参数化设计的优势与劣势研究
摘要：随着计算机的日益发展，参数化设计成为现代建筑设计发展的必然趋势。本文首先阐述了参数化设计的含义，然后从优劣两个方面探讨了建筑设计中的参数化设计，具有较强的前瞻性和科学性，以期推动建筑设计的发展。
关键词：参数化设计；建筑设计；优势；劣势
Abstract: with the development of computer, parametric design for the modern architectural design the inevitable trend of development. This paper expounds the meaning of parametric design, and then from two aspects discusses the quality of architecture design parametric design, with strong prospective and scientific nature, to promote the development of architectural design.
Keywords: parametric design; Architecture design; Advantages; disadvantage
1参数化设计的含义
建筑不是孤立在客观环境之外的，这些限制条件就是德勒兹所说的“力”，建筑是处理了这些“力”的关系之后的结果，建筑师同样拿来德勒兹“抽象机器”的概念，将建筑对应这台“抽象的机器”，将这些“力”从“机器”的一端输入，而“机器”的另一端就会输出相应的结果，这个过程同时也对应了建筑设计过程。建筑师的主要工作不是在纸上涂抹、画概念草图，而是将影响建筑设计的限制条件转化成这种“力”，并建立一台“抽象的机器”，而表达建筑的工作是由计算机来完成的，对计算机而言，这些“力”被称为“参数”或“参变量”，“抽象的机器”被称为“参数化模型”，参数化设计就可以表示为将参数输入参数化模型并由计算机生成建筑形体的过程。
徐卫国教授对参数化设计做过如下定义：“它把影响建筑设计的因素看作参数，然后找到一种关系，那这些影响建筑设计的参数组织到一起，借助于计算机编程和计算机的软件将其组织在一起，形成一个参数模型。参数中包括了各种各样的影响因素，有些因素是可变的，称为参变量，有一些参数是固定不变的。当改变参变量的量的时候，就能得到不同的结果，这个结果就是设计的雏形，也就形成了参数设计的结果。”
参数模型的建立需要很多的工具，这些工具很多都来源于其他学科，分形理论、涌现理论、元胞自动机理论都是组成参数化工具箱的工具，对于同一个建筑设计师选择的工具可以是不同的，建筑生成的结果会根据选取工具的不同而不同，对于不同的建筑采取相同的工具由于参数的不同也会产生不同的结果，这些都完全取决与建筑师个人的选择。
（1）槽轮机构的典型结构如图所示，它由主动拨盘、从动槽轮和机架组成。拨盘以等角速度作连续回转，当上的圆销未进入槽轮的径向槽时，由于槽轮的内凹锁止弧nn被拨盘的外凹槽锁止弧mm卡住，故槽轮不懂。图示为圆销钢进入槽轮径向槽时的位置，此时锁止弧nn又也刚被松开。此后，槽轮受圆销的驱使而转动。当圆销在另一边离开径向槽时，锁止弧nn又被卡住，槽轮又静止不懂。直至圆销再次进入槽轮的另一个径向槽时，又重复上述运动。所以槽轮作时动时停的间歇运动。 槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳的、间歇的进行转位。但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合 普通槽轮机构的运动系数 在图中所示，当主动拨盘B回转一周时，槽轮A的运动时间与主动拨盘转一周的总时间之比，称为槽轮机构的运动系数，并以к表示 因为拨盘B一般为等速回转，所以时间之比可以用拨盘转角之比来表示。对于单圆销外槽轮机构，时t1与t2所对应的拨盘转角分别为2和2又为了避免圆销B和径向槽发生刚性冲击，圆销开始进入或脱出径向槽的瞬时，其线速度方向应沿着径向槽的中心线。由图可知2α=π-2β此设计槽轮又4个均布槽，则外槽轮机构的运动系数为 к=α/π=1/4
因为运动系数大于零，所以外槽轮的槽数应大于或等于3，由式可知，其运动系数总小于0.5，故此单销外槽轮机构槽轮的运动时间总小于其静止时间。 此外，当圆销开始进入和退出径向槽时，由于角加速度有突变，故在此两瞬时有柔性冲击。而且槽轮的槽数愈少，柔性冲击愈大。 （2）槽轮的强度设计 四槽槽轮机构圆梢所受最大作用力max F 的计算公式如下： 2 max ()Z z M Jnw F c d a M =+ 式中a 为中心距，参数c 、d 的取值查文献［1］为2.000、2.337，代入式得max F =1.2039kN ，由以上较小结果得选择接触疲劳强度为设计准则，选择槽轮材料为45钢，感应淬火热处理，热处理等级MQ ，表面硬度45HRC ，圆销采用ZCuSn10P1锡青铜。 由文献得，45钢的弹性模量1203E GPa =，泊松比10.24u =，ZCuSn10P1锡青铜的弹性模量2110E GPa =，泊松比10.33u =，根据H.Hertz 公式，槽轮与圆销的最短接触长度为： 222 1212111n A HP F r L u u E E πσ=?--+ 由于圆销较易更换，且为耐磨材料，因此接触强度以槽轮为准，查文献，设1100HP Mpa σ=，代入式得 2.8422L mm =，由此得选用10mm 厚的槽轮是非常安全的。 2、槽轮的尺寸计算 槽数 z=4 槽轮每次转位时，主动件的转角 2α=π（1-2/z ） α=0.5π 槽间角 2β=2π/z β=0.25π 主动件圆销中心直径 R1=asin β
