前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇參數(shù)化設(shè)計(jì)范文，相信會(huì)為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

參數(shù)化設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵詞：建筑 參數(shù)化

中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

參數(shù)化設(shè)計(jì)（Parametric Design)是一種建筑設(shè)計(jì)技術(shù)。利用這種方法，把建筑設(shè)計(jì)中所用到的因素都轉(zhuǎn)變?yōu)槟骋粋€(gè)函數(shù)變量。通過不斷改變變量，從而獲取不一樣的建筑設(shè)計(jì)方案，也形成不同的建筑風(fēng)格。這種技術(shù)的興起受益于建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，在計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)下，利用軟件編程所產(chǎn)生的數(shù)字化模型，完全突破了傳統(tǒng)的建筑工藝，這種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法大大延伸了人們的思維空間，讓建筑師們有了更多的選擇余地。所以，參數(shù)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為現(xiàn)在建筑界最為熱門的發(fā)展趨勢(shì)。

參數(shù)化設(shè)計(jì)在我國的應(yīng)用狀況

目前我國建筑設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展整體較為落后，效率低下。大多數(shù)設(shè)計(jì)公司、國企仍將Auto CAD 作為主流設(shè)計(jì)工具。實(shí)際操作中，在建筑動(dòng)態(tài)分析、視覺模擬及在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的狀態(tài)也只是極少數(shù)建筑師的實(shí)驗(yàn)方法。這些還沒和工程建設(shè)融為一體，以至于在建筑工程實(shí)施過程中還不能表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，圖紙樣式表達(dá)不清晰。然而我國亦有一些設(shè)計(jì)院開始推廣參數(shù)化軟件，在一些大城市，比如北京、廣州、上海，它們已經(jīng)利用這種軟件完成了一些產(chǎn)品。最為著名的應(yīng)該是2008年北京奧運(yùn)會(huì)的鳥巢體育場(chǎng)，搭建的復(fù)雜內(nèi)部鋼制結(jié)構(gòu)正是在Digital Project軟件的準(zhǔn)確控制下完成的。

二、實(shí)施建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)的意義和必要性

現(xiàn)在中國正處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的關(guān)鍵階段，房地產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國家重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一。新提出的建筑業(yè)十項(xiàng)新技術(shù)中就包含了信息技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。

對(duì)于大型的建筑工程項(xiàng)目，從最開始的立項(xiàng)、設(shè)計(jì)規(guī)劃、項(xiàng)目施工、完工驗(yàn)收到最后的交付使用是漫長(zhǎng)的過程。其中存在著大量的不確定性因素，那么為了更好的克服施工的各種缺點(diǎn)，采取參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是一項(xiàng)重大突破。它對(duì)于建筑設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)作管理進(jìn)行詳細(xì)的預(yù)制，將繁雜的建筑信息編織為一個(gè)整體，貫穿在建筑施工的整個(gè)周期過程中。利用這種數(shù)字化技術(shù)建立起建筑信息模型，對(duì)于空間項(xiàng)目的幾何信息、管理信息、空間功能信息及所運(yùn)用的各種專業(yè)設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)量進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)一體化管理目標(biāo)。參數(shù)化方法的應(yīng)用，將為建筑事業(yè)的發(fā)展帶來更高的利益，讓整個(gè)工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工、運(yùn)作管理的質(zhì)量和監(jiān)理效率獲得顯著的提高。

結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助措施，實(shí)施參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)，讓建筑工程項(xiàng)目更具有預(yù)見性，對(duì)于引領(lǐng)建筑信息化技術(shù)的發(fā)展，提高建筑業(yè)管理的集成化都有重大的意義。

參數(shù)化設(shè)計(jì)在國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

十多年來，建筑信息化模型構(gòu)建技術(shù)在發(fā)達(dá)國家及地區(qū)的建筑界取得了豐富的應(yīng)用成果。如前文所述，我國也有不少具有高度戰(zhàn)略眼光與前瞻性的建筑施工企業(yè)已經(jīng)開始利用這種方法來提升工程管理質(zhì)量與企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力， 并獲得的頗豐的成果。

這項(xiàng)技術(shù)的最大功能在于貫穿建筑施工的整個(gè)生命周期。伴隨工程的進(jìn)度發(fā)展，各種建筑信息從設(shè)計(jì)、施工、管理各個(gè)階段不斷得到補(bǔ)充、豐富、完善、升級(jí)。它最核心的價(jià)值，例如：數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享、可持續(xù)化設(shè)計(jì)、工作協(xié)同、質(zhì)量控制、造價(jià)預(yù)算等也充分的發(fā)揮出來。

在我國普遍認(rèn)為建筑數(shù)字化模型設(shè)計(jì)只是利用某一個(gè)軟件，它主要是設(shè)計(jì)院在建筑工程設(shè)計(jì)階段多利用的工具。實(shí)際上，參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用是按照不同功能及不同施工階段的軟件組合而成。它的價(jià)值在整個(gè)施工階段，諸如：規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營管理等不同的階段都比傳統(tǒng)的監(jiān)理管理更具有價(jià)值，這些數(shù)據(jù)都可以體現(xiàn)在具有關(guān)聯(lián)性的三維建筑信息模型中，具有更強(qiáng)的顯性控制力。

（二）建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于建筑業(yè)發(fā)展的作用及影響

在傳統(tǒng)的建筑施工項(xiàng)目中，由于整個(gè)過程參與的單位較多，各種信息傳遞流程較長(zhǎng)，效率不高，因此造成建筑信息的丟失，從而也提高了建筑工程的造價(jià)。然而，通過數(shù)字化模擬技術(shù)，可以有效的把整個(gè)周期中各個(gè)施工階段的信息進(jìn)行高度的集成，確保上一個(gè)階段的信息內(nèi)容可以準(zhǔn)確的傳遞到下邊的各個(gè)階段中，從而讓各方面的專業(yè)工程人員取得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，及時(shí)的實(shí)施工程質(zhì)量管理，最終達(dá)到協(xié)同交流、協(xié)同管理的目的。在運(yùn)營管理的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，有效的發(fā)揮了各種應(yīng)有功能，讓建筑施工構(gòu)成一個(gè)完善的整體，也有效的延伸了大型建筑的使用年限。

促使不同產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)整合價(jià)值

在大型的建筑工程項(xiàng)目中，參與單位較多。例如：工程設(shè)計(jì)院、工程施工企業(yè)、工程監(jiān)理單位、開發(fā)及業(yè)主單位等。引入建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)手段，實(shí)施建模信息化技術(shù)，能從最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)單位開始，建立空間幾何模型信息、出示建筑材料信息等基本內(nèi)容，在施工階段，各個(gè)建筑方都借助這個(gè)平臺(tái)，編入各方在管理操作中所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都為后邊的運(yùn)營維護(hù)奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，在施工階段的運(yùn)營維護(hù)也借助這個(gè)平臺(tái)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸入相應(yīng)的管理數(shù)據(jù)?？傊?，通過這些信息化管理技術(shù)運(yùn)用，可以把產(chǎn)業(yè)中的各個(gè)參與企業(yè)合理的組合聯(lián)系在一起，科學(xué)協(xié)同性的開展工作，對(duì)于保障大型共建項(xiàng)目的建設(shè)有積極意義。

