參數化設計精選(九篇)

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第1篇：參數化設計范文

關鍵詞：自卸車；參數化；設計技術

中圖分類號：TH242 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0097-02

自卸車的應用領域很廣，其基本工作原理為通過應用發動機驅動液壓舉升模塊來使自卸車的車廂向一定角度傾斜，由此可以將車廂里的貨物全部卸出，而車廂的復位功能的實現是通過控制液壓回路模塊，使車廂因本身的自重量回位。一般來說，自卸車可以分成兩大類：第一種是非公路應用的超重型以及重型自卸車，其軸荷及外形尺寸長度、寬度、高度等不受國家相關公路法律法規的限制，這類車因為其載重較大所以不被允許在公路上進行運輸工作，主要應用在水利工地、礦山等特定地點，一般情況下與挖掘機一起工作。另外一種就是最常見的公路運貨用的普通自卸車，這類車按其載貨量分為輕、中、重型自卸車，其主要進行運輸的貨物為煤炭、砂石、泥土等。

要想將參數化技術應用到自卸車的設計中，則需要通過對其結構特點及各類參數進行分析梳理，以便在參數化設計過程中找主要參變量，為自卸車實現參數化設計奠定基礎。

1 自卸車車廂的結構特征

常見的自卸車按照車貨廂舉升的方式不同可以分為兩種，分別是中頂式、前頂式。而中頂式根據油缸設置位置的不同又可分為F式以及T式兩種。盡管自卸車的舉升方式有所不同，但是行業中所常用貨箱廂體的結構都是具有相似性，其具體形狀為矩形結構，一般來說，由前板、底板、邊板及后板五大總成通過組焊形成了矩形結構的主體廂（見圖1）。

五大總成的結構也具有相似性，基本都是由平板構件及骨架構件通過焊接的方式而成，骨架結構在細節處還有些差異，例如其構件放置密度以及截面尺寸。如常見的邊板及底板形式（見圖2及圖3）。

2 自卸車箱體結構設計中的參數的確定

進行廂體設計所用到的參數中最重要的是長、寬、高這三類參數。我國有相關的政策對自卸車箱體的設計寬度進行了規定，其外寬不可以超出2500mm。而在一些企業內部，則對廂體的內寬做出了規定，規定其在2300mm左右，所以我們在對廂體進行參數化設計時不會將廂體的寬度參數設置為變量，而是將寬度參數以及長度參數設置為變量，這兩個變量可以用邊板的設計參數來進行關聯，因此，廂體整體的參數要求可以通過對邊板參數的調控來滿足。

自卸車參數化設計的主要參數可以通過客戶的定制要求以及企業的相關規定和廂體材料尺寸來確定。而一些細節性的設計參數可以先不納入整體參數化設計的參數選取范疇，例如焊接參數、很小的圓口直徑等。這些較小的局部參數一般來說對自卸車整體車廂的設計影響不大，因此這類參數的設計可以放在主體結構設計完成并且經檢測無誤之后再進行，將已經設計好的宏觀結構進行微調，完善那些細小部位的參數化設計，使整體結構更加的完整。反之，如果在最開始參數化設計時就將這些細小的參數納入設計范圍，會導致因參數數量太多而出現設計失誤的情況發生，并且參數如果過多，會使設計編程的工作量增大，在設計的過程中不能夠靈活的運用各個參數。

3 自卸車車廂參數化設計中對話框的設計

在對自卸車車廂進行參數化設計時，要求其對話框不僅僅有用來設置各個參數的編輯框來方便設計者將參數進行輸入或者修改，并且會有圖片來提升各個參數的可識別性，在設計界面中，還需要有確定以及取消的操作按鍵，并且各個按鈕以及操作框的位置應該具備一定的協調性，這樣有利于對話框保持美觀的外形。

自卸車車廂參數化設計中的對話框應該根據參數的數量來隨時對自己的大小進行調整。對話框要以UG的規則為基礎來實現。第一步是先要將UG的界面打開，然后進入應用菜單，在此菜單中選擇用戶界面式編輯器，然后點擊之后進去編輯器的頁面（見圖4）。第二步是要以選好的參數以及定制模塊做為基礎來定制對話框，完成之后再進行保存，這樣可以生成三個文件，分別是頭文件、界面文件以及模塊文件，形成界面效果圖（見圖5）。

4 自卸車參數化設計技術的應用

對于一般企業來說，普遍應用UGNX3.0來對產品進行參數化設計，因為將UG3.0應用在開發軟件中會顯示其使用方便、開發便捷等特點，VC++6.0和UGNX3.0作為開發工具來進行應用。自卸車參數化設計中工程設置的路徑的環境變量設置為UGII_USER_DIR。舉個自卸車參數化設計技術具體應用的例子：筆者為公司客戶的訂單要求自卸車車廂的長度為7600mm，寬度為2300mm，高度為1500mm，并且其前立柱以及后立柱要求尺寸都為550mm，上邊框要求250mm，下邊框要求寬度為300mm，中橫梁的寬度要求為220mm，中間縱橫梁的寬度要求為200mm，將相關參數輸入系統，很快形成了主體廂結構圖，設計出圖速度是常規設計無法比擬的。

基于實際的應用情況我們可以得出以下經驗：第一條是我們可以對客戶的訂單進行測試，由此可以基本看出自卸車車廂的底板模型、后板模型、前半模型以及邊板模型這四大部分。第二條經驗是通過參數化設計出來的模型圖只需通過一點改善就可以當作正式生產時的圖形。第三條，公司在對自卸車進行設計時已經將這個系統進行了應用，效果非常明顯。第四條，參數化設計軟件系統也存在著一些不足之處，自卸車設計人員在確定參數時需要將具體模型中的一些細節進行合理的修改，因為參數化設計系統在運行的過程中有可能會將一些細節的參數排除，所以需要設計人員對其設計出來的圖紙進行嚴格的把關。事實證明，在自卸車制造中使用參數化設計技術極大地提升了自卸車設計的效率。

