【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)管理系統(tǒng)、有限元分析系統(tǒng)間的連接和相互調(diào)用 （ 5） 參數(shù)化設計和模塊設計 （ 6） 工程分析和優(yōu)化設計 （ 7） 界面設計 CAD 軟件二次開發(fā)的方法 一個功能完善的 CAD 應用軟件，包括圖形處理、數(shù)據(jù)管理、校核計算、有限元分析等幾大部分 。如何把這幾大部分有效地結(jié)合起來，即如何實現(xiàn)它們之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_和暢通（接口技術），是開發(fā) CAD 應用軟件要解決的問題。解決問題的途徑主要有四種： 1． 數(shù)據(jù)文件共享方式 2． 通過對通用 CAD 系統(tǒng)的用戶化開發(fā) 3． 通過通用 CAD 系統(tǒng)提供的嵌入式語言開發(fā) 4． 通過高級語言和通用 CAD 系統(tǒng)所提供的軟件接口進行開發(fā) 蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 6 第 二 章 Solid Edge 二次開發(fā)基礎 Solid Edge 二次開發(fā)的理論基礎 Solid Edge 是 EDS 公司推出的普及型主流 CAD 軟件包，是 EDS PLM 系統(tǒng)的一個分支。基于特征的參數(shù)化、變量化設計 技術，使其操作方便，簡單易學。此外， Solid Edge還為用戶提供了采用標準 Windows“對象鏈接與嵌入 (OLE)”技術和“部件對象模式 (COM)”技術的應用程序接口，開發(fā)者和用戶能夠通過使用 Visual Basic、 Visual C++以及任何一種支持 ActiveX Automation 技術的工具，對 Solid Edge 進行二次開發(fā)，來適應用戶的一些特殊要求，減少重復性建模制圖工作，全面擴展 Solid Edge 的功能或?qū)⑵涔δ芗傻娇蛻魬贸绦蛑?，以實現(xiàn) Solid Edge 的完全客戶化。本文介紹了基于 ActiveX Automation技術開發(fā) Solid Edge 的基本原理。 ActiveX Automation 技術 ActiveX Automation 是 Microsoft 公司提出的一個基于 COM 的技術標準，以前被稱為OLE 技術，其宗旨是在 windows 系統(tǒng)的統(tǒng)一管理下，協(xié)調(diào)不同的應用程序，準許這些應用程序之間相互溝通、相互控制。它通過在兩個程序間安排對話，達到一個程序控制另一個程序的目的。其過程為：首先一個應用程序決定引發(fā) ActiveX Automation 操作，這個應用程序自動成為 C1ient，被它調(diào)用的應用程序成為 Server。 Server 收到對話請求后，決定暴露哪些對象給 C1ient。在給定時刻，由 C1ient 決定實際使用哪些對象，然后 ActiveX Automation 命令被傳給 Server，由 Server 對命令 做 出反應。 Client 可以持續(xù)地發(fā)出命令，Server 忠實地執(zhí)行每一條命令，最后由 Server 提出終止對話。 這里將 So1id Edge 理解為一個服務程序 (Server)，而二次開發(fā)出來的程序為客戶程序(C1ient)。用戶只要在客戶程序上進行操作，客戶程序?qū)Ⅱ?qū)動 So1id Edge 完成相關的工作，用戶無需全面掌握 Solid Edge。 So1id Edge 的對象層次結(jié)構(gòu) 對象之間通過被稱為對象模型或?qū)ο髮哟谓Y(jié)構(gòu)的形式相互聯(lián)系。 So1id Edge 的對象層次結(jié)構(gòu)可以描述為自上而下的樹結(jié)構(gòu) （模型樹） ， 如圖 21 所示。 其根節(jié)點對象就是一個應用 —— So1id Edge 應用對象（ Application），它是整個對象樹的基礎，稱為根對象，根對象 Application 下面有一個集合對象（ Documents），這個集合對象（ Documents）稱為 Applicant 對象的下級 對象，在這個集合對象下面還有 5 個文檔對象 —— 零件 文檔對象(PartDocument)、 裝配 文檔對象 (AssemblyDocument)、 鈑金 文檔對象(SheetMetalDocument)、 工程圖 文檔對象 (DraftDocument)、焊接文檔對象（ WeldmentDocument） 。