用實例闡述參數(shù)設(shè)計的概念、基本原理

1、目錄一、參數(shù)化設(shè)計簡介 11.1 參數(shù)化概述 11.2 參數(shù)化設(shè)計在 CAD的應(yīng)用 11.3 參數(shù)化設(shè)計原理及方法 21.4 常用的參數(shù)化設(shè)計軟件 2二、 proe 直齒輪參數(shù)化建模過程 32.1 新建零件 32.2 繪制漸開線 42.3 草繪分度圓、齒頂圓、和齒根圓并建立關(guān)系 52.4 鏡像漸開線 62.5 繪制齒槽圍線 82.6 標(biāo)準(zhǔn)齒輪造型 82.7 改變參數(shù)再生成齒輪 9參考文獻(xiàn) 10、參數(shù)化設(shè)計簡介1.1 參數(shù)化概述圖1 proe參數(shù)化建模參數(shù)化設(shè)計是Revit Building的一個重要思想，它分為兩個部分：參數(shù)化圖元和參數(shù)化修改引擎。Revit Building中的圖元都是以構(gòu)件

2、的形式出現(xiàn)，這些構(gòu)件之間的不同，是 通過參數(shù)的調(diào)整反映出來的，參數(shù)保存了圖元作為數(shù)字化建 筑構(gòu)件的所有信息。參數(shù)化修改引擎提供的參數(shù)更改技術(shù)使 用戶對建筑設(shè)計或文檔部分作的任何改動都可以自動的在其 它相關(guān)聯(lián)的部分反映出來，采用智能建筑構(gòu)件、視圖和注釋 符號，使每一個構(gòu)件都通過一個變更傳播引擎互相關(guān)聯(lián)。構(gòu) 件的移動、刪除和尺寸的改動所引起的參數(shù)變化會引起相關(guān)構(gòu)件的參數(shù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的變化，任一視圖下所發(fā)生的變更都能參數(shù)化的、雙向的傳播到所 有視圖，以保證所有圖紙的一致性，毋須逐一對所有視圖進(jìn)行修改。從而提高了工作效 率和工作質(zhì)量。1.2 參數(shù)化設(shè)計在CA計的應(yīng)用用CAD方法開發(fā)產(chǎn)品時，零件設(shè)計模型的建

3、立速度是決定整個產(chǎn)品開發(fā)效率 的關(guān)鍵。產(chǎn)品開發(fā)初期，零件形狀和尺寸有一定模糊性，要在裝配驗證、性能分析和數(shù)控編程之后才能確定。這就希望零件模型具有易于修改的柔性。參數(shù)化設(shè)計方法就是將模 型中的定量信息變量化， 使之成為任意調(diào)整的參 數(shù)。對于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不 同大小和形狀的零件模型。在CAD中要實現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計，參數(shù)化模型的 建立是關(guān)鍵。參數(shù)化模型表示了零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結(jié)構(gòu)約束和尺寸圖2參數(shù)化建模約束。結(jié)構(gòu)約束是指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平行、垂直、相切、對稱等；尺寸約束則是通過尺寸標(biāo)注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸

4、之間的約束關(guān)系，通過定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上 和邏輯上的關(guān)系來表示。1.3 參數(shù)化設(shè)計原理及方法參數(shù)化設(shè)計是指設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)形狀基本不變，而是采用一組參數(shù)來約定尺寸關(guān)系。參數(shù)與設(shè)計對象的控制尺寸有顯式對應(yīng)關(guān)系，設(shè)計結(jié)果的修改受尺寸驅(qū)動。參數(shù)化設(shè)計的主要特點如下：(1) 基于特征：將某些具有代表性的幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸設(shè)定為可修改參數(shù)，形成實體，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形體的創(chuàng)建。(2) 全尺寸約束：將形狀和尺寸聯(lián)合起來考慮，通過尺寸約束來實現(xiàn)對幾何形狀的控制。造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點(全約束)，不能漏注尺寸(欠約束)，不能多注尺寸(過約束)。(3) 尺寸驅(qū)動實

5、現(xiàn)設(shè)計修改：通過編輯尺寸值來驅(qū)動幾何形狀的改變，它也是全數(shù)據(jù)相關(guān)的基礎(chǔ)。(4) 全數(shù)據(jù)相關(guān)：某個或某些尺寸參數(shù)的修改，導(dǎo)致與其相關(guān)的尺寸得以全部同時更新。全數(shù)據(jù)相關(guān)的修改功能體現(xiàn)了當(dāng)需要零件形狀改變時，只需編輯尺寸值重新刷新即可實現(xiàn)形狀的改變。參數(shù)化應(yīng)用較廣泛的是尺寸驅(qū)動的方法?；诩s束的尺寸驅(qū)動是較為成熟的參數(shù)化方法，它的基本原理是：對幾何模型中的一些基本圖素施加一定的約束，模型一旦建好后，尺寸的修改立即會自動轉(zhuǎn)變?yōu)閷δＰ偷男薷?。例如一個長方體，對其長L、寬W高H賦予一定的尺寸值，它的大小就確定了。剛改變 L,W,H的值時，長方體的大小隨之 改變。這里不但包含了尺寸的約束，而且包含了隱含的幾