Grasshopper 参数化建筑设计应用 摘要：在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成 的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Grasshopper独特的可视化编程建模，适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。Grasshopper 其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始 模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具特点、简单易行的参数化设计的软件。 关键词：参数化设计；Grasshopper；模型；变量绪论参数化建模技术在辅助 建筑设计上的应用越来越广泛，参数化设计，对应的英文是Parametric Design 标 准的英语表达是：ParametricDesign is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。 它是一种建筑设计方法该方法的核心思想是，把建筑设计的要素都变成某个 函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得形态各异的建筑设 计方案。通过对Grasshopper 在建筑设计应用中的研究，可以帮助我们更好的理 解参数化设计建筑本身对建筑行业的影响，参数化概念的引入，可以对复杂形体 建筑构造进行精确调节，在保持固有衍生关系的前提下，进行最优化设计；并且 可以引入相应数学算法，使建筑自身在一个严密逻辑下进行自我设计。 一、Grasshopper 参数化设计概述1、目前参数化软件应用现状：参数化设计 工具随时间的发展和参数化设计的广泛应用，由一开始的应用其他领域的软件逐 渐发展到应用为建筑领域专门开发的软件。如动画领域的Maya、3dsmax,虽然是 为动画产业设计的软件，但其中有大量功能经恰当使用也可用来定义物体间的几 何逻辑关系。 UG、TopSolid 拥有明确的几何逻辑、强大的造型控制能力、极为准确的建模 功能以及直接将模型转化为施工图纸的建造服务功能。它们虽属工业化设计软件 却被用于辅助建筑设计。还有一类专门为建筑师开发的软件或插件。如以CATIA 为平台GT 开发的Digital Project、以RHINO 为平台的Grasshopper、Autodesk 公司 开发的Revit、以MicroStation 为平台开发的Generative Component 等。上述软件 可被应用于项目的不同阶段，也有各自不同优势。Revit Architecture 软件经过逐 渐的改进，目前已经具有了非常完善的建筑参数化设计与作图功能，其提供的族(Famliy)模型编写平台能够为建筑师较快掌握，建立特定制图环境所需的参数化模型、详图构件与标准符号。DP 主要应用于整个工程全面设计、生产、管理的较好选择。 2、Grasshopper 编程建模在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros 和Grasshopper 组成的参数化设计平台是目前最为流行、使用得最为广泛的一套设计平台，Rhinoceros 建模软件拥有强大的造型能力和Grasshopper 独特的可视化编程建模，两者结合比较适合于前期方案构思阶段的快速实验。Grasshopper 采用并行数据控制方式。使得简单的程序可以处理复杂的的数据控制。它不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单流程方法达到设计师所 想要的模型。
第三章产品级参数化设计 本章所研究的是关于产品级的参数化设计问题，为此，拟订“产品模块化、模块参数化”的技术思路来对小型热风微波耦合干燥设备模块化设计进行研究。 3.1参数化设计概述 传统的CAD设计主要针对零件级别的建模，对产品设计本身缺乏有效的支撑，只有最后的结果，不注重整个设计过程，有输入数据量大，操作难度大，无参数设计功能，不能自动更新现有模型，设计周期长，效率低，工作量重复等缺点。 参数化设计过程中，Revit Building是一中重要思想，它在保证参数化模型约束不变的的条件下，通过修改模型的基本尺寸参数来驱动参数化模型，完成模型更新从而获得新模型的现代化设计方法。模型的设计不是一蹴而就的，往往经过一个复杂的过程，在设计初期，设计人员对产品的认识较浅，不能完全确定设计其边界条件，并不能一次性设计出满足产品要求的所有条件。随着时间的推移，研究的深入，设计人员通过不断的修改模型的尺寸和造型，摸索研究之后，一步一步设计出满足所有条件的产品。由此可知，设计是一个不断修改，不断更新数据并且不断满足模型约束条件的过程，这种精益求精，追求完美的过程促进了CAD系统中参数化设计的产生华和发展。参数化设计大大提高了设计的效率，缩短了设计周期的同时大大减少了设计人员的工作强度和工作压力。 目前，参数化设计已经实际运用并且不断的发展壮大，已经成为现代设计与制造，机械设计系统等方向的研究热点，与之相关的各种CAD软件系统也不断的设计完善自己的参数化设计系统和功能，满足未来设计发展的需要。另外，对于标准化，系列化产品，参数化设计尤为重要，对于此次热风微波耦合干燥系列产品，采用参数化设计技术是非常好的选择。 3.1.1 参数化设计定义 参数化设计是机械CAD系统的一项非常关键技术，从最初的概念设计到详细设计，到最后形成产品，它贯穿产品设计的全过程。参数化设计是将参数化的产品模型用数学中一一对应关系来表示，而不是确定其数值，当某些参数变化时，与之相关的其他参数也将随之改变，达到几何更改控制几何形状的目的。