浅谈基于Inventor水工金属结构三维参数化设计
作者：李孟
来源：《建筑与装饰》2020年第30期
摘要随着三维化设计软件的出现，水工金属结构也不再局限于二维软件进行设计。本文基于Autodesk Inventor软件，阐述了水利工程闸门、拦污栅、启闭机等不同水工金属结构的三维参数设计思路与方法。
关键词水工金属结构;Inventor;三维设计;参数化
引言
随着在计算机辅助设计（CAD）技术的不断发展，三维CAD技术在水利水电行业得到应用，尤其是在水工金属结构专业得到了广泛的应用。三维参数化设计的成果直观，具有碰撞检查，工程量自动统计，图纸与模型联动更新等优势。
Autodesk Inventor是一款可视化三维实体建模软件，具有强大的三维造型能力，有良好的设计表达能力。设计院利用Inventor软件实现了水工闸门、拦污栅等水工金属结构的三维参数化设计，并在水库、枢纽、景观等各类型工程中得到应用。
1 三维参数化适用性及原理
（1）适用性。水工金属结构主要包括各类型的闸门、拦污栅、启闭机、清污机等，而应用最多是钢闸门，主要包括平面钢闸门和弧形钢闸门两种，相近工况的工程可以采用同类型的闸门，只是挡水位或孔口不同，决定闸门的大小有所不同。采用三维设计时，为了实现水利工程全专业模型总装，这些部件也要作为零部件进行设计并装配。这些部件如果采用完全参数化详细建模，工作量巨大且模型应用效率不高，总体设计效率被降低。这些部件可以根据工程需要采用半参数化模型总体设计。
（2）建模原理。建模尺寸标注时调用参数名称，实现数据链接、尺寸驱动，创建三维模型，并利用模型生成二维工程图。利用已有模型修改生成新模型时，可以通过调整参数表来改变三维模型，进而改变相应的二维图纸[1]。
2 模型创建
（1）平面钢闸门参数化设计。平面钢闸门是应用最为广泛的金属结构产品。同样的闸门，不同的设计人员会建成不同的模型，甚至同一位设计人员，前后两次建模，模型也可能不同。从外观看，模型完全一致，但参数表的定义，模型草图的创建，零部件的建立顺序都可能完全不同，造成模型的实用性不够。为此，需要统一建模思路，制定统一的建模流程。
根据平面闸门不同零部件的结构特点，采用不用的处理方式。根据不同的处理方式，平面钢闸门零件建立完毕后，创建装配件，单独装配门叶、止水、预埋件（或者在之前建零件的过程中，边建边装配），然后将门叶、止水、主轮、侧轮等总装为闸门总图，将主轨、反轨、底轨、门楣等总装为门槽总图。
零部件新建（修改）、装配完成后，没有错误提示，即可生成二维工程图。引入零件、部件或者总装的三维模型视图，进行放置、剖切、局部大样等处理，定制符合本单位使用习惯的工程图模板，生成二维图时直接选用自定义的模板，完成工程图的创建。
（2）弧形钢闸门参数化设计。弧形闸门结构复杂，零部件形状不规则，装配关系复杂，同时，需要考虑弧形闸门三维参数化设计的通用性和实用性，因此弧形钢闸门尤其是斜支臂弧形钢闸门的建模比平面钢闸门复杂得多。弧形闸门的总体建模思路：将弧形闸门结构拆分，建立公用参数文件，根据模型特点建立公用草图文件，在公用草图中对部分构件的装配位置进行参数化定义。衍生公用参数文件和公用草图文件，建立公用IPT文件。在公用IPT文件中通过拉伸、旋转或者扫略等方式创建特征。在该文件中可以一次性完成面板、主梁、次梁、次梁加强板等几十个零件的创建。公用IPT文件创建完成后，通过生成零部件功能，将各个零件生成单个零件文件及装配部件图文件。在生成的装配部件IAM文件中，可以通过放置、阵列和镜像等方式将相应零件补充完整。对于零件的倒角、倒圆、开孔等操作，可以通过单独打开零件进行编辑的方法实现。
根据上述思路，可以依次门叶、止水、支臂、支铰、预埋件等各个零部件。因为所有零部件均由各公用草图及各公用ipt文件生成，弧形闸门的装配关系变得清晰明了，直接利用空间原始坐标装配即可完成模型总装。通过该方式建立的模型，自适应能力强大，即使出现草图或者模型报错，也可以通过修改完善公用草图等文件很快解决问题。
（3）启闭机等参数化设计。启闭机的总体建模思路：简化启闭机结构模型，简化结构拆分，建立关键参数（主要包括关键外形尺寸、与闸门等设施的相对位置参数等），建立简化模型公用草图，草图中定義装配位置，建立公用IPT文件，将主要零件结构生成单个零件文件及装配部件图文件。在生成的装配部件IAM文件中，可以通过放置、阵列和镜像等方式将相应零件补充完整。对于需要完善外形的零部件，单独打开零件进行编辑即可[2]。
除了启闭机，清污机、蝶阀、球阀等各种阀门以及其他金属结构设备也可以根据工程需要和产品结构特点采取灵活适用的方式进行三维参数化设计。
3 结束语
（1）三维参数化设计，具有自顶向下、形象直观、及时发现干涉、工程图与模型联动更新、校审工作量减少等诸多优点，同时也有前期投入资金大、时间长，如果模型建立不完善，后期修改、处理烦琐等缺点。
（2）金属结构产品种类多，结构繁杂，采用三维参数化设计，要平衡好参数化的深度，并不是所有产品参数化的越彻底越好，也不是傻瓜模型最好。根据不同的金属结构产品特点，采取不同的处理方式，实现模型参数化的平衡。
（3）金属结构三维参数化设计，对设计人员提出了更高的要求，要求设计人员不仅能熟练使用三维设计软件，转变设计思路，而且须具备扎实的专业知识及设计经验。只有二者兼备，才能创建出实用、适用性更好的模型，才能真正利用好三维设计这把利剑，有效提高设计质量和效率。
（4）单纯的金属结构模型创建及出图，并不能完成金属结构产品的全部设计，前期的结构计算，及后期的CAE分析计算都应该在三维参数化设计时通盘考虑。
参考文献
[1] 范崇仁.水工钢结构设计[M].北京：中国水利水电出版社，2008：63.
