第10章 ADAMS参数化建模及优化设计
本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计((Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。其中DOE是通过ADAMS/Insight来完成，设计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过本章学习，可以初步了解ADAMS参数化建模和优化的功能。
10.1 ADAMS参数化建模简介
ADAMS提供了强大的参数化建模功能。在建立模型时，根据分析需要，确定相关的关键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。在分析时，只需要改变这些设计变量值的大小，虚拟样机模型自动得到更新。如果，需要仿真根据事先确定好的参数进行，可以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，以便于观察不同参数值下样机性能的变化。
进行差数参数化建模时，在确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View提供了4种参数化的方法：
（1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。点坐标参数化时，修改点坐标值时，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。
（2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的以已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。
（3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。
（4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。
参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，而且可以达到对模型优化的目的。参数化机制是ADAMS中重要的机制。
10.2 ADAMS参数化分析简介
参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。在参数化分析过程中，根据参数化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。然后根据返回的分析结果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。然后再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。ADAMS/View提供的3种类型的参数化分析方法包括：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。
10.2.1 设计研究(Design study)
在建立好参数化模型后，当取不同的设计变量，或者当设计变量值的大小发生改变时，仿真时过程中，样机的性能将会发生变化。而样机的性能怎样变化，这是设计研究主要考虑的内容。在设计研究过程中，设计变量按照一定的规则在一定的范围内进行取值。根据设计变量值的不同，进行一系列仿真分析。在完成设计分析设计研究后，输出各次仿真分析的结果。通过各次分析结果的研究，用户可以得到以下内容：
（1）设计变量的变化对样机性能的影响。
（2）设计变量的最佳取值。
（3）设计变量的灵敏度，即样机有关性能对设计变量值的变化的敏感程度。
10.2.2 试验设计(Design of Experiments)
试验设计(Design of Experiments, DOE)考虑在多个设计变量同时发生变化时，各设计变量对样机性能的影响。试验设计包括设计矩阵的建立和试验结果的统计分析等。最初，所设计的试验设计（DOE）用在物理实验上面，但,对于虚拟试验的效果也很好。但传统上的DOE 是费时费力的。使用ADAMS的DOE可以增加获得结果的可信度,并且在得到结果的速度上比试错法试验或者一次测试一个因子的试验更快，,而且同时更能有助于用户更好地理解和优化机械系统地性能。
对于简单的设计问题,可以将经验知识,试错法或者施加强力的方法混合使用来探究和优化机械系统的性能。但当设计方案增加时,这些方法也就不能得出快速地、系统化公式化的答案。一次改变一个因素（也称设计参数，Factors）不能给出因素之间相互影响的信息,而进行多次仿真同时测试多个不同的因素会得到大量的输出数据让用户评估。为了减少耗时的工作，,ADAMS/Insight提供给你一个定制计划和分析工具来进行一系列的试验，。并且ADAMS/Insight帮助帮你确定相关的数据进行分析,并自动完成整个试验设计过程。
总的说来，ADAMS中的DOE是安排试验和分析试验结果的一整套步骤和统计工具，试验的目的就是测量出物理模型虚拟样机模型的性能,制造过程的产量,或者成品的质量。
DOE一般有以下五个基本步骤：
（1）确定试验目的。例如,想确定那个变量对系统影响最大。
（2）为系统选择你想考察的因素集,并设计某种方法来测量系统的响应。
（3）确定每个因素的值,在试验中将因素改变来考察对试验的影响。
（4）进行试验,并将每次运行的系统性能记录下来。
（5）分析在运行总的性能的改变时,，确定哪些因素对系统的影响最大。
对设计试验的过程的设置称为建立矩阵试验（设计矩阵）。设计矩阵的列表示因素，行表示每次运行，矩阵中每个元素表示对应因素的水平级（即可能取值因子，Levels），是离散的值。设计矩阵给每个因素指定在每次运行时的水平级数，,只有根据水平级才能确定因素在运算时的具体值。
创建设计矩阵通常有五种方法，这五种的目的和特点各有所区别：
●Perimeter Study：测试分析模型的健壮性；。
●DOE Screening (2-level)：确定影响系统行为的某因素和某些因素的组合;确定每
个因素对输出会产生多大的影响。
●DOE Response Surface(RSM)：对试验结果进行多项式拟合。
●Sweep Study：在一定范围内改变各自的输入。
●Monte Carlo：确定实际的变化对设计功能上的影响。
创建好设计矩阵后，用户需要确定试验设计的类型。在ADAMS/Insight中有六种内置设计类型来创建设计矩阵,也可以导入自己创建的设计矩阵。可以自由选择设计矩阵，为系统创建最有效率的试验。
当使用内置的设计类型时,ADAMS/Insight根据选择的设计类型的说明生成相应的设计矩阵。这六种设计类型是Full Factorial、Plackett-Burman、Fractional Factorial、Box-Behnken Central、Composite Faced(CCF)、D-Optimal。
（1）Full Factorial是所有设计类型中综合程度最高的,使用到了因素水平的所有可能的组合。
（2）Plackett-Burman设计类型适用于在大量的因素中筛选最有影响的因素。该设计所需要的传统设计类型运行的次数最少,但不允许用户估计这些因素之间的相互的影响。
（3）Fractional Fractorial和Plakett-Burman使用的是Full Factorial专门的子集,因而也被看作减化的Factorial。它普遍用于筛选重要变量并主要用于两水平的因素,能够估计其对系统的影响。
（4）Box-Behnken设计类型使用设计空间中平面上的点。这样该设计就适用于模型类型为二次的RSM试验。Box-Behnken对每个因素需要三个水平。
（5）CCF（Center Composite Faced）设计类型使用的是每个数据轴上的点(开始点),以及设计空间的角点(顶点),和一个以上的中心点。CCF比Box-Behnken相比较运行的次数更多。CCF适用于二次RSM试验的模型类型。
（6）D-Optimal设计类型产生的是将系数不确定性降到最低的模型。这种设计类型由根据最小化规则从大量候选因素中随机抽取的行所组成。D-Optimal指明了在试验中运行的总次数,将以前试验中已存在的行提供给新的试验,并对每个因素指定不同的水平。这些特性使得D-Optimal在很多情况，特别是在试验费用惊人的情况下，下成为最佳选择,特别是在试验费用惊人的情况下。
10.2.3 优化分析(Optimization)
优化是指在系统变量满足约束条件下使目标函数取最大值或者最小值。目标函数是用数学方程来表示模型的质量、效率、成本、稳定性等。使用精确数学模型的时候，最优的函数值对应着最佳的设计。目标函数中的设计变量对需要解决的问题来说应该是未知量，并且设计变量的改变将会引起目标函数的变化。在优化分析过程中，可以设定设计变量的变化范围，施加一定的限制以保证最优化设计处于合理的取值范围。
另外对于优化来说，还有一个重要的概念是约束。有了约束才使目标函数的解为有限个，有了约束才能排除不满足条件的设计方案。
通常，优化分析问题可以归结为：在满足各种设计条件和在指定的变量变化范围内，通过自动地选择设计变量，由分析程序求取目标函数的最大值或最小值。
虽然Insight也有优化的功能，但两者还是有区别，并且互相补充。试验设计主要研究哪些因素的影响比较大，并且还调查这些因素之间的关系；而优化分析着重于获得最佳目标值。试验设计可以对多个因素进行试验分析，确定哪个因素或者哪些因素的影响较大，然后，可以利用优化分析的功能对这些影响较大的因素进行优化，这样可以达到有效提供优化分析算法的运算速度和可靠性。
10.3参数化建模应用实例
由于多体动力学仿真系统是复杂的系统，仿真模型中各个部件之间存在着复杂的关系，因此在仿真建模的时候需要提供一个良好的创建模型、修改模型机制，在对某个模型数据进行改变时，与之相关联的数据也随之改动，并最终达到优化模型的目的。ADAMS为多体动力学仿真建模提供了这样一个机制――参数化建模机制，它为用户设计、优化模型提供极大的方便。
