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篇參數化設計范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

參數化設計范文第1篇

關鍵詞：建筑 參數化

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

參數化設計（Parametric Design)是一種建筑設計技術。利用這種方法，把建筑設計中所用到的因素都轉變為某一個函數變量。通過不斷改變變量，從而獲取不一樣的建筑設計方案，也形成不同的建筑風格。這種技術的興起受益于建筑業的蓬勃發展，在計算機的輔助設計下，利用軟件編程所產生的數字化模型，完全突破了傳統的建筑工藝，這種參數化設計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，參數化設計已經成為現在建筑界最為熱門的發展趨勢。

參數化設計在我國的應用狀況

目前我國建筑設計技術發展整體較為落后，效率低下。大多數設計公司、國企仍將Auto CAD 作為主流設計工具。實際操作中，在建筑動態分析、視覺模擬及在網絡環境中的狀態也只是極少數建筑師的實驗方法。這些還沒和工程建設融為一體，以至于在建筑工程實施過程中還不能表達設計意圖，圖紙樣式表達不清晰。然而我國亦有一些設計院開始推廣參數化軟件，在一些大城市，比如北京、廣州、上海，它們已經利用這種軟件完成了一些產品。最為著名的應該是2008年北京奧運會的鳥巢體育場，搭建的復雜內部鋼制結構正是在Digital Project軟件的準確控制下完成的。

二、實施建筑參數化設計的意義和必要性

現在中國正處在工業化和城鎮化快速發展的關鍵階段，房地產業已經成為國家重要的支柱產業之一。新提出的建筑業十項新技術中就包含了信息技術的發展應用。

對于大型的建筑工程項目，從最開始的立項、設計規劃、項目施工、完工驗收到最后的交付使用是漫長的過程。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，采取參數化設計技術是一項重大突破。它對于建筑設計、建造及運作管理進行詳細的預制，將繁雜的建筑信息編織為一個整體，貫穿在建筑施工的整個周期過程中。利用這種數字化技術建立起建筑信息模型，對于空間項目的幾何信息、管理信息、空間功能信息及所運用的各種專業設備的相關數據量進行集成，實現一體化管理目標。參數化方法的應用，將為建筑事業的發展帶來更高的利益，讓整個工程的設計規劃、施工、運作管理的質量和監理效率獲得顯著的提高。

結合計算機輔助措施，實施參數化設計技術，讓建筑工程項目更具有預見性，對于引領建筑信息化技術的發展，提高建筑業管理的集成化都有重大的意義。

參數化設計在國內外現狀及發展趨勢

十多年來，建筑信息化模型構建技術在發達國家及地區的建筑界取得了豐富的應用成果。如前文所述，我國也有不少具有高度戰略眼光與前瞻性的建筑施工企業已經開始利用這種方法來提升工程管理質量與企業的核心競爭力， 并獲得的頗豐的成果。

這項技術的最大功能在于貫穿建筑施工的整個生命周期。伴隨工程的進度發展，各種建筑信息從設計、施工、管理各個階段不斷得到補充、豐富、完善、升級。它最核心的價值，例如：數據管理、數據共享、可持續化設計、工作協同、質量控制、造價預算等也充分的發揮出來。

在我國普遍認為建筑數字化模型設計只是利用某一個軟件，它主要是設計院在建筑工程設計階段多利用的工具。實際上，參數化設計技術的應用是按照不同功能及不同施工階段的軟件組合而成。它的價值在整個施工階段，諸如：規劃設計、施工、運營管理等不同的階段都比傳統的監理管理更具有價值，這些數據都可以體現在具有關聯性的三維建筑信息模型中，具有更強的顯性控制力。

（二）建筑參數化設計對于建筑業發展的作用及影響

在傳統的建筑施工項目中，由于整個過程參與的單位較多，各種信息傳遞流程較長，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。然而，通過數字化模擬技術，可以有效的把整個周期中各個施工階段的信息進行高度的集成，確保上一個階段的信息內容可以準確的傳遞到下邊的各個階段中，從而讓各方面的專業工程人員取得準確的數據，及時的實施工程質量管理，最終達到協同交流、協同管理的目的。在運營管理的每一個環節中，有效的發揮了各種應有功能，讓建筑施工構成一個完善的整體，也有效的延伸了大型建筑的使用年限。

促使不同產業之間的關聯，體現整合價值

在大型的建筑工程項目中，參與單位較多。例如：工程設計院、工程施工企業、工程監理單位、開發及業主單位等。引入建筑參數化設計手段，實施建模信息化技術，能從最初的規劃設計單位開始，建立空間幾何模型信息、出示建筑材料信息等基本內容，在施工階段，各個建筑方都借助這個平臺，編入各方在管理操作中所產生的大量數據，這些數據都為后邊的運營維護奠定基礎。同時，在施工階段的運營維護也借助這個平臺，對數據進行處理，輸入相應的管理數據。總之，通過這些信息化管理技術運用，可以把產業中的各個參與企業合理的組合聯系在一起，科學協同性的開展工作，對于保障大型共建項目的建設有積極意義。