这种快速反应的尺寸驱动，高效的图形修改功能，为产品设计、产品造型、产品更新修改，产品系列化设计等提供了有效的手段。其核心是通过产品约束的表达方式，使用设计好的一组尺寸参数和约束来描述产品模型的几个图形，能够充分满足相同或者相近几何拓扑关系的设计需求，充分体现设计者的设计思想。 根据参数化设计对象不同，可以将参数化设计分成两种：零件级参数化设计和产品级参数化设计。目前，广泛应用于实践的是零件级参数化设计方法，主要是指在单个零部件的内部通过尺寸参数和约束控制零件的参数化模型，当尺寸参数和约束发生变化时，参数化零件模型自动更新。相对于零件级参数化设计，产品级参数化设计是一种更加高级的参数化设计方法，它更加注重零部件之间的相互关联关系，当某一个零件的参数修改后，与该零件相关的其他零部件也将完成同步更新，这种更新包括形状的更新和尺寸的更新。由此可知，产品
基于Predator SFC 系统的槽轮机构CAD/CAM 创新实验 ---------------槽轮机构设计方案 1． 槽轮机构简介 在图1中的外槽轮机构中，主动件拔盘以角速度w1匀速转动，当拔盘上的圆 销转到图1所示的A 位置时，拨盘上锁止弧S1的起使边到达中心连线O 1O 2位置，槽轮开始转动。当圆销转到A 1时，拔销退出轮槽，拔盘继续转动，槽轮却停止转动，我们称此时的槽轮被锁住，槽轮上的内凹锁止弧和拨盘上的外凸锁止弧啮合在一起。这样，主动拨盘连续转动就转换成槽轮的间歇转动。为避免槽轮在起动和停歇时发生刚性冲击，拔销开始进入和离开轮槽时，轮槽的中心线应和圆销中心A 的运动圆周相切，即拔销转到图1所示位置时，O 1A ⊥O 2A 。 图1外槽轮机构 组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。 ω ωo o 锁止弧 槽轮 拨盘 圆销
工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。 作用：将连续回转变换为间歇转动。 特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化，不适合高速运动场合。 2．槽轮机构优点 (1)结构简单，工作可靠，效率较高; (2)在进入和脱离啮合时运动较平稳，能准确控制转动的角度; (3)转位迅速，从动件能在较短的时间内转过较大的角度; (4)槽轮转位时间与静止时间之比为定值。 3．槽轮机构缺点 (1)槽轮的转角大小不能调节; (2)槽轮转动的始、末位置加速度变化较大，从而产生冲击: (3)在工作盘定位精度要求较高时，利用锁紧弧面往往满足不了要求，而需另加定位装置。 (4)槽轮的制造与装配精度要求较高。由于这些原因，槽轮机构一般应用在转速不高的装置中。 4．槽轮机构的工作原理 槽轮机构，又叫马尔他机构或日内瓦机构，由具有径向槽的槽轮1和具有拨销2的拨杆3组成，其工作原理如图2所示。
参数化设计的建筑设计方法研究 摘要：非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化;清除了时间与空间的二元对立，表现了时空统一的状态；歌颂了高度的连续性与流动性。建筑物也像其他人造物一样受这些新的科学理论的影响，开始摆脱规则标准几何形体的枷锁，走向非线性参数化的发展道路。参数化设计植根于软件的发展，发自建筑学对于周边领域或是学科的借鉴； 关键词：非线性建筑；现象学设计方法；生成性参数化设计; 关系构建式参数化设计；脚本设计 全球化经济是当代真实的准则，将所有的东西都变成了商品，所有的地方都变成了市场。过度的媒体文化缩小了天真的或是独特的发明的可能性，吸收了所有的不同和例外。所有的优势都已经被占有过，所有的事情也都被做过，想过，或是规划过。建筑也是如此，大多数的建筑会被层层的建筑规范，区域规划，工业准则，标准化参数，市场需求甚至政治需要所包围，事实上建筑师所拥有的自由是一种已经被限定过的自由。先进的建筑诞生于建筑师终于认识到自己跳不出这种已经被限定过的自由，而所有“创造美好世界”的幻想都只是庸人自扰，于是伴随着名称的变化也伴随着所标榜的“主义”的变化，从“批判”变成了“后批判”（从解构到后解构，从后现代到后后现代）。这种变化实际上代表了一种倒退——因为“后”并不代表“超越”，而仅仅代表“之后”。在当代先进的建筑师中两个最大的力量，“Dutch派”和“Parametric派”，“Dutch派”算是一种简称——代表库哈斯和他的模仿者及追随者们。他们的作品建立在差异的人类特性和弱点之上，喜欢寻找已知社会和系统的漏洞，然后进行反向的设计，并且喜欢用大量的统计学数据和量化的研究来兜售他们机智的结果。而另外一种建筑学的力量可以称为“Parametric派”，或是”Parametric Design”(参数化设计）。 在这里有必要先介绍一下非线性建筑的概念，非线性建筑人们往往忽视最普通的自然现象，比如自然界中的万物都是非规则的形状便是一例。无论植物、生物还是动物，包括人本身在内，其形状没有一个是规则状的。但是，在人类世界中，人造物大部分却都是规则规范的几何形体，建筑更是如此。原因之一可能与人类坚信欧几里德几何理论有关，原因之二也许是因为人类生产能力有限，技术条件不够，因而，依靠仅有的生产技术能力只能制造出简单标准的人造物体。然而上世纪中叶开始，非线性科学理论的不断发明，突破了线性科学对人类的束缚，人们对欧几里德几何体系产生了怀疑，影响到人类产品制造业，则表现为产品形态的非标准化。模糊理论、混沌学、耗散结构理论、涌现理