在10.1节中，对参数化建模做了简要的介绍，本节将主要以双摆臂独立前悬架运动学模型为例，着重介绍参数化点坐标的方式的参数化建模。
10.3.1 双摆臂独立前悬架拓扑结构
双摆臂独立前悬架系统主要部件有上摆臂（UCA，Upper Control Arm）、下摆臂（LCA，Lower Control Arm）、转向节（Knuckle）、横向拉杆（Tie Rod）、测试台（Test Plane）、地面（Ground，由于车身固定在地面上，因此车身和地面为一体），它们之间由铰链联接，并提供给其一个位移驱动，使其能绕轴上下转动。其联接关系图如下:
图10.3-1-1模型拓扑结构
10.3.2 系统环境设置
（1）设置工作平面。这里设置XOZ为工作平面。设置方式如下，进入菜单settings、working grid…、…，见图10.3-2。在弹出对话框中选择Gloab XZ（图10.3-3）在主工具箱，点击视图设置（图10.3-4）。
图10.3-2 图10.3-3
图10.3-4 图10.3-5
（2）单位设置。点击菜单命令Settings－>Units…，选择MMKS。
（3）消息窗口设置。点击菜单命令View－>Message Window，在弹出对话框中点击左下角按钮Setting，弹出图10.3-5所示对话框，选择Error。
10.3.3 双摆臂独立前悬架参数化建模
采用参数化点的方式来建模时，参数化点主要提供多体系统模型中各个对象（部件、约束、标架、力、力元等）的位置坐标，修改对象通过修改这些参数化点来完成。因此在参数化点方式参数化建模时，参数化点是最基本的要素。参数化点方式建模的步骤大致为：确立参数化点->创建参数化点->创建模型部件->创建联接关系->创建驱动、力或者力元。
（1）确定参数化点
对于本节双摆臂独立前悬架系统，参数化点的确立主要考虑两个方面：
1、1．能为模型对象位置和方向定位；
2、2．根据点能创建模型可视化几何实体。
根据以上两原则，由模型的拓扑结构可得到下参数化表：
表10-1 模型的参数化表
序号名称坐标值（X, Y, Z）说明
1 lca_r_center 307.0 ,1560.0, 383.0 下摆臂后端与车体铰链联接点
2 lca_f_center 307.0, 1285.0, 388.0 下摆臂前端与车体铰链联接点
3 lca_knuckle 686.0, 1414.0, 364.0 转向节与下摆臂铰链联接点
4 uca_r_center 384.0, 1564.0, 650.0 上摆臂后端与车体铰链联接点
5 uca_f_center 384.0, 1330.0, 708.0 上摆臂前端与车体铰链联接点
6 uca_knuckle 593.0, 1448.0, 686.0 转向节与上摆臂铰链联接点
7 tierod_middle 377.0, 1311.0, 471.0 左横向拉杆与车体铰链联接点
8 tierod_knuckle 703.0, 1305.0, 459.0 转向节与横向拉杆铰链联接点
9 hookref 390.0，1311.0，471.0 定位万向节（车体上）Z方向点Z
方向点
10 knuckle_center 686.0, 1442.0, 507.0 转向节中心点
11 wheel_center 743.0, 1442.0, 507.0 轮中心点
12 wheel_outer 813.0, 1442.0, 507.0 定义轮几何实体辅助点
13 wheel_inner 673.0, 1442.0, 507.0 定义轮几何实体辅助点
14 test_plane 743.0, 1442.0, 207.0 测试台与转向节铰链联接点
（2）创建参数化点
创建参数化点在ADAMS/View中有两种方式，一种是通过主工具箱中快捷图标创建，另外一种方式是通过“Tool”菜单中的”Command Navigator…”来创建。见图10.3-6
通过快捷图标创建通过菜单命令创建
图10.3-6创建参数化点
在本节示例中，我们采用后一种方式创建，即菜单命令。随后出现Command Navigator 对话框，找到其中的point,点击前面“+”号展开，在展开后的列表中双击create，见图10.3-7，这时系统弹出创建点对话框（图10.3-8）。
图10.3-7创建点命令图10.3-8 创建点对话框图10.3-4-8所示对话框中第一个编辑框为点的名字，在编辑框中输入为.model_1.ground.lca_r_center；Comments表示对这个点的注释；在Location这一栏中根据表中提供的数据输入点的坐标“307.0 ,1560.0, 383.0”；最后一个编辑框是选择参考标架，如果选择有参考标架，则说明该点的坐标是在参考标架里的坐标，如果不填则视为全局标架下的坐标。
点击Ok，并重复上述步骤创建剩下的点，或者点击Apply，直接改动名字，输入坐标。创建完成后，界面上会出现图标，这表示创建出的点。
注意：
如果看不到图标，可以点击主工具箱中的按钮“Icon”，或者按“Ctrl＋v”。
（3）创建模型部件
1、1．创建空部件
在ADAMS中必须先有部件才能为其创建可视化几何实体。因此我们先创建一个空部件，即没有任何属性的部件。
先创建上摆臂。进入“Command Navigator”对话框，依次展开“part”、“create”和“rigid_body”，双击“name_and_position”，见图10.3-9，弹出创建刚体对话框，将部件名
字改为.model_1.uca，其余缺省，点击“OK”，图10.3-10。一个名为uca的部件被创建，接下来将创建uca的几何实体。
图10.3-9 创建几何形体图10.3-10 创建几何形体对话框
2、2．创建几何实体
●在“Command Navigator”对话框中展开“geometry”，“create”，“shape”，
双击“cylinder”弹出对话框，在名字框可以改动几何实体的名称，特别注意的是，
一定要将几何实体创建到它属于的部件，这里是.model_1.uca。见图10.3-11.。
●将光标移到“Center Marker”编辑框中，右击鼠标选择“Marker”，在出现的
子菜单中点击“Create”，弹出创建Marker的对话框,使用缺省名字。见图10.3-11。
●将光标移到”Location“编辑框中，右击鼠标，选择“Pick Location”，然后用鼠
标在图形区中选择点“uca_knuckle”，在对话框的下拉菜单中选择“Along Axis
orientation”，选择点“uca_f_center”，见图10.3-12。表示创建的Marker“Z”轴
方向为点“uca_knuckle”指向点“uca_f_center”方向，这指定了所创建圆柱体的
轴线方向。点击“OK”。图10.3-13为选择好参数的对话框。
注意：
Marker是ADAMS中是重要的对象，ADAMS中的几何实体，约束、力、力元都由Marker 定义。我们将根据已创建成功的参数化点来创建Marker，这样当我们修改参数化点的时候，与之关联的Marker也随之改动。
图10.3-11 创建中心标架
图10.3-12 图10.3-13
●回到创建圆柱体的对话框，在长度对话框栏右击鼠标，选择
“Parameterize”->“Expression build”,在弹出对话框中的下拉菜单选择
“Modeling Function”，在下面列表中选择“DM”，用来计算两点之间距离。点击按钮“Assist...”，弹出对话框，在object1编辑框中输入第一个点
“uca_knuckle”，在object2编辑框中输入“uca_f_center”见图10.3-14，10.3-15。
图10.3-14 求两点距离函数图10.3-15 输入两点
●关闭对话框后回到创建几何实体对话框，在“Radius”编辑栏中输入15，点击
“OK”，则几何体创建成功。然后根据点“uca_knuckle”和“uca_f_center”创建uca部件的另外一个几何实体。
3、3．创建其他部件
通过上述方式分别为余下部件创建几何实体
表2 模型部件列表
部件Center Marker 长度（L）半
径
Location Along Axis…DM(object1, object2) 15 LCA Cylinder1 lca_knuckle lca_f_center lca_knuckle , lca_f_center 15 Cylinder2 lca_knuckle lca_r_center lca_knuckle , lca_r_center 15 tierod Cylinder1 tierod_knuckl
e
tierod_middle tierod_knuckle ,tierod_middle 15
test_plan
e
Cylinder1 test plane wheel_center 20 120
Knuckle Cylinder1 knuckle_cent
er
uca_knuckle knuckle_center, uca_knuckle 15
Cylinder2 knuckle_cent
er
lca_knuckle knuckle_center, lca_knuckle 15
Cylinder3 knuckle_cent
er
tierod_knuckl
e
knuckle_center,
tierod_knuckle
15 Cylinder4 knuckle_cent
er
uca_knuckle knuckle_center, uca_knuckle 15
Wheel Cylinder1 wheel_center wheel_inner 70 300 Cylinder2 wheel_center wheel_outer 70 300 Location Along Axis…长度顶端半径底端半径Frustum1 wheel_outer wheel_center -30 270 300 Frustum2 wheel_inner wheel_center -30 270 300
注意：
1．、在此模型中，我们规定轮与转向节之间没有转动，两者属于同一部件；