三、建筑參數(shù)化技術(shù)的發(fā)展未來

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，各地也不斷涌現(xiàn)出一些奇特的地標(biāo)性建筑群。這似乎預(yù)示著建筑設(shè)計(jì)業(yè)要面對(duì)新的技術(shù)革新，這種革新可以依托建筑參數(shù)化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。但國內(nèi)大部分建筑還是“形式跟隨功能”。各種建筑設(shè)計(jì)院好像自動(dòng)銷售機(jī)器，你把條件及費(fèi)用塞進(jìn)去，它會(huì)機(jī)械的吐出方案。因?yàn)橹饕勒照畼?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，所以不同設(shè)計(jì)院所給的設(shè)計(jì)方案也基本一致。當(dāng)然這是一種比較低級(jí)的參數(shù)化設(shè)計(jì)。在未來人們會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到參數(shù)化設(shè)計(jì)的核心功能，即最大化延伸人們的思維認(rèn)識(shí)，提供出更多的選擇機(jī)會(huì)，所有的變量都有浮動(dòng)的范圍，可以比較直觀的讓設(shè)計(jì)師根據(jù)需要不停的調(diào)節(jié)參數(shù)，讓建筑方案在可控的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最佳狀態(tài)，讓一切都變得更加可控。

相對(duì)于傳統(tǒng)的建筑方式，它們有共同的問題就是結(jié)合現(xiàn)狀，提出設(shè)計(jì)規(guī)劃方案。倫敦大學(xué)比爾教授的“空間句號(hào)”理論認(rèn)為：各種空間現(xiàn)狀都可以利用數(shù)學(xué)語言描述，進(jìn)而得到某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但是建筑學(xué)作為藝術(shù)門類，從本質(zhì)上講，又是反對(duì)邏輯及理性認(rèn)識(shí)的。美學(xué)中常說到：There is no debate for taste.所以在一定程度上，參數(shù)化設(shè)計(jì)等學(xué)科的手段，它的知識(shí)背景與傳統(tǒng)建筑學(xué)相比是不同的。在這種方法設(shè)計(jì)出的結(jié)果與傳統(tǒng)建筑以風(fēng)格為主的設(shè)計(jì)亦沒有可比性。然而我們也應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到參數(shù)化認(rèn)知是對(duì)于過去，參數(shù)化設(shè)計(jì)面向著未來，存在這更多不確定性因素，這對(duì)于設(shè)計(jì)師來說更具有意義。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)造出更多的不確定性建筑方案，在這種具有工具啟發(fā)下，它生成了眾多的無法預(yù)想的形式，或許更加吸引人們的眼球。

如今的參數(shù)化設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)軟件輔助下完成的，常用到的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件主流的有Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks四大軟件。在現(xiàn)有的三維系統(tǒng)中，他們大多利用動(dòng)態(tài)導(dǎo)航或草圖快速生成構(gòu)造三維特征的二維輪廓，再利用系統(tǒng)的拉伸等手段獲得三維特征。但要知道，三維參數(shù)化造型系統(tǒng)所設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際造型參數(shù)有很大的差距，它們通過投影生成的二維圖跟最后工程圖紙的標(biāo)準(zhǔn)差距很遠(yuǎn)。尤其是尺寸標(biāo)注，它無法對(duì)最終圖紙尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確參數(shù)設(shè)計(jì)。所以說，由于軟件的不成熟，還有現(xiàn)在建筑師本身因素，要自己完成優(yōu)秀的建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)有待時(shí)日。

總之，建筑學(xué)伴隨社會(huì)進(jìn)步是不斷完善發(fā)展的，未來的參數(shù)化設(shè)計(jì)定能為建筑學(xué)科帶來重大影響和變革，讓我們拭目以待。

[參考文獻(xiàn)]

[1]淮建峰;基于參數(shù)化BIM建筑設(shè)計(jì)技術(shù)[J];《現(xiàn)代裝飾(理論)》 2012年05期

參數(shù)化設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；煙草機(jī)械設(shè)計(jì)；應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.207

為了實(shí)現(xiàn)煙草機(jī)械設(shè)計(jì)的成本降低，使用參數(shù)化的設(shè)計(jì)就尤為重要。所謂的參數(shù)化設(shè)計(jì)就是用對(duì)應(yīng)的關(guān)系表示參數(shù)化的模型尺寸，是一種具有靈活性的方法，可以用不確定的數(shù)值，而一旦其中一個(gè)參數(shù)值發(fā)生變化，而與它相關(guān)的尺寸也會(huì)隨之發(fā)生改變。所以，參數(shù)化設(shè)計(jì)就是一種通過修改參數(shù)和幾何形狀控制，用參數(shù)化模型實(shí)現(xiàn)精確的原件造型。

1 參數(shù)化設(shè)計(jì)的功能介紹

參數(shù)化設(shè)計(jì)主要有以下幾方面的功能：①參數(shù)化模型能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)出幾何模型，輸入的圖形只要一個(gè)草圖，沒有必要是精確的圖形，但是需要對(duì)一些幾何要素進(jìn)行約束，再通過約束條件的改變來確保精確的幾何模型自動(dòng)導(dǎo)出；②通過對(duì)局部參數(shù)進(jìn)行修改即可實(shí)現(xiàn)集合模型的修改，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)中形狀比較類似的一系列零件，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改就能實(shí)現(xiàn)滿足需求的新的設(shè)計(jì)；③將設(shè)計(jì)的全部過程信息存儲(chǔ)下來，不僅能實(shí)現(xiàn)單一的產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)，主要的是還能實(shí)現(xiàn)一族的設(shè)計(jì)，如此產(chǎn)品系列化設(shè)計(jì)即可得以實(shí)現(xiàn)。

2 參數(shù)化設(shè)計(jì)在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可能性

參數(shù)化設(shè)計(jì)在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中可以應(yīng)用主要有以下幾方面的原因：①參數(shù)化設(shè)計(jì)具有強(qiáng)大的尺寸修改圖形功能和優(yōu)良的草圖設(shè)計(jì)能力，這對(duì)于多方案快速比較和開展動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，對(duì)于全面做到優(yōu)化煙機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變革產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法意義重大；②在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的初期，設(shè)計(jì)者對(duì)于下一步的需求和約束難免考慮不周，這樣很容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙修改過大甚至導(dǎo)致圖紙完全不可用，而參數(shù)化設(shè)計(jì)的協(xié)同工作環(huán)境，有效的改善了設(shè)計(jì)人員的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程，避免了設(shè)計(jì)人員進(jìn)行串行設(shè)計(jì)過程的缺陷，而采用并行設(shè)計(jì)，通過參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整；③對(duì)于完全相同或者比較相近的零部件，參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工作簡(jiǎn)化，避免重復(fù)勞動(dòng)，節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間；④應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)，提高了企業(yè)的自動(dòng)化程度，利于企業(yè)人才培養(yǎng)，增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展活力；⑤應(yīng)用參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于設(shè)計(jì)人員工作效率的提高至關(guān)重要，同時(shí)能夠設(shè)計(jì)出性能和質(zhì)量更有優(yōu)良的產(chǎn)品，同時(shí)縮短開發(fā)周期，降低成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的增強(qiáng)。

