的核心问题上。

基于DP-CATIA设计的西班牙毕尔巴鄂古根海姆博物馆（图片来源自因特网）

基于DP-CATIA设计的日本横滨国际客轮航站楼（图片来源自因特网）

参数化范文第4篇

（福建农林大学 机电工程学院，福建 福州 350002）

摘 要：挖掘铲是马铃薯收获机的关键部件之一，其性能参数的好坏直接影响到机具的挖掘效果.针对目前马铃薯挖掘铲设计及改进效率低的问题，开发出马铃薯挖掘铲参数化设计系统，该系统以VB为开发环境，通过SolidWorks及其提供的API函数，实现了挖掘铲的参数化建模及装配；利用ANSYS及其提供的APDL函数，实现了挖掘铲的参数化有限元分析，并通过VB建立了交互式用户窗体，极大的方便了设计者对马铃薯挖掘铲的设计与改进，提高了设计效率.

关键词 ：挖掘铲；VB；SolidWorks；ANSYS

中图分类号：S23；TP311文献标识码：A文章编号：1673-260X（2015）08-0026-03

基金项目：东南烟区烟叶生产机械化关键技术装备研究与开发.中烟办【2010】2号（110200902076）；闽烟司科【2012】2号（2012（048））

马铃薯已成为我国继稻米、小麦、玉米之后的又一主粮，但我国马铃薯收获的机械化水平低，特别是适用于丘陵地区的马铃薯收获机还很少，大多还是人工挖掘[1,2].挖掘铲是马铃薯收获机的重要部件之一，它由铲片及铲架等组成，其主要功能为挖掘薯块，并将薯块输送至分离装置[3].挖掘铲的结构参数对机具的挖掘效果影响很大，工作时既要挖掘出所有薯块，将薯块顺利输送至分离部件，又要尽量降低机具的动力消耗[4]，设计出一个符合要求的挖掘铲需进行大量田间试验及修改，在传统的设计方法中，挖掘铲的每一次改进都需重新进行人工建模及有限元分析.因此，将虚拟现实技术应用在农机的仿真中，通过VB、SolidWorks、ANSYS软件及其二次开发模块设计出马铃薯挖掘铲参数化设计系统，该系统具有便捷的用户界面，它可以根据用户所输入的尺寸参数对挖掘铲进行参数化三维建模，以及根据用户所输入的材料特性及载荷等参数进行参数化有限元分析，并对挖掘铲进行自动装配，该系统极大的提高了挖掘铲设计和改进的效率.

1 系统设计流程

马铃薯挖掘铲参数化系统包括参数化建模、参数化有限元分析及自动装配模块.系统通过SolidWorks进行建模及装配，采用ANSYS进行有限元分析，并利用VB编制用户窗体.用户在建模窗体中输入相应的尺寸参数，系统便会驱动SolidWorks建立对应的马铃薯挖掘铲的零件模型，用户在有限元分析窗体中输入相应的材料参数，系统便驱动ANSYS对零件进行有限元分析，并显示分析结果.零部件设计完成，便可通过建模窗体自动完成建模.其流程图如图1所示.

2 挖掘铲的参数化建模

Solidworks向用户提供了API函数进行二次开发，用户在Solidworks中的所有操作都可以通过编辑API函数来实现参数化[5].API函数通过声明和实例化可以被VB所调用.本文通过挖掘铲铲片的参数化来介绍参数化建模过程.

在VB中创建铲片的参数化建模窗体，如图2所示，将其铲厚、铲长、铲宽等尺寸参数作为输入内容，并将铲片的结构示意图显示在窗口中，方便用户设计时参考.

为了实现VB与SolidWorks的连接，必须先对SolidWorks API的最高层对象及文档对象进行声明和实例化，具体代码如下：

Set swApp CreateObject("sldworks.appli cation")//对SolidWorks API的最高层对象

Set part = swapp.newpart//创建新文档

利用SolidWorks API函数编制草图及特征命令，并提取其中的尺寸特征，通过VB对其尺寸进行参数驱动，代码如下：

Dim H as Double//申明变量类型

H= CDbl(txtH.Text) / 1000 //对变量单位进行转换

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

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

……

输入相应的尺寸参数，点击创建，即可在SolidWorks中创建出铲片模型，如图3所示：

3 挖掘铲的参数化有限元分析

ANSYS为用户提供了二次开发模块[6]，用户可以首先建立铲片、铲架等的log文件，然后利用APDL语言对其进行编译，并通过VB对APDL命令流进行调用，对零件的单元类型、弹性模量等变量进行参数化，实现对挖掘铲的参数化分析，最后通过VB的图像控件显示有限元分析结果.本文通过铲片的分析介绍参数化有限元分析的过程.