三、建筑參數化技術的發展未來

隨著建筑業的不斷發展，各地也不斷涌現出一些奇特的地標性建筑群。這似乎預示著建筑設計業要面對新的技術革新，這種革新可以依托建筑參數化技術的發展應用。但國內大部分建筑還是“形式跟隨功能”。各種建筑設計院好像自動銷售機器，你把條件及費用塞進去，它會機械的吐出方案。因為主要依照政府標準進行，所以不同設計院所給的設計方案也基本一致。當然這是一種比較低級的參數化設計。在未來人們會逐漸認識到參數化設計的核心功能，即最大化延伸人們的思維認識，提供出更多的選擇機會，所有的變量都有浮動的范圍，可以比較直觀的讓設計師根據需要不停的調節參數，讓建筑方案在可控的范圍內實現最佳狀態，讓一切都變得更加可控。

相對于傳統的建筑方式，它們有共同的問題就是結合現狀，提出設計規劃方案。倫敦大學比爾教授的“空間句號”理論認為：各種空間現狀都可以利用數學語言描述，進而得到某種數據結構。但是建筑學作為藝術門類，從本質上講，又是反對邏輯及理性認識的。美學中常說到：There is no debate for taste.所以在一定程度上，參數化設計等學科的手段，它的知識背景與傳統建筑學相比是不同的。在這種方法設計出的結果與傳統建筑以風格為主的設計亦沒有可比性。然而我們也應該清醒的認識到參數化認知是對于過去，參數化設計面向著未來，存在這更多不確定性因素，這對于設計師來說更具有意義。利用參數化設計方法，創造出更多的不確定性建筑方案，在這種具有工具啟發下，它生成了眾多的無法預想的形式，或許更加吸引人們的眼球。

如今的參數化設計是在計算機軟件輔助下完成的，常用到的參數化設計軟件主流的有Pro/Engineer、UGNX、CATIA和Solidworks四大軟件。在現有的三維系統中，他們大多利用動態導航或草圖快速生成構造三維特征的二維輪廓，再利用系統的拉伸等手段獲得三維特征。但要知道，三維參數化造型系統所設計參數與實際造型參數有很大的差距，它們通過投影生成的二維圖跟最后工程圖紙的標準差距很遠。尤其是尺寸標注，它無法對最終圖紙尺寸進行準確參數設計。所以說，由于軟件的不成熟，還有現在建筑師本身因素，要自己完成優秀的建筑參數化設計有待時日。

總之，建筑學伴隨社會進步是不斷完善發展的，未來的參數化設計定能為建筑學科帶來重大影響和變革，讓我們拭目以待。

[參考文獻]

[1]淮建峰;基于參數化BIM建筑設計技術[J];《現代裝飾(理論)》 2012年05期

參數化設計范文第2篇

關鍵詞：參數化設計；煙草機械設計；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.207

為了實現煙草機械設計的成本降低，使用參數化的設計就尤為重要。所謂的參數化設計就是用對應的關系表示參數化的模型尺寸，是一種具有靈活性的方法，可以用不確定的數值，而一旦其中一個參數值發生變化，而與它相關的尺寸也會隨之發生改變。所以，參數化設計就是一種通過修改參數和幾何形狀控制，用參數化模型實現精確的原件造型。

1 參數化設計的功能介紹

參數化設計主要有以下幾方面的功能：①參數化模型能夠實現自動導出幾何模型，輸入的圖形只要一個草圖，沒有必要是精確的圖形，但是需要對一些幾何要素進行約束，再通過約束條件的改變來確保精確的幾何模型自動導出；②通過對局部參數進行修改即可實現集合模型的修改，對于機械設計中形狀比較類似的一系列零件，對相關參數進行修改就能實現滿足需求的新的設計；③將設計的全部過程信息存儲下來，不僅能實現單一的產品模型設計，主要的是還能實現一族的設計，如此產品系列化設計即可得以實現。

2 參數化設計在煙草機械設計中應用的可能性

參數化設計在煙草機械設計中可以應用主要有以下幾方面的原因：①參數化設計具有強大的尺寸修改圖形功能和優良的草圖設計能力，這對于多方案快速比較和開展動態設計的實現至關重要，對于全面做到優化煙機產品設計，實現變革產品設計方法意義重大；②在產品設計開發的初期，設計者對于下一步的需求和約束難免考慮不周，這樣很容易出現設計圖紙修改過大甚至導致圖紙完全不可用，而參數化設計的協同工作環境，有效的改善了設計人員的產品設計過程，避免了設計人員進行串行設計過程的缺陷，而采用并行設計，通過參數化設計實現隨時調整；③對于完全相同或者比較相近的零部件，參數化設計實現工作簡化，避免重復勞動，節省了勞動時間；④應用參數化設計，提高了企業的自動化程度，利于企業人才培養，增強企業發展活力；⑤應用參數化設計對于設計人員工作效率的提高至關重要，同時能夠設計出性能和質量更有優良的產品，同時縮短開發周期，降低成本，實現企業市場競爭力的增強。