3 兩種典型的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 機(jī)械CAD的參數(shù)化設(shè)計(jì)

將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于設(shè)計(jì)領(lǐng)域，引起了設(shè)計(jì)技術(shù)的大變革，同樣，也深深影響了煙草機(jī)械設(shè)計(jì)手段。如今，機(jī)械CAD在煙草機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)?shù)钠毡?，而人們?duì)CAD支持軟件的使用已不只是滿足于用其進(jìn)行一點(diǎn)一線的畫圖和圖形修改。接下來的這場(chǎng)變革，徹底結(jié)束了過去煙草機(jī)械設(shè)計(jì)人員在的圖版中反復(fù)畫圖、修改的徒勞工作。CAD的參數(shù)化設(shè)計(jì)便是引起這場(chǎng)變革關(guān)鍵，它可以采用計(jì)算機(jī)輔助，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品生命周期的設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代。另一方面，它利用友好的用戶界面可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，最終完成設(shè)計(jì)工作。在這個(gè)過程中，參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)不僅具有參數(shù)化設(shè)計(jì)功能、繪圖以及裝配功能，同時(shí)還能提供給用戶參數(shù)化圖庫生成工具，這種工具能夠讓使用者建立自己的參數(shù)化圖庫?？偠灾珻AD的參數(shù)化設(shè)計(jì)對(duì)于煙草機(jī)械設(shè)計(jì)來說具有非常關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)煙草行業(yè)的快速、個(gè)性化設(shè)計(jì)需求。

3.2 Pro/E的參數(shù)化設(shè)計(jì)

Pro/E能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，同時(shí)還能夠與CAD進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，它的使用對(duì)于煙草機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展影響重大。Pro/E環(huán)境中，用戶自定義特征（UDF）能通過Create Local Group 生成，同時(shí)gph 文件也能生成，然后就可以在Pro/E 中隨時(shí)調(diào)用文件造型。相關(guān)變量賦值也可以通過調(diào)用簇表形式實(shí)現(xiàn)，然后根據(jù)輸入的參數(shù)得到新的模型；在Pro/program的Input 模塊中有用戶放入的參數(shù)，用戶需要更新時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示輸入?yún)?shù)，然后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成新模型，重新使其模數(shù)化。煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中比較有特點(diǎn)是鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的裝置比較多，比如煙草機(jī)械中應(yīng)用范圍比較廣的直齒圓柱齒輪，在Pro/E系統(tǒng)中，可以用Pro/program 方法來進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的步驟是：首先打開Pro/E，選擇新建零件，在“工具”欄中選擇命令“參數(shù)”，定義齒輪參數(shù)。然后選擇“關(guān)系”命令，定義齒輪參數(shù)關(guān)系式：Z 設(shè)置成齒輪齒數(shù)；M設(shè)置成齒輪模數(shù)； HAX設(shè)置成齒頂高因數(shù)；X 設(shè)置成變位系數(shù)；D 設(shè)置成分度圓直徑；CX設(shè)置成徑向間隙系數(shù)；DF 設(shè)置成齒根圓；HA 設(shè)置成齒頂高；HF 設(shè)置成齒根高；DB設(shè)置成基圓直徑；DA設(shè)置成齒頂圓直徑；A設(shè)置設(shè)置成壓力角。漸開線的生成是齒形生成關(guān)鍵點(diǎn)，可以用笛卡兒坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)直齒輪齒漸開線的生成。第一個(gè)齒形的完成可以利用切割法，生成的漸開線命名為1，然后通過鏡像功能得到漸開線2；將后將漸開線2圍繞中心線旋轉(zhuǎn)，可以自定義旋轉(zhuǎn)的角度；再選擇得到的漸開線3，以同樣的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)，即可以生成漸開線4；然后用“拉伸”、“切除”命令在漸開線1和4 ，以及這兩條漸開線與齒頂圓和齒根圓所形成的齒槽截面輪廓上開出齒槽，最后根據(jù)“陣列”命令實(shí)現(xiàn)固定齒數(shù)的齒輪生成，運(yùn)用這種方法就能設(shè)計(jì)出任何類型的齒輪。

4 結(jié)語

作為一種新型的設(shè)計(jì)方法，參數(shù)化設(shè)計(jì)具有非常強(qiáng)大的優(yōu)越性，近些年來已經(jīng)受到工程設(shè)計(jì)人員的廣泛好評(píng)，并得到了很好的推廣和應(yīng)用效果。作為高級(jí)精密技術(shù)產(chǎn)品的煙草機(jī)械，同時(shí)又具有種類繁多，個(gè)性化要求較多的特點(diǎn)，因此將參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用在煙草機(jī)械設(shè)計(jì)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)勞動(dòng)時(shí)間的節(jié)省和勞動(dòng)成本的降低，同時(shí)工程技術(shù)人員還能將節(jié)省的時(shí)間用于新產(chǎn)品的研發(fā)。但是參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的廣泛應(yīng)用還需要廣大技術(shù)人員繼續(xù)努力，同時(shí)，將參數(shù)化設(shè)計(jì)的功能發(fā)展的更為全面也還需要一定的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]金建國等.參數(shù)化設(shè)計(jì)總綜述[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003（07）：16-18.

參數(shù)化設(shè)計(jì)范文第3篇

（福建農(nóng)林大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，福建 福州 350002）

摘 要：挖掘鏟是馬鈴薯收獲機(jī)的關(guān)鍵部件之一，其性能參數(shù)的好壞直接影響到機(jī)具的挖掘效果.針對(duì)目前馬鈴薯挖掘鏟設(shè)計(jì)及改進(jìn)效率低的問題，開發(fā)出馬鈴薯挖掘鏟參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以VB為開發(fā)環(huán)境，通過SolidWorks及其提供的API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了挖掘鏟的參數(shù)化建模及裝配；利用ANSYS及其提供的APDL函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了挖掘鏟的參數(shù)化有限元分析，并通過VB建立了交互式用戶窗體，極大的方便了設(shè)計(jì)者對(duì)馬鈴薯挖掘鏟的設(shè)計(jì)與改進(jìn)，提高了設(shè)計(jì)效率.

