PROE齒輪論文(部分).docVIP

基于Pro/ENGINEER的圓柱齒輪參數(shù)化虛擬設(shè)計(jì)摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，CAD已經(jīng)廣泛應(yīng)用于零件設(shè)計(jì)和制造中，但一般的CAD軟件都具有廣而博的通用性，難以滿足各類(lèi)具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要，所以以通用CAD軟件為基礎(chǔ)，根據(jù)本單位的實(shí)際，進(jìn)行不同程度的開(kāi)發(fā)成為產(chǎn)品現(xiàn)代設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。齒輪作為各種機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中的重要裝置，具有傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣泛的應(yīng)用前景。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算困難，為了提高設(shè)計(jì)效率，增加競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)齒輪的三維參數(shù)化精確建模顯得尤為重要。文運(yùn)用三維實(shí)體造型軟件Pro/E，實(shí)現(xiàn)了漸開(kāi)線直齒輪的參數(shù)化精確建模。文中系統(tǒng)地研究了運(yùn)用Pro/E軟件方程輸入的方式建立漸開(kāi)線直齒輪的三維參數(shù)化模型的過(guò)程。由于參數(shù)化齒輪模型可按照驅(qū)動(dòng)參數(shù)的變化發(fā)生相應(yīng)改變，再生出新的齒輪模型，所以利用此模型進(jìn)行齒輪建模的重復(fù)性工作，從而極大地提高了分析效率，降低了成本。關(guān)鍵詞：直齒輪；參數(shù)化；Pro/EVirtualDesignofCylindricalGearBasedontheParametricModelingbyPro/ENGINEERAbstractWiththerapiddevelopmentofcomputer,CADhaswidelyusedinPartdesignandmanufacturing，butbecauseofthecommonalityofCADsoftware，itisdifficulttomeetthespecificneedsofvariableproductdesign，soonthebasisofCADsoftware，accordingtotheactualsituationtocarryoutsecondarydevelopmenthasbecomeanimportantworkofmoderndesign.Asanimportantengineeringmechanicaltransmissionapparatus，gearshaveaverywideapplicationPotentialbecauseofitsadvantage，suchashighstabilityandbearingloads.However，thestructureofgearsareverysophisticated，anddesigndifficulties.Toimprovethedesignefficiencyandincreasethecompetitivecapacity，itisveryimportanttorealizethe3-Dparametricmodelingofgears.Thisdissertationconstructedanaccurateparametricmodelofinvolutesspurgearusingthree-dimensionalmodelingbasedonPro/Esoftware.Itsystematicallystudiedtheprocessofbuilding3DparametricmodelbyPro/Einthedissertation.ItcanregenerateanewmodelofgearduetoparametricmodelofgearchangescorrespondinglyaccordingtothechangeofdriveParameters.Thereforeitavoidstherepetitivetasksinmodeling，thusimprovestheefficiencyofanalysisgreatlyandreducethecosts.Keywords:SpurGear；Parametric；Pro/E1.引言1.1研究背景20世紀(jì)70年代以來(lái)，一個(gè)以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)為代表的新的技術(shù)改革浪潮席卷了全世界，它不僅促進(jìn)了計(jì)算機(jī)本身性能的提高和更新?lián)Q代，而且?guī)缀跤绊懙饺考夹g(shù)領(lǐng)域，沖擊著傳統(tǒng)的工作模式。CAD技術(shù)經(jīng)歷了曲面造型技術(shù)、實(shí)體造型技術(shù)和參數(shù)化技術(shù)三代飛躍式發(fā)展，已經(jīng)、并將進(jìn)一步給人類(lèi)帶來(lái)巨大的影響和利益。漸開(kāi)線齒輪作為各種機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備中的重要裝置，具有傳動(dòng)比大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、船舶、航空、電力領(lǐng)域1。隨著大批優(yōu)秀的三維CAD軟件紛紛涌現(xiàn)，一般機(jī)械零件的三維設(shè)計(jì)對(duì)普通工程師來(lái)說(shuō)已經(jīng)不再是困難的工作。但是對(duì)于漸開(kāi)線齒輪，由于其齒廓的復(fù)雜性，一般設(shè)計(jì)者在CAD中很難精確造型，繼而影響到后續(xù)齒輪加工的操作。CAD參數(shù)化設(shè)計(jì)的理念正式解決這一問(wèn)題的有效途徑。