3 兩種典型的參數化設計方法在煙草機械設計中的應用分析

3.1 機械CAD的參數化設計

將計算機技術應用于設計領域，引起了設計技術的大變革，同樣，也深深影響了煙草機械設計手段。如今，機械CAD在煙草機械行業的應用已經相當的普遍，而人們對CAD支持軟件的使用已不只是滿足于用其進行一點一線的畫圖和圖形修改。接下來的這場變革，徹底結束了過去煙草機械設計人員在的圖版中反復畫圖、修改的徒勞工作。CAD的參數化設計便是引起這場變革關鍵，它可以采用計算機輔助，實現整個產品生命周期的設計與制造，實現了產品的快速更新換代。另一方面，它利用友好的用戶界面可以實現結構參數的改變，最終完成設計工作。在這個過程中，參數化設計系統不僅具有參數化設計功能、繪圖以及裝配功能，同時還能提供給用戶參數化圖庫生成工具，這種工具能夠讓使用者建立自己的參數化圖庫?？偠灾?，CAD的參數化設計對于煙草機械設計來說具有非常關鍵的優勢，能夠實現煙草行業的快速、個性化設計需求。

3.2 Pro/E的參數化設計

Pro/E能夠實現參數化設計，同時還能夠與CAD進行數據交換，它的使用對于煙草機械設計行業的發展影響重大。Pro/E環境中，用戶自定義特征（UDF）能通過Create Local Group 生成，同時gph 文件也能生成，然后就可以在Pro/E 中隨時調用文件造型。相關變量賦值也可以通過調用簇表形式實現，然后根據輸入的參數得到新的模型；在Pro/program的Input 模塊中有用戶放入的參數，用戶需要更新時，系統會提示輸入參數，然后系統會自動生成新模型，重新使其模數化。煙草機械設計中比較有特點是鏈傳動和齒輪傳動的裝置比較多，比如煙草機械中應用范圍比較廣的直齒圓柱齒輪，在Pro/E系統中，可以用Pro/program 方法來進行參數化設計。設計的步驟是：首先打開Pro/E，選擇新建零件，在“工具”欄中選擇命令“參數”，定義齒輪參數。然后選擇“關系”命令，定義齒輪參數關系式：Z 設置成齒輪齒數；M設置成齒輪模數； HAX設置成齒頂高因數；X 設置成變位系數；D 設置成分度圓直徑；CX設置成徑向間隙系數；DF 設置成齒根圓；HA 設置成齒頂高；HF 設置成齒根高；DB設置成基圓直徑；DA設置成齒頂圓直徑；A設置設置成壓力角。漸開線的生成是齒形生成關鍵點，可以用笛卡兒坐標系實現直齒輪齒漸開線的生成。第一個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，可以自定義旋轉的角度；再選擇得到的漸開線3，以同樣的旋轉角度旋轉，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“陣列”命令實現固定齒數的齒輪生成，運用這種方法就能設計出任何類型的齒輪。

4 結語

作為一種新型的設計方法，參數化設計具有非常強大的優越性，近些年來已經受到工程設計人員的廣泛好評，并得到了很好的推廣和應用效果。作為高級精密技術產品的煙草機械，同時又具有種類繁多，個性化要求較多的特點，因此將參數化設計應用在煙草機械設計中，不僅能夠實現勞動時間的節省和勞動成本的降低，同時工程技術人員還能將節省的時間用于新產品的研發。但是參數化設計方法的廣泛應用還需要廣大技術人員繼續努力，同時，將參數化設計的功能發展的更為全面也還需要一定的時間。

參考文獻：

[1]金建國等.參數化設計總綜述[J].計算機工程與應用，2003（07）：16-18.

參數化設計范文第3篇

（福建農林大學 機電工程學院，福建 福州 350002）

摘 要：挖掘鏟是馬鈴薯收獲機的關鍵部件之一，其性能參數的好壞直接影響到機具的挖掘效果.針對目前馬鈴薯挖掘鏟設計及改進效率低的問題，開發出馬鈴薯挖掘鏟參數化設計系統，該系統以VB為開發環境，通過SolidWorks及其提供的API函數，實現了挖掘鏟的參數化建模及裝配；利用ANSYS及其提供的APDL函數，實現了挖掘鏟的參數化有限元分析，并通過VB建立了交互式用戶窗體，極大的方便了設計者對馬鈴薯挖掘鏟的設計與改進，提高了設計效率.

