【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 節(jié)。 參數(shù)化設(shè)計(jì)一般是指設(shè)計(jì)圖形拓?fù)潢P(guān)系不變，尺寸形狀由一組參數(shù)進(jìn)行約束。參數(shù)與圖形的控制尺寸有顯示的對(duì)應(yīng)，不同的參數(shù)值驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生不同大小的幾何圖形。 參數(shù)化設(shè)計(jì)是規(guī)格化、系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種簡(jiǎn)單，高效、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。特別適合與系列化產(chǎn)品設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)的建立等。 1)參數(shù)化設(shè)計(jì)的理論方法 參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以約束造型為核心，以尺寸驅(qū)動(dòng)為特征，允許設(shè)計(jì)者首先進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)，勾畫出設(shè)計(jì)輪廓，然后輸入精確尺寸值來完成最終的設(shè)計(jì)。與無約束造型系統(tǒng)相比，參數(shù)化設(shè)計(jì)更符合實(shí)際工程設(shè)計(jì)習(xí)慣，因?yàn)樵趯?shí)際設(shè)計(jì)的初期階段，設(shè)計(jì)人員關(guān)心的往往是零部件的大致形狀和性能，對(duì)精確的尺寸并不十分關(guān)心，特別是在系列化設(shè)計(jì)中，參數(shù)化造型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就更加突出。 設(shè)計(jì)過程可視為約束滿足的過程， 設(shè)計(jì)活動(dòng)本質(zhì)上是通過提取產(chǎn)品有效的約束來建立其約束模型并進(jìn)行約束求解。設(shè)計(jì)活動(dòng)中的約束主要來自功能、結(jié)構(gòu)和制造三個(gè)方面。功能約束是對(duì)產(chǎn)品所能完成的功能的描述；結(jié)構(gòu)約束是對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等的表示；制造約束是對(duì)制造資源環(huán)境和加工方法的表達(dá)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中將這些約束綜合成設(shè)計(jì)目標(biāo)，并將它們映射成為特定地幾何 /拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而轉(zhuǎn)化為幾何約束。所謂幾何約束就是要求幾何元素之間必須滿足某種特定的關(guān)系。將幾何約束作為構(gòu)成幾何 /拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的幾何基準(zhǔn)要素和表面輪廓要素，可以導(dǎo)出各種形狀結(jié)構(gòu)的位置和形狀參數(shù)，從而形成參數(shù)化的 產(chǎn)品幾何模型。 產(chǎn)品的幾何約束主要包括拓?fù)浼s束和尺寸約束兩方面。拓?fù)浼s束是對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的定性描述，它表示幾何元素之間的固定聯(lián)系，如對(duì)稱、平行、垂直、相切等，這些關(guān)系擬抽象為點(diǎn)、邊、面間等九類有向關(guān)系，每一類關(guān)系有相應(yīng)的謂詞，包括 “相同 ”、 “平行 ”、 “垂直 ”、 “相交 ”、 “偏移 ”等。尺寸約束則為特征 /幾何元素間相對(duì)位置的定量表示，如各種距離、兩線夾角、圓的半徑等。尺寸約束是參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的對(duì)象，其不僅可以變動(dòng)，而且需要標(biāo)注和顯示。尺寸約束可表征為一組基本參數(shù)且具有與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次相對(duì)應(yīng)的層次性。產(chǎn)品特征模型中高層約束是 形狀特征之間的形位關(guān)系；幾何元素之間的約束，則是低層約束的封裝；高層約束需通過低層約束來實(shí)現(xiàn)。 參數(shù)驅(qū)動(dòng)中約束方程的求解或尺寸鏈的推導(dǎo)是難點(diǎn)，如何保證在各種情況下都得到穩(wěn)定的解，尚未得到完全的解決。 目前，解決參數(shù)驅(qū)動(dòng)中約束的方法主要有如下幾種：基于幾何約束的變量幾何法、基于幾何推理的人工智能法、基于構(gòu)造過程的構(gòu)造法、基于輔助線法。上面幾種方法目前應(yīng)用較為廣泛，但幾何推理法采用謂詞描述約束，而且采用專家系統(tǒng)進(jìn)行推理求解，效率低，難以滿足交互繪圖的要求。構(gòu)造法通過對(duì)造型過程的紀(jì)錄，記下幾何元素的生成順序及其相 互間的關(guān)系，當(dāng)用戶修改參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)按原來的造型順序和幾何元素之間的關(guān)系重新構(gòu)造設(shè)計(jì)過程，構(gòu)造法能夠克服前面兩種方法的不足，但要求用戶嚴(yán)格遵守一定的造型順序，缺乏靈活性。 