铲片的有限元分析用户窗体如图4所示，窗体中有单元类型、网格精度等下拉框及弹性模量等用户输入文本框.

为了能使VB调用ANSYS，首先要通过shell函数来建立VB与ANSYS的连接，代码如下：

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为ANSYS的安装目录.-b表示为设置ANSYS的处理模式为Batch模式.-p 表示为设置ANSYS为Multiphsics模块产品特征代码，变量名为ane3fl.-i为所输入的APDL文件，-o表示输出的文件，此处为*.log文件.

用户可以根据需要编制常用的APDL命令流，如单元类型、材料属性等，部分命令流如下：

et,1,solid164 //定义单元类型

mp,ex,1,2.1e5!Q235 //定义定义弹性模量及材料特性

mp,nuxy,1,0.3 //定义泊松比

mp,dens,1,7.81e-3 //定义密度

……

在分析的过程中需通过VB的timer控件对ANSYS的分析进度进行实时判断[7]，如果有file.err文件产生，则说明VB的shell函数对ANSYS的调用成功.用户窗口中跳出“ANSYS分析完成”通知用户.其关键代码如下：

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，用图形保存命令将图形保存至到工作目录中，并利用VB图像控件的Loadpicture函数将应力云图显示在VB窗口中，如图5所示.从图中我们可以看到铲片的最大应力在铲片与铲架连接的地方，为195MPa，小于Q234的屈服极限强度233MPa，因此，该尺寸参数可以做为铲片的设计参数.在设计时如果发现强度不够，则可以通过修改铲片的尺寸参数并在系统中快速建模并进行有限元分析.

4 挖掘铲的参数化装配

挖掘铲的参数化装配需利用SolidWorks API函数的选择与遍历面的技术将多个零件按对应的配合关系装配在一起[8].挖掘铲主要包括铲架、铲片以及沉头螺栓.

在自动装配之前首先需用swApp.ActiveDoc来激活SolidWorks文档，并通过swApp.NewAssembly()函数新建装配体文档，然后再利用OpenDoc6()函数将需要插入的零件放至内存.具体代码如下：

Set swModel=swApp.ActiveDoc//激活SolidWorks文件

Set swModel=swApp.NewAssembly()//新建SolidWorks装配体文件

AssemblyTitle=swModel.GetTitle//获得SolidWorks新建装配体的标题

Set swPart=swApp.OpenDoc6(＂F:\canshuhua\chanjia.SLDPRT＂,1,0,＂ ＂, longstatus, longwarnings)//将铲架放入内存

……

接下来利用函数AddComponent4()将加载后的零件通过添加到当前装配体中，并且通过AddMate3()函数添加约束关系，使两零件约束完全，关键代码如下：

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) //两孔采用同心轴配合

自动生成的装配体如图6所示，通过SaveAs3()函数将装配体保存至指定的文件夹中.

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

5 结论

通过开发马铃薯挖掘铲的参数化设计系统，使用户在系统中输入相应的尺寸参数便可实现对挖掘铲的参数化建模并进行自动装配；输入相应的材料参数等便可以对挖掘铲进行自动有限元分析并显示分析结果.如用户发现参数设计不合理，则可修改相应参数，系统会快速重新建模及分析.通过此系统，可以减少建模及有限元分析所消耗的时间，提高了挖掘铲的设计效率，使设计者可以更加专注于田间试验及挖掘铲的改进.

参考文献：

〔1〕史明明,魏宏安,刘星,等.国内外马铃薯收获机械发展现状[J].农机化研究,2013(10):213-217.

〔2〕王公仆,蒋金琳,田艳清,等.马铃薯机械收获技术现状与发展趋势[J].中国农机化学报,2014(1):11-15.