1模块化机械设计 1.1模块及模块化的概念 模块是一组具有同一功能和结合要素(指联接部位的形状、 尺寸、连接件间的配合或啮合等),但性能、规格或结构不同却能 互换的单元。模块化则是指在对产品进行市场预测、功能分析的基础上划分并设计出一系列通用的功能模块,然后根据用户的 要求,对模块进行选择和组合,以构成不同功能或功能相同但性 能不同、规格不同的产品。 1.2模块化机械设计相关性 模块化设计所依赖的是模块的组合,即结合面,又称为接 口。为了保证不同功能模块的组合和相同功能模块的互换,模块 应具有可组合性和可互换性两个特征。这两个特征主要体现在 接口上,必须提高模块标准化、通用化、规格化的程度。对于模块化机械设计,可见其关键是怎样划分模块,这里主要通过综合考 虑零部件在功能、几何、物理上存在的相关性来划分模块。 (1)功能相关性零部件之间的功能相关性是指在模块划分 时,将那些为实现同一功能的零部件聚在一起构成模块,这有助 于提高模块的功能独立性。 (2)几何相关性零部件之间的几何相关性是指零部件之间 的空间、几何关系上的物理联接、紧固、尺寸、垂直度、平等度和同轴度等几何关系。 (3)物理相关性零部件之间的物理相关性是指零部件之间 存在着能量流、信息流或物料流的传递物理关系。 1.3模块化机械设计的优点 模块化机械设计在技术上和经济上都具有明显的优点,经 理论分析和实践证明,其优越性主要体现在下述几方面: (1)可使现在机械工业得到振兴,并向高科技产业发展; (2)减轻机械产品设计、制造及装配专业技术人员的劳动强 度; (3)模块化机械产品质量高、成本低,并且妥善解决了多品 种小批量加工所带来的制造方面的问题; (4)有利于企业根据市场变化,采用先进技术改造产品、开 发新产品; (5)缩短机械产品的设计、制造和供货期限,以赢得用户; (6)模块化机械产品互换性强,便于维修。 2模块化机械设计在UG中的实现 2.1总体构思 在用UG进行机械设计时,为了将常用件模块化,首先要把 常用件的三维模型表达出来。对于系列产品,可按照成组技术的 原理进行分类,一组相似的常用件建立一个三维模型,即所谓的 三维模型样板。根据UG参数化设计思想,一个三维模型样板可 认为是一组尺寸不同、结构相似的系列化零部件的基本模型。把
《基于参数化的风景园林设计行业发展》 数字化（digital）“是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再将这些数字、数据转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理后建立数字化模型。数字计算机的一切运算和功能都是用数字来完成的”[1]，在设计领域中应用时，数字化设计（digital design）“包含的范围非常广泛，只要在设计的任何一个环节以任何方式使用了计算机，都可以说是数字化设计”[1]。[1] 匡纬. 风景园林“参数化”规划设计发展现状概述与思考[J]. 风景园林，2013（1）：58-64.他们认为在范畴上，数字化设计包含参数化设计。 参数化设计发展简史 其实参数化设计思想介入前期方案生成在欧美发达国家早已有之，在20 世纪50~60 年代，美国经历了大萧条之后的第一次建设高峰，而欧洲则忙于处理二次世界大战后满目疮痍的景象。在经历了为解决居住问题和就业问题而快速发展短暂狂热之后，针对已经空前成熟的资本主义价值观本身，欧美人显然发现本国本地区文化遗产的延续和自然生态保护的重要性。 70 年代后期，计算机技术开始萌芽并以惊人的速度发展，随着晶体管技术的发明和推广，以IBM 为代表的企业纷纷走向计算机技术之路，在这个国际大背景下，在众多的设计公司中，SOM 建筑师事务所是最早意识到计算机能够给建筑行业带来一场前所未有革命的公司，早在20 世纪70~80 年代就提出了BIM（Building information modeling）即“一体化设计”的概念。伊恩·麦克哈格（Ian Lennox McHarg）是最早将参数化思想运用到生态园林景观设计的设计师之一，《设计结合自然》（Design With Nature，1969）中所介绍的矢量叠合绘制专题图的分析方法在现在看来已经无甚新奇，但在当时的社会环境背景下可谓巨大突破[3] [3]伊恩?伦诺克斯?麦克哈格. 设计结合自然[M]. 芮经纬译. 天津：天津大学出版社，2006.10. 实质上，参数化设计并不仅仅是建筑表皮的生成和建筑造型的“酷炫”这么简单，正因建筑本身的非自足性，一系列制约因素必须考虑其中，包括方案阶段的日照、供电、采暖、能源利用、环保、材料，建设过程中的结构实施难度、施工工艺、结构安全性和建成后的各种检验（包括LEED 检验），牵一发而动全身，在这种客观环境要求下，BIM 一体化设计模式就有了意义，其所追求的目标是建筑单体从内而外、自始至终整个生命周期的合理性、科学性和节约性，而现今我们所看到的在中国发生的种种建筑实践，大部分都与此毫无关联。 随着参数化设计在建筑领域的不断发展渗透，一种新的思潮“参数化主义”也随之涌现。“参数化主义”（parametricism）是由英国皇家建筑师学会建筑师、扎哈·哈迪德（Zaha Hadid）建筑事务所合伙人帕特里克·舒马赫（Patrik Schumacher）最早提出的(如图6)，尽管这个称谓仍有争议，但已在一定范围（哲学领域）内开始运用。 线性景观是可以用简单的数量和逻辑关系概括的、直接性的、静态的景观，以欧洲古典园林为代表的规则对称式园林是最好的例证——一切均以数学上的几何比例为基础扩展开去，甚至将人的尺度也纳入到这一庞大的比例美学系统中来，其从形式到功能布局均是简单的二元关系（从点到点），是可以用x、y、z 三轴向量概括的；而非线性景观则融合了复杂的多元关系，单纯靠几何比例已无法解释其微妙之处，其特征是神秘而和谐，并带有混沌中意外的突变，且其中蕴含着各种逻辑上的关系，甚至哲学和心理学上的某种相互关联，并不单单是美学关联那么简单了。中国古典园林所蕴含的哲学原理和审美特质，使其体现出朴素的非线性特征来——看似随意而为的外在布局形式，实质上是追随“画意”和中国人眼中的自然主义的结果，而使其被赋予了一种内在的“禅意” 在现阶段的中国，面对一个数据充实、分析到位、系统完善而可能平面上不那么好看的科学设计，与一个平面表现十分花哨，却漏洞百出、难以自圆其说的艺术设计，很多决策者可能