5 結束語

現代社會的科技發展迅速，尤其是計算機專業技術的發展，為我各個行業的工作帶來了很大的便利，參數化設計技術的應用不僅僅提升了自卸車設計工作的效率，還大大提高了設計質量，在自卸車參數化設計中合理的應用UG軟件及其二次開發和參數化設計的理論在專用車設計中有一定的創新意義，參數化設計技術應用到自卸車設計中加大了企業的競爭力，使自卸車的設計更加的智能化，節省了人力以及物力，為企業帶來了更大的經濟效益。

參考文獻：

[1]元博，張耀龍，劉娟.基于SolidWorks方程式的自卸車貨箱參數化設計[J].機械工程師，2015（9）：100-102.

[2]盧鵬鵬，馬力，杜媛媛.重型自卸車異形貨廂參數化設計及拓撲優化[J].機械設計，2015（9）：25-29.

第2篇：參數化設計范文

關鍵詞：參數化設計;零件參數化;方法

參數化方法的本質即是基于約束的產品描述力法，這是由于產品的整個設計過程就是約束規定，約束變換求解以及約束評估的逐步求精過程、因此與傳統設計力法的最大區別在于，參數化設計方法通過基于約束的產品描述方法實際上存儲了產品的設計過程，因而它設計出一族而小是某個單一的產品、另外參數化設計能夠使工程設計人員在產品設計初期無需考慮具體細節而能夠盡快草擬零件形狀和輪廓草圖，并可以通過局部修改和變動某些約束參數而不必對產品設計的過程進行重新設計。目前，參數化技術大致可以分為直接式和非直接式兩種、非直接式參數化技術有：編程法和基于三維參數化的形體投影法、直接式參數化技術則是指設計者通過用戶界面直接對圖形進行操作，而不必理會計算機內部的處理力式，這是當前使用最為廣泛的一種力法，也稱人機交互法。

人機交互法參數化設計是目前參數化設計領域發展得較快的一個方向，也是應用最為廣泛的一種方法、這種力法已經成為目前參數化設計的主要技術路線。

從實現參數化的原理上分，人機交方法主要有：①基于幾何約束的變量幾何法，這是一種基于約束的數學力法，它將圖形的兒何模型分解為一系列特征點，以特征點坐標為變量形成了一個非線性力程組，當約束發生變化時，利用Newton-Raphson法迭代求解方程組，就可以求出這此特征點的新坐標，從而形成了新的圖形;②基于幾何推理的人工智能法，這種力法是用幕于規則的推理力法來確定用一組約束描述的幾何模型、在推理過程中，利用專家系統將幾何形體的約束關系用一階邏輯謂詞描述，存入事實庫中。推理機把從規則庫中提取出來的規則用于當前的事實集中，然后推理出幾何形體的細}兄推理過程輸出的是山一系列推理出的規則組成的一個幾何形體的構造計劃，參數化的模型也因此由在構造計劃中順序算出的規則所決定;③基于構造過程方法，這種方法在交互造型過程中的每一步操作，采用了一種稱為“參數化履歷”的機制，在設計過程中，系統自動記錄造型操作過程的程序化描述，將記錄的定量信息作為變量化參數，當賦予參數小同的值時，更新模型生成歷程，就會得到不同大小或形狀的幾何模型。這種方法較適用于結構相同而尺寸不同的零件設計，但由于需要嚴格遵循某種構圖順序，改柔性和靈活性較差;④基于輔助線的方法，這種方法是讓所有的幾何圖形的輪廓線都建立在輔助線的基礎上，輔助線的求解條件在作圖過程中已明確規定，由輔助線來管理圖形的幾何約束和結構約束，由輔助線來直接定義圖形的約束集，這樣就省去了在圖中遍歷搜索和檢查求解條件是否充分的工作，使約束的表達得以簡化，減小了約束力程的求解規模。

1.零件參數化設計

尺寸驅動法。它只考慮幾何寸及拓撲約束，不考慮工程約束、它采用預定義的辦法建立圖形的幾何約束集，并指定一組尺寸作為參數與幾何約束集相聯系、因此，改變尺寸值就能改變圖形、尺寸驅動的幾何模型由幾何元素，尺寸約束與拓撲約束三部分組成、此種方法，有兩個前提：模型己經存在：模型尺寸已經完成定義。

程序驅動，其實就是通過程序按照模型建模順序，驅動CAD軟件建模、它不僅考慮了尺寸約束及拓撲約束，還考慮了工程約束、它對設計人員的編程能力要求較高，需要對CAD二次開發和編程語言掌握到一定程度、與前者相比較，程序驅動對用戶CAD軟件使用能力較低，能提供友好的交互界面，三維建模不受參數輸入順序影響、但是它也有不足之處，在實現復雜零件參數化設計時，程序一般過于復雜，執行速度明顯小如尺寸驅動，對軟硬件要求較高、因此，我們建議采用第三種力法一二者的結合。

尺寸驅動與程序驅動結合。 該方法綜合了前面兩種方法的優點，能提供友好的人機交互界面，不受參數設置順序限制，響應速度快，目前的主流微機配置都能滿足、因此，此種力法在CAD二次開發得到了廣泛的應用。

