三维参数化造型及设计

基于catia知识工程的三维装配体参数化设计
Catia知识工程是一种针对制造系统中数据建模和管理的新兴技术。

其优势在于能够有效地提高制造系统的知识建模水平、提升自动制造系统在三维装配可视性和高效性之间的折中。

Catia知识工程技术弥补了传统装配体设计中困扰三维系统管理、可视性现实效果及参数化设计的缺点，为三维装配体参数化设计提供了可能。

基于Catia知识工程的三维装配体参数化设计的分析方法主要基于三个方面：a）实物性状分析：探讨装配体部件的大小、形状、尺寸和微观结构；b）装配关系分析：探讨部件之间的相互作用和装配方式；c）装配耦合分析：以及耦合性评估来判断系统单元之间的可行性以及系统强项。

基于Catia知识工程的三维装配体参数化设计的具体设计步骤如下：
一、系统需求分析：从实际需求出发，根据客户要求，分析系统的可行性、服务条件以及相关的功能状态限制；
二、分析和设计：利用Catia知识工程技术，从零件形状和结构、装配关系、装配耦合等多个方面来分析部件之间的关系，并进行参数化设计；
三、仿真和优化：根据设计的系统模型，进行功能性仿真和性能优化，确保设计的可行性；
四、设计实现与测试：将设计方案实施到真实部件上，并进行实际测试，确保设计的准确性和可行性。

综上所述，基于Catia知识工程的三维装配体参数化设计是一项创新性的技术，其利用建模和管理知识工程技术，不仅能够有效提高制造系统的知识建模水平，而且能够提高系统的可视性和高效性，是一种非常有效的参数化设计手段。

学士学位毕业论文Pro/e内齿轮三维参数化造型设计学生姓名：指导教师：所在学院：学号：专业：中国·大庆2009年 6 月摘要以Pro/E Wildfire2.0为开发平台,以直齿圆柱内齿轮为研究对象,利用关系式约束的空间曲线,以拉伸、镜像及阵列等方法创建直齿圆柱内齿轮实体。

并以Pro/program模块为开发工具,进行圆柱内齿轮三维参数化程序设计,用户可根据人机交互界面的提示,输入相关参数,即可自动生成圆柱齿轮的三维实体,从而缩短产品开发周期,提高设计效率。

在设计的过程中举例介绍了在开发一种新型钻杆动力钳过程中利Pro/E 的三维参数化造型功能进行内齿套的参数化设计过程。

采用这种方法可以通过改变齿轮的驱动参数直接得到不同型号零件,简化了设计过程,节约了时间。

关键词：Pro/E；内齿轮参数化设计；Pro/programAbstractTaking Pro/E Wildfire2.0 as a development environment, taking spur internal gear as research object, the author made use of stretch and mirror method, the entity of gear is attained. Then taking Pro/program as development tool, the 3D-solid parameterized design for the spur in-ternal gear is attained. Inputting some basic parameters of the gear, the strict 3D-solid of the spur gear is automatically generated. So it can shorten the period of development and improve the efficiency.So ,for example,Based on the software Pro/E,a process of parametric design of the internal gear used in drill pipe tone is introduced. By this method, different types of the parts can be gained by inputting different power pa-rameters easily. It has simplified the design procedure and save the timeKey words：Pro/E；internal gear；parametric design；Pro/ program目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (1)1.1 PRO/E参数化造型设计的意义 (1)1.2 PRO/E 软件的介绍 (1)1.2.1参数化设计和特征功能 (2)1.3 PRO/E 的二次开发 (2)1.3.1自动特征建模实例 (4)1.3.2 PRO/E与MFC的接口开发 (4)1.3.3 关于PRO/E二次开发小结 (4)1.4 PRO/E软件研究动态 (5)2 内齿轮的设计方法 (7)2.1内齿轮设计的分析 (7)2.2．基于Pro/Program二次开发齿轮参数化设计的步骤 (7)2.2.1 齿轮齿槽形状的精确确定 (7)2.3 设计举例 (8)2.4现代工程设计理论方法 (9)3、参数化实际的研究动态 (10)3.1参数化设计方法 (10)3.2国内外发展趋势 (10)3.3参数化设计意义 (10)3.4参数化设计的方法和实现原理 (11)3.5参数化模型的建立 (13)3.5.1程序参数化 (13)3.5.2交互参数化法 (14)3.5.3构造过程法 (14)3.5.4离线参数化方法 (14)3.5.5图形的局部参数化 (15)3.5.6工程图样的参数化 (15)4、设计步骤 (16)4.1研究思路 (16)4.2渐开线的设计要点 (16)4.3设计内容 (16)4.3.1 参数分析及设置 (16)4.3.2 零件模型的建立 (17)4.3.3 建立参数间关系 (17)4.3.5 结语 (23)4.4 传统设计的缺陷 (24)4.4.1.不能支持设计过程的完整阶段 (24)4.4.2.不符合工程设计人员的习惯 (24)4.4.3.无法支持并行设计过程 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (29)1绪论1.1 PRO/E参数化造型设计的意义当今的工业领域，越来越多地把产品的设计、分析、制造、数据管理与信息技术融为一体，以此提高工业生产的自动化水平。