[2] 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，中国水力发电工程学会金属结构专业委员会，全国水利水电工程金属结构专业信息网.水工机械技术2009年论文集[M].北京：中国水利水电出版社，2009：109.
浅谈基于Inventor水工金属结构三维参数化设计 作者：李孟 来源：《建筑与装饰》2020年第30期 摘要随着三维化设计软件的出现，水工金属结构也不再局限于二维软件进行设计。本文基于Autodesk Inventor软件，阐述了水利工程闸门、拦污栅、启闭机等不同水工金属结构的三维参数设计思路与方法。 关键词水工金属结构;Inventor;三维设计;参数化 引言 随着在计算机辅助设计（CAD）技术的不断发展，三维CAD技术在水利水电行业得到应用，尤其是在水工金属结构专业得到了广泛的应用。三维参数化设计的成果直观，具有碰撞检查，工程量自动统计，图纸与模型联动更新等优势。 Autodesk Inventor是一款可视化三维实体建模软件，具有强大的三维造型能力，有良好的设计表达能力。设计院利用Inventor软件实现了水工闸门、拦污栅等水工金属结构的三维参数化设计，并在水库、枢纽、景观等各类型工程中得到应用。 1 三维参数化适用性及原理 （1）适用性。水工金属结构主要包括各类型的闸门、拦污栅、启闭机、清污机等，而应用最多是钢闸门，主要包括平面钢闸门和弧形钢闸门两种，相近工况的工程可以采用同类型的闸门，只是挡水位或孔口不同，决定闸门的大小有所不同。采用三维设计时，为了实现水利工程全专业模型总装，这些部件也要作为零部件进行设计并装配。这些部件如果采用完全参数化详细建模，工作量巨大且模型应用效率不高，总体设计效率被降低。这些部件可以根据工程需要采用半参数化模型总体设计。 （2）建模原理。建模尺寸标注时调用参数名称，实现数据链接、尺寸驱动，创建三维模型，并利用模型生成二维工程图。利用已有模型修改生成新模型时，可以通过调整参数表来改变三维模型，进而改变相应的二维图纸[1]。 2 模型创建
1 前言 (2) 2 Inventor基本模块 (3) 2.1 设计完整的产品线 (3) 2.2 第一时间创建高质量产品 (10) 2.3 以最快途径设计可投产的图形 (12) 2.4 交流和管理设计数据 (19) 2.5 2D 到3D (25) 3 Inventor专业(Professional)模块 (27) 3.1 FEA模块 (27) 3.2三维布线模块 (29) 3.3 三维管路模块 (37) 3.4 动态仿真和AutoLimit模块 (43) 4 选用Inventor Professional的10个重要理由 (49) 4.1 工程导向设计 (49) 4.2 创建工程图 (50) 4.3DWG? TrueConnect..................................................................... 错误！未定义书签。 4.4 特征生成器和3D 夹点 (51) 4.5 无限扩展的零件库 (52) 4.6 样式，标准和层格式 (53) 4.7 照片级的渲染 (53) 4.8 BOM (55) 4.9 与Vault集成数据管理 (56) 4.10 DWF广泛应用 (57)
1 前言 Autodesk Inventor是世界最畅销的三维机械设计软件，在业内处于领先地位。它始终如一地为设计工作提供理想的工具，一个集成的解决设计方案完整的产品线。 Autodesk Inventor为设计者提供了一个无风险的二维到三维转换路径，是一种转向专业化三维设计的安全而简便的途径。现在，您能以自己的进度转换到三维，保护现有的二维图形和知识投资，并且清楚地知道自己正在使用目前市场上DWG 兼容性最强的平台。 Autodesk Inventor? Professional 以全球最畅销的三维机械设计软件Autodesk Inventor为基础，增加了用于三维布线、管路设计、动态仿真以及输入PCB IDF 文件等专业模块功能。另外，它还包括由业界领先的FEA 功能，能直接在Autodesk Inventor? 应用程序中进行应力分析。 同时，Autodesk Inventor? Professional集成的数据管理软件Autodesk? Vault —用于安全地管理处理中的设计数据。因此Autodesk Inventor? Professional不但是一个功能强大的三维工具，而且还是连接设计团队与制造工程师的最佳方法。 Autodesk Inventor，Autodesk Inventor? Professional完全支持32和64位的操作系统。