每個文檔對象都包含很多的屬性和方法，這些屬性又包含了很多的子屬性和方法，它們具有嚴格的隸屬關系。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 7 編程時需注意：若使用某一對象，必須將其所有上級對象按層次結(jié)構(gòu)順序一同列寫，或者將所有上級對象聲明成一個對象來替代使用 。 圖 21 對象層次結(jié)構(gòu) Solid Edge 二次開發(fā)的技術基礎 引用 Solid Edge 類型庫 Solid Edge 通過類型庫提供了大量的內(nèi)部功能，以便于從 Visual Basic（以下簡稱 VB）等開發(fā)工具中，通過 ActiveX Automdion 訪問這些功能。 Solid Edge 提供的類型庫包括：(裝配類型庫 )、 (常數(shù)類型庫 )、 Drdt． tlb（制圖類型庫）、(文件屬性對象庫 )、 (框架結(jié)構(gòu)類型庫 )、 (幾何類型庫 )、(零件和板金類型庫 )等。若以 VB 作為開發(fā)工具，首先必須在其環(huán)境中引用 Solid Edge 的有關類型庫，才能通過 ActiveX Automation 訪問 Solid Edge 提供的主要對象。在VB 的集成環(huán)境中，通過“工程”菜單中的“引用”命令，將所要用的庫選中，即可調(diào)用對應的類型庫， 如圖 22 所示， 并且可以在 VB 的對象瀏覽器中查看對象庫、類型庫、類、屬性、方法以及事件 ，如圖 23 所示 。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 8 圖 22 選中所需要的庫 圖 23 VB 的對象瀏覽器 調(diào)用 Solid Edge 應用程序 當選擇 VB 為一個支持 ActiveX Automation 的應用程序進行編程開發(fā)時，就必須和該程序進行通訊。 Solid Edge 提供的應用對象（ Application）為實現(xiàn)這種通訊提供了可能。應用對象是惟一一個允許 Visual Basic 程序直接訪問的對象，它位于層次結(jié)構(gòu)樹的頂部，可以也只能通過該對象才能訪問其下級的所有其他對象。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 9 VB 提供了兩個函數(shù)調(diào)用 Solid Edge： CreateObject 和 GetObject。 Dim objApp as Object Set objApp=CreateObject(“ ” ) Set objApp =GetObject(“”，“ ” ) 兩個語句都創(chuàng)建不可見的 Solid Edge 應用對象。 下面的語句使用 GetObject 連接到已經(jīng)存在的 Solid Edge 實例： Set objApp=GetObject(，“ ” ) 該語句會搜索已經(jīng)存在的 Solid Edge 實例，如果找到，變量 objApp 指向該實例；否則，命令失敗。 在使用 CreateObject 或者 GetObject 來驅(qū)動 Solid Edge 的應用時，該應用不會自動創(chuàng)建文檔對象，必須使用文檔集合對象的 Add 方法來建立一個文檔對象。 Add 方法是有參數(shù)的，該參數(shù)用于確定所創(chuàng)建的文檔對象的類型或者使用的模板。如果參數(shù)為空，程序會提示用戶選擇一個模板。下面語句的功能是在新建的應用中建立一個零件文檔對象： Set objApp=GetObject(，“ ” ) Set objDocument=(“ SolidEdge. PartDocument” ) 要將一個 Solid Edge 的應用實例從內(nèi)存中移除，則需要使用應用對象的 Quit 方法： 程序運行方式 用 VB 技術和 Solid Edge 二次開發(fā)接口開發(fā)的應用程序有兩種運行方式：一是將應用程序作為可執(zhí)行文件直接運行，由程序控制 Solid Edge 的調(diào)入和退出。二是將程序作為一條宏命令嵌入到 Solid Edge 中。具體方法是：在 VB 的“文件”菜單中選擇“制作 .exe”，將應用程序編譯生成 ActiveX Automation 程序。