2.部件參數化設計

2.1自底向上

該過程模仿實際機器的裝配，即把事先制造好的零件裝配成部件，再把零部件裝配成機器、自底向上設計過程也是這樣，先構造好所有的零件模型，再把零件模型裝配成子部件，然后再裝配成機器，產生最終的裝配模型、在自底向上的設計過程中，如果在裝配時發現某此零件不符合要求，諸如零件與零件之間產生干涉，某一零件根本無法進行安裝等，就要對零件進行重新設計，重新裝配，再發現問題，進行修改。從上述過程中可以看出，自底向上設計的優點是思路簡單，操作快捷、方便，容易被大多數設計人員所理解和接受、但底向上設計的缺點在于事先缺少一個很好的規劃和個局的考慮，設計階段的重復工作較多，會造成時間和人力資源的浪費，工作效率較低。

2.2自頂向下

自頂向下的設計過程是模仿實際產品的開發過程、首先進行功能分解，通過設計計算將總功能分解成一系列的子功能，確定每個子功能的參數;其次進行結構設計。根據總的功能及各個子功能的要求，設計出總體結構及確定各個子部件之間的位置關系，連接關系，配合關系，而各種關系及其參數通過幾何約束或功能的參數約束求解確定;然后分別對每個部件進行功能分解和結構設計。直到分解至零件、當各零件設計完成時，由于裝配模型約束求解機制的作用，整個機器的設計也就基本完成。自頂向下與自底向上兩種設計方法各有特點，分別適用于不同的場合。

3.結論

機械壓力機的生產屬于單件小批量生產，每位客戶根據自己企業需求的不同，對于每一臺鍛壓機都有自己的要求，因此對于每臺鍛壓機都必須重新設計。長期以來，這個工作有人工完成，浪費了大量的時間和人力、考慮到鍛壓機某些典型零件具有相似性，可以對這此零件進行參數化設計，從而達到加速設計。

參考文獻：

[1]孫正興.基于特征參數化設計中的尺寸約束及其表示[[J].機械設計， 2008 （s）：1-4.

第3篇：參數化設計范文

【關鍵詞】民機；蒙皮；長桁；參數化；Matlab求解

0 引言

蒙皮和長桁是飛機的重要承力結構，也是飛機重量的重要組成部分[1]。本文討論了民機中的Al-2014蒙皮與長桁的受力形式以及強度要求，并對長桁厚度、排布以及蒙皮的厚度進行參數化設計。在給定剪流、壓強等載荷要求下，得到優化參數，對飛機減重和機體結構布局的分析效率有重要的提升。

1 蒙皮理論受力分析

1.1 剪流

截面單元的剪切流：

E為Al-2014的楊氏模量，t為蒙皮承載給定剪力要求所需的厚度。

上式中ks為剪切屈曲系數，由下列表達式得到：

a為寬度/厚度，假設a為4，則

1.2 增壓負載

設給定增壓載荷為P，蒙皮所受負載為：

2 長桁理論受力分析

長桁主要承受機身彎矩引起的部分軸向力，長桁所受彎曲應力表達式為：

Iyy為長桁截面慣性矩，

通過以上兩式，長桁截面面積A可求出，

為使長桁可以承受最大彎曲應力，在計算A時，y取最大值，σ取材料的屈服應力。

3 運用Matlab進行參數化設計[3]

運行Matlab程序，在輸入窗口顯示：number=input（'the number of stringers： '）；時輸入20（長桁數量為20），程序運算結果如下

通過變化長桁的數量，相對應的蒙皮厚度可由程序算出，如下所示：

4 結論

本文運用民機機身強度設計的主要特征參數及方程為基礎，分析了民用飛機長桁以及蒙皮的受力并運用Matlab對長桁截面積、長桁排布以及蒙皮厚度進行參數化設計，在o定載荷（剪流、壓強）下，以長桁數量作為變量，形成一套快速有效的長桁與蒙皮的設計方法，得到優化的參數，對飛機機體結構布局的分析效率有重要的提升，并對飛機減重分析有很大的幫助。

【參考文獻】

[1]牛春勻.實用飛機結構應力分析及尺寸設計[M].北京：航空工業出版社，2009：283-294.

第4篇：參數化設計范文

關鍵詞：導管架臨時墊墩；ANSYS；Visual Basic；參數化

Abstract: based on the large finite element software ANSYS and general Visual design platform Visual Basic, on the one hand, will parametric design thoughts into a temporary cushion of the pier catheter finite element analysis, and achieving catheter frame mat pier modeling and analysis of the parameters. On the other hand, the VB and ANSYS combined development, with the aid of VB to encapsulate ANSYS software, fully embodies the specialization, and the software users and more user friendly features.

Keywords: catheter frame temporary mat pier; ANSYS; Visual Basic; parametric

中圖分類號：TN814文獻標識碼： A 文章編號：

1引言

導管架是海洋平臺的一個重要組成部分，是支撐組塊、保證組塊安全工作的一個重要結構。導管架的建造一般分為：立柱和拉筋管卷制、平面預制、單片上附件安裝、單片和頂層水平片預制完成后進行噴砂、噴油漆作業、立片、水平片吊裝、整體合攏、整體涂裝等過程。在導管架預制接長、吊裝、安裝等建造過程中，要用到大量的臨時輔支撐結構，臨時鋼制墊墩是這些臨時性輔助支撐結構常采用的結構形式。臨時墊墩的設計必須滿足在正常使用情況下的強度、剛度、整體穩定、局部穩定等力學性能指標。而目前《鋼結構設計規范》中并沒有針對臨時性墊墩設計的相關設計條款，所以墊墩的設計必須借助于有限元分析軟件和實際工程經驗。