2．、在创建每个几何实体前必须先创建一个空部件。
最终形成图10.3-16所示的仿真模型。
图10.3-16 模型生成图
（4）4）创建约束
1、1．进入“Command Navigator”对话框，展开“constraint”、“joint”，双击“spherical”。
22．、在弹出对话框的I、J part Name编辑框中分别输入uca和knuckle，在“location”编辑框中选择点uca_knuckle见图10.3-17所示，点击“ok”完成创建。
图10.3-17 创建约束对话框
3．3、在横向拉杆（tierod）和车体（ground）之间由万向节联接，由于创建万向节比其他约束困难，这里将其创建过程描述如下：
●进入“Command Navigator”对话框，展开“constraint”、“joint”，双击
“hook”。弹出创建对话框（图10.3-18），在下拉菜单中选择“Position By Using
Markers”，通过Marker来为铰定向。
图10.3-18 选择I、J标架
●I Marker Name编辑框中右击选择“Marker”、“Create”，弹出创建Marker对
话框，这里先创建属于地面的I Marker，它的Z轴为水平方向.将名字改为
“model_1.tierod.MARKER41”，在“Location”中选择点tierod_middle，下拉菜单
中选择“Along Axis Orientation”，选择点hookref。点击“OK”。见图10.3-19。
图10.3-19 创建I标架对话框
●建横向拉杆上的J Marker，其Z轴为横向拉杆的轴线方向。在创建Marker对话
框中改名字为“.model_1.tierod.MARKER_42”，在Location编辑框中选择点
tierod_middle，在下拉菜单中选择“Along Axis Orientation”，选择点tierod_middle，
点击“OK”。见图10.3-20
图10.3-20 创建J标架对话框
●铰创建对话框，点击“OK”，则完成创建万向节。
4．、按照上述方法，创建下表中的约束。
表10-3 约束列表
铰类型I Part J Part Location Along Axis Orientation
球铰lca knuckle
球铰tierod knuckle
旋转铰lca ground lca_f_center lca_r_center
旋转铰uca ground uca_f_center uca_r_center
平移副test_plane ground test_plane wheel_center
inplane test_plane knuckle test_plane
（5）创建驱动
1．、进入“Command Navigator”对话框，依次展开“constraint”、“create”、“joint”，双击“motion_generator”，弹出图10.3-21对话框。
2．、可以在“Motion name”改变motion的名字。在函数类型下拉菜单中选择“Function”，在编辑框中输入“-100*time+100”。在接下来的两个下拉菜单中分别选择“displacement”和“Motion On Joint”。
3．、在Joint Name中选择测试台上的平移铰，在自由度类型下拉菜单中选择“translational”。
4．、点击“OK”。
注意：
驱动有平移和旋转两种，有点驱动（加在Marker上）和铰驱动（加在铰上），通过在此加一个平移类型的铰驱动，相当于给测试平台加上一个上下移动的激励。
图10.3-21 创建驱动对话框
10.4优化设计实例分析
本节通过对双摆臂独立前悬架的参数化模型来具体说明设计研究、试验设计和优化设计这三种参数化分析方法。
10.4.1参数化分析的准备
在完成参数化建模之后，便可以进行设计研究、试验设计和优化设计这三种参数化分析了。对于这三种参数化分析方法，开始的操作步骤是一致的。
10.4.1.11．参数化分析操作步骤
设计研究、试验设计和优化设计这三种参数化分析开始的具体操作步骤如下：
图10.4-1-22参数化分析对话框
（1）在Simulate菜单，选择Design Evaluation…命令，ADAMS/View显示Design Evalutation Tools对话框。在Model文本对话框内自动导入当前所建立的参数化模型的名称。也可根据需要输入所需分析模型的名称。
（2）选择参数化分析的类型：设计研究(Design Study)，试验设计(Design of Experiments)，或优化分析(Optimization)。ADAMS/View根据选择不同的分析类型，分别显示相应的输入对话框。
（3）在Simulation Script文本输入框输入所使用的仿真分析脚本的名称。
（4）选择测量(Measure)或目标(Objective)确定分析的对象的类型。根据选择的分析对象的类型，分别显示相应的输入对话框。
（5）如果选择测量(Measure)，在选择框，选择测量的类型：最后一次运算的值(Last Value)、最小值(Minimum)、最大值(Maximum)、平均值(Average)。并且在右边的文本对话框，输入测量的名称。
（6）如果选择的对象类型是目标(Objective)，在Objective文本对话框，输入目标的名称。对于优化分析，只能输入一个目标。对于设计研究和试验设计，可以输入多个目标。当输入多个目标时，用逗号分隔目标名。
（7）参数化分析结果的保存。
图10.4-2-23参数化结果保存对话框
●选择将参数化分析结果保存到数据库的工具，显示如图100.4-2-23。
●在Name对话框，输入将要保存参数化分析结果的名称。
若选择Auto-Increment Name，在保存参数化分析结果时，ADAMS/View根据保存的顺序，自动在名称末尾加一个序号。
（8）参数化分析结果的删除。在处点击鼠标右键，选择删除参数化分析结果工
具，通过在数据库浏览器中选择希望删除的参数化分析结果。选择OK按钮，删除所选择的仿真结果。
（9）参数化分析结果曲线的绘制。选择绘制结果工具，显示如图10.4--243所示对话框。
图10.4-3-24参数化曲线图对话框
在Result Set对话框，输入绘制曲线图的参数化分析结果名称。
若选择Measure/Objective vs. Run选项，绘制测量对象与变量值、试验数迭代数的曲线图。
若选择Measure vs. Time For All Runs选项。绘制测量对象与时间的曲线图。
10）参数化结果报表显示。选择表格报告工具，显示如图10.4-4-25所示产生表格报告对话框。
图10.4-4-25产生表格报告对话框
在Result set对话框，输入用表格显示的参数化分析结果名称。
在Column Width对话框，输入表格列的宽度。
在Precision对话框，输入表格中数值的精度。
在Format栏选择选择表格中数值的格式。
?Automatic：程序根据表格中数值的位数和表格的宽度，自动选择使用指数形式还是固定格式表示表格中的数值。
●Exponential：采用指数形式表示表格中数值。
●Fixed：采用固定格式表示表格中的数值。
若需将表格输入到一个文件中，可以在File Name输入文件名。
若在信息窗口显示表格，可以选择Display in Information Window。
（11）设计变量值的更新，利用参数化分析对话框中提供的更新变量工具，设置
试验或迭代时的设计变量值，在Trial对话框，输入希望使用的试验或迭代数。对话框如下图：
图10.4-5-26更新设计变量对话框
（12）参数化分析控制参数设置，在Settings栏，有3个参数设置按钮：Display、Output 和Optimizer。
●选择Display按钮，可以显示在参数化分析过程中控制显示方式的参数设置对话
框。
图10.4-6-27显示方式参数设置对话框
●选择Output按钮，可以显示控制参数化分析过程输出的参数设置对话框，从中
可以选择是否保存仿真输出结果以及以怎样的文件格式输出参数化分析结果(Save
Files)。
图10.4-7-28分析过程输出参数设置对话框
●选择Optimizer按钮，可以显示优化分析设置对话框，其中：
a．、在Algorithm栏可以选择优化分析的运算法则。
b．、在Tolerance下方的文本输入框，输入优化分析的收敛允许偏差。
c．、在Max. Iterations栏，输入最大的迭代次数。
d．、在Rescale栏，输入重新调整的迭代数，在迭代过程中，达到该迭代数后将重新调整设计变量。
e．、在Differencing 选择栏，选择采用的差分方法：中心差分法(Centered)，还是向前差分法(Forward)。
f．在Increment栏，输入差分的增量。
g．在Debug选择项，选择是否需要跟踪优化分析的输出。
图10.4-8-29优化分析设置对话框
（13）设置完成后，选择Start键，运行参数化分析。
10.4.12．.2目标对象的设置
在进行参数化分析时，需要检测设计样机的有关性能，并将这些目标简化为ADAMS/View分析时可以计算的单独变量。在优化过程中，称为目标函数或目标；在试验设计中，称为响应特性。
（1）建立测量目标。在建立测量目标时，如果只需要优化样机模型中某点的位置或速度的大小，测量目标很容易建立。一旦，建立测量目标涉及到的因素太多，测量目标的建立就较为复杂。根据建立测量目标的不同要求，需要考虑以下因素：
1．、保持对象在适当位置以避免突然变化。
2．、将运动的最大值保持在较小的范围内。
3．、使部件能迅速地返回指定位置。
（2）使用测量（Measure）。在确定了需要计算的对象以后，便需要确定一个测量或目标对象，以便计算各次仿真分析的对象值。
在分析中，最简单的目标对象是使用测量。在运行设计研究、试验设计和优化设计过程中，首先选择测量，然后根据对象框提示选择和输入是使用最大、最小、平均值还是最后一次仿真分析获得的测量值作为目标值。使用测量，便于获得所需的输出，并且对模型的输出或其他的测量结果进行各种运算。