關鍵詞 ：挖掘鏟；VB；SolidWorks；ANSYS

中圖分類號：S23；TP311文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）08-0026-03

基金項目：東南煙區煙葉生產機械化關鍵技術裝備研究與開發.中煙辦【2010】2號（110200902076）；閩煙司科【2012】2號（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械化水平低，特別是適用于丘陵地區的馬鈴薯收獲機還很少，大多還是人工挖掘[1,2].挖掘鏟是馬鈴薯收獲機的重要部件之一，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].挖掘鏟的結構參數對機具的挖掘效果影響很大，工作時既要挖掘出所有薯塊，將薯塊順利輸送至分離部件，又要盡量降低機具的動力消耗[4]，設計出一個符合要求的挖掘鏟需進行大量田間試驗及修改，在傳統的設計方法中，挖掘鏟的每一次改進都需重新進行人工建模及有限元分析.因此，將虛擬現實技術應用在農機的仿真中，通過VB、SolidWorks、ANSYS軟件及其二次開發模塊設計出馬鈴薯挖掘鏟參數化設計系統，該系統具有便捷的用戶界面，它可以根據用戶所輸入的尺寸參數對挖掘鏟進行參數化三維建模，以及根據用戶所輸入的材料特性及載荷等參數進行參數化有限元分析，并對挖掘鏟進行自動裝配，該系統極大的提高了挖掘鏟設計和改進的效率.

1 系統設計流程

馬鈴薯挖掘鏟參數化系統包括參數化建模、參數化有限元分析及自動裝配模塊.系統通過SolidWorks進行建模及裝配，采用ANSYS進行有限元分析，并利用VB編制用戶窗體.用戶在建模窗體中輸入相應的尺寸參數，系統便會驅動SolidWorks建立對應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的材料參數，系統便驅動ANSYS對零件進行有限元分析，并顯示分析結果.零部件設計完成，便可通過建模窗體自動完成建模.其流程圖如圖1所示.

2 挖掘鏟的參數化建模

Solidworks向用戶提供了API函數進行二次開發，用戶在Solidworks中的所有操作都可以通過編輯API函數來實現參數化[5].API函數通過聲明和實例化可以被VB所調用.本文通過挖掘鏟鏟片的參數化來介紹參數化建模過程.

在VB中創建鏟片的參數化建模窗體，如圖2所示，將其鏟厚、鏟長、鏟寬等尺寸參數作為輸入內容，并將鏟片的結構示意圖顯示在窗口中，方便用戶設計時參考.

為了實現VB與SolidWorks的連接，必須先對SolidWorks API的最高層對象及文檔對象進行聲明和實例化，具體代碼如下：

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

Set part = swapp.newpart//創建新文檔

利用SolidWorks API函數編制草圖及特征命令，并提取其中的尺寸特征，通過VB對其尺寸進行參數驅動，代碼如下：

Dim H as Double//申明變量類型

H= CDbl(txtH.Text) / 1000 //對變量單位進行轉換

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

……

輸入相應的尺寸參數，點擊創建，即可在SolidWorks中創建出鏟片模型，如圖3所示：

3 挖掘鏟的參數化有限元分析

ANSYS為用戶提供了二次開發模塊[6]，用戶可以首先建立鏟片、鏟架等的log文件，然后利用APDL語言對其進行編譯，并通過VB對APDL命令流進行調用，對零件的單元類型、彈性模量等變量進行參數化，實現對挖掘鏟的參數化分析，最后通過VB的圖像控件顯示有限元分析結果.本文通過鏟片的分析介紹參數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調用ANSYS，首先要通過shell函數來建立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表示為設置ANSYS的處理模式為Batch模式.-p 表示為設置ANSYS為Multiphsics模塊產品特征代碼，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ANSYS的分析進度進行實時判斷[7]，如果有file.err文件產生，則說明VB的shell函數對ANSYS的調用成功.用戶窗口中跳出“ANSYS分析完成”通知用戶.其關鍵代碼如下：

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函數將應力云圖顯示在VB窗口中，如圖5所示.從圖中我們可以看到鏟片的最大應力在鏟片與鏟架連接的地方，為195MPa，小于Q234的屈服極限強度233MPa，因此，該尺寸參數可以做為鏟片的設計參數.在設計時如果發現強度不夠，則可以通過修改鏟片的尺寸參數并在系統中快速建模并進行有限元分析.

4 挖掘鏟的參數化裝配

挖掘鏟的參數化裝配需利用SolidWorks API函數的選擇與遍歷面的技術將多個零件按對應的配合關系裝配在一起[8].挖掘鏟主要包括鏟架、鏟片以及沉頭螺栓.