Autodesk Inventor参数化三维建模 摘钢闸门是水工建筑物的重要组成部分之一，是典型的水工金属结构。在水利水电工程中，平面钢闸门是应用最早、最广泛的闸门型式之一。因其结构简单，制造、安装、维修方便，有互换性等优点，而广泛应用于水利水电工程的泄水系统、引水发电系统、灌溉系统、航运系统等。 首先在材料力学和结构力学平面体系法的基础上对钢闸门主体部分（面板、主梁、次梁和边梁等）进行框架结构布置、容许应力验算、强度验算和稳定验算。其次利用Autodesk Inventor软件的优越功能对设计好的平面钢闸门进行参数化建模，采用先局部后整体的方法先得出闸门的各个零部件，再将闸门的各个零部件拼装成整体，形成平面闸门三维模型。最后利用成型的三维模型所得数据代入闸门设计验算所设计尺寸是否满足要求，不满足要求重新进行设计，直到最终满足要求。最终满足要求的模型即为平面钢闸门参数化三维模型。 标签：钢闸门框架结构布置Autodesk Inventor 参数化模型 一、绪论 1.闸门的研究现状 钢闸门的结构计算按照《水利水电钢闸门设计规范》DL/T5013-95的规定和要求来进行计算，计算方法有两种：平面体系方法和空间体系方法[1]。 目前平面钢闸门的计算，主要是按平面体系考虑进行计算，而在实际工作中，是一个完整的空间结构体系，作用外力和荷载将由全部组成构件共同传递分担。因此，在按平面体系计算各个构件内力时，不管作了多么精细的假定，总是不能完善的体现出它们真实的工作情况[2]。整体上说，结构优化设计应用的广度、深度和效用远远落后于优化理论的进展，特别是在土木和建筑工程界应用的还不普遍。究其原因主要有[3]： 1.1理论研究工作与实际设计工作的脱节。一方面理论研究人员过多关注研究新算法，工程设计人员关心的是实用；另一方面，研究人员在解决工程问题时，不熟悉具体工程要求或忽略一些工程要求，致使优化结果不为工程设计人员所接受。 1.2对于每一类具体结构的设计都必须建立优化数学模型，这给工程技术人员带来一定的困难，目前，工程中大多数结构优化问题都是通过委托相关研究人员进行的。 1.3现行设计规范和规程中没有明确规定采用优化设计方法。目前土木工程界的管理体制和习惯作法也缺乏使人们追求优化设计方案的动力。
冶金机械设计中三维软件的使用 摘要以冶金行业中定尺机为例，介绍了在设计定尺机时采用Inventor进行三维建模、运动仿真、工程图、打包等过程的思路。体现了Autodesk Inventor 软件在三位参数化设计中的强大功能及现代化设计的优越性。 关键词Autodesk Inventor；三维建模；运动仿真；工程图；打包 The Application of 3D Software in Metal Mechanical Design Zheng Jian、Ren tao (Ansteel Engineering Technology Corporation Limited，Anshan 114021，China) Abstract Taking the movable stop in metallurgy industry for example, Introduces process of three-dimensional model, kinematics simulation, drawing, packing. The paper points out in the end the mighty functions and superiority of Autodesk Inventor in 3D parametric design. Key wordsAutodesk Inventor；Three-dimensional model；Kinematics simulation；Drawing；Packing. 前言 计算机辅助设计(CAD)技术是随着计算机技术的发展而发展起来的一门综合性技术，是人们不断将计算机技术引入到机械设计和制造领域而产生的一门综合性应用技术。三维设计在工业领域的应用越来越普及。Inventor是Autodesk公司最新的和最现代的基于Microsoft Windows的机械设计系统，是一种包含了最新技术的基于特征的参数化实体造型软件[1]。最新版本的Inventor提供了高性能的机械工程和设计软件，独一无二的易用性简化的用户界面、高级帮助与支持系统以及内置的移植系统，使Inventor成为AutoCAD用户最易学习和使用的机械设计软件。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0019505407.html, 基于Autodesk Inventor 水工平面闸门参数化三维建模设计 作者：朱琳宋涛张婷刘天政 来源：《中国科技纵横》2016年第22期 【摘要】基于Autodesk inventor软件平台，提出可视化外部参数建模原理，阐述了参数及参数表达式设置技巧。以水工平面闸门为例，介绍了参数化三维建模所涉及的参数设置，零部件创建方法，零部件装配技巧以及二维工程图设计与编辑。模型特性参数表具有可视化修改功能，局部调整只在可视化参数表中修改与产品特征相关的参数。 【关键词】水工闸 Autodesk inventor参数化化设计三维模型 1 前言 水工闸门是水利枢纽工程中的主要组成部分，控制着水利枢纽发电、供水、冲砂、泄洪、防洪等运行过程，闸门的设计精度及设计效率直接影响工程的安危成败。