浅谈基于Inventor水工金属结构三维参数化设计

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。

76现代制造技术与装备2017第2期总第243期基于Autodesk Inventor的三维参数化设计方法邢洁林(江苏省宜兴丁蜀中等专业学校，宜兴214221)摘要：参数化设计可以直接依据设计人员的设计意图，通过参数驱动，实现自动改变图形的大小、关联尺寸、形状等。

在进行设计的过程中，只要在基本特征的基础上添加或去除，就可以获得较复杂的三维模型，在提升设 计效率、设计的精准度等方面具有积极的作用。

在此背景下，本文以某款板簧组件为例，对以A u t o d e s k Inventor 为基础的三维参数化设计方法展开研究，以期为三维参数化设计提供借鉴。

关键词：A u t o d e s k I n v e n t o r三维参数化设计方法引言A u t o d e s k I n v e n t o r是美国推出的一款三维可视化实体模拟软件，在处理大型组装模型的过程中，交互性能非 常突出。

应用过程中，它不仅具有应用草绘二维界面以及 旋转、拉伸草图建设实体模型等功能，而且可以将单个零 件进行组合，且可以将实体模型向平面投影，形成对应的 工程图。

在A u t o d e s k I n v e n t o r的基础上进行三维参数化 设计，不仅具有可行性，而且整个过程较容易操作。

1基于A u t o d e s k I n v e n t o r的三维参数化设计方法1.1零件造型建模过程对于振动装置来说，其零件多达10余个。

实际建模 中，可以借助A u t o d e s k I n v e n t o r来完成。

在A u t o d e s k I n v e n t o r的作用下，可以有效增强参数驱动。

在机械振动装置中，板簧组件是不可缺少的一部分。

随着A u t o d e s k I n v e n t o r的应用，可以顺利完成振动装置设计。

在零件造型建模中，可以按照以下步骤来完成。

在弹 簧板组件上压块设计中，首先应利用I n v e n t o r模板做好草 图设计，并确定好零件外形，明确零件设计尺寸，做好约 束条件设计，且根据设计需求改变设计尺寸[1]。

基于Inventor钢结构三维参数化设计作者：季景远来源：《中国新技术新产品》2014年第19期摘要：本文对机械设计软件Inventor在钢结构模板三维设计中的应用进行了探讨，介绍了该软件在钢结构模板设计关键环节的使用方法，演示了用三维信息模型（ BIM）设计方法代替传统二维设计在钢结构模板设计中的应用。

关键词：钢结构；模板；三维；建筑信息模型中图分类号：TH12 文献标识码：A前言在工程实践中，经常要用到复杂结构的模板，常规的模板设计往往是采用CAD制图，查表手工计算。

因计算烦琐、复杂，致使常规的设计效率、可靠性、准确性大大降低，而且对于系列化产品设计需要进行反复的计算、查询和绘图，造成大量重复劳动。

在科学技术日益发展的今天，虽然CAD技术已被企业重视，但通用CAD软件对大多数用户来说，只是绘图工具，只是使所绘工程图便于保存，便于修改，不是达到真正的通过计算机进行辅助设计的目的，不能解决设计问题，其实质仍是手工设计；而且，在模板图纸绘图过程中，工程师们感到最别扭的、最影响设计质量的、最需要有人辅助的几个常见的问题可能有下列几项：复杂的投影线生成问题、漏标尺寸，漏画图线的问题、不同部件的几何关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题等等，在二维CAD软件绘图中都不能得到很好的解决。

三维CAD设计软件的应用是第二次建筑设计的飞跃，三维设计能直接以三维概念开始建立设计模型，这个模型能表达出设计构思的全部几何参数，整个设计过程可以完全在三维模型上讨论，对设计的辅助就很容易迅速扩大到设计的全过程。

人们在设计零件时的原始冲动是三维的，是有颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等等关联概念的三维实体，甚至是带有相当复杂的运动关系的三维实体。

