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都得到稳定的解,尚未得到完全的解决。
目前,解决参数驱动中约束的方法主要有如下几种:基于几何约束的变量几何法、基于几何推理的人工智能法、基于构造过程的构造法、基于辅助线法。上面几种方法目前应用较为广泛,但几何推理法采用谓词描述约束,而且采用专家系统进行推理求解,效率低,难以满足交互绘图的要求。构造法通过对造型过程的纪录,记下几何元素的生成顺序及其相互间的关系,当用户修改参数时,系统按原来的造型顺序和几何元素之间的关系重新构造设计过程,构造法能够克服前面两种方法的不足,但要求用户严格遵守一定的造型顺序,缺乏灵活性。
2)基于特征的参数化设计
基于特征的参数化设计将基于特征的设计和参数化设计有机的结合起来,使用较完整的带有语义的特征描述方式,使特征本身就包含参数化变动所需的成员变量和成员函数,将面向对象的技术应用于特征的描述,在造型中使用参数化,随时调整产品结构、尺寸,并因此带动特征自身的变动,实现产品基于特征的参数化设计。基于特征的参数化三维造型技术是CAD的关键技术,也是机械产品设计的发展趋势。
目前主要有两种参数化建模方法:尺寸参数化和结构参数化,尺寸参数化是指零部件的大小可以改变而形状不能改变,例如众多软件系统中的基本图元,而结构参数化是指既可以改变大小也可以改变形状,建模过程中根据实际需要可选择尺寸参数化或结构参数化造型。
参数化设计的最大优点是系统自动记录建立几何形体的整个历程,换句话说,系统不仅记录建立的几何形体,同时也记录设计意图,即几何间的关系。当改变参数时,几何关系保持不变。作为一个基于特征的三维辅助设计软件,利用几何约束实现了尺寸驱动,设计者可以在设计过程中预先定义设计变量,再通过简单的算术表达式定义几何尺寸,几何尺寸也可以以变量的形式加入到算术表达式中,以驱动其它尺寸。对标准件来说,其结构尺寸均己标准化、系列化,国家标准对其有着明确的规定。在造型过程中,就某一特定类型的标准件而言,我们只需改变其设计变量的值,就可得到不同规格的同类零件模型。因此,设计变量的应用,使得标准件模型库建立的繁杂工作变得简单了。
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3 齿轮建模过程
此次齿轮类零件的造型较多,但建模原理大体相同,因此下面以齿轮传动零件中的直齿圆柱齿轮为例。(只研究直齿轮、斜齿轮、锥齿轮)
3.1渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数设计
模数M、齿数Z、压力角ALPHA、齿宽B、齿轮齿顶高系数H_N、顶隙系数C_N、变位系数X_N、轴孔直径DK。
3.2齿轮参数间的计算关系
齿顶高:ha=m*(h_n+x_n) 齿根高:hf=m*(h_n+c_n-x_n) 分度圆直径:d=m*z 基圆直径:db=d*cos(alpha) 齿顶圆直径:da=d+2*m*(h_n+x_n) 齿根圆df=d-2*m*(h_n+c_n-x_n) 渐开线的参数方程:
r=db/2 theta=t*45 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*pi/180 y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*pi/180 z=0
3.1齿轮参数化设计基本思路
(1)设置齿轮基本参数 (2)绘制四个圆并添加关系式 (3)创建基准曲线—渐开线 (4)镜像渐开线
(5)创建一个齿槽轮廓实体 (6)阵列齿槽轮廓
3.4直齿圆柱齿轮建模过程
设计步骤如下:
(1)开始一个新零件,以“零件1.SLDPRT”名称保持文件。 (2)添加方程式,定义参数,添加整体变量。
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1)单击“工具”工具栏中的“方程式”按钮系统弹出“方程式”对话框。 2)单击
,
按钮,系统弹出“添加方程式”对话框,如图2-10
按钮,方程式便自动添
3)在文本框内输入方程 m=3 ,单击加到方程式对话框中。
4))重复 步骤2)和步骤3)逐一添加 z=20,d=m*z,p=pi*m,B=10*m方程式,如图2-11。完成方程式添加后,单击方程式对话框中的
按钮。系统在FeatureManager特征设计树中会添加以上方
程式文件夹。(齿厚一般为10倍的模数,所有B=10*m)
图 2-10 “添加方程式”12
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5)单击特征设计树(3)以齿根圆绘制齿轮基本。
1)在
上插入草图1。
,展开方程式文件夹,如图2-12所示。
图2-11 添加方程式后的“方程式”对话框 2)在原点绘制一个圆,并标注尺寸(如图2-13)。并将尺寸属性栏中的“主要值”下的尺寸名称改为“df”(如图2-14)。 图2-12 FeatureManager特
征设计树 图 2-13 草图1 图 2-14 修改尺寸名 3)双击尺寸数字下的尺寸线,在弹13
出的
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“修改”对话框中单击下列列表,选择“添加方程式”(如图2-15)。系统弹出“添加方程式”对话框,在“\草图1\”后面输入“m*(z-2.5)”,然后回车,单击
寸标注变为图2-16所示。
4)退出草图1.
5)单击特征工具栏中的“拉伸凸台∕基台”按钮,单击绘图区的圆,系统弹出“拉伸”属性,将深度改为20mm,终止条件设置为“两侧对称”后确定
6)单击FeatureManager 特征设计树的以便修改名称和添加方程式(图2-17) 7)添加方程式。单击
按钮,双击拉伸深度尺寸20的尺寸线
按钮,显示出其尺寸,
图 2-15 尺寸“修改”对话框 图 2-16 添加方程式后的尺寸标注 按钮,退出“方程式”对话框。此时的尺
控制点,弹出“修改”对话框。单击下列表,选择“添加方程式”,在“\拉伸1\”后输入“B”,单击“确定”按钮,完成对拉伸深度尺寸的方程式添加。
(4)绘制齿轮。
1)选取圆柱的上表面,进入草图,过圆心做一条竖直的中心线,再过圆
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图 2-17 特征尺寸