随着科技技术的迅猛发展，计算机辅助设计大幅度的提高了设计效率及精度，但是平面闸门的设计综合性强计算量大且零部件较多，传统的二维软件设计仍要花费大量的时间和精力在重复劳动上。 2 inventor参数化三维建模原理 2.1 模型特征参数与尺寸驱动约束 尺寸驱动是模型参数驱动的基础，尺寸约束是是实现尺寸驱动的前提。为了实现模型特征参数来驱动几何图形，需要将模型特征参数以.ipt的模式内嵌在模型项目文件中，inventor软件自动提取内部系统模型特征参数。在零件草图设计时，草图绘制界面中衍生与零件特征相关联的特征参数文件，并使特征参数处于激活状态，对几何图形进行尺寸约束时直接链接处于激活状态的特征参数，图形处于全约束状态后，随着参数的变化，图形尺寸及与坐标的位置关系都会协同变化。模型特性参数表具有可视化修改功能，当图形几何尺寸局部或者整体需要修改时，只在可视化参数表中修改与产品特征相关的参数，无需运行整个设计过程。 2.2 参数表达式驱动模型特征 表达模型特征的参数比较繁多，参数表中不必对每个产品特征定义变量参数，如若对所有特征都设置对应的参数，参数量巨大，参数化建模繁琐，后期参数化模型应用中参数修改工作更是繁琐。根据产品各部件的相互配合及对应位置关系，建立特征参数表达式来约束模型特征。最终达到产品特征完全被设计参数及参数表达式全约束的状态，完善的参数化三维模型不允许存在过约束或欠约束的状态。模型特征参数与表达式之间相互依赖，相互传递数据，提高
第7章结构件生成器 金属结构件是以型材和焊接联接方法为主组建的一种结构。 在结构件生成器环境中，可以很容易的搜索型材库，调入的型材长度由原始框架确定，并随原始框架的改变自动更新，同时提供了多种端部处理功能。 在本章，将介绍如何插入、更改结构件成员以及结构件的多种端部处理功能和结构件工程图的处理。 1. 结构件生成器 1.1 结构件生成器环境 Inventor 2008 中的结构件生成器不支持在 Inventor 11 中创建的结构件成员。 用于构建金属结构件的结构件生成器工具是随 Inventor 应用程序一起安装的，安装在\Inventor 2008\Design Data\Frame Generator 中，可以将文件夹移至服务器或其他位置以便共享。 结构件生成器可用于部件环境或焊接件环境，启动方法： ?从“部件”环境（参见图7-1 左）或“焊接件”环境（参见图7-1 右）的工具面板切换至“结构件生成器”。 ?然后将切换到“结构件生成器”工具面板，参见图7-2。 图7-1 工具面板切换图7-2 功能列表Inventor 结构件生成器提供了ANSI、GB 等多个国家标准的多种型号的型材。 1.2 结构件生成器设计体验 为了初步了解结构件生成器，现在以一个简单的草图为框架尺寸（参见图7-3），利用Inventor 提供的“结构件生成器”在框架上放置结构件，并对各个接头处进行端部处理。 下面体验一下它的创建过程： ?创建新零件，按照图7-3 所示的尺寸绘制草图，保存为 07-001.IPT，然后单击标准工具栏的“格式>激活的标 准”，在文档设置对话框的BOM 表选项卡中将其BOM 表结 构设置为虚构件。 ?新建装配，调入零件07-001.IPT，从部件环境切换到“结 构件生成器”环境（参见图7-1 左）； ?在“结构件生成器”工具面板单击“插入”工具(参见图 7-4)，弹出警告提示，要求用户保存文件（参见图7-5）；图7-3 结构件骨架尺寸
基于Inventor的模锻截止阀的三维造型 【摘要】截止阀的三维数字模型采用Inventor软件生成，Inventor具有全面的实体建模和参数化设计功能，广泛应用于各行各业。模锻截止阀产品结构较简单，变化较小，产品设计的工作量主要是补充系列设计与改型设计任务，特别适合采用参数化建模进行产品设计。 【关键词】三维造型；Inventor；模锻造截止阀 1 概述 截止阀是用途最为广泛的一种阀门，其主要功能是切断或接通管道中的液体或气体通道，具有耐磨损、耐擦伤、密封性好，制造工艺性好，便于维修等特点。本文以模锻截止阀为例，探讨建立截止阀三维模型的方法，通过参数化的设计三维参数模型，对未加工和生产的截止阀进行虚拟装配，可以有效减小设计人员的工作量，缩短研发周期，设计规范化，并由截止阀三维实体模型方便生成相应工程图，具有很好的实用价值。 2 三维设计 截止阀主要由阀体、阀杆、阀瓣、支架、手轮等组成。 2.1主要零件的三维Inventor建模 在对零件进行三维建模前，应对零件的结构要素进行分析，将复杂的零件结构拆分成在Inventor环境下的基本特征要素，选择最利于建模的顺序进行，建模的方式因选择零件结构的要素的不同有不同的建模方式，但是统一的原则就是建模的零件应据有高的可靠性和可修改性。 Inventor的运行环境，可以建造任何复杂的零件，钣金，高级复杂曲面及零件的应力分析。三维建模是从草图开始，用点、线、圆弧和样条曲线定义草图轮廓，并进行参数化编辑，然后再利用拉伸、旋转、扫掠、放样等特征命令生成实体，并用圆角、倒角、打孔、抽壳等命令生成最终模型。 2.2截止阀阀体的三维建模 截止阀阀体是截止阀的主部零件，以阀体为例，详细叙述在Inventor环境下的三维建模过程：（1）开始一个新的零件，创建以XY平面为草图平面的二维草图环境，构建中管外形草图，添加尺寸和相关约束，进行参数化设计，退出草图平面，特征采用旋转命令，以Y轴为旋转轴，运用旋转中的并集，旋转中管实体。（2）进行两支管实体的创建，再以XY平面为草图平面的二维草图环境，构建支管草图模型，添加尺寸和相关约束，进行参数化设计，退出草图平面，特征采用旋转命令，以支管中心线为旋转轴进行旋转特征的创建，再用同种方法将另