〔3〕张建.4M-2型马铃薯联合收获机优化设计与仿真[D].兰州:甘肃农业大学,2008.

〔4〕李雷霞,贾晶霞,李建东,等.土壤参数与马铃薯收获机牵引阻力的研究[J].农机化研究,2013(10):125-128.

〔5〕刘淼淼,惠忠文,郝万东.基于VisualC++6.0的SolidWorks二次开发技术[J].电脑开发与应用,2010（4）:55-57.

〔6〕龚曙光,谢桂兰,黄云清.ANSYS参数化编程与命令手册[M].北京:机械工业出版社,2009.

参数化范文第5篇

关键词:精确建模;斜齿轮;参数化;扫掠

引言

齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动方式,由于渐开线的特点,渐开线齿轮又是齿轮传动最常用的齿轮类型。近年来随着CAD/CAE/CAM/CAPP技术的迅速发展,为了便于利用计算机仿真软件对齿轮传动进行运动、振动噪音、轮齿修型等分析,齿轮的精确参数化建模已经成为一个必要过程,而齿轮的建模精度又对计算结果起到决定性的作用。渐开线直齿圆柱齿轮由于螺旋角为零,因此精确建模已经没有问题,而渐开线斜齿轮由于齿面为空间渐开线螺旋面,且其端面齿形与法面齿形不同,三维精确参数化建模过程比较困难。在目前所能查找的论文中提出了很多斜齿轮精确参数化建模的方法,但仔细研究发现里面所提到的很多方法根本就无法实现斜齿轮的精确参数化建模,为此先从理论上对斜齿轮参数化精确建模进行讨论。

一、参数化建模中齿数与模型分析

在斜齿轮的精确建模中有一部分文献没有考虑到齿数对建模的影响[1][3][4][5][6][7][8]。没有考虑齿根圆与基圆之间的大小关系,根据斜齿轮的齿根圆与基圆公式有:

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)

如果斜齿轮的齿根圆 与基圆 相等,则公式(4)右边等于零。

z・--2.5(5)

对应标准齿轮有an=200,这样斜齿轮的齿根圆与基圆之间的大小关系就是螺旋角β、齿数z和法面模数mn的函数。当齿根圆与基圆相等时,那么斜齿轮的齿数z与斜齿轮的螺旋角β就成一函数关系,在此把这个函数关系用z=f(β)来表示,这说明斜齿轮的齿根圆与基圆相等的分界线是变化的,而不是恒定的。

齿轮精确建模时,当齿根圆小于基圆的时候,齿根圆与基圆之间是没有渐开线的,这部分曲线是刀具的齿顶加工出来的过渡曲线;当齿根圆大于基圆时,齿廓曲线全部为渐开线。所以斜齿轮精确建模一定要分这两种情况来讨论,为了方便在此用表格来给出两者的数据关系。

二、螺旋角与斜齿轮模型的关系分析

现有很多论文中斜齿轮的精确参数化建模都是先利用渐开线表达式生成渐开线一条齿廓曲线,把这个端面曲线沿螺旋线进行沿引导线“扫掠”或“曲面已扫掠”命令来生成一个斜齿轮的轮齿,然后利用环形阵列生成斜齿轮的精确模型[1][2][3][4][5][6][7][8]。

(一)螺旋角的关系推导

斜齿轮的螺旋角是指分度圆上螺旋线的切线与轴线之间所夹的角度。由下推出[10]:

tanβ=(6)

L-螺旋线的导程;

π・d-斜齿轮分度圆上的直径;

可以看出螺旋角是齿轮分度圆的一个函数,在同一齿轮中,任意圆周di上的螺旋角为:

tanβi=(7)

通过公式(7)可以看出,在不同的圆周上螺旋角是不同的。

(二)沿引导线扫掠策略

扫掠体的数学模型是,先进行路径规划,即将扫掠路径进行离散,求解出t时刻通过扫掠路径曲线上节点si的坐标,然后确定在每个节点上的投影面(法平面)方程,然后将物体向投影面(法平面)投影,当时间间隔足够小时,在满足一定的精度情况下,把时刻t和t+t时刻之间生成的扫掠体看成是由这些投影曲线组成的面域绕转动极轴转动生成的实体。