鑒于導管架在建造工程中使用墊墩的數量之多，墊墩結構的幾何參數和物理參數隨著上部被支撐桿件的管徑、承受載荷 、下部混凝土墊塊高度等因素的變化而變化，設計人員如果直接進行建模和分析的勢必會耗費大量的時間和精力。因此，急需有一種能滿足墊墩批量設計的有限元軟件的開發。

2工程簡介

本文是以海洋石油工程（青島）有限公司承建的LF-13-2導管架在建造過程中使用過的墊墩為具體工程實例進行研究和分析的。

LF-13-2導管架在建造過程中使用過的典型的墊墩結構形式如圖1～4所示：

圖1TYPE1墊墩 圖2TYPE2墊墩

圖3TYPE3墊墩 圖4TYPE4墊墩

3模型的參數化的過程

從以上墊墩類型中可以看出，墊墩的結構形式相對來說比較固定，其區別主要在于被支撐桿件的管徑、承受載荷 、下部混凝土墊塊高度等因素?？偨Y如下：典型墊墩結構主要包括圓弧墊板、上筋板、管支撐、下筋板和底板五部分，考慮到地基局部承載力和被支撐桿件平整度時會在墊墩下面加水泥墊塊（一般是素混凝土）。墊墩的典型結構形式大致可以用圖5表示：

圖5 典型墊墩的結構形式

參數化的目的就是根據設計對象各元素的幾何相關性，為設計對象的幾何特征提供精確的數值描述，以便于設計師能夠準確的調控設計模型。為后續參數化有限元模型的建立奠定基礎。將上述模型進行參數化后如圖6所示：

圖6典型墊墩的參數化模型

4工程實例

基于Visual Basic和ANSYS的APDL語言，開發針對導管架臨時性典型墊墩有限元計算軟件，軟件主要界面如圖7、圖8所示：

圖7 軟件主界面

圖8幾何參數導入界面

本軟件能自動啟動ANSYS進行計算，所以用戶可以根據分析對像的結構特點，利用ANSYS提供的APDL語言對分析對象進行參數化的編程，選取分析對象的分析類型和提取分析所需要的結果。

本軟件在進行墊墩的參數建模與分析中采用下列原則：

1、鋼板的單元類型采用Shell63，由于墊墩的結構形式不規則，因此采用自由網格劃分。各個鋼板單元采用節點自動耦合方式，以保證其結構的整體性。

2、素混凝土墊塊的單元類型采用Solid45，混凝土的彈性模型隨著混凝土強度等級的變化按線形差值的方式取值?；炷敛捎糜成渚W格劃分。

3、根據墊墩和混凝土的實際拘束情況，墊墩與混凝土之間采用耦合方程的形式，約束墊墩高度方向的自由度。

在后處理階段，用戶可以根據自己分析類型提取所要分析的結果，本文以提取節點最大應力為例，查看結果界面顯示的節點最大應力云圖如圖9所示：

圖9查看節點最大應力界面

5結論

本文以LF-13-2導管架建造過程中用過的典型墊墩為例，基于Visual Basi和ANSYS的APDL，把參數化的設計思想運用到有限元分析建模和分析過程中，開發了導管架典型墊墩的有限元計算軟件。

此軟件能夠為墊墩的初步設計和修改提供方便；同時也能夠對墊墩進行優化和批量設計，縮短墊墩的設計周期，有效的提高工作效率和節約人力成本；還能夠實現不同版本ANSYS之間的兼容。

參數化的設計思想不僅能夠應用到導管架墊墩的設計中，任何結構形式比較固定的海洋工程結構都能運用參數化的設計思想， 這樣以來，能有效的縮短設計周期、提高工作效率、節約成本。

參考文獻：

[1] 薛隆泉，王玉秋，劉榮昌，張，王慧武．基于VC++和ANSYS接口的高效率曲軸有限元分析系統[J]．重型機械，2004，（5）．

[2] 博弈創作室．APDL參數化有限元分析技術及其應用實例[M] ．北京：中國水利水電出版社，2004．

[3] 邵軍，項宗方，王平，基于VB的ANSYS二次開發，重慶職業技術學報，2006,3（15）．

[4] 嚴云，基于ANSYS參數化設計語言的結構優化設計，1005-0523（2004）04-0052-04．

第5篇：參數化設計范文

關鍵詞 UGNX；圓柱凸輪；輪廓曲線；參數化設計

中圖分類號TH112.2 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）37-0106-01

0 引言

凸輪機構是一種常見的高副機構，它結構簡單緊湊，能夠實現各種復雜運動，廣泛應用于各種機械裝置中。只要正確設計出凸輪機構的輪廓曲線，就可以使從動件實現預期的各種復雜的運動規律，所以凸輪輪廓曲線的設計是整個凸輪機構設計中決定成敗的重要環節。在實際工程應用中，凸輪機構的輪廓曲線通常采用兩種方式獲取，即作圖法與解析法，作圖法設計過程簡單，設計的輪廓曲線的精度較低，能滿足不重要的場合，而對于高速高精度的凸輪必須采用解析法建立凸輪理論輪廓曲線、實際輪廓曲線，精確度較高，能滿足在數控機床加工，但計算的工作量很大。因此，采用傳統方法來設計凸輪輪廓曲線，存在很多缺點，造成產品的設計周期長和產品更新換代慢，不適宜在現代化生產中應用。本文將通過使用當今世界上先進的集CAD/CAE/CAM于一體的三維參數化軟件UGNX，運用UGNX的強大功能對凸輪輪廓曲線進行參數化設計，能有效解決傳統設計中存在的諸多問題，優化凸輪輪廓曲線的設計方法。