图3-2是塔架的最终优化后的模型图，该塔架的结构型式是在参考和借鉴大量国内外不同机型设备之后确定的。由于型式做了很大变动，以及考虑国内外生产制造工艺质量的区别等因素，在最终确定使用该结构型式之前，需要通过有限元计算，合理更改梁高，板厚等参数，并经过再次计算验证。Inventor设计软件提供了从建模，计算，参数更改，再验算等完整功能。 图3-2 图3-3 3.1建立参数化模型 在参数化设计中，最重要的工作之一是如何将复杂的实际结构转化为参数化的计算模型。 由于工程机械产品（如图3-2塔架）的钢结构件，包含大量形状各异的板件、型材等。为了避免生成大额数量的零件以及免去复杂的零件装配工作，通常根据需要将部分钢结构设计为一个多特征叠加的实体
模型--一个零件，通过定义用户参数和尺寸约束确定板材厚度、外形、位置等。 要建立参数化模型，最好先建立坐标系和找出关键点--节点。节点的位置将决定模型的主体形状，继而影响结构件的承载能力。图3-3从模型中抽取出来的节点图。Inventor软件提供了和Excel表链接的功能。该功能可以大大减少设置参数和更新模型的时间，而且Excel表内可以设置不同的工作表，如图3-4中有工作表"45米悬臂"，"38米悬臂"……不同的参数表拥有相同的参数名和不同的参数值，相当于设置了不同的方案，只要激活需要的工作表，就可以生成相应的方案。在零件造型、分析设置或后处理过程中，可以随时定义和编辑参数。得出方案之后，如果更改了与载荷或约束关联的参数，系统将启用"更新"命令，即可以运行得到新的方案。 要得到参数化模型，在建模中需要注意的是，新的特征要尽可能利用已有的参数，必要的时候甚至可以引用参数方程式。其目的是尽可能减少参数的数量以及保证模型特征能够与参数相关联。 图3-4 Excel参数表 3.2有限元分析和数值优化…… Inventor中的应力分析，为机械产品的设计过程提供了一个便捷实用的工具。设计者可以在设计过程中随时对零件进行静力学基本分析和动力学的模态分析。Inventor具备ANSYS为内核的分析模块，又提供了很好的人机交互界面，因此非常实用。通过固定约束，施加载荷，设置应力分析环境等工作，就能得到分析结果。根据结果变更重要参数值就能得到最佳设计。 对于该文章中的塔架模型，我们仅以变动E和E的位置参数为例，通过多次更改和分析，得到了优化
学习使用Inventor进行机械模拟第一章：Inventor的概述 Inventor是由Autodesk公司推出的一款专业的三维电脑辅助设 计（CAD）软件，广泛应用于机械设计和制造领域。它提供了一 套强大的工具和功能，可以帮助工程师进行机械设计、分析和模拟。 在使用Inventor之前，首先需要了解其主要的特点和功能。它 支持创建二维和三维模型，并且可以进行参数化设计，即通过改 变某些参数的值，自动更新模型。此外，Inventor还支持装配设计、动态仿真、材料选择等高级功能。 第二章：机械模拟的基础知识 在进行机械模拟之前，需要了解一些基本的知识。首先是负载 分析，即对机械系统受力情况的分析。在Inventor中，可以通过 添加力、压力、重力等负载来模拟实际工作条件下的受力情况。 另外一个重要的概念是边界条件。边界条件是指对模拟过程中 某些变量的限制或设定。在Inventor中，可以通过设置约束条件、加固和约束来模拟实际情况下的约束条件。 此外，还需要了解一些与机械系统有关的物理属性，例如机械 零件的质量、材料的物理性质等。这些属性将直接影响到机械模 拟的结果。
第三章：静态和动态仿真 在使用Inventor进行机械模拟时，常常需要进行静态仿真和动 态仿真。静态仿真主要用于分析机械系统在静止状态下的受力情况。动态仿真则可以模拟机械系统的运动过程，并分析受力变化。 静态仿真是通过施加负载和边界条件来分析机械零件和装配体 的应力、变形等参数。通过静态仿真可以评估设计的安全性和鲁 棒性，并进行必要的优化。 动态仿真则可以进一步分析机械系统在运动过程中的受力情况。通过对机械零件和装配体的速度、加速度等参数进行仿真和分析，可以预测和优化机械系统的性能。 第四章：材料选择与优化 在进行机械模拟时，材料的选择和优化是一个非常重要的环节。不同材料的物理性质会直接影响到机械零件和装配体的强度、刚 度等性能。 在Inventor中，可以通过添加不同的材料数据来模拟不同材料 的性能。材料数据包括密度、弹性模量、屈服强度等参数。通过 对不同材料进行模拟和分析，可以选择适合的材料，并进行必要 的优化。 第五章：案例分析