6、何關(guān)系的約束，如相對的相面互相平行，矩形的鄰邊互相垂直等。1.4 常用的參數(shù)化設(shè)計軟件目前常用的參數(shù)化設(shè)計CAD軟件中，主流的應(yīng)用軟件有 Pro/Engineer、UGNXCATIA和Solidworks四大軟件，四大軟件各有特點并在不同的領(lǐng)域分別占據(jù)一定的市場份額。Pro/Engineer 是參數(shù)化設(shè)計的鼻祖，參數(shù)化設(shè)計的實現(xiàn)最先就是由 Pro/Engineer 實現(xiàn)，而Pro/Engineer 也因為參數(shù)化的特點在橫空出世后迅速搶占 了傳統(tǒng)CAD軟件巨頭UG和CATIA的部分市場份額，目前主要應(yīng)用于消費電子、小 家電和日用品、發(fā)動機設(shè)計等行業(yè)；UG和CATIA兩個傳統(tǒng)的軟件巨頭也不甘落后,

7、緊隨Pro/Engineer之后加入了參數(shù)化設(shè)計的功能，目前在傳統(tǒng)的制造行業(yè)比如汽 車、航空航天等行業(yè)上兩個軟件占據(jù)絕對的市場份額。二、proe直齒輪參數(shù)化建模過程現(xiàn)利用pro/E進(jìn)行齒輪模型的參數(shù)化設(shè)計。T25Ml圖3 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪首先打開proe4.0，點擊新建，選擇零件，命名gear2.1 新建零件力廠二,回39& 亙二 口上=0國c'c'e'©©o©c草繪 零件 組件 制造 繪圖 格式 報表 圖表 布局 標(biāo)記a實體 復(fù)合.鎖金件主體線束gear圖5齒輪參數(shù)設(shè)置名稱公用名稱使用魏省模板圖4 新建零件設(shè)置漸開線直齒輪的基本參數(shù)模數(shù)

8、mi-有標(biāo)準(zhǔn)取值系列；齒數(shù)Zi 一由齒輪傳動確定。標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪壓力角20°、齒頂高系數(shù)為1、頂隙數(shù)為 0.25。2.2 繪制漸開線漸開線用從方程創(chuàng)建曲線的方法繪制漸開線的極坐標(biāo)方程為：rk =rbcos 二 k1k =inv： k =tan k _ 二其中基圓半徑rb = r cos：1m z1 cosa ； 2設(shè)參數(shù)t=0 1時，叼=0-45,變換為proe的柱坐標(biāo)方程:rel.ptd -記事不文件何美癇回格式(Q)查看淘助M/平時黃卡兒坐標(biāo)叁，輸入?yún)?shù)方程/*根堤(將從口變到1)對心thet油工/*例茹:對在工r平面即一個圓，中心在原點 "半徑二%參數(shù)總呈幅是：/*r

9、 = 4/*theta = t * 360/*7.-0jr=rrf»i21*co5(20)/cos(t*45)/2 theta=tant*45)*130/Pl-t*45 z=0|圖6寫入記事本的齒輪圓柱坐標(biāo)方程圖7生成的漸開線2.3 草繪分度圓、齒頂圓、和齒根圓并建立關(guān)系分度圓直徑d = m .z1;齒頂圓直徑da = m (z1 +2)；齒根圓直徑df =m (z1 -2.5),文怕H 猛后灰殂M氈逐閭分折gj «=(N) 礪程序二國口 9Q(W)如的制打二El的Hgc茁潞居最的巨口囪式氫回昨0自回(3包同工閻妍 能疑圜與氨?顯示的柒?7：右檢單擊禁用者漏 夜£

10、H鞭mt?右通單擊限號1題 使用TAB就力提斯工七玄菜.產(chǎn)|哈|國|國顯示傭”1設(shè)青圜(i GEARJ.PFTTD£7 TOPD FRONT茶 PRT.CSVS.DEF八心堤標(biāo)齦g4 mtttfARIGHT圖8 參數(shù)化確定分度圓、齒頂圓、齒根圓的直徑2.4鏡像漸開線可以用分度圓上齒槽中心角的角分線創(chuàng)建鏡像平面，來鏡像漸開線。在標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒輪的分度圓上，齒厚 s等于齒槽寬e,即s = e=1nm。2根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的這一特點，其角分線的夾角 工=1 £=5="。2 r 2 m z1 z1建立下列關(guān)系：角分線的夾角T=9oz1文袒：蠅彳 插入 更敷 實用工礪查找砥1I自廟

11、/c c黑電皚*翡°.? T【電戶:* *&ow圖9建立關(guān)系sd0=90/z1繪出角分線a 0008n|H戔w回'七自值時即n 平而SKJIW) 2Mi fll？D瓶m顯示,I咄 r«品颯行號,修 日格法三4韭加粗,+章加朝L圖10 創(chuàng)建鏡像用的平面圖11鏡像后的漸開線2.5 繪制齒梢圍線02.6 標(biāo)準(zhǔn)齒輪造型首先拉伸創(chuàng)建齒輪外形，將外圓約束在齒頂圓上，按齒槽圍線拉伸切出齒槽，然后 以齒槽為原始特征陣列齒槽，最后拉伸切出材料做出齒輪孔。并建立下列關(guān)系：陣列數(shù)量=z1。圖13 拉伸齒輪坯圖14 切出一個齒輪槽圖15 陣列數(shù)量=z12.7改變參數(shù)再生成齒輪可以改變開始設(shè)置的參數(shù)支住網(wǎng)CC肯+ P-S-E1卜門門m和z1,如下圖所小圖 17 m=3,z=40圖 18 m=1.5,z=20圖 16 m=3,z=20參考文獻(xiàn)1肖剛，李學(xué)志，李俊源.機械CAD®理與實踐.北京：清華大學(xué)出版社，20012 楊海威主編. 數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)基礎(chǔ). 北京：北