1 凸輪理論輪廓線數學模型

建立直角坐標系，A0點為凸輪輪廓線起始點，r1為基圓半徑。當凸輪轉過θ角度時，推桿產生相應位移l，此時滾子中心位于A點，凸輪的理論輪廓線方程為

式中：e-偏距，

2 凸輪輪廓曲線的參數化設計

2.1 創建圓柱凸輪主體特征

進入UGNX6.0，單擊工具欄中的“新建”按鈕，選擇模型菜單中的“模型”，單位使用系統默認的“毫米”，再選擇存儲路徑，然后單擊“確定”按鈕。用實體特征創建凸輪圓柱。單擊“成形特征”工具條中的“圓柱”按鈕，打開創建“圓柱”對話框，輸入相應的參數，指定矢量選擇沿Y軸正方向，生成圓柱體。

2.2 創建凸輪輪廓曲線的參數化方程

測量凸輪圓柱底圓周長以確定正弦曲線的周期。單擊主菜單中的“工具”“表達式”，系統彈出如圖2所示的“表達式”對話框，單擊對話框中最下面一行中的“測量長度”按鈕，系統彈出如圖1所示“測量長度”對話框，對話框中的“選擇曲線”用鼠標選中凸輪圓柱底圓圓周，單擊“確定”按鈕，得到凸輪圓柱底圓周長，在表達式中名稱用L表示。創建凸輪輪廓曲線設計參數及表達式。單擊主菜單中的“工具”“表達式”命令，系統彈出如圖2所示的“表達式”對話框。依次添加正弦曲線設計參數及公式，T（系統變量）=1，X=L×T，Y=120×sin（T×1440），Z=0，單擊“確定”按鈕，退出“表達式”對話框。

圖1 “測量長度”對話框 圖2 “表達式”對話框 圖3 正弦曲線纏繞于圓柱柱面

創建凸輪輪廓曲線。選擇“插入”“曲線”“規律曲線”命令，系統彈出規律函數對話框，單擊“根據方程”按鈕，系統彈出規律曲線對話框，輸入系統變量“T”，單擊確定按鈕，系統彈出定義“X”對話框，單擊“確定”按鈕，系統返回“規律曲線”對話框。重復以上操作，再分別定義“Y”、“Z”兩個參數。定義完成后系統彈出定義方位對話框，設置正弦曲線的方位，單擊“點構造器”按鈕，彈出點構造器對話框，填入“點的坐標”值，單擊“確定”按鈕，完成曲線的創建。

3 創建圓柱凸輪槽

將正弦曲線纏繞于凸輪圓柱柱面上：選擇工具條中的“曲線”“纏繞”命令，系統彈出“纏繞”對話框，按照“選擇步驟”完成設置，將上面創建的正弦曲線纏繞于凸輪圓柱柱面上，如圖3所示。圓柱凸輪輪廓槽截面草圖的創建：選擇工具條中的“草圖”，彈出“草圖”對話框，草圖類型應選擇“在軌跡上”，單擊“確定”按鈕，繪制凸輪輪廓槽截面矩形草圖。圓柱凸輪輪廓槽的創建：選擇工具條中的“插入” “掃掠”“變化的掃掠”，在對話框中完成相應參數的設定，單擊“確定”按鈕即可完成凸輪輪廓槽的創建，從而完成整個凸輪的輪廓曲線的創建。

4 結論

本文采用UGNX軟件，通過輸入曲線的參數方程來精確繪制凸輪輪廓曲線。通過對凸輪輪廓曲線的參數化設計進行的有關論述，為凸輪輪廓曲線的設計提供了新的方法，在實際生產中將對以后產品的升級換代帶來很大的方便，減少了設計工作量，提高產品的加工制造精度，縮短產品的生命周期，對實現產品的現代化開發有重要的現實意義。

參考文獻

[1]謝曉華.基于UG的盤形凸輪參數化建模及運動仿真[J].機電技術，2010，2：27-28.

[2]王林艷，沈云波，李少康.盤型凸輪輪廓曲線參數化設計系統的開發[J].機械傳動， 2010，8：29-34.

第6篇：參數化設計范文

關鍵詞：UG 齒輪軸 有限元分析

中圖分類號：TD402 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）07-0156-03

1 引言

UG是集CAD/CAM/CAE 于一體的軟件系統，提供強大的實體建模功能，提供了高效能的曲面建構能力，完成復雜的實體造型設計。UG軟件中的參數化設計中的圖元都是以構件的形式出現，參數化修改引擎提供的參數更改技術使用戶對設計或文檔部分作的任何改動都可以自動的在其它相關聯的部分反映出來。任一視圖下所發生的變更都能參數化的、雙向的傳播到所有視圖，以保證所有圖紙的一致性。從而提高了工作效率和工作質量。

有限元分析也稱為有限單元法或有限元素法，基本思想是將物體（即連續求解域）離散成有限個且按一定方式相互連接在一起的單元組合，來模擬和逼近原來的物體，從而將一個連續的無限自由度問題簡化為離散的有限自由度問題求解的數值分析法。

本文主要利用大型三維建模分析軟件UG對齒輪軸進行了三維建模，并在此基礎上應用一種新型方法對輪齒進行了更加準確的加載和有限元分析。[1][3]

2 齒輪軸參數化建模

UG完成復雜的實體造型設計包括建模模塊、裝配模塊和制圖模塊等，可以方便的建立各種復雜結構的三維參數化實體裝配模型和部件詳細模型，并自動生成用于加工的平面工程圖紙。以齒輪軸為例設計參數參照其進行分析。[1][3][4][6]