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)大大提高了模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)、相似設(shè)計(jì)及專(zhuān)用CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā)反面都具有較大的應(yīng)用價(jià)值。在課題前期調(diào)研中曾了解到，以某一大型制造業(yè)國(guó)企最具代表性，該企業(yè)主要生產(chǎn)制造各類(lèi)齒輪，具有50多年的悠久歷史，無(wú)論是從技術(shù)角度還是從設(shè)備角度在同行業(yè)都處于領(lǐng)先地位，市場(chǎng)份額占全國(guó)的20左右，還有相當(dāng)量的好粗口。但這樣一個(gè)定性企業(yè)，在設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)流程上仍然和落后。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，該廠設(shè)計(jì)部門(mén)沒(méi)有自己的齒輪開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)界面，不同的設(shè)計(jì)小組之間溝通不暢，數(shù)據(jù)管理混亂，設(shè)計(jì)效率低，在CAD技術(shù)日益成熟的今天，勢(shì)必要將這些問(wèn)題逐一解決，才能使企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1三維CAD發(fā)展?fàn)顩rCAD概念是50年代末有麻省理工學(xué)院首次明確提出的，60年代研制成功試驗(yàn)CAD系統(tǒng)、70年代CAD開(kāi)始實(shí)用化，從二維的電路設(shè)計(jì)發(fā)展到三維的飛機(jī)、造船、汽車(chē)等設(shè)計(jì)。80年代，由于解決了三維幾何造型等問(wèn)題，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，大中型系統(tǒng)向微型化發(fā)展，出現(xiàn)了應(yīng)用極廣的微機(jī)CAD系統(tǒng)和性能優(yōu)良的工作站CAD系統(tǒng)。90年代后隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，其系統(tǒng)性能提高，價(jià)格降低，CAD開(kāi)始在設(shè)計(jì)領(lǐng)域全面普及，成為必不可少的設(shè)計(jì)工具。目前采用CAD進(jìn)行3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了7089，Pro/E、UG、Catia，I-Deas等軟件的應(yīng)用很普通。應(yīng)用這些軟件可完成3D設(shè)計(jì)，還可以進(jìn)行轉(zhuǎn)配干涉的檢查，保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家對(duì)CAD/CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)非常重視，在其開(kāi)發(fā)上投入了很大的人力和物力。目前國(guó)際上流行的三維CAD軟件如下：Pro/E系統(tǒng)是美國(guó)PTC公司推出的三維CAD/CAM軟件；Catia系統(tǒng)是法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司與美國(guó)IBM公司合作開(kāi)發(fā)的CAD系統(tǒng)；UGNX是美國(guó)UGS公司的CAD產(chǎn)品，該軟件首次突破傳統(tǒng)CAD/CAM模式，為用戶(hù)提供了一個(gè)全方面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)，它優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表賣(mài)弄功能結(jié)合在儀器，幾乎是CAD/CAM用戶(hù)的首選軟件。2我國(guó)在軟件和設(shè)備方面的發(fā)展一直比較緩慢，直到進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的計(jì)算機(jī)行業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，正是因?yàn)檫@樣，我國(guó)的CAD技術(shù)才有了進(jìn)一步發(fā)展的空間。在現(xiàn)代制造業(yè)舞臺(tái)上，生產(chǎn)效率、成本、規(guī)劃管理無(wú)不和生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)，因此，CAD技術(shù)的開(kāi)發(fā)直接關(guān)系到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維修等工作的速度和效率，顯得尤為重要。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和裝配階段，一般采用二維制圖和三維造型。尤其是三維造型，以其直觀、能直接轉(zhuǎn)化成二維工程圖和模擬裝配等優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)代工程設(shè)備的設(shè)計(jì)方面有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。1.2.2參數(shù)化設(shè)計(jì)概況參數(shù)化設(shè)計(jì)方法的研究工作最早可追溯到20世紀(jì)60年代早期，Sutherland在他開(kāi)發(fā)的Sketchepad系統(tǒng)中，首次將幾何約束表示為非線性方程來(lái)確定二維幾何形體的位置。后來(lái)Hillyard，Gossard進(jìn)一步發(fā)展了這一思想，并使之實(shí)用化。自從FTC公司于1985年推出參數(shù)化CAD系統(tǒng)Pro/Engineer以來(lái)，參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)才真正受到工程技術(shù)界和學(xué)術(shù)界的重視，各大計(jì)算機(jī)軟件公司相繼推出自己的參數(shù)化CAD系統(tǒng)或在原有系統(tǒng)上增加參數(shù)化功能，展開(kāi)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。