浅析参数化、模块化三维设计的优势和实施方法1引言对于机械设计，传统的设计方法都是设计人员通过画图板、铅笔、制图工具，来绘制图形。

这样的设计方法不但使设计工作变得复杂、枯燥，而且浪费了很多的资源和时间。

如今已经很少看到设计人员用纸笔画图了，取而代之的是CAD软件。

通过CAD软件来设计图形使设计人员节约了很多时间，提高了设计的质量和效率，做到了传统设计方法无法做到的一些事情。

目前模拟传统作图过程的CAD二维设计已经得到广泛的应用，而CAD三维设计正在以无可比拟的优势逐渐替代CAD二维设计。

三维设计技术有着和传统设计不同的思想和方法，它的出现和发展是我们机械设计上的一大进步。

目前三维设计软件已经渗透到各个工程领域，未来互联网+、智能制造、虚拟现实技术皆是以三维设计为基础，可以说三维设计是机械设计行业的必由之路。

孙中山先生说过，“天下大势，浩浩汤汤，顺之者昌，逆之者亡。

”对于国家历史尚且如此，小到一个企业及个人又何尝不是呢，对于设计人员来说，三维设计的思想和方法已经成为本领域人员不可或缺的技能，也是跟上时代不被淘汰必备的基本技能。

2参数化、模块化三维设计优势三维设计有其自身的规律和方式，并不是许多人认为的那样，杀猪杀屁股，各有各的杀法，只要最后做出的模型正确就行了。

作者经过多年的使用和推广，总结了很多三维设计的经验，并摸索出了很好的设计方法，其中十二条原则（见附录）是很重要的原则，是三维设计必须坚持的基本原则，是多年来由失败中总结出的经验结晶，不遵守的话就可以直接放弃三维设计了，因为到设计后期将举步维艰。

三维设计水平的层次可以划分为三个阶段，第一阶段是三维建模堆积木，第二阶段是TOP-DOWN设计，第三阶段是模块化设计。

目前设计人员的三维设计水平参差不齐，由于各种原因，部分设计人员仍坚持使用AutoCAD二维设计方法，其中很重要的几点是：一、有人总是说三维设计效率低，没有在老图纸的基础上改改来的快；二是三维设计总是出错；三是错误后很难更改。