浅谈Inventor在机械制图教学中的应用 Inventor是一款由Autodesk公司开发的三维计算机辅助设计软件，在机械制图教学 中应用广泛。本文将从机械制图基础、Inventor软件功能以及教学案例三个方面谈论Inventor在机械制图教学中的应用。 一、机械制图基础 机械制图是机械设计的基础，是制造、加工和维修机械产品所必须的一项技能。机械 制图的主要内容包括形体表示、尺寸标注、图框绘制、视图投影等。在机械制图教学中， 学生需要掌握这些基础知识和技能，才能进行更高层次的机械制图和设计。 二、Inventor软件功能 Inventor软件是一款强大的三维模型设计和分析工具，具有以下功能： 1、三维模型设计：能够完成机械零件的三维建模，可以使用自由曲面、立体造型、 实体建模等方式进行设计。 2、工程图绘制：通过自动创建尺寸标注、视图投影等功能，能够快速生成工程图。 3、仿真分析：可以进行强度、疲劳、运动学等仿真分析，对机械构件的强度、刚度、运动等方面进行评估。 4、装配设计：可以进行装配设计，将不同零件组装成一个完整的机械产品。同时， 可以进行干涉检查、装配分析等功能，确保装配的正确性和稳定性。 5、数字样机制作：可以将三维模型通过3D打印等方式制作数字样机，用于测试产品 的实际效果和性能。 三、教学案例 在机械制图教学中，Inventor软件可以帮助学生更深入地理解机械制图的知识和技能。以我的教学案例为例，我将Inventor软件应用于以下方面： 1、帮助学生理解视图投影的原理和方法。 在机械制图课程中，学生需要掌握多视图投影的原理和方法，才能正确地绘制工程图。通过Inventor软件，学生可以快速创建三维模型，并自动创建多视图投影图，让学生更深入地理解视图投影的原理和方法。 2、让学生体验自由曲面和实体建模的方法。
三维软件Inventor在机械设计基础课程 中的应用探索 摘要：Inventor是一款广泛应用于教育、机械制造等领域的综合性3D设计软件。本文将Inventor软件引入到机械基础课程的教学中，以手摇砂轮为例，对本课程的机械零件、机械传动和机械原理三个方面进行设计。这种设计能有效提高教学效果，激发学生的学习兴趣，促进学生综合实践能力的提高。 关键词：三维软件;Inventor;机械设计;基础课程;应用 导言：Inventor软件具有强大的3D建模、装配、动画、参数化设计等计算机辅助设计功能，可以模拟机器的真实运动，有效分析机器内部零件分布广泛应用于农业工程、机械制造等领域，尤其是在机械类专业的教学中。Inventor软件对农田播种机进行仿真优化设计；Inventor软件对制造业中斯特林发动机的设计进行了仿真，并提出了优化方案；Inventor软件在钳工培训和CNC加工课程中的应用；Inventor软件在机械基础云课堂中建立各种机构模型，通过展示模型讲解课程知识；Inventor软件的应用价值，但缺乏课程案例支持；基于Inventor软件Animation的表达式视图模块做了一个齿轮传动仿真，该方法虽然操作简单但形式单调，不适合教学。 针对上述问题，文章将Inventor软件引入教学，以“手摇砂轮”为例，设计了机械基础课程的教学应用。机械基础课程主要分为三个模块：机械零件、机械传动和机械原理。在机械零件模块中，手动砂轮是一个典型的部件，通过Inventor软件对其建模可用于齿轮机构教学；机械传动模块中，重点内容为齿轮传动，可利用Inventor软件的动画设计功能对手动砂轮进行移动及拆卸仿真设计进行讲解；机械原理模块的难点在于理清机械力，结合Inventor软件的应力分析功能，对手动砂轮中齿轮机构的受力进行分析，以便以形象的形式探索齿轮的作用力，降低教学难度。
轴系零部件参数化及自适应设计方法 参数化设计作为机械CAD的一项关键技术，贯穿于从概念设计到详细设计的全部过程。它以强有力的尺寸驱动，修改图形功能，为初始产品设计、产品建模、修改系列产品设计提供了有效的手段，能够充分满足设计具有相同或相近几何拓扑结构的工程系列产品的需要。参数化设计是指参数化模型的尺寸用对应的关系表示，而不需用确定的数值，变化一个参数值，将自动改变所有与它相关的尺寸，也就是采用参数化模型，通过调整参数修改和控制几何形状，自动实现产品的精确造型。参数化设计需要具有强大功能的设计软件的支持，Inventor是美国Autodesk公司设计推出的一款基于Windows平台和自适应技术的三维设计软件，它具有尺寸驱动，参数化设计的特点，本文以Inventor软件为设计平台，利用Inventor强大的参数化驱动功能，建立轴系零部件中各个参数之间的关系，实现参数化建模。自适应设计方法能够在一定的约束条件下，自动调整特征的尺寸、草图的尺寸以及零件的装配位置，因此在设计过程中给设计者带来了很大的方便，提高了设计效率。本文列举的传动轴系设计实例为常见轴系之一，主要连接齿轮传动与带传动，在日常生活中有着广泛的应用。应用Inventor本身的零件设计可以进行相关的轴系设计与装配，但应用参数化设计以及自适应设计可以使设计的模型具有更广泛的应用，可有效地提高设计效率。 一、*****R的简介 Autodesk Inventor是美国Autodesk公司推出的一款可视化的三维实体建模软件，它是一款全面的设计工具，它的功能涵盖了产品从草图设计、零件设计、零件装配、分析计算、视图表达、模具设计、工程图设计等全过程，还包括了专业的运动仿真、结构型设计、应力分析、三维布线、三维布管等辅助功能。用于帮助用户创建和验证完整的数字样机以减少物理样机的投入，提高了设计效率，减轻了技术