打開 Solid Edge 的“工具條”對話框 ，按照提示新建一個工具條，確定后在出現(xiàn)的“自定義”對話框中選擇“宏”，單擊“瀏覽”，找到剛才編譯的 EXE 程序，拖放到新建的工具條上，并選擇合適的圖標。用戶在 Solid Edge環(huán)境下，只要點擊該工具條即可運行程序。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 10 第三章 Solid Edge 變量化設計與開發(fā) 參數(shù)化設計與變量化設計 參數(shù)化設計有時也稱為尺寸驅(qū)動 ， 參數(shù)化設計是一種基于用戶操作層次的設計方法。它利用參數(shù)驅(qū)動機制可以對圖形數(shù)據(jù)進行操作 ， 在滿足圖形幾何約束的條件下 ， 通過施加尺寸約束 ， 對圖形的幾何數(shù)據(jù)進行修改 ， 從而得到所需的設計圖 形。采用參數(shù)化設計 ， 可以大大提高繪圖效率 。但是 采用參數(shù)設計方法 ， 只是提高了 “ 繪圖 ” 效率 ， 而沒有提高 “ 設計 ” 效率。 變量化設計是一種基于用戶設計層次的設計方法。它將圖形的尺寸關系和幾何關系以變量的形式來表示 ， 通過對圖形變量的賦值 ， 以實現(xiàn)圖形的生成或修改 ， 從而得到所需的設計圖形。采用變量化設計具有以下特點 ： 1，可以提高設計效率 ； 2，以變量為橋梁 ，將設計計算與零件三維模型設計有機地融合在一起 ； 3，使得 CAD 軟件不僅僅是一個“ 繪圖”軟件 , 更是一個“設計”軟件。 變量化設計的實現(xiàn)方法 Solid Edge變量化設計過程 ： 1)實體建模或者工程圖繪制， Solid Edge允許在二維或者三維環(huán)境中，實現(xiàn)變量化 ； 2)變量化操作，明確變量間的關系； 3)在后續(xù)的產(chǎn)品設計中，利用已有的變量化模型或者圖樣，進一步設計。變量化的最終目的是在以后的工作中再次使用。 利用 Solid Edge 的變量表實現(xiàn)變量化設計 Solid Edge 在它的零件設計模塊中提供了一個可供用戶操作的變量表 ， 通過變量表可以定義或編輯零件模型中各圖形元素的尺寸關系。變量表中的變量分為尺寸變量和用戶變量 ， 尺 寸變量來源于設計過程 ， 并且可以直接控制設計中的各個圖形元素 ， 用戶變量是用戶在變量表中自己增加的變量 ， 它們雖然不能直接控制設計中的各個圖形元素 ， 但可以通過變量表中的數(shù)學關系式將其與尺寸變量聯(lián)系起來 ， 從而間接控制設計中的各個元素。在 Solid Edge 中利用變量表實現(xiàn)變量化設計 ， 用戶無須編程 ， 直接通過設計變量 ， 操作變量表 ， 即可控制零件模型的形狀和尺寸 ； 但是操作較為復雜、設計效率低。該方法一般用于變量的數(shù)量較少 ， 各變量及尺寸之間的關系較為簡單的場合 ， 對于某些與圖形尺寸沒有直接關系的變量 ， 變量表則無法處理。 通過 Solid Edge 程序開發(fā)實現(xiàn)變量化設計 通過 Solid Edge 程序開發(fā)實現(xiàn)變量化設計 ， 也就是利用 Solid Edge 提供的二次開發(fā)接口 ， 將零件模型的結(jié)構(gòu)和尺寸全部以變量的形式 ， 由程序控制零件模型的設計計算、二維輪廓的生成以及各種特征的構(gòu)建。程序設計時無須考慮各個尺寸的具體大小 ， 全部用變蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 11 量來表示 ， 最后通過一個用戶界面獲得用戶輸入的數(shù)據(jù) ， 由程序驅(qū)動 Solid Edge 得到所需零件的三維模型。通過 Set objApp =CreateObject ( “ SolidEdge. Application” ) 或 Set objApp= GetObject ( ,“ SolidEdge. Application” ) 方法獲得或創(chuàng)建 Solid Edge 的 Application 對象 ，用 Set objDoc =objApp. Documents. Add （ “ SolidEdge. PartDocument” ） 方法創(chuàng)建 Solid Edge 零件文檔 。 采用 Solid Edge 二次開發(fā)程序進行零件設計 ， 是一種完全的變量化設計 ， 一個應用程序可以生成一系列相似的零件 ， 且界面清晰、操作方便 ； 但是 編程工作量大 ， 程序適用面窄。