（3）使用目标对象（Objective）。在需要对模型的输出进行复杂的处理和计算的场合可以使用目标对象的方法。
ADAMS/View提供了以下几种可供选择的目标对象类型：
1．、某个测量的最大值、最小值、平均值或最后一次运算的值。此功能与使用测量时类
似，但与使用测量不同的是，使用目标来定义这些对象的优点是可以定义多个目标，而测量仅可以定义一个目标。
2．、一组测量分量的最大值、最小值、平均值或最后一次运算的值。
3．、ADAMS/View函数。使用特定的ADAMS/View函数对象处理仿真结果，可以计算任何数量的模型输出函数。在函数中设有自变量，而自变量取含有结果的分析对象的名称，由此将目标函数对象同ADAMS/View的仿真分析结果联系起来。本章中，通过具体的实例来介绍利用函数来建立目标对象。
4．、ADAMS/View变量和宏。ADAMS/View执行用户定义的宏，并使用所定义变量的计算值作为目标值。使用宏和变量可以允许执行一组ADAMS/View命令来计算目标。
（4）产生目标对象产生目标对象的步骤如下：
1．、在Simulate菜单，选择Design Objective项，再选择New命令，显示产生设计目标对话框，如图10.l所示。
2．、在Definition by选择框，选择使用的对象函数类型：
●测量(measure)；
●结果分量(Result Set Component (Request))；
●ADAMS/View函数(/View Function)；
●ADAMS/View变量和宏(/View Variable and Macro)。
3．、在Definition by选择框下面的输入框，输入目标对象的名称。
4．、如果使用测量或结果分量，在Design Objective's value选择框，选择目标对象，最小值(minimum value)、最大值(maximum value)、平均值(average value)或最后一次运算的值(value at simulation end)，
5．、选择OK按钮确定。
图10.4-9 -30产生设计目标对话框
在以下各节中，通过具体实例来说明目标对象的建立。
10.4.2设计研究
设计研究主要是研究哪些设计变量对系统性能影响的灵敏度较高。对设计变量的值定在一定范围内的若干值，ADAMS可以分别取不同的值进行自动分析，并完成设计分析报告。
本节将利用上节建立的参数化模型，对该悬架的前束角（Toe_Angle），外倾角（Camper Camber_Angle）进行设计研究，分析哪些参数对其影响较大。
设计研究的一般步骤是：定义设计变量->定义测量（或目标）->设计研究->得到结果，具体过程如下：
（1）、定义设计变量
一种是在build菜单选择Design Variable,在子菜单中选择New…，弹出图10.4-10对话框，然后进行变量定义。另外一种是通过选取参数化点，然后创建设计变量，我们选取后一种方式来定义设计变量。
图（a）图（b）
图10.4-10-31设计变量的修改
本节将中分别根据参数化点uca_knuckle、lca_knuckle、tie_knuckle创建三个设计变量。
1．、创建设计变量。
在图形区，将鼠标移至上摆臂与转向节铰接处，单击右键，在弹出菜单中选择—Point:uca_knuckle，在其子菜单中选择Modify。弹出参数化点表，在表中找到点uca_knuckle，将光标移至其z坐标处，在对话框上部的编辑框中出现z值“686”。在该编辑框中右击鼠标，依次选择Parameterize、Create Design Variable、Real，则创建设计变量，.model_1.DV_1。
同样根据lca_knuckle、tie_knuckle创建设计变量DV_2、DV_3。
2．、修改设计变量。
●在菜单Build中选择Design Variable、Modify，弹出图10.4-10-31(a)的对话框，Units
中选择length，Value Range中选择+/- Delta Relative to Value，在-－、+ ＋Delta
编辑框中分别输入-5.0，5.0。选择Apply键确认，并继续修改设计变量，所有完成
后点击OK按钮确认。
●使用表格编辑器创建和修改设计变量。选择Tools菜单的Table Editor命令，显示
如图表格编辑器10.4-10-31(b)。可通过编辑器窗口的底部Variable项，显示所有的
变量；Filters项，显示表格编辑器显示所有与变量变化有关的特性，包括：Range、
Allowed values和Delta Type等。通过表格改变设计变量的有关特性，表10.4-1-4
列出了控制设计变量值的有关参数及其说明。
表10-4 设计变量值的控制参数
标题功能说明
Range 包含变量的上限和下限，上下限之间用“，”分开，
例如：－1.0，＋1.0
Use_Range 用于优化分析，是否限制参数变化范围开关，输入yes表示
限制，no表示不限制
Allowed_V alues 变量值列表，各变量之间用“，”分开。
（NONE）表示没有列表
Use_Allowed_Val
是否使用列表参数开关，yes表示使用，no表示不使用列表ues
Delta_Type 变量范围的表示方式，分别用absolute、relative、
percent_relative表示绝对值、相对值、百分数相对值
表10.4-1-控制设计变量值的有关参数
（2）定义测量函数。
1．1、创建地面参考标架。在菜单Tools中选择command Navigator，依次选择marker、create，弹出创建对话框，改变你想要的名字，其余设置见图10.4-11.-32。
图10.4-11-32 Marker创建对话框
2．、定义测量函数。进入在菜单Build，选择Measure，Function，New，弹出对话框（图10.4-12-33）。在Measure Name中输入.model_1.M_Toe_Angle。选择单位为角度。在上部的上部对话框中输入“A TAN2(DY(.model_1.knuckle.MARKER_18,.model_1.knuckle.MARKER_11,.model_1.groun d.orin),DX(.model_1.knuckle.MARKER_18,.model_1.knuckle.MARKER_11,.model_1.ground.or in))”。，定义前束角。
这里MARKER11是定位在参数化点wheel_inner处，MARKER18定位在参数化点wheel_center处。
与定义前束角相似，同样定义外倾角的测量函数.model_1.M_Camber_Angle “A TAN2(DZ(.model_1.knuckle.MARKER_18, .model_1.knuckle.MARKER_11, .model_1.grou nd.orin),DX(.model_1.knuckle.MARKER_18,.model_1.knuckle.MARKER_11,.model_1.ground. orin))”
ug的参数化建模方法及三维零件库的创建 发布：2007-2-16 10:56:58 来源:模具网浏览189 次编辑：佚名摘要：UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。其参数化功能能够很好反映设计意图，参数化模型易于修改。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的基本思想和实现方法，结合实例分析了三维零件参数化模型的建立步骤，并创建立一个简单的零件库。 关键词：UGNX，参数化，标准件库 一．引言 CAD技术的应用目前已经从传统的二维绘图逐步向三维设计过渡。从实现制造业信息化的角度来说，产品的三维模型可以更完整地定义和描述设计及制造信息。在产品设计和开发过程中，零部件的标准化、通用化和系列化是提高产品设计质量、缩短产品开发周期的有效途径，而基于三维CAD系统的参数化设计与二维绘图相比更能够满足制造信息化的要求。UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的实现方法，结合实例分析了一种三维零件库的建立方法。 二．参数化设计思想 在使用UG软件进行产品设计时，为了充分发挥软件的设计优势，首先应当认真分析产品的结构，在大脑中构思好产品的各个部分之间的关系，充分了解设计意图，然后用UG提供的强大的设计及编辑工具把设计意图反映到产品的设计中去。因为设计是一项十分复杂的脑力活动，一项设计从任务的提出到设计完成从来不会是一帆风顺的，一项设计的完成过程就是一个不断改进、不断完善的过程，因此，从这个意思上讲，设计的过程就是修改的过程，参数化设计的目的就是按照产品的设计意图能够进行灵活的修改，所以它的易于修改性是至关重要的。这也是UG软件为什么特别强调它的强大的编辑功能的原因。 三．三维参数化建模的实现方法 1 系统参数与尺寸约束 UGNX具有完善的系统参数自动提取功能，它能在草图设计时，将输入的尺寸约束作为特征参数保存起来，并且在此后的设计中进行可视化修改，从而到达最直接的参数驱动建模的目的。用系统参数驱动图形的关键在于如何将从实物中提取的参数转化到UG中，用来控制三维模型的特征参数。尺寸驱动是参数驱动的基础，尺寸约束是实现尺寸驱动的前提。U G的尺寸约束的特点是将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的控制。设计时必须以完整的尺寸参考为出发点（全约束），不能漏注尺寸或多注尺寸。尺寸驱动是在二维草图Sketcher里面实现的。当草图中的图形相对于坐标轴位置关系都确定，图形完全约束后，其尺寸和位置关系能协同变化，系统将直接把尺寸约束转化为系统参数。 2 特征和表达式驱动图形 UGNX建模技术是一种基于特征的建模技术，其模块中提供各种标准设计特征，各标准特征突出关键特征尺寸与定位尺寸，能很好的传达设计意图，并且易于调用和编辑，也能创建特征集，对特征进行管理。特征参数与表达式之间能相互依赖，互相传递数据，提高了表达式设计的层次，使实际信息可以用工程特征来定义。不同部件中的表达式也可通过链接来协同工作，即一个部件中的某一表达式可通过链接其它部件中的另一表达式建立某种联系，当被引用部件中的表达式被更新时，与它链接的部件中的相应表达式也被更新。 3 利用电子表格驱动图形