關(guān)鍵詞 ：挖掘鏟；VB；SolidWorks；ANSYS

中圖分類號(hào)：S23；TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-260X（2015）08-0026-03

基金項(xiàng)目：東南煙區(qū)煙葉生產(chǎn)機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)裝備研究與開發(fā).中煙辦【2010】2號(hào)（110200902076）；閩煙司科【2012】2號(hào)（2012（048））

馬鈴薯已成為我國繼稻米、小麥、玉米之后的又一主糧，但我國馬鈴薯收獲的機(jī)械化水平低，特別是適用于丘陵地區(qū)的馬鈴薯收獲機(jī)還很少，大多還是人工挖掘[1,2].挖掘鏟是馬鈴薯收獲機(jī)的重要部件之一，它由鏟片及鏟架等組成，其主要功能為挖掘薯塊，并將薯塊輸送至分離裝置[3].挖掘鏟的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)機(jī)具的挖掘效果影響很大，工作時(shí)既要挖掘出所有薯塊，將薯塊順利輸送至分離部件，又要盡量降低機(jī)具的動(dòng)力消耗[4]，設(shè)計(jì)出一個(gè)符合要求的挖掘鏟需進(jìn)行大量田間試驗(yàn)及修改，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，挖掘鏟的每一次改進(jìn)都需重新進(jìn)行人工建模及有限元分析.因此，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)機(jī)的仿真中，通過VB、SolidWorks、ANSYS軟件及其二次開發(fā)模塊設(shè)計(jì)出馬鈴薯挖掘鏟參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有便捷的用戶界面，它可以根據(jù)用戶所輸入的尺寸參數(shù)對(duì)挖掘鏟進(jìn)行參數(shù)化三維建模，以及根據(jù)用戶所輸入的材料特性及載荷等參數(shù)進(jìn)行參數(shù)化有限元分析，并對(duì)挖掘鏟進(jìn)行自動(dòng)裝配，該系統(tǒng)極大的提高了挖掘鏟設(shè)計(jì)和改進(jìn)的效率.

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

馬鈴薯挖掘鏟參數(shù)化系統(tǒng)包括參數(shù)化建模、參數(shù)化有限元分析及自動(dòng)裝配模塊.系統(tǒng)通過SolidWorks進(jìn)行建模及裝配，采用ANSYS進(jìn)行有限元分析，并利用VB編制用戶窗體.用戶在建模窗體中輸入相應(yīng)的尺寸參數(shù)，系統(tǒng)便會(huì)驅(qū)動(dòng)SolidWorks建立對(duì)應(yīng)的馬鈴薯挖掘鏟的零件模型，用戶在有限元分析窗體中輸入相應(yīng)的材料參數(shù)，系統(tǒng)便驅(qū)動(dòng)ANSYS對(duì)零件進(jìn)行有限元分析，并顯示分析結(jié)果.零部件設(shè)計(jì)完成，便可通過建模窗體自動(dòng)完成建模.其流程圖如圖1所示.

2 挖掘鏟的參數(shù)化建模

Solidworks向用戶提供了API函數(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，用戶在Solidworks中的所有操作都可以通過編輯API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)參數(shù)化[5].API函數(shù)通過聲明和實(shí)例化可以被VB所調(diào)用.本文通過挖掘鏟鏟片的參數(shù)化來介紹參數(shù)化建模過程.

在VB中創(chuàng)建鏟片的參數(shù)化建模窗體，如圖2所示，將其鏟厚、鏟長(zhǎng)、鏟寬等尺寸參數(shù)作為輸入內(nèi)容，并將鏟片的結(jié)構(gòu)示意圖顯示在窗口中，方便用戶設(shè)計(jì)時(shí)參考.

為了實(shí)現(xiàn)VB與SolidWorks的連接，必須先對(duì)SolidWorks API的最高層對(duì)象及文檔對(duì)象進(jìn)行聲明和實(shí)例化，具體代碼如下：

Set swApp CreateObject("sldworks.appli cation")//對(duì)SolidWorks API的最高層對(duì)象

Set part = swapp.newpart//創(chuàng)建新文檔

利用SolidWorks API函數(shù)編制草圖及特征命令，并提取其中的尺寸特征，通過VB對(duì)其尺寸進(jìn)行參數(shù)驅(qū)動(dòng)，代碼如下：

Dim H as Double//申明變量類型

H= CDbl(txtH.Text) / 1000 //對(duì)變量單位進(jìn)行轉(zhuǎn)換

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

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

……

輸入相應(yīng)的尺寸參數(shù)，點(diǎn)擊創(chuàng)建，即可在SolidWorks中創(chuàng)建出鏟片模型，如圖3所示：

3 挖掘鏟的參數(shù)化有限元分析

ANSYS為用戶提供了二次開發(fā)模塊[6]，用戶可以首先建立鏟片、鏟架等的log文件，然后利用APDL語言對(duì)其進(jìn)行編譯，并通過VB對(duì)APDL命令流進(jìn)行調(diào)用，對(duì)零件的單元類型、彈性模量等變量進(jìn)行參數(shù)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)挖掘鏟的參數(shù)化分析，最后通過VB的圖像控件顯示有限元分析結(jié)果.本文通過鏟片的分析介紹參數(shù)化有限元分析的過程.

鏟片的有限元分析用戶窗體如圖4所示，窗體中有單元類型、網(wǎng)格精度等下拉框及彈性模量等用戶輸入文本框.

為了能使VB調(diào)用ANSYS，首先要通過shell函數(shù)來建立VB與ANSYS的連接，代碼如下：

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為ANSYS的安裝目錄.-b表示為設(shè)置ANSYS的處理模式為Batch模式.-p 表示為設(shè)置ANSYS為Multiphsics模塊產(chǎn)品特征代碼，變量名為ane3fl.-i為所輸入的APDL文件，-o表示輸出的文件，此處為*.log文件.

用戶可以根據(jù)需要編制常用的APDL命令流，如單元類型、材料屬性等，部分命令流如下：

et,1,solid164 //定義單元類型

mp,ex,1,2.1e5!Q235 //定義定義彈性模量及材料特性

mp,nuxy,1,0.3 //定義泊松比

mp,dens,1,7.81e-3 //定義密度

……

在分析的過程中需通過VB的timer控件對(duì)ANSYS的分析進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷[7]，如果有file.err文件產(chǎn)生，則說明VB的shell函數(shù)對(duì)ANSYS的調(diào)用成功.用戶窗口中跳出“ANSYS分析完成”通知用戶.其關(guān)鍵代碼如下：

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，用圖形保存命令將圖形保存至到工作目錄中，并利用VB圖像控件的Loadpicture函數(shù)將應(yīng)力云圖顯示在VB窗口中，如圖5所示.從圖中我們可以看到鏟片的最大應(yīng)力在鏟片與鏟架連接的地方，為195MPa，小于Q234的屈服極限強(qiáng)度233MPa，因此，該尺寸參數(shù)可以做為鏟片的設(shè)計(jì)參數(shù).在設(shè)計(jì)時(shí)如果發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠，則可以通過修改鏟片的尺寸參數(shù)并在系統(tǒng)中快速建模并進(jìn)行有限元分析.

4 挖掘鏟的參數(shù)化裝配

挖掘鏟的參數(shù)化裝配需利用SolidWorks API函數(shù)的選擇與遍歷面的技術(shù)將多個(gè)零件按對(duì)應(yīng)的配合關(guān)系裝配在一起[8].挖掘鏟主要包括鏟架、鏟片以及沉頭螺栓.