該方法一般用于零件設計計算復雜 ， 涉及條件、判斷等邏輯處理 ， 而零件的結(jié)構(gòu)則較為簡單的場合 ， 例如齒輪、齒條、凸輪的設計。 將 Solid Edge 變量表與程序開發(fā)相結(jié)合實現(xiàn)變 量化設計該方法是前兩種方法的綜合 ， 它首先利用 SolidEdge 的特征造型技術建立一個能夠反映同類零件所有特征的復合零件的三維模型 ， 通過變量表操作建立設計變量 ， 再采 Solid Edge 二次開發(fā)程序 ， 通過用戶界面獲得用戶輸入的設計數(shù)據(jù)并進行設計計算 ， 然后用 . Open( FileName ) 方法打開復合零件的三維模型 ， 用 Set objvars = objApp. 方法獲得變量表中的所有設計變量 ， 給各變量的值 ( objvars( i) . value) 賦予設計計算結(jié)果 , Solid Edge 便自動修改生成新的零件模型。該方法綜合了前兩種方法的優(yōu)點 , 它將復雜的零件三維造型交給 Solid Edge 來完成 ， 將復雜的設計計算交給二次開發(fā)程序來完成 ， 變量表中的設計變量則是它們之間的橋梁。該方法程序 設計簡單 ， 界面清晰 、 操作方便。將它和數(shù)據(jù)庫技術結(jié)合起來 ， 可用于 各種設計中所使用的 標準零件 及各種 通用件等系列化零件的變量化設計。 變量化設計的意義 變量化設計就是將產(chǎn)品研發(fā)過程中的知識和經(jīng)驗通過變量的形式進行關聯(lián)，驅(qū)動整個產(chǎn)品數(shù)字化模型，達到快速完成產(chǎn)品研發(fā)的目的。變量化的設計針對系列化的產(chǎn)品研發(fā)，能夠保留和凝結(jié)企業(yè)已有的產(chǎn)品研發(fā)知識和經(jīng)驗、縮短研發(fā)周期、降低工作強度、提高設計質(zhì)量、節(jié)約成本，增強管理的可控性。 Solid Edge 的變量化設計將成熟的產(chǎn)品研發(fā)知識充分吸收，使之程序化、規(guī)范化，實施使用后可以避免產(chǎn)生許多認為的錯誤。使許多原來只能由經(jīng)驗豐富的設計專家擔當?shù)墓ぷ?，轉(zhuǎn)為由一般工程師即可勝任，使具有豐富經(jīng)驗的設計專家從重復勞動力中解放出來，投入到新產(chǎn)品研發(fā)和豐富完善變量設計知識庫的工作中，使產(chǎn)品研發(fā)能力上一個嶄新的臺階。實踐證明， Solid Edge 的變量化設計具有極大的推廣價值。 蘇州大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 12 第四章 ZLY系列焊接式減速齒輪零件庫設計 齒輪輪廓曲線近似生成原理 由于用三維軟件繪制齒輪時并不需要十分精確地繪制漸開線齒廓 ，所以我們一般采用曲線或圓弧近似代替漸開線齒廓，只要曲線或圓弧跟 漸開線足夠相似，這樣不僅可以滿足我們的設計要求，而且可以大大地減小繪圖的難度。 漸開線齒輪 齒 廓 近似 生成有若干種方法： （ 1） 曲線（ SPLINE 曲線）：精確，但需要許多點，不易控制 （ 2） 圓?。簡螆A?。ň鹊停唵危?、雙圓?。ň雀?，復雜） 單圓弧繪法 —— 三點圓弧近似 （ 1） 以齒輪軸孔中心建立坐標系 XOY （ 2） 計算齒廓上三個特定點： 1， 2， 3 的坐標： 110 .5 s in ( 0 .6 9 8 / )0 .5 co s ( 0 .6 9 8 / )aax d zy d z???? ??， 220 .5 s in ( 2 .3 5 6 / )0 .5 co s ( 2 .3 5 6 / )ffx d zy d z????????， 3030s in (1 .5 7 0 8 / )co s (1 .5 7 0 8 / )x r zy r z???? ?? 其中 0 ?? （ 3） 求通過該三點的圓弧方程，得到半徑及圓心點 4： 設 2 2 244( ) ( ) cx x y y r? ? ? ?，取 , , 1, 2 , 3iix x y y i? ? ?，解得 44,cx y r 2 2 2 2 2 2 2 21 3 1 1 3 3 2 3 2 2 3 31 3 1 3 2 3 2 3( ) ( ) ( ) ( ), , ,2 ( ) 2 ( )x x x y x y x x x y x yA B C Dy y y y y y y y? ? ?