本科毕业设计（论文） 题目齿轮减速器参数化建模设计 姓名 专业机械设计制造及其自动化五班 学号 指导教师 二〇一四年五月
齿轮减速器参数化建模设计 摘要 减速器是原动机和工作机之间独立的闭式机械传动装置。用来降低原动机转速或增加转矩，满足工作机的需求。由于减速器具有结构紧凑，传动效率高，准确、可靠的传输，使用维护方便等优点，因此在工矿企业及运输、建筑等部门中运用极为广泛。 本课题从机械设计出发，以减速器三维精确建模为重点，详细介绍Unigraphics NX的草图功能、特征造型功能，基本三维建模过程，简单介绍其实体装配功能。UG作为一款CAD/CAM/CAE设计软件中的佼佼者，它包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块，具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。熟练掌握其基本功能的使用，对于我们机械设计专业的学生是有着非常好的作用的。ANSYS软件是大型通用有限元分析软件，ANSYS的前处理器中有建模功能，但由于直接在ANSYS软件中建立精确的齿轮齿廓比较困难。本文是应用UG 软件绘制出齿轮， 把其导入有限元软件ANSYS中进行减速器零部件的有限元分析。 关键词：减速器；Unigrapics NX ；ug ；有限元分析；ansys
Gear reducer parameterization modeling design In this paper Reducer is the prime mover and work machine between independent closed mechanical drive device. Used to reduce the prime mover speed or increase the torque, meet the needs of working machine. Because the reducer has compact structure, high transmission efficiency, accurate and reliable transmission, use convenient maintenance, so in industrial and mining enterprises, and is widely used in transportation, construction and other departments. This topic from mechanical design, focusing on reducer 3 d precise modeling, function, character modelling detail sketches Unigraphics NX features, basic 3 d modeling process, introduces its entity assembly function. UG as a CAD/CAM/CAE design of software, it includes the world's most powerful, the most extensive product design application modules, with high performance of mechanical design and drawing function, provide support for design and manufacture of highper formance and flexibility, to meet the needs of customers design any complex products. Mastering the use of the basic functions, for the students of our mechanical design professional is a very good role. ANSYS software is a large general finite element analysis software, ANSYS modeling capabilities of the top processor, but as a result of directly in the ANSYS software to establish the precise gear tooth profile is difficult. This article is using UG software to map the gear, The import of reducer parts based on the finite element software ANSYS finite element analysis. Key words: reducer; Unigrapics NX. Ug; The finite element analysis; ansys
UG软件的建模与参数化技术分析 (2) 第一章简介 (2) 第二章UG建模分析 (3) 2.1实体建模 (3) 2.2特征建模 (3) 2.3自由形体建模 (4) 2.4实体特征建模 (4) 2.4.1基本体素特征建模 (5) 2.4.2扩展特征建模 (5) 2.4.3成型特征建模 (7) 2.4.4特征操作 (8) 2.5总结 (9) 第三章参数化设计 (10) 3.1参数化设计的定义【7】【8】 (10) 3.2参数化设计的类型 (11) 3.2.1基于特征的参数化设计 (11) 3.2.2基于草图的参数化设计 (13) 3.2.3基于装配的参数化设计 (14) 3.3基于Excel表格的参数化设计【4】【5】 (15) 3.4总结 (18) 参考资料 (19)
UG软件的建模与参数化技术分析 第一章简介 Unigraphics（简称UG）是全球主流MCAD 系统，是计算机辅助设计、辅助制造、辅助工程和产品数据管理（CAD/CAM/CAE/PDM）一体化的软件系统之一，应用十分广泛【1,2】。UG 基于完全的三维实体复合造型、特征建模、装配建模技术，能设计出各种各样复杂的产品模型，并且具有强大的参数化设计功能，能够很好地表达设计意图，易于修改参数化模型。另外UG 提供了完善的二次开发工具，二次开发程序可以建立起与UG 系统的链接，使用户开发的功能与UG 实现无缝集成。利用UG 二次开发技术，用户可以开发专用CAD 系统，满足实际的应用需求。 UG软件是第三代CAD系统的典范，是基于特征建模和基于约束的参数化和变量化的建模方法。为什么说UG为第三代CAD系统？【7】 第一代CAD系统主要用于二维绘图，其技术特征是利用解析几何的方法定义有关点、线、圆等图素。 第二代CAD系统主要是二维交互绘图系统及三维几何造型系统，其发展过程是从计算机辅助绘图到计算机辅助设计，从二维绘图到三维设计，进而到三维集成化设计的过程。在几何造型方面分别采用了三维线框模型、表面模型和实体模型。在实体造型上广泛采用了实体几何构造法（CSG法）和边界表示法（B-rep 法），CSG法即用简单实体(称为体素)通过集合运算交、并、差构造复杂实体的方法；B-rep法即是用物体封闭的边界表面描述物体的方法。 第三代CAD系统在建模方法上出现了特征建模和基于约束的参数化和变量化建模方法，由此出现了各种特征建模系统、二维或三维的参数化设计系统以及两种建模方法互相交叉、互相融合的系统。UG软件中参数化三维设计的核心技术便是特征建模，所以UG软件第三代CAD系统的典范，在接下来的章节将介绍三代建模方法（特征建模）相比较二代CAD的优势。
基于CREO2.0渐开线变位圆柱直齿轮的参数化设计 第一步: 设置参数 1、启动软件，新建文件，起名GEAR，取消“使用缺省模版”，选 择“mmns-par-solid”确定。 2、工具-参数-添加参数-如下图添加。 参数字母含义如下： M-模数 Z-齿数 ANG-压力角 B-齿轮厚度 DA-齿顶圆直径 DF-齿根圆直径HAX-定义齿顶高系数CX-定义齿顶系数X-变位系数第二步：设置圆柱齿轮的基本尺寸关系 1、工具-关系-输入如下关系：
2、以FRONT面为草绘面进行草绘—绘制四个圆。 3、工具-关系-输入以下关系：
确定后，按再生按钮。 第三步：绘制渐开线齿轮轮廓曲线 1、点击曲线-来自方程的曲线-选择笛卡尔坐标-进入程序编辑器 2、在程序编辑器输入以下方程： 3、编写完成后保存退出-在绘图窗口就产生一条曲线。 4、以RIGHT面和TOP面创建基准轴A-1；以分度圆和曲线为参照 创建参考点PNT0；以点PNT0和中心轴A-1为基准创建平面DTM1；
以DTM1平面为基准，以中心坐标为轴创建齿廓中心面DTM2。 5、打开关系窗口输入：D12=360/（4*Z），按再生按钮。 6、以DTM2为中心创建镜像特征，生成对称的渐开线，创建齿廓。 第四步：绘制渐开线齿轮单齿实体 1、拉伸实体：在使用边上选取“环”，选取最里面的圆（齿根圆 直径），完成草图，拉伸长度出始为15.在关系窗口输入：D13=B。
按再生按钮，就生成圆柱齿轮的齿根圆实体。 2、拉伸实体-创建齿轮的齿廓。初始值设为15. 3、在关系窗口输入以下容，按再生，生成实体。