3近幾年來(lái)，以MIT較早期的研究成果為基礎(chǔ)，以pro/Engineer的參數(shù)化造型系統(tǒng)為先驅(qū),參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。SDRC公司的VariationalDesign，MATRA公司推出的AdaptiveDesign都是參數(shù)化技術(shù)迅猛發(fā)展的產(chǎn)物。參數(shù)化技術(shù)正日益完善并逐步走向商品化階段。參數(shù)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是幾何約束關(guān)系的提取和表達(dá)、幾何約束的求解以及參數(shù)化幾何模型的構(gòu)造。目前二維參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)己發(fā)展的較為成熟，在參數(shù)化繪圖方面己得到了廣泛應(yīng)用，而三維參數(shù)化造型能處理的問(wèn)題還比較有限。雖然如此，因?yàn)槿S參數(shù)化設(shè)計(jì)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有著明顯優(yōu)于二維參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，所以提高三維參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，成為當(dāng)前設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。參數(shù)化造型設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以由一組參數(shù)來(lái)約束其幾何形狀和尺寸的關(guān)系。其中幾何約束用于保證特征的幾何形狀及與已有特征的連接關(guān)系，如平行、垂直和共線等約束；尺寸約束用于通過(guò)尺寸驅(qū)動(dòng)來(lái)改變特征的大小，并保證其與已有特征的尺寸關(guān)系。參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有顯示對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)修改參數(shù)和進(jìn)行尺寸驅(qū)動(dòng)可得到不同形狀和尺寸的設(shè)計(jì)模型。參數(shù)化設(shè)計(jì)是近幾年發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)造型技術(shù)，它是CAD技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要的、需要進(jìn)一步研究的課題。利用參數(shù)化設(shè)計(jì)手段開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)，可使設(shè)計(jì)人員從大量繁重而瑣碎的繪圖工作中解脫出來(lái)，來(lái)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而大大提高設(shè)計(jì)速度，并減少信息的存儲(chǔ)量，而且有助于減輕設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度。參數(shù)化建模技術(shù)是CAD的核心技術(shù)，是新一代繼承化CAD系統(tǒng)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)理論，也是齒輪參數(shù)化造型的基礎(chǔ)理論依據(jù)，對(duì)齒輪建模和系統(tǒng)設(shè)計(jì)起著指導(dǎo)性作用。另外，研究國(guó)內(nèi)外齒輪CAD參數(shù)化設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r，可以借鑒前人的研究成果，對(duì)齒輪的參數(shù)化研究有一定的指導(dǎo)意義。1.3本文的意義和主要內(nèi)容1.3.1本文研究意義目前，流行的CAD/CAM軟件眾多，軟件功能上也各有千秋，Pro/ENGINEER、UG、CATIA、I-DEAS等，都是比較通用的大型軟件系統(tǒng)。但任何通用的CAD軟件，由于其具有廣而博的通用性，使它在具體應(yīng)用時(shí)不能直接處理特定的產(chǎn)品，難以滿足形形色色具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要。為了使其在特定的企業(yè)和特定產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最大限度的發(fā)揮其潛力和創(chuàng)造效益，就有必要以通用CAD軟件為基礎(chǔ)，根據(jù)本單位的實(shí)際，進(jìn)行不同程度的二次開(kāi)發(fā)，以提高生產(chǎn)效率，真正發(fā)揮CAD軟件的功能。這也是眾多使用通用CAD軟件的企業(yè)一項(xiàng)非常迫切和重要的工作。本課題基于調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，運(yùn)用Pro/ENGINEER對(duì)漸開(kāi)線齒輪進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，保證了造型的精確性，又可以使工作者方便的運(yùn)用齒輪的各個(gè)參數(shù)對(duì)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到提高設(shè)計(jì)效率的目的。本課題所用的三維CAD軟件Pro/ENGINEER是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(ParametricTechnologyCorporation，簡(jiǎn)稱(chēng)PTC)的重要產(chǎn)品。