2.1 齒輪軸實體造型

（1）建立齒輪實體。進入草圖模式，建立齒坯實體。如（圖1）所示

（2）計算漸開線長度理論公式；齒輪輪廓漸開線的長度是基圓與齒頂圓所截得漸開線的長。根據漸開線的形成原理，為了便于計算轉化，建立漸開線的直角坐標方程為：

其中，L為漸開線長度，為積分起始角，為積分終角；

（3）利用參數化建模功能，建立齒輪模型。在表達式對話框中依次輸入各項參數名稱及其值。如（圖2）所示。 主要輸入表達式如下：

生成漸開線，如（圖3）所示。

創建基圓、分度圓、齒根圓、齒頂圓，并生成齒槽輪廓。如（圖4）為鏡像后的漸開線。

創建齒輪的基本實體及輪齒的三維實體模型，如（圖5）所示。創建完成后，該齒輪模型就形成了參數化驅動模型。只要給出不同的模數、壓力角， 就可以自動生成三維齒輪實體模型。

軸的參數設計跟齒輪一樣，如（圖6）所示。

生成軸的實體圖，如（圖7）所示。

2.2 齒輪軸有限元分析

將建立的模型導入ANSYS WORKBENCH，如果在安裝ANSYS的時候選擇了與UG內接，就可以在UG中直接打開，如（圖8）所示。

（1）軸的工作能力理論分析；對于只傳遞扭轉的圓截面軸，強度條件為：

（2）施加載荷；在用ANSYS WORKBENCH中進行分析時，加載方案的確定是很關鍵的一部分。針對齒輪，加載方式可選擇線載荷對線段加載和面載荷（壓強）對面進行加載。由于齒輪在嚙合過程中其接觸區域實際上是一個小面，且在ANSYS WORKBENCH中線載荷對齒面的作用方向亦很難精確定位，所以本文選用面載荷對面進行加載。選擇面載荷加載方式的關鍵是確定加載位置和接觸區域面積。在此確定加載位置所采用的方法是：首先計算出齒輪齒廓漸開線的總曲線長度L，然后設定加載位置距離漸開線起始位置的曲長度Lx，通過Lx和L比例值來確定。齒輪嚙合過程中接觸區域可看作一個長度為寬b，寬度為輪齒接觸寬度t 的微小矩形，所以其面積可求。

（3）幾何模型的有限元網格劃分；有限元網格劃分是將幾何模型轉化為由節點和單元構成的有限元模型。為了保證計算的精度，輪齒與齒根圓過渡部分的網格需要進行細化處理。得到有限元模型如（圖9）所示。

2.3 求解及后處理

利用ANSYS WORKBENCH豐富的數圖表后處理功能，得到它的應力云圖（如圖10所示）、變形云圖（如圖11所示）。

從圖中可以看出齒輪跟軸所受最大應力為5371.3MP，而齒輪和軸現在的所受的應力為3580.9（黃色區域），所以齒輪跟軸不會過載折斷。[1][2][5]

3 結語

通過本文從參數化建模到有限元分析的探討，參數化建模的功能非常方便，利用參數可以精確控制模型的輪廓。而且任何參數發生變化時，只需要在“表達式”對話框中進行修改即可，不必再重新進行公式的編輯等繁雜操作。

在ANSYS WORKBENCH分析過程中，利用漸開線長度和某時刻接觸寬度的比值確定了加載的具置。利用ANSYS WORKBENCH中以線劃分面的功能實現了載荷的準確定位，使得分析結果與實際工作狀況更加貼近。

參考文獻

[1]張悅刊，鐘佩思，楊俊茹.對直齒圓柱齒輪Pro/E 參數化設計及ANSYS 有限元分析[J].煤礦機械，2006（4）：627-629.

[2]段進，倪棟，王國業.ANSYS 10.0 結構分析從入門到精通.北京：兵器工業出版社.2006.

[3]范小剛，徐輔仁，隋鵬，全世欣.基于齒數的漸開線直齒輪參數化建模[J].航空精密制造技術，2005（1）：60-62.

[4]肖愛民，潘海彬.三維機械設計實例教程[M].北京：化學工業出版社，2007.

第7篇：參數化設計范文

關鍵詞：漸開線圓柱齒輪 UG 參數化設計

中圖分類號：TH132.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）03-0159-01

1 引言

UG是一款大型的計算機輔助設計、制造、分析軟件，廣泛應用于各種機械設計領域。其功能強大，可輕松完成絕大多數的機械零件設計工作。利用UG進行齒輪設計，克服了傳統的齒輪設計周期長、效率低等缺點，使得齒輪的設計變的較為快捷。但是，使用UG進行齒輪設計時，每次都需要重新建模，造成了很多重復勞動，導致效率低下。針對這些不足，本文先對漸開線直齒圓柱輪和斜齒圓柱輪的數學模型進行了統一，然后利用UG NX6，對圓柱齒輪進行參數化建模，實現了齒輪的參數化設計，大幅度提高了齒輪的設計效率。

2 漸開線圓柱齒輪的參數化設計

參數化建模是利用數學表達式來表述零件的尺寸關系，設計人員可以通過修改零件的參數來得到所需的零件。本文通過UG軟件中的“基本曲線”、“規律曲線”和“表達式”等命令來實現漸開線圓柱齒輪的參數化建模。

2.1 漸開線齒輪的數學模型

漸開線斜齒圓柱齒輪的幾何參數取決于齒輪的幾個基本參數：模數、齒數、壓力角、螺旋角、齒頂高系數、頂隙系數，確定了這些參數，就可以創建一個標準的漸開線齒輪?，F以一個齒數為20，模數為4mm，齒寬20mm，螺旋角為12°的左旋齒輪為例，說明齒輪參數化建模的一般方法。