三维参数化设计探究——参数化方法论三维参数化设计是一种基于参数化方法的设计方法，通过对设计问题进行参数化建模、优化和分析，实现设计方案的快速生成和灵活调整。

在三维参数化设计中，设计问题被视为一个参数空间，设计师通过改变参数的取值来探索和优化设计方案。

参数化方法论是三维参数化设计的理论基础，它提供了一种系统的方法来解决设计问题。

参数化方法论主要包括以下几个方面的内容：1.参数化建模：参数化建模是将设计问题转化为一个参数空间的过程。

设计师需要将设计问题抽象成一系列可调整的参数，然后通过参数间的关系来构建参数化模型。

参数化模型是一种基于参数的几何模型，可以根据参数的取值实时地生成不同的几何形状。

2.参数化优化：参数化优化是通过优化算法来参数空间中的最优解。

在参数化优化中，设计师需要定义一个性能评价函数，用来评估不同参数组合的设计方案。

然后，优化算法根据评价函数的反馈信息来最优解。

常用的参数化优化方法包括遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等。

3.参数化分析：参数化分析是利用参数化模型对设计方案进行灵活调整和分析。

通过改变参数的取值，设计师可以直观地观察到设计方案的变化。

而且，基于参数化模型，设计师还可以对设计方案进行一系列性能分析，例如强度分析、流场分析、光照分析等。

3.参数化模型与实体模型之间的转换：在实际应用中，设计师通常会先使用参数化建模工具构建参数化模型，然后通过参数化模型生成实体模型。

参数化模型是一种抽象的几何模型，而实体模型是一种具体的几何模型，可以直接输出制造或可视化。

参数化模型与实体模型之间的转换通常需要进行网格生成、拓扑处理和曲面生成等步骤。

三维参数化设计具有多个优点和应用价值。

首先，三维参数化设计可以提高设计效率与设计质量。

通过参数化建模，设计师可以轻松地生成大量设计方案，并通过参数化优化来最优解。

其次，三维参数化设计可以加强设计的灵活性与可调整性。

通过参数化分析，设计师可以直观地观察到设计方案的变化，并根据需要进行灵活调整。

快速设计：Blender中的参数化建模技巧Blender是一款功能强大的三维建模和渲染软件，广泛应用于动画、影视制作、游戏开发等领域。

在Blender中，参数化建模是一项重要的技巧，它可以帮助用户更高效地创建和修改模型，节省时间和精力。

本文将介绍一些在Blender中实现参数化建模的技巧。

首先，我们可以利用Blender中的公式编辑器来实现参数化建模。

打开Blender后，选择一个基本的几何体（如立方体），然后进入其编辑模式。

选择一个面，按快捷键"U"，然后选择"Project From View"，将该面投影到视图中。

然后，按快捷键"N"，在属性面板中打开公式编辑器。

在公式编辑器中，我们可以使用数学公式来控制模型的形状。

例如，我们可以选择一个顶点，设置其横坐标公式为"sin(x)"，纵坐标公式为"cos(x)"，这样顶点的位置将根据正弦曲线和余弦曲线确定。

通过调整公式的参数，我们可以快速修改模型的形状。

其次，Blender中的驱动功能也是实现参数化建模的重要手段。

驱动是一种可以通过设定条件和计算关系来实现模型自动变化的方法。

在Blender中，我们可以使用Python脚本、物理引擎、约束等方式来创建驱动。

例如，我们可以选择一个模型的顶点，设置一个关于时间的驱动，通过控制时间来实现模型的运动效果。

我们也可以选择一个模型的边，设置一个关于鼠标位置的驱动，通过控制鼠标位置来实现模型的形变效果。

通过合理运用驱动功能，我们可以快速创建出想要的参数化模型。

此外，在Blender中，使用数组和镜像功能也是实现参数化建模的重要技巧。

数组是一种可以将模型重复复制的方式，可以根据一系列参数来控制复制的数量、间距和方向等。

镜像则是一种可以在模型的对称面上自动生成对称的部分的方式。

通过合理运用数组和镜像功能，我们可以快速创建对称的模型，避免了重复建模的工作量。

三维参数化设计探究（一）——参数化方法论摘要：如今企业开发新产品时，零件模型的建立及出图的速度是决定整个产品开发效率的关键。

在企业的产品的开发到一定时期，很多的设计经过实际验证分析后,一些产品的大致特征已经确定，这时企业就希望能将该类产品系列化、参数化及标准化。

于是，将模型设计中定量化的参数变量化就成了一个有效的方式，而这恰恰是参数化设计的本质意义。

本文阐述了基于三维的参数化设计，所使用软件为So1idWOrks,介绍了So1idWOrkS 参数化设计的两种类型，并且分析了二者的优缺点及所需技能，特别对通过软件功能实现参数化进行了详细介绍。