在自動(dòng)裝配之前首先需用swApp.ActiveDoc來激活SolidWorks文檔，并通過swApp.NewAssembly()函數(shù)新建裝配體文檔，然后再利用OpenDoc6()函數(shù)將需要插入的零件放至內(nèi)存.具體代碼如下：

Set swModel=swApp.ActiveDoc//激活SolidWorks文件

Set swModel=swApp.NewAssembly()//新建SolidWorks裝配體文件

AssemblyTitle=swModel.GetTitle//獲得SolidWorks新建裝配體的標(biāo)題

Set swPart=swApp.OpenDoc6(＂F:\canshuhua\chanjia.SLDPRT＂,1,0,＂ ＂, longstatus, longwarnings)//將鏟架放入內(nèi)存

……

接下來利用函數(shù)AddComponent4()將加載后的零件通過添加到當(dāng)前裝配體中，并且通過AddMate3()函數(shù)添加約束關(guān)系，使兩零件約束完全，關(guān)鍵代碼如下：

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) //兩孔采用同心軸配合

自動(dòng)生成的裝配體如圖6所示，通過SaveAs3()函數(shù)將裝配體保存至指定的文件夾中.

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

5 結(jié)論

通過開發(fā)馬鈴薯挖掘鏟的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使用戶在系統(tǒng)中輸入相應(yīng)的尺寸參數(shù)便可實(shí)現(xiàn)對(duì)挖掘鏟的參數(shù)化建模并進(jìn)行自動(dòng)裝配；輸入相應(yīng)的材料參數(shù)等便可以對(duì)挖掘鏟進(jìn)行自動(dòng)有限元分析并顯示分析結(jié)果.如用戶發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，則可修改相應(yīng)參數(shù)，系統(tǒng)會(huì)快速重新建模及分析.通過此系統(tǒng)，可以減少建模及有限元分析所消耗的時(shí)間，提高了挖掘鏟的設(shè)計(jì)效率，使設(shè)計(jì)者可以更加專注于田間試驗(yàn)及挖掘鏟的改進(jìn).

參考文獻(xiàn)：

〔1〕史明明,魏宏安,劉星,等.國內(nèi)外馬鈴薯收獲機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013(10):213-217.

〔2〕王公仆,蔣金琳,田艷清,等.馬鈴薯機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2014(1):11-15.

〔3〕張建.4M-2型馬鈴薯聯(lián)合收獲機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

〔4〕李雷霞,賈晶霞,李建東,等.土壤參數(shù)與馬鈴薯收獲機(jī)牽引阻力的研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2013(10):125-128.

〔5〕劉淼淼,惠忠文,郝萬東.基于VisualC++6.0的SolidWorks二次開發(fā)技術(shù)[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用,2010（4）:55-57.

〔6〕龔曙光,謝桂蘭,黃云清.ANSYS參數(shù)化編程與命令手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

參數(shù)化設(shè)計(jì)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】KBE；主梁設(shè)計(jì)計(jì)算；裝配草圖

0.前言

本以通用橋式起重機(jī)的主梁為研究對(duì)象，根據(jù)主梁金屬結(jié)構(gòu)的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)，在KEB環(huán)境中，以VB為開發(fā)語言，SolidWorks為開發(fā)平臺(tái)，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、裝配草圖技術(shù)、工程圖調(diào)整技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程圖繪制和工藝表制作的集成一體化，開發(fā)了主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

1.知識(shí)工程（KBE）

主梁KBE知識(shí)庫在選擇合適知識(shí)建模工具的基礎(chǔ)上，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、裝配草圖技術(shù)、工程圖調(diào)整技術(shù)，利用編程語言，將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行計(jì)算機(jī)化、格式化和標(biāo)準(zhǔn)化，生成主梁計(jì)算模塊、詳細(xì)設(shè)計(jì)模塊、工程圖調(diào)整模塊和工藝信息模塊，并應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)這些模塊知識(shí)進(jìn)行有效地集成和管理，最終實(shí)現(xiàn)主梁KBE知識(shí)庫的建立。

2.主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)

2.1 主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)流程

根據(jù)企業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與實(shí)際需求，將橋式起重機(jī)主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)分為以下幾個(gè)步驟：①分析主梁結(jié)構(gòu)，歸納總結(jié)，對(duì)主梁進(jìn)行模塊劃分；②依據(jù)主梁的模塊劃分，建立不同類型的主梁零部件三維主模型、工程圖模板；③依據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)等，建立主梁簡(jiǎn)化計(jì)算模塊；④確定主梁的驅(qū)動(dòng)、從動(dòng)參數(shù)與關(guān)聯(lián)規(guī)則等，完成主梁詳細(xì)設(shè)計(jì)模塊的程序；⑤根據(jù)主模型，完成模型驅(qū)動(dòng)模塊的程序；⑥完成工程圖調(diào)整模塊的程序，更新工程圖；⑦針對(duì)主梁的制造的工藝流程，建立主梁信息表模塊；⑧將主梁設(shè)計(jì)知識(shí)、工藝要求、主模型融合在一起，建立系統(tǒng)所需的KBE知識(shí)庫。該系統(tǒng)利用VB、Excel、數(shù)據(jù)庫，在SolidWorks上進(jìn)行二次開發(fā)的。

2.2關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1主梁簡(jiǎn)化計(jì)算

主梁是橋架的主要受力部件，它在垂直載荷作用下，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。主梁計(jì)算十分復(fù)雜和繁瑣，為了方便、快速地計(jì)算主梁，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，利用Execl編制了一個(gè)主梁簡(jiǎn)化計(jì)算模塊。除了驗(yàn)算對(duì)主梁的強(qiáng)度要求外，還應(yīng)檢驗(yàn)主梁的整體穩(wěn)定性、局部穩(wěn)定性和剛度是否滿足要求。其中局部穩(wěn)定性主要考慮主梁翼緣板和腹板的局部穩(wěn)定和加強(qiáng)問題。當(dāng)起重機(jī)的工作等級(jí)為A6—A8時(shí)，還要對(duì)計(jì)算點(diǎn)④、⑤在載荷組合I情況下進(jìn)行疲勞計(jì)算。當(dāng)滿足上訴所有要求時(shí)，表明設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的主梁符合工程要求。

2.2.2零部件建模方法

為滿足對(duì)零部件參數(shù)化驅(qū)動(dòng)的要求，同時(shí)建立的模型必須包含產(chǎn)品的全部信息，因此零部件建模的模型要符合以下幾點(diǎn)：

（1）建模的每一步應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，這樣修改模型方便簡(jiǎn)單，并不易出錯(cuò)。