在自動裝配之前首先需用swApp.ActiveDoc來激活SolidWorks文檔，并通過swApp.NewAssembly()函數新建裝配體文檔，然后再利用OpenDoc6()函數將需要插入的零件放至內存.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新建裝配體的標題

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

……

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

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

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

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

5 結論

通過開發馬鈴薯挖掘鏟的參數化設計系統，使用戶在系統中輸入相應的尺寸參數便可實現對挖掘鏟的參數化建模并進行自動裝配；輸入相應的材料參數等便可以對挖掘鏟進行自動有限元分析并顯示分析結果.如用戶發現參數設計不合理，則可修改相應參數，系統會快速重新建模及分析.通過此系統，可以減少建模及有限元分析所消耗的時間，提高了挖掘鏟的設計效率，使設計者可以更加專注于田間試驗及挖掘鏟的改進.

參考文獻：

〔1〕史明明,魏宏安,劉星,等.國內外馬鈴薯收獲機械發展現狀[J].農機化研究,2013(10):213-217.

〔2〕王公仆,蔣金琳,田艷清,等.馬鈴薯機械收獲技術現狀與發展趨勢[J].中國農機化學報,2014(1):11-15.

〔3〕張建.4M-2型馬鈴薯聯合收獲機優化設計與仿真[D].蘭州:甘肅農業大學,2008.

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

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

〔6〕龔曙光,謝桂蘭,黃云清.ANSYS參數化編程與命令手冊[M].北京:機械工業出版社,2009.

參數化設計范文第4篇

【關鍵詞】KBE；主梁設計計算；裝配草圖

0.前言

本以通用橋式起重機的主梁為研究對象，根據主梁金屬結構的系列化和標準化特點，在KEB環境中，以VB為開發語言，SolidWorks為開發平臺，采用參數化設計技術、裝配草圖技術、工程圖調整技術，實現了主梁的設計計算、詳細設計、工程圖繪制和工藝表制作的集成一體化，開發了主梁參數化設計系統。

1.知識工程（KBE）

主梁KBE知識庫在選擇合適知識建模工具的基礎上，采用參數化設計技術、裝配草圖技術、工程圖調整技術，利用編程語言，將設計標準、手冊、專家經驗進行計算機化、格式化和標準化，生成主梁計算模塊、詳細設計模塊、工程圖調整模塊和工藝信息模塊，并應用數據庫技術對這些模塊知識進行有效地集成和管理，最終實現主梁KBE知識庫的建立。

2.主梁參數化設計系統開發

2.1 主梁參數化設計流程

根據企業設計現狀與實際需求，將橋式起重機主梁參數化設計系統開發分為以下幾個步驟：①分析主梁結構，歸納總結，對主梁進行模塊劃分；②依據主梁的模塊劃分，建立不同類型的主梁零部件三維主模型、工程圖模板；③依據起重機設計規范、起重機設計手冊、設計經驗等，建立主梁簡化計算模塊；④確定主梁的驅動、從動參數與關聯規則等，完成主梁詳細設計模塊的程序；⑤根據主模型，完成模型驅動模塊的程序；⑥完成工程圖調整模塊的程序，更新工程圖；⑦針對主梁的制造的工藝流程，建立主梁信息表模塊；⑧將主梁設計知識、工藝要求、主模型融合在一起，建立系統所需的KBE知識庫。該系統利用VB、Excel、數據庫，在SolidWorks上進行二次開發的。

2.2關鍵技術

2.2.1主梁簡化計算

主梁是橋架的主要受力部件，它在垂直載荷作用下，按簡支梁計算。主梁計算十分復雜和繁瑣，為了方便、快速地計算主梁，根據《起重機設計規范》、《起重機設計手冊》，利用Execl編制了一個主梁簡化計算模塊。除了驗算對主梁的強度要求外，還應檢驗主梁的整體穩定性、局部穩定性和剛度是否滿足要求。其中局部穩定性主要考慮主梁翼緣板和腹板的局部穩定和加強問題。當起重機的工作等級為A6—A8時，還要對計算點④、⑤在載荷組合I情況下進行疲勞計算。當滿足上訴所有要求時，表明設計師設計的主梁符合工程要求。

2.2.2零部件建模方法

為滿足對零部件參數化驅動的要求，同時建立的模型必須包含產品的全部信息，因此零部件建模的模型要符合以下幾點：

（1）建模的每一步應盡量簡單，這樣修改模型方便簡單，并不易出錯。

（2）零部件間有相互關聯的尺寸，盡量使用方程式建立聯系。

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

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

（5）為了方便模型的管理，利用自定義屬性對零部件模型所需信息的添加。

2.3裝配布局草圖

傳統的裝配方式有兩種：自頂向下設計法和自底向上設計法。自頂向下設計法先從裝配體開始設計，根據產品功能和初步方案，設計出初略的裝配，然后對零件進行詳細設計的過程。自底向上設計法是先設計好各個零部件，再根據設計要求，設計并裝配成產品的過程。