在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，它有著廣泛的用戶(hù)群和應(yīng)用基礎(chǔ)，具有功能強(qiáng)、易學(xué)、易用的特點(diǎn)，在國(guó)際CAD市場(chǎng)中占有顯著的地位4。Pro/E具有良好的用戶(hù)介面，絕大多數(shù)功能都可通過(guò)圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對(duì)象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能：同時(shí)，在每個(gè)操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶(hù)做出正確的選擇。因此，設(shè)計(jì)人員能夠自行開(kāi)發(fā)滿足自己特殊需要的產(chǎn)品。本文對(duì)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)是CAD技術(shù)與齒輪設(shè)計(jì)相結(jié)合的產(chǎn)物，也是兩者發(fā)展的趨勢(shì)所在，既實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化，完成了漸開(kāi)線齒廓的精確造型，本課題的研究在現(xiàn)代制造工業(yè)中具有重要的現(xiàn)實(shí)意義1.3.2本文研究的內(nèi)容本文利用大型軟件Pro/EWildfire3.0來(lái)實(shí)現(xiàn)圓柱直齒輪的三維參數(shù)化造型，可通過(guò)改變齒輪的一些基本參數(shù)，生成相應(yīng)的齒輪，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。具體章節(jié)安排如下:第一章緒論。主要闡述了本課題的背景、研究目的和意義等，概括了國(guó)內(nèi)外三維CAD技術(shù)、參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)論文的研究?jī)?nèi)容做了概述。第二章漸開(kāi)線齒輪數(shù)學(xué)模型。深入討論了漸開(kāi)線成型原理，主要包括漸開(kāi)線方程及特性以及直齒圓柱齒輪的幾何尺寸的計(jì)算。為下一步的Pro/E參數(shù)化建模打下了理論基礎(chǔ)。第三章漸開(kāi)線直齒輪的參數(shù)化造型。介紹了Pro/E參數(shù)化建模思想，利用方程輸入對(duì)齒輪漸開(kāi)線進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)程序中的關(guān)系對(duì)參數(shù)進(jìn)行限制，使得個(gè)參數(shù)之間相互聯(lián)系，完成齒輪參數(shù)化建模設(shè)計(jì)。第四章總結(jié)與展望。對(duì)論文的主要研究工作及取得的成果進(jìn)行了總結(jié)，分析了不太完善尚待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。2.漸開(kāi)線齒輪數(shù)學(xué)模型21漸開(kāi)線成型原理2.1.1漸開(kāi)線方程及特性要對(duì)漸開(kāi)線齒輪進(jìn)行三維參數(shù)化造型，除了要了解漸開(kāi)線形成原理之外，還需要進(jìn)一步知道輪齒漸開(kāi)線齒形的各點(diǎn)坐標(biāo)值，即漸開(kāi)線方程5。如圖2-1所示，圖2-1漸開(kāi)線齒廓的計(jì)算當(dāng)直線BK沿半徑為rb的圓周作純滾動(dòng)，直線上任意一點(diǎn)K的軌跡AK稱(chēng)為漸開(kāi)線，直線BK稱(chēng)為漸開(kāi)線的發(fā)生線6。k稱(chēng)為漸開(kāi)線上尤點(diǎn)的展角。其中，A為漸開(kāi)線在基圓上的起點(diǎn)，K為漸開(kāi)線上任意點(diǎn)，其矢徑為rk。當(dāng)漸開(kāi)線作為齒輪的齒廓在K點(diǎn)嚙合時(shí)，則此齒廓在點(diǎn)K所受的正壓力方向(即法線方向)與速度方向(沿aK方向)所夾的銳角k為漸開(kāi)線在點(diǎn)K的壓力角，由圖可見(jiàn)，kBOK，coskbkrr，又因:tanbkkkkkbrKBOBr公式2-1故得:tankkk公式2-2由上式可知，展角k是壓力角k的函數(shù)(呈非線性變化)稱(chēng)其為漸開(kāi)線函數(shù)，工程上常用invk來(lái)表示，即tankkkinv，綜上所述，可得漸開(kāi)線的極坐標(biāo)方程為:costanbkkkkrr公式2-32.1.2直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算由于齒輪己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于漸開(kāi)線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，描述齒輪基本幾何尺寸的參數(shù)為模數(shù)m、齒數(shù)z和壓力角，漸開(kāi)線的其它參數(shù)可利用下列公式計(jì)算。圖2-2直齒圓柱齒輪輪齒部分名稱(chēng)（1）齒輪的節(jié)圓半徑rp11mz22pr齒數(shù)模數(shù)公式2-4（2）齒輪的基圓半徑coscosbprr節(jié)圓半徑壓力角公式2-5（3）齒輪的周節(jié)pccpm模數(shù)公式2-6（4）節(jié)圓齒厚pt22cppt周節(jié)公式2-7（5）齒頂圓半徑ra*aa22mzhr節(jié)圓半徑齒頂高=公式2-8（6）齒根圓半徑rf*a222fmzhcr節(jié)圓半徑齒根高=公式2-9（7）基圓齒厚tp與基圓齒厚角222tan2180bpbptinvtrr節(jié)圓齒厚基圓半徑節(jié)圓半徑公式2-10180180pbtr齒厚基圓半徑公式2-11（8）基圓齒間角w360360w齒數(shù)齒厚角=z公式2-12齒輪的模數(shù)m己經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，齒輪分度圓上的壓力角a也規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)值。一旦確定了齒輪的模數(shù)m、齒數(shù)z和壓力角a，則可根據(jù)機(jī)械原理的相關(guān)知識(shí)計(jì)算出齒輪的其它參數(shù)。