（2）零部件間有相互關(guān)聯(lián)的尺寸，盡量使用方程式建立聯(lián)系。

（3）零部件的草圖必須完全定義，同時(shí)草圖之間要相互獨(dú)立，從而保證零件的正確更新和自身的獨(dú)立性。

（4）盡量利用零部件草圖與上一級(jí)的裝配體草圖建立定位關(guān)系，這樣可避免由個(gè)別的零部件錯(cuò)位而造成的裝配體紊亂問題。

（5）為了方便模型的管理，利用自定義屬性對(duì)零部件模型所需信息的添加。

2.3裝配布局草圖

傳統(tǒng)的裝配方式有兩種：自頂向下設(shè)計(jì)法和自底向上設(shè)計(jì)法。自頂向下設(shè)計(jì)法先從裝配體開始設(shè)計(jì)，根據(jù)產(chǎn)品功能和初步方案，設(shè)計(jì)出初略的裝配，然后對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程。自底向上設(shè)計(jì)法是先設(shè)計(jì)好各個(gè)零部件，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)并裝配成產(chǎn)品的過程。

這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用自頂向下和自底向上相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，采用裝配布局草圖技術(shù)，首先利用自頂向下完成產(chǎn)品的初步設(shè)計(jì)，再自底向上完成零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后自頂向下的完成產(chǎn)品的所有零部件模型。在裝配與設(shè)計(jì)過程中，所有零件之間的定位，都是采用零件自身的建模草圖和三個(gè)基準(zhǔn)面與裝配布局草圖的幾何要素進(jìn)行定位。這樣的裝配方式可以盡可能的避免因零部件更新或發(fā)生錯(cuò)誤而造成整個(gè)裝配體的混亂，同時(shí)可以充分利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)良性能，提高設(shè)計(jì)效率。

2.4系統(tǒng)功能模塊

2.4.1主梁計(jì)算模塊

主梁計(jì)算模塊是根據(jù)輸入的主要參數(shù)，如額定起重量、跨度、工作等級(jí)、小車估計(jì)重量、起重機(jī)運(yùn)行速度，利用《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》、經(jīng)驗(yàn)公式等，計(jì)算主梁所需的截面尺寸，及強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性問題。當(dāng)起重機(jī)的工作等級(jí)為A6-A8時(shí)，還需計(jì)算疲勞強(qiáng)度。為了使設(shè)計(jì)人員更好更快地完成對(duì)主梁的計(jì)算，利用Excel和Access技術(shù)，將起重機(jī)設(shè)計(jì)知識(shí)融合在其中，完成人機(jī)交互式界面。這樣設(shè)計(jì)師只要在Excel表中修改參數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)主梁的快速計(jì)算。

2.4.2詳細(xì)設(shè)計(jì)模塊

在主梁計(jì)算模塊中，只計(jì)算了主梁的主要截面尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，細(xì)節(jié)尺寸并沒有給出，如吊攀尺寸、主梁端部彎板尺寸等。詳細(xì)設(shè)計(jì)模塊的主要功能是根據(jù)主要尺寸，利用VB和Access建立人機(jī)交互見面，完成主梁全部零部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)工作，所有參數(shù)根據(jù)與三維模型的約束規(guī)則存入數(shù)據(jù)庫。

2.4.3模型驅(qū)動(dòng)模塊

模型驅(qū)動(dòng)模塊的主要功能就是在主梁三維模型的基礎(chǔ)上，調(diào)用SolidWorks API函數(shù)，從數(shù)據(jù)庫中讀取參數(shù)，驅(qū)動(dòng)主梁裝配布局草圖和零部件的約束關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)主梁零部件的驅(qū)動(dòng)更新。

2.4.4工程圖調(diào)整模塊

當(dāng)主梁主模型驅(qū)動(dòng)更新后，其對(duì)應(yīng)生成的工程圖會(huì)發(fā)生紊亂，如視圖比例不合理、視圖漂移、尺寸標(biāo)注懸空等。為使工程圖整潔，符合實(shí)際生產(chǎn)的要求，需建立工程圖調(diào)整模塊來完成圖紙的調(diào)整與美化。

2.4.5工藝信息模塊

主梁的制造需要不同部門的協(xié)作，如采購部門需要采購主梁中的標(biāo)注件；外協(xié)部門需要知道主梁中的那些零件本廠不制造，需要合作單位制造；金工車間需要知道主梁零部件的落料毛坯尺寸。工藝信息模塊的功能就是生成各種工藝信息表，來滿足各部門對(duì)完成主梁制造的不同需求。

3.實(shí)例應(yīng)用

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行演示。啟動(dòng)主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，運(yùn)行主梁計(jì)算模塊，輸入基本參數(shù)，主梁進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，并將參數(shù)保存到數(shù)據(jù)庫中。運(yùn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)模塊，選擇主梁類型，在人機(jī)交互界面中完成主梁的詳細(xì)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)運(yùn)行模型驅(qū)動(dòng)程序，生成三維模型。運(yùn)行工程圖調(diào)整程序，對(duì)工程圖進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。最后完成工藝信息表的生產(chǎn)，確認(rèn)無誤后，退出設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

4.總結(jié)

本文以VB為開發(fā)工具，SolidWorks 2010為開發(fā)平臺(tái)，對(duì)橋式起重機(jī)主梁進(jìn)行研究，利用，在知識(shí)工程（KBE）的環(huán)境下，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)、裝配草圖技術(shù)、工程圖調(diào)整技術(shù)，最終開發(fā)完成了主梁參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。大大提高了主梁設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本，增強(qiáng)了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

參數(shù)化設(shè)計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)模板；二次開發(fā)；SolidWorks

DOIDOI：10.11907/rjdk.161663

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2016）009008803

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：

作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：陳文松（1991-），男，陜西紫陽人，上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；仲梁維（1962-），男，上海人，碩士，上海理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助智能設(shè)計(jì)制造。

0引言

余熱鍋爐是一種將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢料或廢液中的余熱和可燃物質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的剩余熱量重復(fù)利用的能量轉(zhuǎn)換裝置。作為一種重要的節(jié)能設(shè)備，一直在保護(hù)環(huán)境、提高熱效率等方面發(fā)揮著重要作用[1]。隨著余熱鍋爐產(chǎn)品市場(chǎng)需求量的增加，鍋筒作為鍋爐系統(tǒng)中進(jìn)行汽水分離和蒸汽凈化的重要鍋爐裝置，其市場(chǎng)需求量也在不斷上升。然而，鍋爐生產(chǎn)企業(yè)面對(duì)急劇上漲的客戶訂單卻顯得力不從心，原因是客戶對(duì)余熱鍋爐鍋筒的個(gè)性化需求增長(zhǎng)，導(dǎo)致鍋筒品種越來越多，產(chǎn)品多樣化直接造成了設(shè)計(jì)難度增大[2]。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在以下問題：①產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)工程師的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)依賴性大，設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)無法重復(fù)利用；②產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)能力欠缺，使得新產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的修改難度增加；③設(shè)計(jì)方法落后。傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以一件具體的產(chǎn)品為研究對(duì)象，從而降低了產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計(jì)效率。針對(duì)上述問題，本文提出了基于設(shè)計(jì)模板的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，能根據(jù)客戶需求不同個(gè)性化定制，建立可變型產(chǎn)品模板來描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，只要改變產(chǎn)品基礎(chǔ)模板的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸就可快速派生出新的產(chǎn)品[3]，從而在很大程度上減輕了設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng)量。