這兩種方法各有優缺點，本文采用自頂向下和自底向上相結合的設計方式，采用裝配布局草圖技術，首先利用自頂向下完成產品的初步設計，再自底向上完成零部件的詳細設計，最后自頂向下的完成產品的所有零部件模型。在裝配與設計過程中，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基準面與裝配布局草圖的幾何要素進行定位。這樣的裝配方式可以盡可能的避免因零部件更新或發生錯誤而造成整個裝配體的混亂，同時可以充分利用計算機的優良性能，提高設計效率。

2.4系統功能模塊

2.4.1主梁計算模塊

主梁計算模塊是根據輸入的主要參數，如額定起重量、跨度、工作等級、小車估計重量、起重機運行速度，利用《起重機設計規范》、《起重機設計手冊》、經驗公式等，計算主梁所需的截面尺寸，及強度、剛度、穩定性問題。當起重機的工作等級為A6-A8時，還需計算疲勞強度。為了使設計人員更好更快地完成對主梁的計算，利用Excel和Access技術，將起重機設計知識融合在其中，完成人機交互式界面。這樣設計師只要在Excel表中修改參數，就能實現主梁的快速計算。

2.4.2詳細設計模塊

在主梁計算模塊中，只計算了主梁的主要截面尺寸是否符合設計要求，細節尺寸并沒有給出，如吊攀尺寸、主梁端部彎板尺寸等。詳細設計模塊的主要功能是根據主要尺寸，利用VB和Access建立人機交互見面，完成主梁全部零部件的詳細設計工作，所有參數根據與三維模型的約束規則存入數據庫。

2.4.3模型驅動模塊

模型驅動模塊的主要功能就是在主梁三維模型的基礎上，調用SolidWorks API函數，從數據庫中讀取參數，驅動主梁裝配布局草圖和零部件的約束關系，從而實現主梁零部件的驅動更新。

2.4.4工程圖調整模塊

當主梁主模型驅動更新后，其對應生成的工程圖會發生紊亂，如視圖比例不合理、視圖漂移、尺寸標注懸空等。為使工程圖整潔，符合實際生產的要求，需建立工程圖調整模塊來完成圖紙的調整與美化。

2.4.5工藝信息模塊

主梁的制造需要不同部門的協作，如采購部門需要采購主梁中的標注件；外協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，來滿足各部門對完成主梁制造的不同需求。

3.實例應用

對系統進行運行演示。啟動主梁參數化設計系統，運行主梁計算模塊，輸入基本參數，主梁進行簡化計算，并將參數保存到數據庫中。運行詳細設計模塊，選擇主梁類型，在人機交互界面中完成主梁的詳細設計。系統運行模型驅動程序，生成三維模型。運行工程圖調整程序，對工程圖進行調整優化。最后完成工藝信息表的生產，確認無誤后，退出設計系統。

4.總結

本文以VB為開發工具，SolidWorks 2010為開發平臺，對橋式起重機主梁進行研究，利用，在知識工程（KBE）的環境下，采用參數化設計技術、裝配草圖技術、工程圖調整技術，最終開發完成了主梁參數化設計系統。大大提高了主梁設計速度和設計質量，節約了設計成本，增強了企業的競爭力。

參數化設計范文第5篇

關鍵詞：參數化設計；設計模板；二次開發；SolidWorks

DOIDOI：10.11907/rjdk.161663

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）009008803

基金項目基金項目：

作者簡介作者簡介：陳文松（1991-），男，陜西紫陽人，上海理工大學機械工程學院碩士研究生，研究方向為計算機輔助設計；仲梁維（1962-），男，上海人，碩士，上海理工大學機械工程學院教授、碩士生導師，研究方向為計算機輔助智能設計制造。

0引言

余熱鍋爐是一種將工業生產過程中產生的廢氣、廢料或廢液中的余熱和可燃物質燃燒后產生的剩余熱量重復利用的能量轉換裝置。作為一種重要的節能設備，一直在保護環境、提高熱效率等方面發揮著重要作用[1]。隨著余熱鍋爐產品市場需求量的增加，鍋筒作為鍋爐系統中進行汽水分離和蒸汽凈化的重要鍋爐裝置，其市場需求量也在不斷上升。然而，鍋爐生產企業面對急劇上漲的客戶訂單卻顯得力不從心，原因是客戶對余熱鍋爐鍋筒的個性化需求增長，導致鍋筒品種越來越多，產品多樣化直接造成了設計難度增大[2]。傳統的產品設計存在以下問題：①產品質量對工程師的知識和經驗依賴性大，設計知識和經驗無法重復利用；②產品的參數化設計能力欠缺，使得新產品開發和產品設計的修改難度增加；③設計方法落后。傳統產品設計以一件具體的產品為研究對象，從而降低了產品的研發和設計效率。針對上述問題，本文提出了基于設計模板的參數化設計方法，能根據客戶需求不同個性化定制，建立可變型產品模板來描述產品結構，只要改變產品基礎模板的結構和幾何尺寸就可快速派生出新的產品[3]，從而在很大程度上減輕了設計人員的重復勞動量。