2：参数化建模介绍 UG标准件开发都是基于标驱动参数化的标准件UG模板部件，因此UG标准件开发的实现，最重要的环节是建立参数化的标准件UG模板部件。在建立参数化标准件UG模板部件过程中要大量地应用到草图、参数化建模、表达式及装配建模等技术。 2.1参数化草图技术在UG标准件开发中的应用 在此部分不再详述草图的功能，介绍一些技巧： 1. 合理地设置草图的放置面，以达到标准件在调用时能够实现自动地装配定位。在此我们一般先建立绝对基准坐标系（Absolute CSYS，位于绝对位置的基准坐标系）或位于绝对工作坐标原点的固定基准面和固定基准轴，然后建立与绝对基准坐标系或过顶基准面呈一定偏置关系的相关基准面，并以此相关基准面作为草图的放置面。 2. 合理运用相关参数点、基准轴和相关基准面，建立标准件的草图定位原点。例如当我们使用相关参数点作为标准件的草图定位原点，只要在标准件管理器中，将相关参数点的坐标值设置为理想的目标值，标准件就能自动装配定位到指定位置。 2.2参数化建模技术在UG标准件开发中的应用 UG虽然支持非参数的标准件开发，但是，如果开发非参数的标准件就失去了其本质意义，因为它不能建立系列规格的零件尺寸标准，不能控制零件的几何及尺寸的变更。在真正意义上的UG标准件开发中，我们必然要使用全参数建模技术，用参数去驱动和控制标准件的结构和尺寸规格，因此在UG标准件开发过程中要具有参数化建模的观点和思想。要实现UG标准件的参数化建模，注意一下细节和技巧。 1. 前期要吃透标准件的特点，根据标准件的特点定义好设计意图、规划好结构设计实现方法、规划主控参数。 2. UG支持在一个部件文件中有多个主体结构体，我们在标准件的开发中一
ProE齿轮参数化建模画法作者：lm2000i （一） 参数定义
（二）在Top面上做从小到大的4个圆（圆心点位于默认坐标系原点），直径为任意值。生成后修改各圆直径尺寸名为(从小到大)Df、DB、D、Da，加入关系： Alpha_t=atan(tan(Alpha_n)/cos(Beta)) Ha=(Ha_n+X_n)*M_n Hf=(Ha_n+C_n-X_n)*M_n
D=Z*M_n/cos(Beta) Db=D*cos(Alpha_t) Da=D+2*Ha Df=D-2*Hf 注：当然这里也可不改名，而在关系式中采用系统默认标注名称（如d1、d2...），将关系式中的“Df、DB、D、Da”用“d1、d2…”代替。改名的方法为：退出草绘----点选草图----编缉----点选标注----右键属性----尺寸文本----名称栏填新名称 （三）以默认坐标系为参考，偏移类型为“圆柱”，建立用户坐标系原点CS0。此步的目的在于后面优化（步5）时，能够旋转步4所做的渐开线齿形，使DTM2能与FRONT重合。
选坐标系CS0，用笛卡尔坐标，作齿形线(渐开线)：Rb=Db/2 theta=t*45 x= Rb*cos(theta)+ Rb*sin(theta)*theta*pi/180 y=0 z= Rb*sin(theta)- Rb*cos(theta)*theta*pi/180
注：笛卡尔坐标系渐开线方式程式为 其中：theta为渐开线在K点的滚动角。因此，上面关系式theta=t*45中的45是可以改的，其实就是控制上图中AB的弧长。 （四）过Front/Right，作基准轴A_1；以渐开线与分度圆交点，作基准点PNT0；过轴A_1与PNT0做基准面DTM1。
第10章 ADAMS参数化建模及优化设计
本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。其中DOE是通过ADAMS/Insight来完成，设计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过本章学习，可以初步了解ADAMS参数化建模和优化的功能。 10.1 ADAMS参数化建模简介 ADAMS提供了强大的参数化建模功能。在建立模型时，根据分析需要，确定相关的关键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。在分析时，只需要改变这些设计变量值的大小，虚拟样机模型自动得到更新。如果，需要仿真根据事先确定好的参数进行，可以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，以便于观察不同参数值下样机性能的变化。 进行参数化建模时，确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View提供了4种参数化的方法： （1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。点坐标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。 （2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。 （3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。 （4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。 参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，而且可以达到对模型优化的目的。参数化机制是ADAMS中重要的机制。 10.2 ADAMS参数化分析简介 参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。在参数化分析过程中，根据参数化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。然后根据返回的分析结果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。ADAMS/View提供的3种类型的参数化分析方法包括：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。 10.2.1 设计研究(Design study) 在建立好参数化模型后，当取不同的设计变量，或者当设计变量值的大小发生改变时，仿真过程中，样机的性能将会发生变化。而样机的性能怎样变化，这是设计研究主要考虑的内容。在设计研究过程中，设计变量按照一定的规则在一定的范围内进行取值。根据设计变
摘要：UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。其参数化功能能够很好反映设计意图，参数化模型易于修改。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的基本思想和实现方法，结合实例分析了三维零件参数化模型的建立步骤，并创建立一个简单的零件库。关键词：UGNX，参数化，标准件库ThemethodofparameterizationmodelofUGandtheestablishmentmethodsof3Dpartware 摘要：UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。其参数化功能能够很好反映设计意图，参数化模型易于修改。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的基本思想和实现方法，结合实例分析了三维零件参数化模型的建立步骤，并创建立一个简单的零件库。 关键词：UGNX，参数化，标准件库 The method of parameterization model of UG and the establishment methods of 3D part warehouses. Ye Peng1 Hu jun1 Li ping2 （1 China Academic of Engineering Physics, Mianyang City Sichuan Provine, post code 621900 2 College of machinical engineering and automation Harbin Engineering University, Harbin 150001） Abstract： The UGNX is the CAD / CAE / CAM integration software of EDS company ,with powerful parameter design function, and it got the extensive application in the domain of designing and manufacturing. His parameter function can reflect design intention very clearly, and the parameter model is easy to revising. In this paper, based on the UGNX, we introduce the basic thought and realization method of 3D parameterization model, and the establishment step of 3D part parameterization model combined the living example, at the last, we create a simple 3D part warehouse. Keywords：UGNX, Parameterization，Standard component warehouse 一．引言 CAD技术的应用目前已经从传统的二维绘图逐步向三维设计过渡。从实现制造业信息化的角度来说，产品的三维模型可以更完整地定义和描述设计及制造信息。在产品设计和开发过程中，零部件的标准化、通用化和系列化是提高产品设计质量、缩短产品开发周期的有效途径，而基于三维CAD系统的参数化设计与二维绘图相比更能够满足制造信息化的要求。UGNX是美国EDS公司的CAD/CAE/CAM一体化软件，具有强大的参数化设计功能，在设计和制造领域得到了广泛的应用。本文以UGNX为支撑平台，介绍了三维参数化建模的实现方法，结合实例分析了一种三维零件库的建立方法。 二．参数化设计思想 在使用UG软件进行产品设计时，为了充分发挥软件的设计优势，首先应当认真分析产品的结构，在大脑中构思好产品的各个部分之间的关系，充分了解设计意图，然后用UG提供的强大的设计及编辑工具把设计意图反映到产品的设计中去。因为设计是一项十分复杂的脑力活动，一项设计从任务的提出到设计完成从来不会是一帆风顺的，一项设计的完成过程就是一个不断改进、不断完善的过程，因此，从这个意思上讲，设计的过程就是修改的过程，参数化设计的目的就是按照产品的设计意图能够进行灵活的修改，所以它的易于修改性是至