1設(shè)計(jì)模板基本理論及應(yīng)用

通過研究客戶需求及分析設(shè)計(jì)目標(biāo)，將客戶需求和產(chǎn)品族體系、產(chǎn)品變形等理論結(jié)合，將需求細(xì)化，從而得到較為完善的需求信息，為建立設(shè)計(jì)模板提供依據(jù)。在基于設(shè)計(jì)模板的參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中，要將所需設(shè)計(jì)知識(shí)歸納分類，包括構(gòu)成相關(guān)產(chǎn)品功能模塊的幾何模型、主文檔；零部件的工程設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)，功能模塊組合模板，以及材料、顏色、工藝、價(jià)格等相關(guān)的非幾何數(shù)據(jù)。表1為產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)分類。

設(shè)計(jì)模板的基本思想是：從一系列相似的產(chǎn)品中抽象出一種框架型模板，構(gòu)成一個(gè)可重用的、包含設(shè)計(jì)知識(shí)的、參數(shù)化的功能結(jié)構(gòu)單元。它是基于事物相似性的重用技術(shù)原理，作為產(chǎn)品信息、產(chǎn)品族知識(shí)的信息載體，描述了產(chǎn)品從起初的概念設(shè)計(jì)到最終設(shè)計(jì)完成階段的全部信息，具體包括產(chǎn)品基礎(chǔ)框架信息、產(chǎn)品幾何信息、零部件特征信息、關(guān)系式集信息、產(chǎn)品的性能、管理信息等[4]。本系統(tǒng)從模板的可重用性、柔性、可存儲(chǔ)性等特性來簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程，減少設(shè)計(jì)人員的主觀性、隨意性和重復(fù)勞動(dòng)。

設(shè)計(jì)模板的含義較為廣泛，從功能、組織形式、實(shí)現(xiàn)手段以及客戶對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化定制需求角度，將設(shè)計(jì)模板細(xì)分為4類，分別為功能模板、物理模板、客戶需求模板和行為模板。其中物理模板在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中最為重要，它集成了產(chǎn)品的行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范和企業(yè)的內(nèi)部設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，主要表現(xiàn)為：產(chǎn)品的全信息三維主模板、與三維模型相互驅(qū)動(dòng)的二維工程圖模板、產(chǎn)品數(shù)據(jù)文檔模板等，圖1為產(chǎn)品物理模板。

2鍋筒參數(shù)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

參數(shù)化設(shè)計(jì)是目前快速設(shè)計(jì)技術(shù)重要的研究領(lǐng)域之一。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程分為兩個(gè)階段：產(chǎn)品開發(fā)階段和參數(shù)化設(shè)計(jì)階段。作為準(zhǔn)備階段的產(chǎn)品開發(fā)，通過調(diào)研分析余熱鍋爐鍋筒企業(yè)的客戶群需求，對(duì)需求進(jìn)行整合分析，在需求分析的基礎(chǔ)上構(gòu)建產(chǎn)品族體系、產(chǎn)品設(shè)計(jì)模板。參數(shù)化設(shè)計(jì)階段是在產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品配置和模型變型設(shè)計(jì)，通過對(duì)零部件和裝配體模型變型和拼裝組裝成產(chǎn)品模型，通過干涉檢查、結(jié)構(gòu)分析確定合理的鍋筒結(jié)構(gòu)[56]。本系統(tǒng)結(jié)合以往工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)庫，確定了鍋筒設(shè)計(jì)系統(tǒng)的目標(biāo)功能、系統(tǒng)組成、各模塊之間的關(guān)系和應(yīng)用環(huán)境等各項(xiàng)因素，確立了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2展示了鍋筒設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體框架和不同模塊間的相互關(guān)系與數(shù)據(jù)流向。在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)交互界面主要集成了設(shè)計(jì)人員所見的交互環(huán)境，便于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行可視化數(shù)據(jù)輸入和使用系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)工具。功能模塊主要分為設(shè)計(jì)模塊和管理模塊，兩個(gè)模塊是在設(shè)計(jì)模板的基礎(chǔ)上完成參數(shù)配置、設(shè)計(jì)計(jì)算、三維模型驅(qū)動(dòng)、工程圖的優(yōu)化調(diào)整以及實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理、文檔數(shù)據(jù)管理功能[7]。知識(shí)庫既包含了組成各功能模塊的幾何模型，也包括產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)規(guī)范、經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)語義規(guī)則，還包括材料、顏色、工藝等非幾何數(shù)據(jù)。系統(tǒng)所涉及的工具有：三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks 、調(diào)試語言 、二維圖紙軟件AutoCAD，計(jì)算機(jī)硬件、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)工具也為系統(tǒng)提供支持。

3系統(tǒng)功能模塊及關(guān)鍵技術(shù)

3.1基于模板的零部件驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)裝配

模型驅(qū)動(dòng)模塊是在三維設(shè)計(jì)模板建立完成之后，結(jié)合模板零件尺寸驅(qū)動(dòng)原理和自動(dòng)裝配技術(shù)，在完成設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)配置之后提取設(shè)計(jì)界面上的參數(shù)，結(jié)合SQL Server中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)模板零部件，實(shí)現(xiàn)模型特征尺寸的變化和不同裝配。

（1）零件模板驅(qū)動(dòng)。尺寸驅(qū)動(dòng)即是在保持零件基本外形不變的情況下，將零件的幾何尺寸視為變量，給予不同的尺寸值，獲得一系列結(jié)構(gòu)相同而尺寸不同的相似零件。在鍋筒設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，每個(gè)待驅(qū)動(dòng)的零部件都有相應(yīng)的模板，每個(gè)模板零部件內(nèi)部的尺寸間會(huì)添加定義，以保證驅(qū)動(dòng)前后零件的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變[8]。零件尺寸驅(qū)動(dòng)關(guān)系如表2所示。

（2）自動(dòng)裝配。自動(dòng)裝配技術(shù)就是利用SolidWorks的API接口驅(qū)動(dòng)配合件與基準(zhǔn)件自動(dòng)建立裝配關(guān)系的過程。在裝配環(huán)境中空間位置被完全約束的零部件稱為基準(zhǔn)件，在裝配環(huán)境之外待配合的零部件稱為配合件，配合件在被添加到裝配環(huán)境下時(shí)具有6個(gè)自由度[9]。SolidWorks的API函數(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配的驅(qū)動(dòng)力。要在裝配環(huán)境下進(jìn)行操作，首先要獲取AssemblyDoc。AssemblyDoc作為裝配環(huán)境最頂層對(duì)象，對(duì)裝配體進(jìn)行操作，如替換零部件、插入新零件、添加刪除配合關(guān)系等，都是由其向下發(fā)出指令。AssemblyDoc類具有很多方法和成員，其中最常用的有AddComponent，負(fù)責(zé)向裝配體環(huán)境中插入對(duì)象；AddMate負(fù)責(zé)添加配合關(guān)系。