让企业设计时能减少相应的时间提高效率。

关键词：三维模型、变量化、参数化设计、SoIidWorksx南京东岱、效率。

参数化设计的概述参数化造型技术又称初次驱动几何技术，是指用几何约束、工程约束关系来说明产品模型形状特征从而设计出所需形状或功能上具有相似性的设计方案。

对于产品而言，无论多么复杂的模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束。

参数化设计方法就是将模型中的定量信息变量化，使之成为任意调整的参数。

对于变量化参数赋予不同数值，就可得到不同大小和形状的零件模型。

目前的主流三维软件均支持参数化设计。

参数化设计的本质是在可变参数的作用下，系统能够自动维护所有不变的参数。

因此，建立在模型中的各种约束，体现的就是设计者的意图及思路。

参数化设计可以大大提高工程师的设计效率，加快产品更新速度，助力企业抢占先机。

弁数化设计的关健参数化实体造型关键是几何约束、工程约束及参数化几何模型的建立，其中最关键的是参数化几何模型的建立。

此外,几何约束包括了结构约束和尺寸约束。

结构约束指几何元素之间的相互约束关系，如平行、垂直、重合、相切、对称等；尺寸约束指通过标注尺寸进行约束，如标注距离尺寸、半径尺寸、角度尺寸等。

工程约束是指尺寸之间的约束关系，通过定义尺寸变量及它们之间在数值上和逻辑上的关系来表示。

参数化造型设计在家具设计中的应用参数化设计本质是一种新型的设计方法，是运行于Rhinoceros三维软件结合grasshopper等插件平台之上的一种算法语言，是一种使用计算机辅助制图来解决具体造型设计的新型设计方法。

参数化设计应用grasshopper逻辑插件及T-spline等异形插件关联各项空间确定量的参数，用参数模型块“电池”逻辑显示出来，最后，结合最新的3D打印技术，将参数化造型家具实现出来，迎来一个家具设计的新时代。

参数化设计Rhino家具设计3D打印技1前言-参数化设计的概念参数化设计本质是一种新型的设计方法，英文对应是Parametric Design，是一种建筑设计方法，该方法的核心是把设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，即改变算法，得到不同的方案设计。

其根本目的是在于用新的软件工程方法来延伸人的思维，让我们有更多的选择的可能。

参数化设计的最终目的即是实现全面参数化，将美学设计形式以一种数学算法函数表达出来。

即如康定斯基所说“一切艺术的最后抽象表现是数学”2 国内外研究现状当前，国外的参数化设计主要集中在建筑空间造型设计领域，参数化主义parametricism作为一股系统化革命浪潮，席卷全球新兴建筑业，在各类异于常态的造型设计中，最引人注目的还是建筑业，参数化设计逐渐成为主流建筑设计界的常态思维方法，越来越多的在公共建筑设计投标方案中出现，最为典型的是即以建筑师扎哈哈迪德为代表的建筑师团队以及BIG建筑设计事务所等为代表的团队，其作品如香奈儿移动博物馆、哈萨克斯坦阿斯塔纳图书馆等作品，是具有鲜明的参数化建筑作品的代表，将自然界“美”的形态以数学即参数化进行算法编织，正如设计师所说，美是设计师穷极一生所追求的，其设计技法与造型巧夺天工，作为设计师的一件建筑设计作品，除了体现出设计师对于设计技法和造型材料精通的掌握，更是对造型美孜孜不倦的追求，为了不经“设计”的美感而不懈努力。

Solidworks参数化设计方法摘要S o li dw or ks作为一款专业的三维建模软件，提供了强大的参数化设计功能，可以在设计过程中轻松实现参数的自动更新和修改，大大提高了设计的效率和灵活性。

