【文章內(nèi)容簡介】 ， 設計與繪圖完全分離 。 CAD/CAM技術(shù) 36 2022/6/2 參數(shù)化與變量化設計技術(shù) ? 第三次 CAD技術(shù)革命 —— 一鳴驚人的 參數(shù)化技術(shù) 。 PTC公司的 Pro/E。 ? 第四次 CAD技術(shù)革命 —— 更上一層樓的 變量化技術(shù) 。 SDRC公司的 IDEAS Master Series。 ?20世紀 80年代，基于約束的參數(shù)化與變量化的 CAD系統(tǒng)應運而生。 ?PRO/E等系統(tǒng)采用 約束表達產(chǎn)品的幾何模型 ，用 一組尺寸參數(shù)及工程設計參數(shù) 來定義和控制幾何模型，可以通過參數(shù)來驅(qū)動形狀的改變，方便修改設計形狀或進行形狀相似的系列化產(chǎn)品設計。 ?該技術(shù)應用在 CAD的各個設計階段，如方案設計、三維結(jié)構(gòu)設計、工程繪圖、裝配設計、工程分析、運動仿真等。 CAD/CAM技術(shù) 37 2022/6/2 參數(shù)化設計 ? 參數(shù)化設計 （ Parametric Design） 是一種設計方法 ， 采用 尺寸驅(qū)動的方式 改變 幾何約束 構(gòu)成的幾何模型 ， 在求解 幾何約束模型 時 ， 采用順序求解 的方法 ， 一般 要求全約束 。 參數(shù)與設計對象的尺寸有明顯的對應關(guān)系 ， 設計結(jié)果的修改受到尺寸驅(qū)動 。 CAD/CAM技術(shù) 38 2022/6/2 參數(shù)化技術(shù)－ 幾何約束含義： ? 三個方面： ? (1)結(jié)構(gòu)約束 （也稱 拓撲約束 ）。指構(gòu)成圖形的各個幾何元素間的相對位置和連接方式，其屬性值在參數(shù)化設計過程中保持不變。在工程圖中，此類約束往往是隱含的，并不明確給出，如平行、垂直、相切、對稱等。 ? (2)尺寸約束 。指圖中標注的尺寸要完全，如 X、 Y方向的尺寸要充分。 ? (3)參數(shù)約束 。指尺寸參數(shù)之間的關(guān)系，用表達式表示。 CAD/CAM技術(shù) 39 2022/6/2 參數(shù)化技術(shù)－順序求解的順序的形成 ? 一般通過三種方式： 1）隨作圖過程記錄約束，每一次作圖操作都對應著一類約束，所記錄的約束順序反映了完整的作圖過程，參數(shù)改變后只需對這個順序進行再掃描，求解新參數(shù)值，就可以改變整個圖形或者局部圖形的大小，該方式是目前最常用的方式。 ? 2）按已畫好的草圖手工指定約束，這種方式操作繁瑣，對復雜圖形不太適用； ? 3）自動識別原有圖形隱含的約束，這種方式為實現(xiàn)舊圖參數(shù)化開辟了新路，但目前算法還不成熟，技術(shù)實現(xiàn)難度大，只能用于二維簡單二維圖形。 CAD/CAM技術(shù) 40 2022/6/2 實例 ? 一個確定的幾何形體由兩類主要約束構(gòu)成：拓撲結(jié)構(gòu)約束和尺寸約束 。 前者是指那些不可被修改的拓撲或其它約束 ， 如垂直 、 相切 、 平行 、 對稱等；后者包含了幾何形體的度量信息 ， 它控制圖元的坐標 、 長度或半徑以及圖元之間的位置與方向等 。 CAD/CAM技術(shù) 41 2022/6/2 圖 CAD/CAM技術(shù) 42 2022/6/2 續(xù) ? 所謂尺寸驅(qū)動技術(shù) ， 就是根據(jù)尺寸約束 ， 用計算的方法直動將尺寸的變化轉(zhuǎn)換成幾何形體的相應變化 ， 并保證變化前后的拓撲約束保持不變 。 ? 實現(xiàn)尺寸驅(qū)動的關(guān)鍵在于 圖元性質(zhì)的判別 和 尺寸鏈以及幾何約束的求解 。 CAD/CAM技術(shù) 43 2022/6/2 應用 ? 參數(shù)化設計在約束及求解方法上的特點 ， 決定了使用這種方法形狀不能太復雜 ， 結(jié)構(gòu)要定型 。 因此 ， 參數(shù)化設計特別適合于 系列化產(chǎn)品設計及標準件庫的建設 等 。 