§槽轮机构 4.2.1槽轮机构的类型、工作原理和应用 图槽轮机构 槽轮机构又称马尔他机构，有外啮合和内啮合两种类型，如图所示。本节仅介绍常用的外槽轮机构。槽轮机构由具有径向槽的槽轮2和具有圆销G的拨杆1及机架所组成。原动件l作等速连续转动时．，从动件2时而转动，时而静止。当拨杆l的圆销A未进入槽轮2的径向槽时，由于槽轮2的内凹锁止弧夕被拨杆1的外凸锁止弧卡住，故槽轮2静止不动。图，a所示是圆销A开始进入槽轮2的径向槽时的位置，这时锁止弧卢开始被松开，因而圆销A能驱使槽轮转动。当圆销开始脱离槽轮的径向槽时，槽轮的另一锁止弧又被拨杆1的外凸圆弧卡住，致使槽轮2又静止不转，直至拨杆1的圆销A再次进入槽轮的另一径向槽时，两者又重复上述运动过程。外啮合槽轮机构，原动拨杆1与从动槽轮转向相反；内啮合槽轮机构，原动拨杆l与从动槽轮2转向相同。 图槽轮机构在电影放映机中的应用 槽轮机构具有构造简单、制造容易、工作可靠和机构效率高等特点；但槽轮机构在工作时有冲击，并随着转速的增加及槽数的减少而加剧，故适用范围受到一定的限制。 槽轮机构常用于某些自动机械(如自动机床、电影放映机等)和轻工机械中作转位机构。图所示为槽轮机构在电影放映机中的应用。 4.2.2槽轮机构的主要参数 槽数n和圆销数k是槽轮机构的两个主要参数。 为了使槽轮开始转动和终止转动时的角速度为零以免刚性冲击，圆销进入或脱离槽轮的径向槽时，圆销中心的轨迹圆应与径向槽的中心线相切。由图，a 可得槽轮2转动时拨杆1的转角为 (4-2) 在一个运动循环中，槽轮2的运动时间与原动件1的运动时间之比称为运动系数，用表示。对于单销槽轮机构，若原动件等速转动一周为一个运动循环，则时间比可转换成转角之比，即 (4-3) 由于>0，所以>0，因此z≥3。由上式知，这种单销槽轮机构的运动系数总小于0．5，即槽轮的运动时间总小于静止时间。 如果原动件上均匀地装有k个圆销，那么，原动件每转过／A就是一个运动循环。若原动件转过一周所需时间不变，显然原动件完成一个运动循环所需的时间应为／A；带动槽轮转动一次所需时间仍为td，则 (4-4) 由于槽轮总是作间歇转动的，故运动系数r总小于1，所以由上式可得 (4-5)
杭州奥体中心体育游泳馆(以下简称“体育游泳馆”)位于杭州奥体博览中心内北侧，北临钱塘江，西临七甲河，是一座集合了体育馆、游泳馆、商业设施和停车设施等复杂内容的庞大综合体建筑，总建筑面积近40万平米。建筑形态分为上下两个部分，下部是一个形式低调的大平台，内部包含了以商业设施和地下停车为主的功能空间，平台上部放置了一个形态生动的巨大的非线性曲面，把体育馆、游泳馆两个最主要的功能空间覆盖其中。这一非线性曲面通过长短轴连续变化的一系列剖面椭圆连缀放样而成，曲面内的支撑结构和曲面外表皮分块相互对应，保持了内外一致，分格体系呈菱形网格状分布，使曲面成为巨大的网壳体。由于这一形态从造型到构造用传统手段难以完成设计、优化和输出，因此设计者从方案阶段引入了参数化手段直至施工图设计结束。借助参数化手段，设计者应用了一系列逻辑强烈的数学方式对网壳主体和各子体加以描述并确定其形态，对网壳结构和内外表面进行有效划分和组织，对空间构件进行定位，对围护结构构造和内外节点进行设计和控制，并且从实际加工角度对构件进行了逐次优化。同时，还在建筑内部进行了BIM 设计，使上部网壳围护结构的构造、空间结构、内外幕墙、雨水、采光、通风等系统等与下部功能对应的各系统全部虚拟搭建起来，并进行了三维的校核和调整。
之间最大的区别所在。
1. 通过参数化编程进行造型的区域 2. BIM的区域 DesIgn cycle anD aPPlIcatIon software 设计周期和应用软件 各软件分工和使用阶段如下： 平面工作由Microstation完成。方案时期的基础形态由Rhino生成，3DSMAX进行细节加工；初步设计时期引入GC对造型进行参数化，特殊部位使用Rhino生成，Catia进行综合并输出；施工图阶段由GC转移至Rhino平台，并采用Rhinoscript+Grasshopper实现从总体造型到特殊部位全过程的参数化，Catia进行整合、细化和BIM，并在Catia中实现输出。 图5
请高手指点QQ 906468771 棘轮机构 科技名词定义 中文名称：棘轮机构 英文名称：ratchet mechanism 定义：含有棘轮和棘爪的主动件作往复运动，从动件作步进运动的机构。 所属学科：机械工程（一级学科）；机构学（二级学科）；其他机构（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 棘轮机构示意图 棘轮机构（ratchet and pawl），由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。棘轮机构常用在各种机床和自动机中间歇进给或回转工作台的转位上，也常用在千斤顶上。在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用以防止逆转。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。 棘轮机构简介 棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。 棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑过，棘轮停止转动。为了确保棘轮不反转，常在固定构件上加装止逆棘爪。摇杆的往复摆动可由曲柄摇杆机构、齿轮机构和摆动油缸等实现，在传递很小动力时，也有用电磁铁直接驱动棘爪的。棘轮每次转过的角度称为动程。动程的大小可利用改变驱动机构的结构参数或遮齿罩的位置等方法调节，也可以