1設計模板基本理論及應用

通過研究客戶需求及分析設計目標，將客戶需求和產品族體系、產品變形等理論結合，將需求細化，從而得到較為完善的需求信息，為建立設計模板提供依據。在基于設計模板的參數化設計過程中，要將所需設計知識歸納分類，包括構成相關產品功能模塊的幾何模型、主文檔；零部件的工程設計規范和經驗，功能模塊組合模板，以及材料、顏色、工藝、價格等相關的非幾何數據。表1為產品設計知識分類。

設計模板的基本思想是：從一系列相似的產品中抽象出一種框架型模板，構成一個可重用的、包含設計知識的、參數化的功能結構單元。它是基于事物相似性的重用技術原理，作為產品信息、產品族知識的信息載體，描述了產品從起初的概念設計到最終設計完成階段的全部信息，具體包括產品基礎框架信息、產品幾何信息、零部件特征信息、關系式集信息、產品的性能、管理信息等[4]。本系統從模板的可重用性、柔性、可存儲性等特性來簡化設計過程，減少設計人員的主觀性、隨意性和重復勞動。

設計模板的含義較為廣泛，從功能、組織形式、實現手段以及客戶對產品的個性化定制需求角度，將設計模板細分為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化設計過程中最為重要，它集成了產品的行業設計規范和企業的內部設計標準，主要表現為：產品的全信息三維主模板、與三維模型相互驅動的二維工程圖模板、產品數據文檔模板等，圖1為產品物理模板。

2鍋筒參數化系統總體設計

參數化設計是目前快速設計技術重要的研究領域之一。本系統設計流程分為兩個階段：產品開發階段和參數化設計階段。作為準備階段的產品開發，通過調研分析余熱鍋爐鍋筒企業的客戶群需求，對需求進行整合分析，在需求分析的基礎上構建產品族體系、產品設計模板。參數化設計階段是在產品開發的基礎上，結合產品配置和模型變型設計，通過對零部件和裝配體模型變型和拼裝組裝成產品模型，通過干涉檢查、結構分析確定合理的鍋筒結構[56]。本系統結合以往工程師的設計經驗知識庫，確定了鍋筒設計系統的目標功能、系統組成、各模塊之間的關系和應用環境等各項因素，確立了系統的總體結構，如圖2所示。

圖2展示了鍋筒設計系統的總體框架和不同模塊間的相互關系與數據流向。在該系統中，系統交互界面主要集成了設計人員所見的交互環境，便于設計人員進行可視化數據輸入和使用系統中的設計工具。功能模塊主要分為設計模塊和管理模塊，兩個模塊是在設計模板的基礎上完成參數配置、設計計算、三維模型驅動、工程圖的優化調整以及實現項目管理、文檔數據管理功能[7]。知識庫既包含了組成各功能模塊的幾何模型，也包括產品的工程設計規范、經驗和相關語義規則，還包括材料、顏色、工藝等非幾何數據。系統所涉及的工具有：三維設計軟件SolidWorks 、調試語言 、二維圖紙軟件AutoCAD，計算機硬件、網絡和數據庫存儲工具也為系統提供支持。

3系統功能模塊及關鍵技術

3.1基于模板的零部件驅動和自動裝配

模型驅動模塊是在三維設計模板建立完成之后，結合模板零件尺寸驅動原理和自動裝配技術，在完成設計數據配置之后提取設計界面上的參數，結合SQL Server中存儲的數據來驅動模板零部件，實現模型特征尺寸的變化和不同裝配。

（1）零件模板驅動。尺寸驅動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，獲得一系列結構相同而尺寸不同的相似零件。在鍋筒設計系統中，每個待驅動的零部件都有相應的模板，每個模板零部件內部的尺寸間會添加定義，以保證驅動前后零件的基本拓撲結構不變[8]。零件尺寸驅動關系如表2所示。

（2）自動裝配。自動裝配技術就是利用SolidWorks的API接口驅動配合件與基準件自動建立裝配關系的過程。在裝配環境中空間位置被完全約束的零部件稱為基準件，在裝配環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境下時具有6個自由度[9]。SolidWorks的API函數是實現自動裝配的驅動力。要在裝配環境下進行操作，首先要獲取AssemblyDoc。AssemblyDoc作為裝配環境最頂層對象，對裝配體進行操作，如替換零部件、插入新零件、添加刪除配合關系等，都是由其向下發出指令。AssemblyDoc類具有很多方法和成員，其中最常用的有AddComponent，負責向裝配體環境中插入對象；AddMate負責添加配合關系。