Inventor征文：Autodesk Inventor 在阀门新产品开发中的应用 1、概述 Autodesk Inventor 是一个智能化的三维参数化机械设计软件包, 它可在一个全新的、可视化的及虚拟的装配环境中, 基于手势地进行全方位的参数化建模、仿真装配和录制动画。并可进行概念化的自适应设计, 自动生成工程图, 快速完成符合国家标准的各种标注, 并生成BOM 表, 如果将其应在阀门新产品开发中, 可以提高设计效率, 减少出错率。 2、应用实例 以旋转式流量调节阀新产品系列开发为例, 介绍Autodesk Inventor 的应用。该阀是通过内、外阀体间的相对旋转实现对废水流量的控制, 其结构简单, 尺寸紧凑, 易损件少, 可靠性好, 寿命长,具有良好的密封性, 可应用于工业生产中的多种管路。在新产品开发中, 具有多规格及多参数系列设计的特点, 其仅压力与通径的组合就可形成多种规格和型号的阀门。传统设计方法是静态设计, 以零部件为主, 每一步考虑的都是单项设计指标。而现代设计方法则是以局部或整个系统为对象, 进行动态设计, 考虑的是综合设计指标的精确设计。 2.1 零件设计 Autodesk Inventor 的零件设计功能是基于特征的三维参数化实体造型技术。首先根据产品的设计方案和分析计算进行概念化设计，然后再进行详细设计，是将几何设计与零件设计融为一体。根据零部件的工作需要和结构特点先建立一个基本体素,或建立以扫描特征为基础特征的零件毛坯, 再参照零件粗加工过程，逐步创建零件的孔、槽、筋、型腔和凸台等。最后再按照零件精加工过程对零件进行倒切角、倒圆角和加工螺纹等，各特征建立的顺序应尽可能与零件的加工顺序相一致。Autodesk Inventor 的零件设计功能在支持参数化设计的同时还支持一种称为自适应的新技术。零件的形状根据需要自己设计，而具体的尺寸则需根据装配关系自动计算得到，所以，零件设计总是基于装配的关联设计。自适应技术正是提供了这种完全设计的灵活性，零件特征之间只有配合和位置关系，解决了纯参数化系统所固有的缺陷。Autodesk Inventor 还支持实体和曲面的混合造型，从而灵活地创建和编辑先进的造型。此外，Autodesk Inventor 还能快速而简便地修改模型，零件或装配的任何修改都将传递到所有关联的零件、装配、演示动画和二维工程图中去。 2.2 装配设计
基于Inventor的水工金属结构参数化设计及实际工程运用 摘要：在运用BIM软件进行水工金属结构闸门设计、制图过程中，延用传统拼 装设计理念，经常会出现零件在装配时不相匹配；方案变化时难以再对闸门模型 尺寸进行小幅调整等问题，给设计人员增加了很大的工作量。目前，在水利水电 行业中，BIM软件设计还未广泛运用于实际工程中，基于BIM软件的参数化设计 则更是鲜有人为。本文以深圳机场4#调蓄池泵闸站拆除及新建工程中泵站内进、 出水口闸门设计为例，采用Inventor软件尝试对其进行参数化设计、装配并绘制 施工图。实践证明，利用BIM软件来完成闸门施工图设计不仅可以更直观和方便 的体现闸门设计过程，以及避免绘图时的笔误，而且在结合参数化设计的情况下，使闸门设计更高效。 关键词：BIM；水工金属结构；闸门；参数化 伴随着21世纪我国经济和科技的飞速发展，以及数据革命的不断更新，BIM （Building Information Modeling）技术成了国内土木工程行业的热门话题。深圳 市水务规划设计院经过之前多次项目在BIM软件上的磨合，首次将BIM设计运用到实际工程的全阶段（可研、初设、施工图）设计中，从而使项目工程质量、进度、造价等均得到了有效控制。笔者用BIM软件对水工金属结构设计、出图、交 付模式进行了探索，并针对工程具体情况，对水工闸门进行了参数化设计的初步 研究。本文就以深圳机场4#调蓄池泵闸站拆除及新建工程中水工金属结构钢闸门 施工图设计为例，运用Inventor软件对其进行设计，为日后类似用BIM软件进行 水工金属结构的设计提供参考。 1、计算 根据初步设计的条件，对闸门主体框架结构（梁系、面板）进行初步复核。 闸门采用潜孔式平面定轮钢闸门，结构形式为四主横梁，主梁截面形式为工字型 焊接组合结构。行走支承为简支定轮,侧水封为P型定型橡皮，底水封为刀型定型 橡皮，闸门采用下游止水。主轨为焊接组合截面，导向装置为侧向定轮。 2、建模 闸门为潜孔式平面定轮钢闸门，尺寸为6.84×3.245×0.64m（宽×高×厚）。 2.1门叶结构建模 门叶结构基本都是由板组成，在基于自上而下的设计策略下，在Inventor的 ipt文件下采用多实体的方式进行建模，并定义材质为Q235B。 2.2简支定轮、悬臂侧轮、充水阀建模 简支定轮、悬臂侧轮、充水阀基本都是由铸造件组成，在常规设计中很少需 要调整，因此采用自下而上的设计策略，在Inventor中直接设计零件，在装配成 部件，并在设计零件时对不同的零件按照设计要求定义零件材质。 2.3 水封、吊耳结构建模 水封结构、吊耳结构相对简单，可直接运用Inventor中的拉伸、扫掠绘出各 个零件，并定义水封材料为SF6674、吊耳材质为Q235B。（水封结构也可以依据 水闸橡胶密封件GB10706的规格，建立数据库，从而可以直接在资源中心调用。） 2.4整体装配 最后将建好的门叶结构、简支定轮、悬臂侧轮、充水阀、水封结构、吊耳结 构统一装配到一起，形成完整的潜孔式平面定轮钢闸门模型。