啟動UG，在建模模式下，打開工具菜單，選擇表達式選項，打開表達式對話框，添加表達式如表1所示。

2.2 生成齒輪齒廓線

打開插入菜單，選擇曲線-規律曲線，利用上表中的d、da、db、df，以原點為圓心，繪制出基圓、齒根圓、分度圓、齒頂圓。連接圓心和分度圓與漸開線的交點，在將該直線繞圓心逆時針旋轉360/4z度，以該線為對稱軸，對漸開線進行鏡像，得到輪齒的輪廓線。在使用修剪命令，利用齒根圓、齒頂圓對其進行修剪，然后創建齒根和齒頂處的圓角，即可得到端面齒形輪廓線。如圖1所示。

2.3 生成齒輪

要采用沿螺旋線掃掠來生成輪齒，必須先生成螺旋線。首先在創建一個與齒輪的分度圓柱面相切的平面，在該平面上創建一條與圓柱母線夾角為beta，垂直高度為b的直線，使用投影命令將該曲線投影到分度圓柱面上，形成螺旋引導線，再使用掃掠命令，將端面輪齒齒廓線沿螺旋引導線進行掃掠，得到單個輪齒，再將該輪齒沿圓柱面進行陣列，陣列數量為齒數z，角度為360/z，得到所有的輪齒，最后，使用布爾運算求和，得到整個齒輪。如圖2所示。

3 結語

本文對直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的數學模型進行了統一，實現了兩種齒輪使用相同的數學模型，當對直齒圓柱齒輪進行建模時，只需將螺旋角beta設置為0。本文實現了漸開線圓柱齒輪的參數化設計，只需修改齒輪參數即可完成建模。通過對齒輪進行參數化設計，大大降低了齒輪的設計成本和設計周期。

第8篇：參數化設計范文

關鍵詞：參數化設計；運動仿真；壓力機

0 前言

雙動壓力機主要用來拉延形狀較為復雜的零件，這種壓力機的主要特點是具有兩個滑塊。外滑塊用于壓邊，內滑塊用于拉延，在壓緊角內，最理想的狀態是外滑塊不動，但是該機構的外滑塊不可避免的有微小的波動。拉延工藝要求外滑塊的波動量為0.03～0.05毫米，像外滑塊傳動機構這樣復雜而要求較高的機構，僅靠人的經驗，用傳統的作圖方法來確定是很困難的，往往使得外滑塊的波動量達不到拉延工藝的要求。應此，就必須研究新的方法來改善現代壓力機的工藝水平?，F代計算機技術的發展剛好能很好的解決這個問題。利用Visual Basic6.0開發出了一種軟件，來分析壓力機的運動規律和特性，把壓力機的桿長等參數設為變量并且允許使用者自行根據需要修改，實現了十桿雙動拉延式壓力機的設計參數化，并且能夠進行運動仿真。同時通過運動仿真實時生成內、外滑塊的運動特性曲線，讓我們能夠直觀的看出所設置的參數的優劣。對于壓力機的研究和開發必定起到很好的幫助作用。

1 對機構進行運動分析

我們很快就能發現壓力機機構由3個四桿機構、1個五桿機構以及2個曲柄滑塊機構等六個連桿回路組成。其中，3個四桿機構分別是OABC回路、CDEF回路、FGHO回路；五桿機構是FGnHnAO回路；2個曲柄滑塊機構分別是OMN回路和OAHnMn回路。

結合上面的分析，本文利用矢量解析法，分別對組成此十桿雙動壓力機的每個回路進行分析。建立位移、速度和加速度的矢量方程。確定求解十桿壓力機各個鉸鏈點坐標的公式 ，內外滑塊位移、速度、加速度計算公式，以及各桿的角位移、角速度和角加速度的計算公式。

2 軟件系統結構的總體設計

本軟件包含兩個模塊：運動分析主模塊和參數設置模塊。

在總體規劃階段，設計了如下幾個關鍵子過程：

①計算子過程――Sub calculate()，用來計算運動分析過程中要用到的一些參數，任意時刻各個鉸鏈點的軌跡坐標，桿的角速度和角加速度，內滑塊的位移、速度和加速度，外滑塊的位移、速度和加速度等等。

②運動仿真演示的顯示子過程――Sub Show1()，通過一個定時器利用基本畫圖語句line，circle等把任意時刻的壓力機機構簡圖畫出來，在圖片控件PictureBox1中顯示。

④數據結果顯示子過程――Sub DataShow()，把任意時刻的數據結果顯示在表格控件MSFlexGrid中。

⑤數據結果繪圖子過程――Sub Show2()，把任意時刻的數據結果顯示在圖片框PictureBox2中。

⑥保存子過程――Sub SaveToWord()，把所有的數據結果保存到Word文檔中去。

3 參數化設計實例與結果分析

默認參數條件下，驅動桿OA長13mm（這里的參數不是壓力機實際長度，只是機構簡圖里面OA桿的尺寸），其內外滑塊的位移曲線。

在參數設置界面里面設置OA為10mm之后的內外滑塊的位移。

通過比較很容易看出來，如果設置OA桿長為10mm外滑塊在壓緊的時候波動量較小，工藝特性較好。

當然這只是改動了一個參數而已，從這個小例子就可以看出來借助本軟件進行十桿雙動拉延式壓力機的參數化設計是相當方便的。

4 結論

利用Visual Basic 6.0開發的十桿雙動拉延式壓力機的輔助設計軟件不僅能夠動態地為我們演示此復雜機構的運動情況，而且可以允許我們在參數設置界面里面修改壓力機的尺寸參數，從而實現參數化設計。

參考文獻

[1]安子軍.機械原理[M]．北京：機械工業出版社，1997.