AddComponent的基本用法如下：

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

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

當ConfigOption=0時，表示插入零件或者部件最近保存的配置。

當ConfigOption=1時，表示插入部件，不包括壓縮掉的零部件。

當ConfigOption=2時，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――現有裝配體的配置名稱，常取缺省值。 X，Y，Z――添加到裝配環境中的零部件初始位置的三維坐標。

AddMate的核心代碼：

instance.AddMate（MateType，Align，Flip，Dist，Angle）

鍋筒筒體本身的尺寸驅動完成后，以筒體為基體，首先驅動各個管口的尺寸來獲得各管口零件模型，然后驅動管口在筒體上水平位置、旋轉角度以及與筒體的配合關系，最終獲得鍋筒整體的幾何模型。

3.2基于模板的工程圖優化調整

在參數化設計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動之后，通過系統自帶的工程圖模板生成標準三視圖的方法。無模板出圖僅適合生成單純的標準三視圖，無法滿足產品細節的完整表達。在余熱鍋爐鍋筒參數化設計中，采用的是基于工程圖設計模板的出圖方法。開發人員會根據零部件的不同，事先建立一般視圖、剖視圖、局部視圖、剪裁視圖等，還有材料明細表、技術要求、零件序號等可以詳細描述幾何信息的工程圖模板[10]。

工程圖模板的優化調整包括內容很多，有尺寸的調整、視圖位置和比例的調整、注釋的調整等[11]。這些工程圖調整都是通過調用API 接口函數實現的。設計人員通過API訪問不同對象并調用該對象下的屬性和方法，然后編寫程序實現不同功能。利用API接口實現工程圖調整流程如圖3所示。

首先要激活工程圖模板中的工作對象，工作對象主要包括視圖對象、表格對象、細節項目對象與圖紙對象4類。尺寸標準、零件序號位于視圖內，屬于視圖對象；圖紙大小和圖紙比例屬于圖紙對象，以此類推。定義相關變量，包括將API 函數類實例化為具體對象，以及定義參數變量等，為后續設置對象屬性與建立數學關系式作準備。提取對象和建立約束，就是將工作對象中的各個參數值按照對應的函數建立約束關系。返回對象值是指將經過計算后的結果重新返回給API 對象，從而改變工程圖上的可視化對象位置或屬性值。

4應用實例

鍋筒參數化設計系統是中國船舶重工集團公司某研究所的企業委托開發項目，鍋筒參數化設計系統通過SolidWorks API函數，建立DLL 插件，生成與Solidworks工具平行的插件，使得操作更為直觀。用戶點擊位于Solidworks頂部菜單選項中的“鍋筒參數化設計”按鈕，進入到用戶登錄界面。當輸入正確的用戶名和密碼后，進入到設計系統界面。

在數據初始化欄里選擇相應的合同類型，輸入合同號，完成筒體、封頭、備用口、安全閥口、加藥口等所有管口的數據配置之后，點擊驅動模型，即可完成所有零部件的驅動和裝配，最后生成鍋筒的總裝幾何模型，如圖4所示。然后進行干涉檢查和總裝工程圖和零件工程圖生成。

5結語

基于設計模板，以SolidWorks為三維軟件平臺，以為語言二次開發參數設計了本系統，采用了Microsoft SQL Server 2008 R2進行產品設計數據存儲管理。經過多次對參數設計系統測試，對生成的工程圖紙人工審核，證明引入的設計模板技術是可行的，提高了系統的快速設計性能。從三維建模到全自動工程圖生成所耗時間縮短了30%，大大提高了系統的參數化設計能力及效率。整個過程通過系統自動實現，無需人工干預，從根本上提高了企業產品研發設計效率。

參考文獻：

[1]尤俊.工業鍋爐發展現狀及前景展望[J].機電技術，2006 （4）：78.

[2]朱大鋒，何雁飛.余熱鍋爐技術的發展[J].東方電氣評論，2011 （2）：6873.

[3]陸長明，鄭姝，盛炎發.利用設計模板提高客戶滿意度的產品設計方法[J].現代制造工程，2014 （4）：117120.

[4]陸長明，張立彬，蔣建東，等.基于設計模板的產品快速配置設計方法研究[J].計算機集成制造系統，2009，15（3）：425430.

[5]于紅英，唐德威，傘.汽輪機葉片參數化設計關鍵技術研究[J].計算機集成制造系統，2006，12（10）：15371542.

[6]汪永輝.基于產品工作原理的變型設計技術研究[D].上海：上海交通大學，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 三維標準件庫[J].現代制造工程，2002（10）：4143.

[9]董天陽.智能裝配規劃中的若干關鍵技術研究[D].杭州：浙江大學，2005.