在运转过程中加以调节。如果希望调节的精度高于一个棘齿所对应的角度，可应用多棘爪棘轮机构。 一棘轮机构(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理 图示为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。 2 棘轮机构的分类方式有以下几种： 按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构 齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。
建筑参数化建模 发表时间：2016-11-09T15:09:41.207Z 来源：《基层建设》2016年15期作者：李学炫[导读] 【摘要】参数化设计，对应的英文是Parametric Design。是一种建筑设计方法。该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。 金刚幕墙集团有限公司【摘要】参数化设计，对应的英文是Parametric Design。是一种建筑设计方法。该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。标准的英语表达是：Parametric Design is designing by numbers.（Prof.Herr from ShenZhen University）。本文主要探讨基于Rhino及Grasshopper软件的参数化建模。【关键词】参数化建模（Parametric Design） Rhino Grasshopper 建筑 1 应用软件简单介绍 1.1 Rhino软件 Rhino中文名称犀牛，是美国Robert McNeel & Assoc开发的PC上强大的专业3D造型软件，它可以广泛地应用于三维动画制作、工业制造、科学研究以及机械设计等领域。它能轻易整合3DS MAX 与Softimage的模型功能部分，对要求精细、弹性与复杂的3D NURBS模型，有点石成金的效能。能输出obj、DXF、IGES、STL、3dm等不同格式，并适用于几乎所有3D软件，尤其对增加整个3D工作团队的模型生产力有明显效果。 Rhino是一款超强的三维建模工具，大小才几十兆，硬件要求也很低。不过不要小瞧它，它包含了所有的NURBS建模功能，用它建模感觉非常流畅，所以大家经常用它来建模，然后导出高精度模型给其他三维软件使用。 1.2 Grasshopper插件简单的说Grasshopper是一款在Rhino环境下运行的采用程序算法生成模型的插件。不同于Rhino Scrip,Grasshopper不需要太多任何的程序语言的知识就可以通过一些简单的流程方法达到设计师所想要的模型。 Grasshopper其很大的价值在于它是以自己独特的方式完整记录起始模型（一个点或一个盒子）和最终模型的建模过程，从而达到通过简单改变起始模型或相关变量就能改变模型最终形态的效果。当方案逻辑与建模过程联系起来时，grasshopper可以通过参数的调整直接改变模型形态。这无疑是一款极具参数化设计的软件。 Grasshopper中提供的矢量功能是 Rhino 中没有的概念。在 Rhino 中制作模型，比如画曲线，拉控制点，移动，阵列物体等等几乎所有的手工建模都是在反复的做定义距离和方向的工作。而在以程序建模（参数化建模）的软件中，这个工作我们希望是尽量以输入数据和程序自动计算的方式来完成，以替代传统的手工去画的方式，在 Grasshopper 或者其他的参数化建模的软件中用来完成这个工作的工具就是矢量。 2 建筑外观模型 Grasshopper的建筑外观模型建立。Grasshopper的基本界面： Grasshopper的基本界面图1 下面演示基本建模的思路，首先建立建筑的基本轮廓，本次建立的一个椭圆，椭圆的大小可以通过改变输入函数大小实现。如下图所示： 参数化程序图2
模块化设计技术的研究现状 模块化设计[15]的概念在20世纪50年代由欧美一些国家正式提出，随后得到越来越广泛的关注和研究[16,17,18]。模块化设计方法已经在机械（如数控机床、模具、减速箱、工业汽轮机）、电工电子（如微机、通信设备、电动控制仪表）、船舶、建筑、电力、武器装备（如方舱、雷达、航空电子设备）等行业中得到广泛应用[19]，并取得了显著的效益。Huan和Kusiak[20,21]等对模块化产品开发研究现状进行了评述，指出了一些有待深入研究的问题。 1．模块化相关概念的研究 对于模块化设计，目前还没有公认的权威性定义。许多学者根据各自的研究，从不同的角度对其进行了表述。 文献[22][z22]认为，模块化设计综合考虑系统对象，把系统按功能分解成不同用途和性能的模块，并使之接口标准化，选择不同的模块（必要时设计部分专用模块）以迅速组成适应用户不同需求的产品。 文献[23][z23]认为：模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。 文献[24][z24]认为，模块是一组同时具有相同功能和相同结合要素，而具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但能互换的单元，模块化设计是基于模块的思想，将一般产品设计任务设计成模块化产品方案的设计方法。它包括两方面内容：一是根据新设计要求进行功能分析，合理创建出一组模块—即模块创建；二是根据设计要求将一组存在的特定模块合理组合成模块化产品方案—即模块综合。 