3.3锥齿轮的创建 锥齿轮在机械工业中有着广泛的应用，它用来实现两相交轴之间的传动，两轴的相交角一般采用90度。锥齿轮的轮齿排列在截圆锥体上，轮齿由齿轮的大端到小端逐渐收缩变小，本节将介绍参数化设计锥齿轮的过程。 3.3.1锥齿轮的建模分析 与本章先前介绍的齿轮的建模过程相比较，锥齿轮的建模更为复杂。参数化设计锥齿轮的过程中应用了大量的参数与关系式。 锥齿轮建模分析（如图3-122所示）： （1）输入关系式、绘制创建锥齿轮所需的基本曲线 （2）创建渐开线 （3）创建齿根圆锥 （4）创建第一个轮齿 （5）阵列轮齿 图3-122锥齿轮建模分析 3.3.2锥齿轮的建模过程 1．输入基本参数和关系式
（1）单击，在新建对话框中输入文件名conic_gear,然后单击； （2)在主菜单上单击“工具”→“参数”，系统弹出“参数”对话框，如图3-123所示； 图3-123 “参数”对话框 （3）在“参数”对话框单击按钮，可以看到“参数”对话框增加了一行，依次输入新参数的名称、值、和说明等。需要输入的参数如表3-3所示； 名称值说明名称值说明 M 2.5 模数DELTA ___ 分锥角 Z 24 齿数DELTA_A ___ 顶锥角 Z_D 45 大齿轮齿数DELTA_B ___ 基锥角 ALPHA 20 压力角DELTA_F ___ 根锥角 B 20 齿宽HB ___ 齿基高 HAX 1 齿顶高系数RX ___ 锥距 CX 0.25 顶隙系数THETA_A ___ 齿顶角 HA ___ 齿顶高THETA_B ___ 齿基角 HF ___ 齿根高THETA_F ___ 齿根角 H ___ 全齿高BA ___ 齿顶宽 D ___ 分度圆直径BB ___ 齿基宽 DB ___ 基圆直径BF ___ 齿根宽 DA ___ 齿顶圆直径X 0 变位系数
第10章 ADAMS参数化建模及优化设计 本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计((Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。其中DOE是通过ADAMS/Insight 计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。通过本章学习，可以初步了解ADAMS 建模和优化的功能。 10.1 ADAMS参数化建模简介 ADAMS 键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。在分析时， 以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真， 值下样机性能的变化。 进行差数参数化建模时，在确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View 了4种参数化的方法： （1）参数化点坐标 点坐标参数化时，修改点坐标值时，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。 （2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的以已被设置为设计变量的对象。例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。 值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。 （3）参数化运动方式 （4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。 上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。 参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动， 以达到对模型优化的目的。参数化机制是ADAMS中重要的机制。 10.2 ADAMS参数化分析简介 参数化分析有利于了解各设计变量对样机性能的影响。在参数化分析过程中， 化建模时建立的设计变量，采用不同的参数值，进行一系列的仿真。 果进行参数化分析，得出一个或多个参数变化对样机性能的影响。然后再进一步对各种参数进行优化分析，得出最优化的样机。ADAMS/View提供的3 设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。
CATIA参数化建模理念 1.CATIA参数化建模思路 1.1.逆向建模 现阶段我们是运用大坝的CAD二维图来画三维图，也就是说先有二维图，后有三维图；基于CATIA的逆向建模是先建模，再出二维图。 1.2.骨架设计 在传统的三维设计包含两种设计模式： ①自下而上的设计方法是在设计初期将各个模型建立，在设计后期将各模型按照模型的相对位置关系组装起来，自下向上设计更多应用于机械行业标准件设计组装。 ②自上而下设计的设计理念为先总体规划，后细化设计。 大坝骨架设计承了自上而下的设计理念，在大坝三维设计过程中，为了定义各建筑物相对位置关系，骨架包含整个工程的关键定位，布置基准，定义各个建筑物间相关的重要尺寸，自上向下的传递设计数据，应用这种技术就可更加有目的，规范地进行后续的工程设计。 1.3.参数化模板设计 一、参数化设计基本原理 参数化设计基本原理：建立一组参数与一组图形或多组图形之间的对应关系，给出不同的参数，即可得到不同的结构图形。参数化设计的优点是对设计人员的初始设计要求低，无需精确绘图，只需勾绘草图，然后可通过适当的约束得到所需精确图形，便于编辑、修改，能满足反复设计的需要。 ①参数（Parameter）是作为特征定义的CATIA文档的一种特性。参数有值，能够用关系式（Relation）约束。 ②关系式（relation）是智能特征的一般称谓，包括：公式（formulas）、规则（rules）、检查（checks）和设计表（design tables）。 ③公式（formulas）是用来定义一个参数如何由其他参数计算出的。 ④零件设计表：设计表是Excel或文本表格，有一组参数。表格中的每列定义具体参数的一个可能的值。每行定义这组参数可能的配置。零件设计表是创建系列产品系列的最好方法，可以用来控制系列产品的尺寸值和特征的激活状态，表格中的单元格通常采用标准形式，用户可以随时进行修改。 ⑤配置（Configuration）是设计表中相关的参数组的一组值。
proe参数化建模简介(1) 本教程分两部分，第一部分主要介绍参数化建模的相关概念和方法，包括参数的概念、参数的设置、关系的概念、关系的类型、如何添加关系以及如何使用关系创建简单的参数化零件（以齿轮为例）。 第二部分介绍参数化建模的其他方法：如族表的应用、如何使用UDF(用户自定义特征)、如何使用Pro/Program创建参数化零件。（后一部分要等一段时间了，呵呵）参数化设计是proe重点强调的设计理念。参数是参数化设计的核心概念，在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的。参数化设计的突出有点在于可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图，从而修改设计意图。关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。 所以，首先要了解proe中参数和关系的相关理论。 一、什么是参数？ 参数有两个含义： ●一是提供设计对象的附加信息，是参数化设计的重要要素之一。参数和模型一起存储，参数可以标明不同模型的属性。例如在一个“族表”中创建参数“成本”后，对于该族表的不同实例可以设置不同的值，以示区别。 ●二是配合关系的使用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。 二、如何设置参数 在零件模式下，单击菜单“工具”——参数，即可打开参数对话框，使用该对话框可添加或编辑一些参数。
1.参数的组成 (1)名称：参数的名称和标识，用于区分不同的参数，是引用参数的依据。注意：用于关系的参数必须以字母开头，不区分大小写，参数名不能包含如下非法字符：！、”、@和#等。 (2)类型：指定参数的类型 ?a)整数：整型数据 ?b)实数：实数型数据 ?c)字符型：字符型数据 ?d)是否：布尔型数据。 (3)数值：为参数设置一个初始值，该值可以在随后的设计中修改 (4)指定：选中该复选框可以使参数在PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统中可见 (5)访问：为参数设置访问权限。
第三章内齿圆柱齿轮参数化建模 1.1内齿圆柱齿轮简介 内齿轮（internal gear） ------ 齿顶曲面位于齿根曲面之内的齿轮。应用于有特殊要求的传动系统中。 1.2建模分析 内齿轮的建模和直齿轮的建模基本上是大同小异，只是齿顶圆和齿根圆位于内侧而已。其中，齿顶圆和齿根圆的表达式也有所不同，它们分别是： da=d-2*m*（hax+x）（齿顶圆） df=d+2*m*（hax+cx-x）（齿根圆） 1.3建模表达式 a = 20 （压力角） z= 25 （齿数） m = 4 （模数） hax = 1 （齿顶高系数） cx= 0.25 （顶隙系数） x= 0 （变位系数） d=m*z （分度圆） db=d*cos（a）（基圆） da=d-2*m*（hax+x）（齿顶圆） df=d+2*m*（hax+cx-x）（齿根圆）
t =1 （系统变量） s=45*t (展开角) xt=db/2*cos(s)+db/2*sin(s)*rad(s) (X 坐标) yt=db/2*sin(s)-db/2*cos(s)*rad(s) (Y 坐标) zt = 0 (Z 坐标) 1.4建模过程 (1)新建文件 (2)建立表达式 打开表达式”工具，输入相应参数和公式，如图 其他要求与第二章相同 (3)建立渐开线