摘要：电脑辅助设计(CAD)技术显著的成就就是三维设计技术的迅速发展以及由此带来的设计理念的更新与变革。本文阐述三维设计的重要性、发展历程及方向；比较目前国内外流行的几种三维设计软件功能上的特点与差异；对复杂工程进行三维建模与有限元分析，以双层取水口为例，介绍CA TIA软件在工程三维设计中的应用；实现CATIA与ANSYS的联合使用以及三维设计二维出图。三维设计已影响到各行业，将成熟技术引入到水利水电行业中是可行的。 关键词：水工结构；三维设计；CATIA软件；双层取水口；有限元 工程图是工程用来交流的语言，人在设计时的原始冲动是三维的，是有颜色、形状、材料、尺寸、位置、复杂运动关系等关联概念的三维实体，只有三维设计才能完成思维过程与设计过程的统一，才是真正意义上的CAD。 二维CAD代替了丁字尺圆规图板，随着数字化的发展，设计有可能真正从三维开始，实现无纸化设计与办公。 三维设计是工程设计的必然趋势，三维技术在机械、电子、航空、航天以及建筑等部门得到广泛的应用。把三维设计应用到水利工程上，可以实现真正意义上的工程方案优化及多方案的比较，对于提高工程的技术指标和品质、降低工程造价、缩短设计周期、提高设计质量均可以起到重要作用。 集成化、智能化、可视化、网络化、并行化是三维设计的发展方向幢。应努力实现远程协助设计、自动协同设计、集成协同设计，充分表达设计的团体性、交互性、协作性，建立跨学科的、以人际合作关系为基础、协同工作、合作设计的新格局。 1三维设计的意义 1．1三维设计的必要性三维设计能准确地表达技术人员的设计意图，更符合人们的思维方式和设计习惯；能组建进行有限元分析的原始数据，从而进行几何形状的优化设计，并实现CAD，CAE／CAPP／CAM的集成；能够通过着色和渲染功能得到设计方案的三维效果图，使得设计人员和决策人员能全面准确地了解其外观，有助于设计的决策，缩短周期，加快产品开发；能够分析产品的动态特性，对工程项目的成本进行预算；三维设计是实现设计、制造一体化的基础，为工程设计带来巨大的变革，把设计推上前所未有的高度。 1．2三维设计与二维设计三维设计之所以能迅速成为CAD技术的主流，是因为它有许多传统的平面二维设计所无法比拟的优越性，表1对二维、三维设计从性能、效率等诸多方面进行了比较，三维设计显示了其对结构描述更加真实、更准确更全面的强大优势，克服了二维设计中可想而不可见的缺点，是技术进步的必然趋势。 2三维设计的软件环境目前国外流行的三维设计软件很多，根据产品的性能及应用领域的不同大致分类如下：
《Inventor三维设计》讲义 集美大学机械学院孙金余 绪论 第一章 Inventor应用基础介绍 1.1 Inventor介绍 Inventor是美国AutoDesk公司推出的一款可视化的“参数化/变量化特征建模的三维设计软件”。Inventor 可以直接读写 DWG文件来创建三维零件模型；可快速创建精确的数字样机，并利用数字样机通过有限元分析、运动仿真等来验证设计的外型、结构和功能，加速概念设计到产品制造的整个流程；能精确地从三维模型中生成工程图；能高效安全地交流设计数据，便于设计团队与制造团队开展协作。 1.2 Inventor模块介绍 基本模块：零件造型（.ipt）、钣金（.ipt）、装配（.iam）、表达视图（.ipn）和工程图（.idw） 还有焊接、结构生成器、设计加速器模块，以及管路设计、线路设计、有限元分析、运动仿真、模具、塑料零件模块。 （钣金——至今为止尚未有一个比较完整的定义，根据国外某专业期刊上的一则定义可以将其定义为：钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、焊接、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。现代汉语词典第5版的解释：动词，对钢板、铝板、铜板等金属板材进行加工。） 1.3 Inventor项目管理 第二章 Inventor中2D草图的应用 本章将介绍草图环境、草图平面及坐标、草图的绘制和编辑、草图中投影的利用、草图中的关联再利用、草图的几何约束和尺寸约束等。 2.1 草图平面的创建 打开装配（2-001装配）文件，理清装配-零件-特征-草图的关系，进行插入、运动-转动装配。 2.1.1 草图环境 介绍草图环境界面（“界面.jpg”）,功能区外观——“普通” 草图环境的定制：工具-应用程序选项-草图-显示（“√”去掉），在创建时编辑尺寸打“√”。