利用三维设计软件可比较容易地建立充分而完整的设计数据库，并以此为基础，进一步进行应力应变分析、空间装配干涉分析、高正确率的二维工程图生成、动画生成等一系列的需求都能充分满足，是对设计全过程的有效的辅助，是有明确效益的CAD。

基于Inventor三维设计在教学中的应用第一篇：基于Inventor三维设计在教学中的应用基于Inventor三维设计在教学中的应用摘要：基于Inventor三维设计的教学应用，可以提高教师的教学水平和学生的主动学习能力，使学校能够培养更多适合现代生产方式和科学技术发展的技能型创新人才。

关键词：Inventor三维设计；教学；应用一、InventorInventor是美国AutoDesk公司研发的三维可视化实体模拟软件，目前主要有基于AutoCAD的二维制图软件；三维设计软件；另外还包括束线和缆线设计、PCBIDF文件输入、管道设计、基于ANSYS技术的FEA功能模块。

Inventor是基于装配和工程制图以及三维参数化零件制作的计算机辅助设计软件，其与AutoCAD相互兼容，具有草绘功能，快速智能的2D自适应布局，能够简便地从三维向二维转换，且自动尺寸标注能够对全部关键尺寸标注进行自动标注，包括机械零件库。

Inventor具有扫掠特征、拉伸与旋转、螺旋体成型等方法，具有金属盒多种机械零件、工程图与零件表、生成组合与展示的功能。

二、Inventor的特征特征是装配模型和三维零件模型的基础单元，Inventor的特征主要分为：零件特征、基础特征、放置特征、草图特征、定位特征。

零件特征是指零件几何数据和几何造型的表达；定位特征是创建和坐标系相关联的内容，例如：工作点、工作轴、工作面，分别对应几何概念中的坐标原点，坐标轴、标平面；草图特征是指首先创建草图，再使用相关联的特征建立功能，从而根据草图生成实体。

三、在教学中的应用Inventor三维设计在教学中的应用，可以有效加强学生实际工程的设计能力，可以强力促进机械制造专业的发展，可以大力培养高技能的创新型应用人才。

以某学院基于三维设计实践教学的模式为例。

1.AutoCAD和Inventor的无缝过渡。

利用AutoCAD的兼容快捷功能、Inventor的可识别图标、光标提示和设计环境，在基于三维设计的实践能力培养中，可以实现AutoCAD和Inventor三维设计的无缝过渡。

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）。

学习使用Inventor进行三维设计和制造一、介绍Inventor三维设计和制造的重要性Inventor是由美国Autodesk公司开发的一款强大的三维设计和制造软件。