使用规律曲线”工具，选择根据方程”建立渐开线。 (4)建立基本圆 使用圆弧/圆”工具，以原点为圆心，分别建立直径为d/2”、da/2 ”、df/2 ”的三个圆，第四个圆为内齿轮的外圈圆，直径大小根据实际需要而定。如图 (5)建立连接线 打开直线"工具，建立以原点和渐开线内端点为端点的连接线 (6)建立对称面 打开基准平面”工具，以自动判断”依次选择Z轴、渐开线与分度圆交点，建立参考平 面，然后再以自动判断”选择参考平面与Z轴，输入角度360/4/z ”，建立对称平面
proe参数化建模 本教程分两部分，第一部分主要介绍参数化建模的相关概念和方法，包括参数的概念、参数的设置、关系的概念、关系的类型、如何添加关系以及如何使用关系创建简单的参数化零件（以齿轮为例）。 第二部分介绍参数化建模的其他方法：如族表的应用、如何使用UDF(用户自定义特征)、如何使用Pro/Program创建参数化零件。（后一部分要等一段时间了，呵呵） 参数化设计是proe重点强调的设计理念。参数是参数化设计的核心概念，在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的。参数化设计的突出有点在于可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图，从而修改设计意图。关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。 所以，首先要了解proe中参数和关系的相关理论。 一、什么是参数？ 参数有两个含义： ●一是提供设计对象的附加信息，是参数化设计的重要要素之一。参数和模型一起存储，参数可以标明不同模型的属性。例如在一个“族表”中创建参数“成本”后，对于该族表的不同实例可以设置不同的值，以示区别。 ●二是配合关系的使用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。 二、如何设置参数 在零件模式下，单击菜单“工具”——参数，即可打开参数对话框，使用该对话框可添加或编辑一些参数。 1.参数的组成 (1)名称：参数的名称和标识，用于区分不同的参数，是引用参数的依据。注意：用于关系
的参数必须以字母开头，不区分大小写，参数名不能包含如下非法字符：！、”、@和#等。 (2)类型：指定参数的类型 ?a)整数：整型数据 ?b)实数：实数型数据 ?c)字符型：字符型数据 ?d)是否：布尔型数据。 (3)数值：为参数设置一个初始值，该值可以在随后的设计中修改 (4)指定：选中该复选框可以使参数在PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统中可见 (5)访问：为参数设置访问权限。 ?a)完全：无限制的访问权，用户可以随意访问参数 ?b)限制：具有限制权限的参数 ?c)锁定：锁定的参数，这些参数不能随意更改，通常由关系式确定。 (6)源：指定参数的来源 ?a)用户定义的：用户定义的参数，其值可以随意修改 ?b)关系：由关系式驱动的参数，其值不能随意修改。 (7)说明：关于参数含义和用途的注释文字 (8)受限制的：创建其值受限制的参数。创建受限制参数后，它们的定义存在于模型中而与参数文件无关。 (9)单位：为参数指定单位，可以从其下的下拉列表框中选择。 2.增删参数的属性项目 可以根据实际需要增加或删除以上9项中除了“名称”之外的其他属性项目
第二章直齿圆柱齿轮参数化建模 1.1直齿圆柱齿轮简介 直齿轮(Spur gear ) ------- 齿线为分度圆柱面直母线的圆柱齿轮。 直齿轮的制造较其他齿轮简单，是所有齿轮类零件中应用最广泛的，然而普通的直齿轮沿齿宽同时进入啮合，会产生冲击振动噪音，传动不平稳。而斜齿圆柱齿轮和人字齿圆柱齿轮传动则优于直齿，将接上来的几章进行探索。 1.2建模分析 齿轮建模最基本和最重要的是渐近线，而渐近线的建立则离不开表达式。而且表达式是参数化建模的依据，所以表达式的确立是整个参数化建模的核心。 因此，表达式中变量的确立显得尤为重要。表达式中，主要的是渐开线的公式，其他 变量可根据实际设计的零件特征确立，如孔径、键槽宽度、凸台高度等等。 齿轮的基体，可以同过拉伸”、旋转”或圆柱”直接建立一个圆柱体。圆柱体的直径要根据建齿的方式而定。齿的建立有求和、求差两种。求和即先建立一个齿，然后与齿根圆求和，求差即先建一个齿槽，然后与齿顶圆求差。因为求差法建模速度更快、操作方便、出错少，因此下面将以求差法进行建模。既然以求差法建模，那么圆柱体直径即为齿顶 圆。 渐开线建立后，可利用镜像曲线得到另一半的渐近线，组成拉伸曲线。镜像用的对称 平面，可以先建立参考面，然后以其为基准，绕Z轴转过特定的角度。该角度大小为360/4/z，即每个齿所占角度的一半。 从齿轮的齿的分布角度来看，可利用实例特征”(阵列)，先建立一个齿或一个齿
槽，然后再进行实例的阵列，完成多个齿的建模。
1.3建模表达式 a = 20 （压力角） z= 25 （齿数） m = 4 （模数） hax = 1 （齿顶高系数） cx= 0.25 （顶隙系数） x= 0 （变位系数） d=m*z （分度圆） db=d*cos（a）（基圆）da=d+2*m*（hax+x）（齿顶圆）df=d-2*m*（hax+cx-x）（齿根圆）t =1 （系统变量） s=45*t （展开角） xt=db/2*cos（s）+db/2*si n（s）*rad （s） yt=db/2*si n（ s）-db/2*cos （s）*rad（s） zt = 0 （Z 坐标） 1.4建模过程 （1）新建文件 （2）建立表达式 （X坐标）
ADAMS/VIEW 参数化和优化设计实例详解本例通过小球滑落斜板模型，着重详细说明参数化和优化设计的过程。 第一步，启动adams/view（2014版），设置工作路径，设置名称为incline。 名称 存储路径第二部，为满足模型空间，设置工作网格如图参数。 修改尺寸 第三部创建斜板。点击Bodies选项卡，选择BOX，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，坐标为（0,0,0）和（-500,-50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xieban。
右键输入坐标，创建点BOX rename 输入xieban
第四部创建小球。点击Bodies选项卡，选择Sphere，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，球心坐标为（-500,50,0）和半径坐标（-450,50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xiaoqiu。 输入两点 Rename，及创建效果 第五部创建圆环。点击Bodies选项卡，选择Torus，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，圆环中心坐标为（450,-1000,0）和大径坐标（500,-1000,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为yuanhuan。完成后效果如下图： 第六部修改小球尺寸及位置。首先修改小球半径为25mm，在小球上右键，选择球体，点击Modify，然后设置如下图；然后修改小球位置，将Y坐标移到25mm处，选择Marker_2点，
右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。 右键编辑球半径 修改半径为25 改后效果 修改球的位置
设置球坐标 完成修改后效果 第七部修改圆环尺寸及位置。将圆环绕X轴旋转90度，选择Marker_3点，右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。修改圆环尺寸，大径为40mm，截面圆环半径为12mm，右键，选择圆环体，点击Modify ，然后设置如下图。至此，模型建立完毕。 修改圆环位置
Pro/E圆锥齿轮参数化建模 第一篇：认识锥齿轮==================================P2-P4 第二篇：当量齿数建模================================P5-P11 第三篇：球面渐开线精确建模==========================P12-P20
第一篇：认识锥齿轮 1、认识锥齿轮 先来看一组锥齿轮图片（动画图片请点原文）。 锥齿轮是圆锥齿轮的简称，它用来实现两相交轴之间的传动，两轴交角Σ可以是任意的，机械传动中应用最多的是两轴交角Σ=90度的锥齿轮传动。下图为一对轴交角Σ=80度的锥齿轮平面动画
2、锥齿轮的一些几何参数 齿数（tooth_n）、模数（module）、压力角（pressure_a）、齿宽（face_width）、分度圆锥角（pitch_cone_a）、轴交角（shaft_a）即可确定单个锥齿轮。如上图，有 pitch_rad = pitch_dia/2 = tooth_n* module/2 addendum = 1*module dedendum = (1+0.25)*module shaft_a = pitch_cone_a+ pitch_cone_a_rel （即Σ= δ1+δ2） 锥齿轮传动比 i = Z2/Z1= Z2*module/Z1*module = pitch_dia_rel/pitch_dia = pitch_rad_rel/pitch_rad1 因pitch_rad_rel / sin(δ2) = pitch_rad / sin(δ1) 所以，传动比又有 i = sin(δ2) / sin(δ1) 设计一对锥齿轮，通常是根据设计需要确定齿数（传动比）、模数和轴交角，然后通过解下面方程组得出两个锥齿轮的分度圆锥角 sin(δ2)/sin(δ1) = Z2/Z1 δ1+δ2 = Σ