AddComponent的基本用法如下：

value=instance.AddComponent（CompName，ConfigOption，NewConfigName，ExistingConfigName，X，Y，Z）

CompName――裝配體環(huán)境中的零件存放位置路徑。ConfigOption――所選零件的配置管理器，用來選擇裝配時(shí)的零件配置，取值有0，1，2。

當(dāng)ConfigOption=0時(shí)，表示插入零件或者部件最近保存的配置。

當(dāng)ConfigOption=1時(shí)，表示插入部件，不包括壓縮掉的零部件。

當(dāng)ConfigOption=2時(shí)，表示插入部件所有的零件，包括壓縮掉的零部件。

NewConfigName――新裝配體的配置名稱，常取缺省值。ExistingConfigName――現(xiàn)有裝配體的配置名稱，常取缺省值。 X，Y，Z――添加到裝配環(huán)境中的零部件初始位置的三維坐標(biāo)。

AddMate的核心代碼：

instance.AddMate（MateType，Align，F(xiàn)lip，Dist，Angle）

鍋筒筒體本身的尺寸驅(qū)動(dòng)完成后，以筒體為基體，首先驅(qū)動(dòng)各個(gè)管口的尺寸來獲得各管口零件模型，然后驅(qū)動(dòng)管口在筒體上水平位置、旋轉(zhuǎn)角度以及與筒體的配合關(guān)系，最終獲得鍋筒整體的幾何模型。

3.2基于模板的工程圖優(yōu)化調(diào)整

在參數(shù)化設(shè)計(jì)過程中獲得工程圖的方法有兩種：無模板出圖和基于模板的工程圖快速生成方法。無模板出圖，是完成三維幾何模型驅(qū)動(dòng)之后，通過系統(tǒng)自帶的工程圖模板生成標(biāo)準(zhǔn)三視圖的方法。無模板出圖僅適合生成單純的標(biāo)準(zhǔn)三視圖，無法滿足產(chǎn)品細(xì)節(jié)的完整表達(dá)。在余熱鍋爐鍋筒參數(shù)化設(shè)計(jì)中，采用的是基于工程圖設(shè)計(jì)模板的出圖方法。開發(fā)人員會(huì)根據(jù)零部件的不同，事先建立一般視圖、剖視圖、局部視圖、剪裁視圖等，還有材料明細(xì)表、技術(shù)要求、零件序號(hào)等可以詳細(xì)描述幾何信息的工程圖模板[10]。

工程圖模板的優(yōu)化調(diào)整包括內(nèi)容很多，有尺寸的調(diào)整、視圖位置和比例的調(diào)整、注釋的調(diào)整等[11]。這些工程圖調(diào)整都是通過調(diào)用API 接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)人員通過API訪問不同對(duì)象并調(diào)用該對(duì)象下的屬性和方法，然后編寫程序?qū)崿F(xiàn)不同功能。利用API接口實(shí)現(xiàn)工程圖調(diào)整流程如圖3所示。

首先要激活工程圖模板中的工作對(duì)象，工作對(duì)象主要包括視圖對(duì)象、表格對(duì)象、細(xì)節(jié)項(xiàng)目對(duì)象與圖紙對(duì)象4類。尺寸標(biāo)準(zhǔn)、零件序號(hào)位于視圖內(nèi)，屬于視圖對(duì)象；圖紙大小和圖紙比例屬于圖紙對(duì)象，以此類推。定義相關(guān)變量，包括將API 函數(shù)類實(shí)例化為具體對(duì)象，以及定義參數(shù)變量等，為后續(xù)設(shè)置對(duì)象屬性與建立數(shù)學(xué)關(guān)系式作準(zhǔn)備。提取對(duì)象和建立約束，就是將工作對(duì)象中的各個(gè)參數(shù)值按照對(duì)應(yīng)的函數(shù)建立約束關(guān)系。返回對(duì)象值是指將經(jīng)過計(jì)算后的結(jié)果重新返回給API 對(duì)象，從而改變工程圖上的可視化對(duì)象位置或?qū)傩灾怠?/p>

4應(yīng)用實(shí)例

鍋筒參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是中國船舶重工集團(tuán)公司某研究所的企業(yè)委托開發(fā)項(xiàng)目，鍋筒參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過SolidWorks API函數(shù)，建立DLL 插件，生成與Solidworks工具平行的插件，使得操作更為直觀。用戶點(diǎn)擊位于Solidworks頂部菜單選項(xiàng)中的“鍋筒參數(shù)化設(shè)計(jì)”按鈕，進(jìn)入到用戶登錄界面。當(dāng)輸入正確的用戶名和密碼后，進(jìn)入到設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面。

在數(shù)據(jù)初始化欄里選擇相應(yīng)的合同類型，輸入合同號(hào)，完成筒體、封頭、備用口、安全閥口、加藥口等所有管口的數(shù)據(jù)配置之后，點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)模型，即可完成所有零部件的驅(qū)動(dòng)和裝配，最后生成鍋筒的總裝幾何模型，如圖4所示。然后進(jìn)行干涉檢查和總裝工程圖和零件工程圖生成。

5結(jié)語

基于設(shè)計(jì)模板，以SolidWorks為三維軟件平臺(tái)，以為語言二次開發(fā)參數(shù)設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)，采用了Microsoft SQL Server 2008 R2進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。經(jīng)過多次對(duì)參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)測(cè)試，對(duì)生成的工程圖紙人工審核，證明引入的設(shè)計(jì)模板技術(shù)是可行的，提高了系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì)性能。從三維建模到全自動(dòng)工程圖生成所耗時(shí)間縮短了30%，大大提高了系統(tǒng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)能力及效率。整個(gè)過程通過系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無需人工干預(yù)，從根本上提高了企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]尤俊.工業(yè)鍋爐發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].機(jī)電技術(shù)，2006 （4）：78.

[2]朱大鋒，何雁飛.余熱鍋爐技術(shù)的發(fā)展[J].東方電氣評(píng)論，2011 （2）：6873.

[3]陸長(zhǎng)明，鄭姝，盛炎發(fā).利用設(shè)計(jì)模板提高客戶滿意度的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代制造工程，2014 （4）：117120.

[4]陸長(zhǎng)明，張立彬，蔣建東，等.基于設(shè)計(jì)模板的產(chǎn)品快速配置設(shè)計(jì)方法研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2009，15（3）：425430.

[5]于紅英，唐德威，傘.汽輪機(jī)葉片參數(shù)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2006，12（10）：15371542.

[6]汪永輝.基于產(chǎn)品工作原理的變型設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2007.

[7]LI XM，LU WH.A rapid design system for the transmission system of mounted worktable based on second development of solidworks[J].Advanced Materials Research，2013，605（1）：592595.

[8]鄒昌平，黃志真，孫翠微，等.基于 Visual C++的 SOLIDWORKS 三維標(biāo)準(zhǔn)件庫[J].現(xiàn)代制造工程，2002（10）：4143.

[9]董天陽.智能裝配規(guī)劃中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2005.