随着工业制造和建筑行业的发展，对于三维设计和制造的需求越来越高。

学习和掌握Inventor软件，对于从事相关行业的专业人士来说是非常重要的。

本文将介绍学习使用Inventor进行三维设计和制造的基本步骤和技巧。

二、Inventor软件的基本操作和功能介绍Inventor软件是一款功能强大的三维设计软件，它提供了许多实用的工具和功能。

在使用Inventor软件进行三维设计之前，首先需要了解软件的基本操作和功能。

例如，创建新的设计项目，导入现有的模型，进行零件的建模，组装和模拟等。

此外，Inventor还提供了多种快捷键和命令，以提高设计和制造的效率。

三、Inventor软件的三维建模和造型技巧在使用Inventor软件进行三维设计时，三维建模和造型是其中最关键的部分。

通过掌握一些三维建模和造型技巧，可以更加高效地完成设计任务。

例如，可以使用不同的工具和命令，如拉伸、旋转、倒角等，进行零件的建模。

此外，还可以使用参数化设计技术，调整零件的尺寸和形状，以满足不同的需求。

四、Inventor软件的装配和模拟功能介绍除了进行单个零件的建模之外，Inventor软件还提供了装配和模拟的功能。

这些功能可以帮助用户将多个零件组装在一起，并进行模拟和演示。

在进行装配时，可以使用对齐、约束和零件总成等工具，确保零件之间的正确连接。

在进行模拟时，可以设置材料属性、力和约束条件，对装配体进行应力和运动分析，以评估设计的可行性。

五、Inventor软件的绘图和文档输出功能介绍完成三维设计后，通常需要将设计结果以二维形式进行呈现。

Inventor软件提供了丰富的绘图和文档输出功能，可以生成高质量的工程图纸和文档。

用户可以使用标注、文字和尺寸等工具，对设计进行注释和标记。

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。

科技视界Science&Technology Vision新技术应用DOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2022.27.22浅谈Inventor三维建模技术在机械产品设计中的应用夏东光(滁州市机电工程学校安徽滁州技师学院,安徽滁州239000)【摘要】目前,市面上也出现了各种各样的机械产品设计的辅助技术手段,在三维设计软件中,由于Inventor三维建模技术具有参数化建模、装配建模、工程图创建、共享视图协作、使用非原生数据、设计配置、自动化的结构件设计、BIM互操作性等基本功能。

文章以Inventor三维建模技术为例,极大地提高了设计者的作图效率和质量。

基于此背景下,本文首先介绍了在机械产品设计发展的过程中出现的一些绘制方式,以及Inventor三维建模技术在进行机械产品设计的显著优势,最后进一步介绍了目前对于Inventor三维建模技术的基本功能进行了简要的介绍,希望能为Inventor 三维建模技术在机械产品设计中的应用提供一些有价值的见解。

【关键词】Inventor三维建模技术;机械产品设计0引言目前，随着科学技术的发展，各种工程绘图的技术手段也在不断进行迭代更新，只为更好地服务给设计师，更好的表达出他们的设计想法和设计思路，进而使得设计的产品更加完美。

特别是，在机械产品的领域，对于设计的要求和功底要求是非常高的，对于复杂部件的设计一般会用到Inventor三维建模技术，这个技术也会设计师带来了更多的便利，发挥着极其重要的作用。

Inventor三维建模技术有着很多强大的绘图功能，让设计师可以无穷无尽地在里面表达自己的想法。

所以本文就对Inventor三维建模技术进行了简单的介绍，并且进一步谈及该技术的在机械产品设计中的应用。

1工程图的绘制在进行机械产品设计之前，设计者一般会把自己对于这个设计的想法通过绘图表达出来，然而，很多机械产品的设计是非常复杂中，里面设计到很多复杂的零件装置，这就对设计师的绘图技术提出了更高的要求，同时也是目前设计师在进行机械产品设计时遇到的最大的难题之一[1]。

《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是一个“参数化/变量化特征建模的三维设计软件”，整个设计可以在装配中、或者基于装配关系进行。

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。

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、草图坐标系、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 草图环境介绍环境界面功能区外观-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“√”2.1.2 草图（依附的）平面及坐标1、默认以XY面建草图；2、以其他原始坐标面建立草图（可右击新建草图）；3、在特征面上建立草图02-004.ipt；4、在工作面上创建草图02-005.ipt；“切片观察”的应用；5、在装配中创建草图（创建新零件，修改老零件即在老零件上创建草图，创建特征草图6-030）2.2 草图的绘制1、直线-按住左键（基于“手势”）的绘制方法（如“键”的草图）；绘制的同时创建约束即时产生动态感应。

2、几何约束添加几何约束；显示与删除约束由任意三角形到等边三角形对称-两元素相对某线的对称放置草图是否具有完整的尺寸约束和几何约束。

其颜色不一样。

正确的草图应该具有完整的约束。

3、圆、圆弧、椭圆4、矩形、多边形5、圆角、倒角: “相等约束”后续倒角均为f(x)，即相等。

点：中心点，草图点6、投影几何图元、剖切边 02-006.ipt7、关于投影的设置参数8、构造线、中心线和中心点设定。

Inventor三维设计软件实现参数化设计的实例图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3-33.1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。