第9篇：參數化設計范文

關鍵詞：撥叉；參數化；機械加工

工藝撥叉一般應用于礦業開采中的機械設備、汽車傳動設備、機床加工設備等領域。在汽車中，撥叉位于變速箱上，通過其撥動齒輪，能改變相應的轉速比。在機床加工中，如車床、銑床、鉆床等設備中，撥叉撥動齒輪，該變傳動比，實現變速。而撥叉零件的加工，特別是參數的設計上，對傳動裝置，包括性能、運行等方面，都有著巨大的影響。撥叉的工作環境，決定了其加工的精準度的要求，不僅耐磨，還要抗沖擊，有足夠的硬度強度。由于撥叉零件之間有較大的形態差異，結構上對于工藝的要求較高，不合格的撥叉在使用中一旦出現問題，將會造成嚴重的后果。撥叉零件的加工，在材料的選擇、參數化的設計、結構和加工工藝等步驟，嚴格要求，才能生產出合格的撥叉。

一、撥叉三維參數化設計的探討

雖然不同設備中的撥叉結構不同，但是其工作原理是相同的，在討論撥叉三維參數化設計中，設計一個通用撥叉的參數，然后按照不同工作要求，不同設備環境，不同使用要求，進行參數上的調整。如在撥環的配合中，與或雙聯齒輪、三聯齒輪的關聯使用中等等。通過三維參數化的設計和修改，實現了后期動態裝配等環節更加便捷的目的。在設計撥叉中，使用的是美國參數技術（PTC）的公司的Pro/Engineer操作軟件，即Pro/E，該軟件是CAD/CAM/CAE一體化設計的軟件。撥叉的參數化設計，一般為大端實體的拉伸、小端實體的拉伸、中間連接板的拉伸、加強肋的制作和打孔五個步驟。具體操作如下：進入Pro/E設計軟件，在設置工作目錄中找到“目標文件夾”選項，點擊“新建零件”。在零件設計的操作頁中，找到“拉伸”的選項，平面選用front平面，隨后進入拉伸頁。在拉伸頁面中，作兩條輔助中心線，根據撥叉的設計需求參數，畫出撥叉大端實體的拉伸草圖、數值設置可以先預填一個，當撥叉的設計好之后，再根據加工需求，修改參數，并點擊“再生”選項即可。拉伸后，撥叉的左端要倒圓，大端放到圓后即可；進行小段試題的拉伸，同樣是“拉伸”，選用front平面。進到拉伸頁面后，作一條水平輔助中心線，畫出一個大端圓弧，畫出圓弧的垂直中心線，并在小端畫出垂直中心線兩條線之間的距離設定為預定值100mm。根據撥叉的設計需求參數，完成撥叉小端草圖的繪制；對于中間連接板的拉伸，與上面的一樣，進入拉伸頁。也是只作一條水平輔助中心線，隨后畫出大端圓弧和小端圓弧，在“圖標”中，找到點“創建圖元”，就可以畫出大端圓弧線和小端圓弧線了。這時要作兩條和中心線距離相等的輔助中心線，從大端的連接線起點到中心線之間的的距離要設好，連接大端圓弧和小端圓弧。這里要注意，這條連接的直線小端的外圓相切，點擊“剪切”選項，完善封閉曲線的繪制；加強肋的繪制上，要點擊圖標“肋工具”，平面選取為Top平面，接下來的步驟與上文相同，畫出大端外圓和小端外圓，話二者之間的一條直線。根據要求，設置正確參數，并點擊“確定”；在打孔的時候，有兩種方法，即點擊“拉伸”，或找到“孔工具”，按照需要打即可。孔將圖中需要的孔作出。圖1是三維參數化設計后做出的撥叉實體圖。

二、撥叉機械加工工藝的分析

在上文中，撥叉的三維參數化設計，滿足了不同需求、不同參數的動態修改設定，但是在實際的機械加工中，還是要參考撥叉零件的使用參數和使用情況，進行動態修改。對于一些使用環境惡劣，使用要求特別是耐磨耐沖擊上的要去，在撥叉的材料使用上，由于應用于煤礦機械和礦山機械等場合，工作負荷大，因此這類撥叉零件在材料的選擇上一般使用40Cr或45鋼。對于撥叉的機械加工，在工藝流程上為：鍛造、檢測、正火、劃線、銑、鉆、銑、擴、淬火并回火處理、校驗、磨削清洗、檢驗。在這十四項處理工序外，還要注意撥叉的加工面，定位孔和撥叉口的加工。機械加工的過程，包括了粗加工過程、半精加工過程和精加工過程。撥叉的安裝要注意定位孔的位置，一般使用鉆、擴、鉸、精鏜等方法。為了保證撥叉機械加工的的精確性，撥叉口會在磨削前進行粗銑、精銑，淬火的工序。機械加工中，要對加工的設備、加工使用到的其他設備，如刀具（銑刀、鉆刀）、夾具（虎鉗、專用夾具）、量具等做好選取工作。

撥叉的三維參數化設計，使得撥叉在參數的設定上，根據實際需求進行修改，大大提升了設計效率，降低了資本投入。在已有的模板上，進行三維動態裝配、機構動態模擬、仿真操作等等試用，隨時改變參數數據，優化參數修改樹脂。這也為撥叉的加工，設立了良好的形象。

作者:盛銀柱 單位:云南東源煤電有限公司一平浪煤礦

參考文獻：

[1]賈穎蓮,何世松.Pro/EWildfire3.0在凸輪機構優化設計與運動仿真中的應用[J].煤礦機械，2009(07).