本文将介绍So li dw o rk s参数化设计的基本理念和步骤，以及如何使用该功能进行快速的设计和修改。

1.引言随着科技的发展，传统的机械设计方法已经无法满足当今快速迭代的市场需求。

参数化设计的兴起为设计师们提供了一种更加高效、智能的设计方式。

So li dw or ks作为领先的三维建模软件，具备强大的参数化设计功能，为用户提供了便利和灵活性。

本文将详细介绍S ol id wo r ks参数化设计方法，帮助读者快速上手并取得令人满意的设计效果。

2.参数化设计的基本理念参数化设计的基本理念是通过设定和控制模型的各项参数，从而实现模型的自动更新和修改。

通过改变参数的数值，模型会自动调整其尺寸、形状和其他属性，极大地减少了手动修改的繁琐步骤，提高了设计的效率和准确性。

3. So lidwork s参数化设计的步骤S o li dw or ks参数化设计的步骤如下：3.1定义参数在进行参数化设计之前，首先需要定义设计中需要用到的各项参数。

这些参数可以包括尺寸、角度、长度等。

在S ol id wo rk s中，可以通过“参数”功能添加和管理参数，并为其设定数值范围和初始值。

3.2创建特征在定义好参数之后，可以开始创建模型的各个特征。

在So li dw o rk s 中，可以通过绘制草图、拉伸、旋转和修剪等功能创建基本特征。

在创建特征的过程中，可以直接使用之前定义好的参数，使得模型的各个部分都与参数关联起来。

3.3建立关系在特征创建完毕后，可以通过建立关系来进一步确定模型的性质。

关系可以是几何关系（如平行、垂直等），也可以是数值关系（如等于、大于等）。

使用关系的好处是，当某个参数的数值改变时，与之相关联的关系会自动更新，使得整个模型得到实时的修改和调整。

三维参数化造型及设计三维参数化造型及设计可以应用于各个领域，如产品设计、建筑设计、动画特效等。

在产品设计中，通过参数化设计可以快速生成不同尺寸和形状的产品模型，以满足客户的需求。

在建筑设计中，通过参数化设计可以快速生成不同风格和结构的建筑模型，以提供更多的设计方案选择。

在动画特效中，参数化设计可以用于生成虚拟角色的不同动作和表情，以丰富动画的内容。

三维参数化造型及设计的核心思想是通过调整参数来改变模型的形状。

在计算机软件中，参数可以是模型的尺寸、比例、位置、形状等。

用户可以通过自定义参数来控制模型的各个属性，从而实现不同的设计效果。

例如，在设计一个产品模型时，用户可以通过调整模型的尺寸参数来改变产品的大小；通过调整模型的形状参数来改变产品的外观。

通过参数化设计，用户可以实现快速修改和调整，避免了传统手工造型中需要重新制作新模型的繁琐过程。

在三维参数化造型及设计中，常用的软件工具有AutoCAD、3D Max、Rhino等。

这些软件提供了丰富的参数化设计功能，可以满足各种不同的设计需求。

例如，在AutoCAD中，用户可以使用动态块功能来创建可自由调整参数的模块，在设计过程中方便地进行模型的修改和调整。

在3DMax中，用户可以使用参数化建模工具来快速生成不同形状的模型，并可以通过调整参数来实现形状的变换和调整。

在Rhino中，用户可以使用Grasshopper插件来进行参数化建模，通过连接不同的参数和组件，实现复杂造型的生成和调整。

三维参数化造型及设计具有很多优势。

首先，它可以大大提高设计效率。

传统手工造型过程中，需要不断制作新模型并进行试验和修改，非常耗时耗力。

而通过参数化设计，用户可以在计算机上进行实时调整和修改，快速生成不同形状和尺寸的模型，大大节省了设计时间。

其次，三维参数化造型及设计具有较强的灵活性。

通过调整参数，用户可以实现模型的多样化和差异化，满足不同客户的需求。

另外，参数化设计还能够提供较好的模型可管理性。

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。