Ulrich[[c25]25]提出模块化与设计中的两个特点紧密相关：1）设计中功能域与物理结构域之间的对应程度影响模块化的程度；2）产品物理结构间相互影响程度的最小化。这两点从设计学角度指出了影响模块化设计的基本因素，首先是在系统分析规划时，采用适当的方法对设计过程中各个部分，尤其是产品的功能域、结构域以及二者之间映射关系的合理分析，是模块化设计技术的关键影响因素。其次，要保证模块的功能、结构的相对独立性，即将模块之间相互影响的因素尽量减小。 Suh[c26]26]从功能－设计参数映射的角度定义模块化设计：模块化设计是一种分析结果的产生，这种结果以产品、过程和系统的形式表现，并满足预定的需求，其方法是选择适当的设计参数（DPs）完成从功能需求域（FRsspace）到设计参数域（DPs space）的映射，即，[FR]＝[A]?[DP]，[A]是设计矩阵。 Pahl和Beitz[27][c27]认为模块化设计是完成从功能需求域到模块功能域的映射，然后在考虑模块性能（如尺寸、重量等）基础上完成从模块功能域到模块结构域的映射，并将模块功能域的功能分为基本功能BF、附加功能AF、适应性功能AdF、专用功能CF、用户定制功能SF五类，相应地将模块结构定义为基本模块BM、附加模块AM、适应性模块AdM、专用模块第一章绪论6CM、用户定制模块SM。 文献[28]针对液压机结构尺寸无明显分级特性，而产品构成链具有固定结构形式的特点提出广义模块化设计的概念，通过模块模板的构造对液压机实施模块化设计。 2001年5月在美国密歇根大学召开的CIRP第一届柔性、可重构制造国际会议[29]以可重构制造系统[30,31]为主题，可重构制造的一项重要内容就是可重构机床（Reconfigurable Machine tools）的研究和开发。可重构机床[32,33]也是一种模块化机床，在设计时要求充分考虑机床使用中的可重构性，包括产品功能、结构和布局的重组，以及当机床与其它设备如物流系统集成而形成的生产线的重组。 还有一些关于模块化设计概念的定义和研究，这里不再列举。就上述提法来看，基本上都体现了模块化设计的特征和要点
参数化设计下建筑形态生成研究 发表时间：2019-09-22T01:25:32.657Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：陈云 [导读] 摘要：本文在对参数化设计的有关概念和内容分析基础上，对参数化设计在建筑设计中的运用及其对建筑形态生成的影响进行研究，为有关实践及研究提供参考。 悉地（北京）国际建筑设计顾问有限公司杭州分公司浙江杭州 310000 摘要：本文在对参数化设计的有关概念和内容分析基础上，对参数化设计在建筑设计中的运用及其对建筑形态生成的影响进行研究，为有关实践及研究提供参考。 关键词：参数化设计；建筑形态；生成；研究 在科学技术的不断发展影响下，建筑形态设计中先后经历了从传统的尺规制图设计形式向计算机辅助设计以及参数化辅助设计、参数化设计等方向发展转变，在满足建筑用户对建筑形态与功能设计的需求以及推动我国建筑行业发展方面起到了非常积极的作用。其中，参数化设计在建筑形态生成与设计中的应用实现，是在信息技术快速发展与广泛应用支持下，随着建筑设计中对建筑形态生成技术模式的不断创新转变，同时受我国建筑行业的快速发展与建筑施工的工艺技术不断更新变化影响，随着新型材料与技术在建筑施工中的广泛应用，而建筑住户对建筑形态与功能的追求不断提升，在这一情况下，为顺应建筑行业的发展形势，满足建筑用户的建筑需求，在国内建筑设计技术水平不断提升的带动下，作为传统建筑形态生成与设计中最为常用的技术手段，二维制图技术已经逐渐不能满足当前建筑的大体量非线性形态设计要求，因此，推动了参数化辅助设计与参数化设计在建筑形态与功能设计中的发展和应用。下文在对参数化设计的有关概念及内容分析基础上，对参数化设计下建筑形态的生成进行研究。 1、参数化设计的概念及内容分析 参数化设计在建筑设计领域的出现和应用，实际上是作为一种新的建筑设计思维模式，对建筑形态与功能等设计进行指导，并不单纯是一种具体的软件应用。参数化设计的思维理念是从机械设计中延伸出来，通过对机械设计的有关思维模式的借鉴与吸收，将其运用在建筑设计中，并经过不断探索研究，最终形成对建筑设计具有一定指导意义的参数化设计思想。参数化设计理念下，设计人员能够在有关思维理论的指导下进行一种具有无限可能性的设计思维模式寻找，并应用于相关设计实践中，促进其设计水平与效果提升。值得注意的是，以参数化设计思想为指导进行有关设计实践开展中，需要设计人员需要进行一种表达与对设计元素相互联系进行探索的设计思维模式与观念探索，从而为整个设计的开展与实施提供指导，通过数字化的互动方式在设计人员与参数化系统的自然与顺畅沟通交流过程中，促进设计思路与有关概念生成的不断推进，最终完成有关作品的设计。 2、参数化设计在建筑设计中的运用及设计媒介 建筑设计中，传统尺规制图与二维制图技术支持下的建筑设计，其设计工作开展的重要媒介是铅笔、纸张、橡皮以及计算机等，以铅笔或者是计算机为工具，进行有关设计内容与元素添加，再通过橡皮进行擦除修改，以三角板、圆规、比例尺等工具作为辅助，进行有关标记添加并修改，最后按照习惯将相关标记联系在一起后最终形成设计概念指导下的精准模型作品。参数化设计作为建筑设计的一种最新模式与理念，也是建筑设计技术水平不断发展与进步的重要标志，同时也是计算机技术在建筑设计中辅助运用的最初概念与形式。参数化设计下的建筑设计模式，其设计实施是通过一种协同方式的对设计概念中的内容进行相互关联并同步改变，表格处理软件是当前参数化设计中最为成熟的系统软件，该软件在建筑设计中运用，在进行子数据添加或删除的情况下，其他相关联的数据也会发生变动，值得注意的是，这些数据是在矩形单元格中运行，并不是传统认识上的设计。 