計(jì)算出齒輪的所有幾何尺寸參數(shù)后，就可以利用Pro/E系統(tǒng)提供的強(qiáng)大參數(shù)化三維實(shí)體造型功能來(lái)創(chuàng)建可以由參數(shù)驅(qū)動(dòng)的齒輪三維實(shí)體模型。3漸開(kāi)線直齒輪的參數(shù)化造型3.1參數(shù)化技術(shù)3.1.1參數(shù)化設(shè)計(jì)的理論方法所謂參數(shù)化設(shè)計(jì)，是通過(guò)改變圖形某些部分的尺寸，自動(dòng)完成對(duì)圖形中相關(guān)部分的修改，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的驅(qū)動(dòng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展，參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)正在被日益廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。參數(shù)及設(shè)計(jì)技術(shù)以約束為核心，以尺寸驅(qū)動(dòng)為特征，允許設(shè)計(jì)者首先進(jìn)行草圖制圖設(shè)計(jì)，繪制出三維實(shí)體圖形，然后輸入?yún)?shù)及其關(guān)系式來(lái)完成最終的設(shè)計(jì)。與無(wú)約束造型系統(tǒng)相比，參數(shù)化設(shè)計(jì)更符合世家工程設(shè)計(jì)需要，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，對(duì)精確的尺寸并不是十分關(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)更加突出。7設(shè)計(jì)過(guò)程可視為用關(guān)系式約束對(duì)應(yīng)尺寸的過(guò)程，設(shè)計(jì)過(guò)程本質(zhì)上是通過(guò)提取零部件有效的約束來(lái)建立其約束模型。設(shè)計(jì)活動(dòng)中的主要來(lái)自功能、結(jié)構(gòu)和制三個(gè)方面。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中將這些約束綜合成設(shè)計(jì)目標(biāo)，并將他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尺寸與關(guān)系式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(chēng)、平行、垂直、相切等，這些關(guān)系擬抽象為點(diǎn)、邊、面等九類(lèi)有向關(guān)系，每一類(lèi)關(guān)系有相應(yīng)的謂詞，包括“相同”、平行”、“垂直”、“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)化且具有與產(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(guò)低層約束來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.1.2參數(shù)化模型在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，首先必須建立參數(shù)化模型。參數(shù)化模型有多種，文中主要?jiǎng)?chuàng)建幾何參數(shù)化模型。模型用來(lái)表示實(shí)際的或抽象的物體和現(xiàn)象。它給出被處理對(duì)象的結(jié)構(gòu)和向能，并產(chǎn)生其圖形。建立模型是對(duì)被處理對(duì)象的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算、分析、模擬、研究的一個(gè)基礎(chǔ)。幾何模型描述的是具有幾何特征的實(shí)體，它包括兩個(gè)主要概念：幾何關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系。幾何不關(guān)系是指具有幾何意義的點(diǎn)、線、面，具有去定的位置（如坐標(biāo)值）和度量值（如長(zhǎng)度、面積）。所有的幾何關(guān)系構(gòu)成了幾何信息，拓?fù)潢P(guān)系反映了形體的特征和關(guān)系。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不同型號(hào)的產(chǎn)品往往都是結(jié)構(gòu)同類(lèi)，即只是尺寸不同而結(jié)構(gòu)相同，映射到幾何模型中，就是幾何信息不用而拓?fù)湫畔⑾嗤?。因此，參?shù)化模型要求程序驅(qū)動(dòng)三維圖形，在結(jié)構(gòu)相同或類(lèi)似的前提下，尺寸隨意變或是在要求范圍內(nèi)變化。參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)以其強(qiáng)有力的尺寸驅(qū)動(dòng)，修改圖形功能，為初始產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品建模、修改系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的手段，能夠充分滿足設(shè)計(jì)具有相同或相近幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工程系列產(chǎn)品及相關(guān)工藝裝備的需要。參數(shù)化技術(shù)以約束為核心，是一種比約束自由造型技術(shù)更新穎、更好的造型技術(shù)。該技術(shù)將復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程分解為三個(gè)子過(guò)程，即草圖設(shè)計(jì)、對(duì)草圖施加約束以及約束求解。本文運(yùn)用三維實(shí)體造型軟件Pro/E建立了漸開(kāi)線直齒輪的從那時(shí)模型，有了此參數(shù)化齒輪模型后，只需輸入一些關(guān)鍵的參數(shù)，它就可以根據(jù)這些參數(shù)自動(dòng)生成新的齒輪模型。3.2Pro/