CAD/CAM技術(shù) 44 2022/6/2 圖 CAD/CAM技術(shù) 45 2022/6/2 實例 ? PRO/E系統(tǒng)采用約束表達產(chǎn)品的幾何模型 ， 用一組尺寸參數(shù)及工程設計參數(shù)來定義和控制幾何模型 ，可以通過參數(shù)來驅(qū)動形狀的改變 ， 方便修改設計形狀或進行形狀相似的系列化產(chǎn)品設計 。 CAD/CAM技術(shù) 46 2022/6/2 續(xù) Pro/Gear CAD/CAM技術(shù) 47 2022/6/2 變量化設計 ? 變量化技術(shù) （ Variational Design） 是一種設計方法 ， 采用約束驅(qū)動方式改變由 幾何約束 和 工程約束 混合構(gòu)成的幾何模型 ， 在求解幾何約束模型時 ， 常采用 圖理論 和 穩(wěn)定的數(shù)值求解 技術(shù) 。 主要是求解約束方程 。 CAD/CAM技術(shù) 48 2022/6/2 變量化技術(shù)的主要特點 ? 尺寸約束和形狀約束； ? 允許欠約束 。 ?變量化設計擴展了約束的范圍，除了包含參數(shù)化設計中的結(jié)構(gòu)約束、尺寸約束、參數(shù)約束這三類幾何約束外，還允許設置工程約束，例如面積、體積、強度、剛度、運動學、動力學等限制條件或計算方程，并將這些工程約束條件與圖形中的設計尺寸聯(lián)系起來。 支持復雜的工程約束。 CAD/CAM技術(shù) 49 2022/6/2 兩種技術(shù)的共同點： ? 兩種技術(shù)均基于約束； ? 全數(shù)據(jù)相關(guān)； ? 尺寸驅(qū)動設計修改 。 CAD/CAM技術(shù) 50 2022/6/2 兩種技術(shù)的區(qū)別 1： 1. 參數(shù)化技術(shù)通過尺寸約束來實現(xiàn)對幾何形狀的控制；變量化技術(shù)將形狀約束和尺寸約束分開處理 。 2. 參數(shù)化技術(shù)要求全約束 ， 變量化技術(shù)允許欠約束 。 CAD/CAM技術(shù) 51 2022/6/2 兩種技術(shù)的區(qū)別 2： ， 而是由單獨的處理器外置處理；變量化技術(shù)中工程關(guān)系可以作為約束直接與幾何方程耦合 ， 最后再通過約束求解器統(tǒng)一求解 。 ；而在變量設計方法則用方程式的聯(lián)立求解 。 CAD/CAM技術(shù) 52 2022/6/2 參數(shù)化設計的實現(xiàn)方法 ? ； ? ； ? ； ? 。 CAD/CAM技術(shù) 53 2022/6/2 ? （ 1） 建立幾何拓撲模型 。 （ 參數(shù)化繪圖前提 ） ? （ 2） 進行參數(shù)化定義 ：在幾何模型的基礎上 ， 分析其結(jié)構(gòu)特點和控制尺寸 ， 定義變量參數(shù) 。 ? （ 3） 推導參數(shù)表達式 ：模型中的參數(shù)之間并非都是相互獨立的 ， 通常會有某些關(guān)聯(lián)關(guān)系 ， 有的參數(shù)是隨其它參數(shù)的變化而變化的 ， 需要將各幾何特征點的坐標用變量參數(shù)表達出來 ， 推出其之間的表達式 。 ? （ 4） 編制程序 ：將以上的參數(shù)化模型編入計算機程序 ，以實現(xiàn)參數(shù)化設計 。 CAD/CAM技術(shù) 54 2022/6/2 ? 圖形參數(shù)化定義一般應遵循以下原則： ? 1） 注重參數(shù)序列的設計含義； ? 2） 參數(shù)標注與工程圖樣標注一致； ? 3） 參數(shù)序列和幾何圖形尺寸序列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有映射關(guān)系； ? 4） 工程圖樣中的工件尺寸應作為自變量參數(shù)； ? 5） 參數(shù)定義不能出現(xiàn)干涉 、 過約束 。 CAD/CAM技術(shù) 55 2022/6/2 實例 CAD/CAM技術(shù) 56 2022/6/2 ? 1） 在建立模型過程中 ， 直接將參數(shù)序列定義其中； ? 2） 利用 CAD軟件中草繪器繪制草圖 ， 然后在施加約束 ， 定義參數(shù) 。 ? 3） 對于成熟的 、 定型的 、 常用的產(chǎn)品圖形 ， 將模型建成參數(shù)化圖素 ， 使用戶操作時就象畫點 、 線等基本圖素一樣簡便