2)基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì) 基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)將基于特征的設(shè)計(jì)和參數(shù)化設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合起來，使用較完整的帶有語(yǔ)義的特征描述方式，使特征本身就包含參數(shù)化變動(dòng)所需的成員變量和成員函數(shù)，將面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用于特征的描述，在造型中使用參數(shù)化，隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尺寸，并因此帶動(dòng)特征自身的變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品基于特征的參數(shù)化設(shè)計(jì)。基于特征的參數(shù)化三維造型技術(shù)是 CAD 的關(guān)鍵技術(shù)，也是機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。 目前主要有兩種參數(shù)化建模方法：尺寸參數(shù)化和結(jié)構(gòu)參數(shù)化，尺寸參數(shù)化是指零部件的大小可以改變而形狀不能改變，例如眾多軟件系統(tǒng)中的基本圖元，而結(jié)構(gòu)參數(shù)化是指既可以改變大小也可以改變形狀，建模過程中根據(jù)實(shí)際需要可選擇尺寸參數(shù)化或結(jié)構(gòu)參數(shù)化造型。 參數(shù)化設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)自動(dòng)記錄建立幾何形體的整個(gè)歷程，換句話說，系統(tǒng)不僅記錄建立的幾何形體，同時(shí)也記錄設(shè)計(jì)意圖，即幾何間的關(guān)系。當(dāng)改變參數(shù)時(shí)，幾何關(guān)系保持不變。作為一個(gè)基于特征的三維輔助設(shè)計(jì)軟件，利用幾何約束實(shí)現(xiàn)了尺寸驅(qū)動(dòng) ，設(shè)計(jì)者可以在設(shè)計(jì)過程中預(yù)先定義設(shè)計(jì)變量，再通過簡(jiǎn)單的算術(shù)表達(dá)式定義幾何尺寸，幾何尺寸也可以以變量的形式加入到算術(shù)表達(dá)式中，以驅(qū)動(dòng)其它尺寸。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件來說，其結(jié)構(gòu)尺寸均己標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其有著明確的規(guī)定。在造型過程中，就某一特定類型的標(biāo)準(zhǔn)件而言，我們只需改變其設(shè)計(jì)變量的值，就可得到不同規(guī)格的同類零件模型。因此，設(shè)計(jì)變量的應(yīng)用，使得標(biāo)準(zhǔn)件模型庫(kù)建立的繁雜工作變得簡(jiǎn)單了。 3 齒輪建模過程 此次齒輪類零件的造型較多，但建模原理大體相同，因此下面以齒輪傳動(dòng)零件中的直齒圓柱齒輪為例。（只研究 直齒 輪、斜齒輪、錐齒輪 ） 漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)設(shè)計(jì) 模數(shù) M、齒數(shù) Z、壓力角 ALPHA、齒寬 B、齒輪齒頂高系數(shù) H_N、頂隙系數(shù)C_N、變位系數(shù) X_N、軸孔直徑 DK。 齒輪參數(shù)間的計(jì)算關(guān)系 齒頂高： ha=m*(h_n+x_n) 齒根高： hf=m*(h_n+c_nx_n) 分度圓直徑： d=m*z 基圓直徑： db=d*cos(alpha) 齒頂圓直徑： da=d+2*m*(h_n+x_n) 齒根圓 df=d2*m*(h_n+c_nx_n) 漸開線的參數(shù)方程： r=db/2 theta=t*45 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0 （ 1）設(shè)置齒輪基本參數(shù) （ 2）繪制四個(gè)圓并添加關(guān)系式 （ 3）創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線 — 漸開線 （ 4）鏡像漸開線 （ 5）創(chuàng)建一個(gè)齒槽輪廓實(shí)體 （ 6）陣列齒槽輪廓 直齒 圓柱齒輪 建模過程 設(shè)計(jì)步驟如下 ： （ 1） 開始一個(gè)新零件，以“ 零件 ”名稱保持文件。 （ 2） 添加方程式，定義參數(shù)，添加整體變量。 1）單擊“工具”工具欄中的“方程式”按鈕 ，系統(tǒng)彈出“方程式”對(duì)話框。 2）單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出“添加方程式”對(duì)話框，如圖 210 3）在文本框內(nèi)輸入方程 m=3 ，單擊 按鈕，方程式便自動(dòng)添加到方程式對(duì)話框中。 4)）重復(fù) 步驟 2）和步驟 3）逐一添加 z=20， d=m*z， p=pi*m， B=10*m方程式，如圖 211。完成方程式添加后，單擊方程式對(duì)話框中的按鈕。系統(tǒng)在 FeatureManager 特征設(shè)計(jì)樹中會(huì)添加以上方程式文件夾。 (齒厚一般為 10 倍的模數(shù) ，所有 B=10*m) 圖 210 “添加方程式”對(duì)話框 5）單擊特征設(shè)計(jì)樹 ，展開方程式文件夾，如圖 212 所示。 （ 3） 以齒根圓繪制齒輪基本 。 1） 在 上插入草圖 1。 2） 在原點(diǎn)繪制一個(gè)圓，并標(biāo)注尺寸（如圖 213）。并將尺寸屬性欄中的“主要值”下的尺寸名稱改為“ df” (如圖 214)。 3）雙擊尺寸數(shù)字下的尺寸線，在彈 出圖 212 FeatureManager 特征設(shè)計(jì) 樹 圖 213 草圖 1 圖