机械设计专业领域中的参数化设计，是以参数化系统作为设计开展的媒介。而建筑设计领域中对参数化设计与参数化系统的应用，最早是在本世纪初，并且随着参数化辅助设计在建筑设计领域的应用实现，其呈现出了较快的发展与变化。值得注意的是，与建筑设计中的计算机辅助设计存在区别，参数化设计在建筑设计领域的应用实现，不仅使其设计工作速度实现了更快的提升，并且其设计过程也更具人性化。现阶段，随着参数化设计在建筑设计领域的逐渐应用与发展成熟，比较常见的参数化系统有基于Rhinoceros平台开发的Paracloud和Grasshopper、Digital Project等，此外，还包括3D脚本编程软件Processing和Rhinioscript等，并且上述参数化系统在建筑设计中应用，由于其中的Rhinoceros平台软件在和建筑设计的Auto CAD制图软件、Revit等实现数据交互时具有较为快捷、迅速的特征，同时，Rhinoceros平台Grasshopper软件又具有可视化、数据化以及动态成果演示、完整数据反馈和保存、用户自定义等功能，在建筑设计中应用作用优势十分突出，深受欢迎。 3、参数化设计下建筑形态的生成研究 3.1参数化设计下的建筑形态生成分析 参数化设计在建筑设计中运用实现，为建筑设计提供了一种新的设计思维支持，尤其是在建筑设计的非线性与外部形态表观设计上，其作用优势更加突出。参数化模型中自然、流畅的参数化对象，其实质上是具有若干控制点集的参数函数，它是对建筑设计传统设计系统有关内容与技术要素等总结运用基础上实现的，对这些参数化对象具有一定的动力支持作用，这也是说参数化系统中的一系列控制集合能够对建筑设计基础系统的控制形成覆盖，由此可见，参数化设计在建筑设计中运用的空间优势十分显著。 根据上述内容，利用参数化设计对建筑形态的生成形成影响中，由于参数化本身所关注的内容是以数学函数关系中的变量处理为主，对其函数关系中的变量处理的关注，使其在建筑形态生成中具有较大的可能性，尤其是进行具有复杂曲面系统化特征的建筑形态生成中。需要注意的是，以参数化设计实现建筑形态生成影响，在当前的建筑设计中需要以更加直观的方式对建筑形态的曲线形式进行控制，使其曲线形式中的微小变化在建筑形态整体变化中扩散和渗透，从而形成对建筑整体形态及其艺术特征的影响。现阶段，参数化技术在建筑形态生成设计中的实现方法较多，比较典型的有迭代计算、遗传算法以及V oronoi计算方法等，通过上述计算方法的设计运用，对建筑形态的生成设计进行精确控制与优化分析，以达到较好的设计效果。此外，以局部和整体自相似作为特征的L系统和分形方法等以及从其他学科演变形成的找形方法，其在准晶体结构以及最小曲面、电场线等建筑形态生成设计中都有应用实现，并且对建筑设计的影响也十分显著。 3.2实例概述 结合上述对参数化设计及其对建筑形态生成设计的作用和影响，以国外的古根海姆博物馆建筑形态生成设计为例，该建筑形态生成中，受参数化设计在建筑形式生成中的固有模式印象，即通过数字化技术实现各方面内容的联系，设计人员为摆脱这种束缚影响，实现建筑形式手绘设计保留同时对其实现动态化显示并产生具有雕塑感的三维形式，在设计过程中，将其图像转化为巨型尺度，其中就采用了参
棘轮机构设计举例全 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
请高手指点 棘轮机构 科技名词定义 中文名称：棘轮机构 英文名称：ratchet mechanism 定义：含有棘轮和棘爪的主动件作往复运动，从动件作步进运动的机构。 所属学科：（一级学科）；（二级学科）；其他机构（三级学科） 本内容由审定公布 棘轮机构示意图 棘轮机构（ratchet and pawl），由棘轮和棘爪组成的一种单向。棘轮机构常用在各种和自动机中间歇进给或回转工作台的转位上，也常用在千斤顶上。在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用以防止逆转。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。 棘轮机构简介 棘轮机构将连续转动或往复运动转换成单向步进运动。 棘轮轮齿通常用单向齿，棘爪铰接于摇杆上，当摇杆逆时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮齿以推动棘轮同向转动；当摇杆顺时针方向摆动时，棘爪在棘轮上滑
过，棘轮停止转动。为了确保棘轮不反转，常在上加装止逆棘爪。摇杆的往复摆动可由曲柄摇杆机构、齿轮机构和等实现，在传递很小动力时，也有用电磁铁直接驱动棘爪的。棘轮每次转过的角度称为动程。动程的大小可利用改变驱动机构的结构参数或遮齿罩的位置等方法调节，也可以在运转过程中加以调节。如果希望调节的精度高于一个棘齿所对应的角度，可应用多棘爪棘轮机构。 一棘轮机构(ratchet mechanism)的基本型式和工作原理 图示为机械中常用的外啮合式棘轮机构，它由主动摆杆，棘爪，棘轮、止回棘爪和机架组成。主动件空套在与棘轮固连的从动轴上，并与驱动棘爪用转动副相联。当主动件顺时针方向摆动时，驱动棘爪便插入棘轮的齿槽中，使棘轮跟着转过一定角度，此时，止回棘爪在棘轮的齿背上滑动。当主动件逆时针方向转动时，止回棘爪阻止棘轮发生逆时针方向转动，而驱动棘爪却能够在棘轮齿背上滑过，所以，这时棘轮静止不动。因此，当主动件作连续的往复摆动时，棘轮作单向的间歇运动。 2 棘轮机构的分类方式有以下几种： 按结构形式分为齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构 齿式棘轮机构结构简单，制造方便；动与停的时间比可通过选择合适的驱动机构实现。该机构的缺点是动程只能作有级调节；噪音、冲击和磨损较大，故不宜用于高速。