为了简化求解过程, 扫掠路径通常写成式的参数形式:

那么要想对一个物体进行扫掠必须给出扫掠路径和扫掠物体,在斜齿轮精确建模中,扫掠路径是空间螺旋线,扫掠物体为渐开线的齿廓,这样扫掠出来的齿形随可以参数化,但在齿形上的每一点的法线都为扫掠路径的切矢量,如果在创建时,给定的扫掠路径是分度圆上的螺旋线(在软件中这个命令是单参数的),则得到的轮齿是任意一点的螺旋角都等于分度圆上的螺旋角,通过公式(7)可以看出这是不正确的。三维模型图参考图1.4。

(三)沿多条引导线已扫掠策略

一条螺旋线不可能得到正确的轮齿,如果采用多条螺旋线做扫掠路径只能使用软件中的“曲面已扫掠”命令来实现,当扫掠路径比较多的时候可以得到比较精确的轮齿模型,但这个命令是不支持参数化的,也得不到参数化模型。

下面用一个实例进行验证:

图四是将端面的一个齿廓面沿引导线扫掠生成的轮齿形状,此螺旋角为β=200,可以看出轮齿的形状发生了严重的扭曲,且随着螺旋角的度数增大,扭曲现象就越明显。

图五是将端面的一个齿廓面利用曲面里面的已扫掠生成的轮齿形状,可以看出当使用一条螺旋线的时候,轮齿发生了扭曲,不可能产生精确地轮齿。当增多引导引导线串时,扭曲程度降低,另外通过图三与图二的对比可以看出两个操作都产生了扭曲,但扭曲程度是不一样的。

通过上述论证,要想得到参数化的精确模型,必须使用扫掠命令来实现,可以对此命令进行二次开发,给定分度圆上的螺旋角,然后设定渐开线上上段的个点螺旋角的值是线性递增的,下半段式线性递减的,使递增和递减的值分别等于齿顶圆上螺旋角和齿根圆上的螺旋角,这样既可以参数化又可得到精确的模型

三、阵列操作与参数化分析

在很多文献中当单个齿生成后通过阵列的方法来生成整个斜齿轮模型,通常在软件中有两种生成方法:第一种是特征操作下的阵列(引用下的环形阵列)第二中方法是变换下的环形阵列,这两种方法本质上是不同的,引用下的环形阵列是不能参数化的,而特征操作下的环形阵列是可以参数化的。

所以要想进行参数化设计必须采用特征操作下的沿引导线扫掠来生成轮齿,然后再进行特征操作下的环形阵列来得到参数化模型。

四、结束语

本文主要对已有的斜齿轮精确参数化建模的方法进行分析,推导出其不能得到精确参数化模型的理论原因,为以后斜齿轮的精确建模提供理论上的参考依据。精确模型一定是理论上推导证明出来的精确,还要注意当通过计算机算法去实现出来后一定存在误差的,那么必须对误差进行分析,确定误差的范围是不是在后续分析的允许范围内。

参考文献:

[1]白剑锋等.UG在渐开线斜齿轮参数化设计中的应用[J].机械设计与制造,2006,(70).

[2]邵家云,任丰兰.UG中渐开线斜齿轮的全参数化精确建模[J].农机使用与维修,2009,(1).

[3]赵向前,徐洪涛.基于UG4.0的斜齿圆柱齿轮的三维精确参数化建模[J].金属加工,2008,(2).

[4]鲁春艳.基于UG的齿轮齿条式转向器的虚拟设计与分析[J].苏州市职业大学学报,2009,(3).

[5]徐雪松,毕凤荣.基于UG的渐开线斜齿轮参数化建模研究[J].机械设计与制造,2003,(12).

[6]孙江宏,姚文席,吴平良.基于UG的斜齿轮三维参数化设计方法-扫描成型法[J].2003,(2).

[7]徐江敏,孟慧亮,苏石川.渐开线斜齿轮的参数化设计与应用[J].计算机应用技术,2008,(11).

[8]沈军,文军.斜齿圆柱齿轮三维参数化建模运动仿真及其在机床设计中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,2004,(11).