减速器辅助设计软件的开发--图库管理模块设计..doc

1 绪论 1.1 参数化设计概述 1.1.1 参数化设计概念 参数化设计是通过改动图形的某一部分或某几部分的尺寸，或修改己定义好的零件参数，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动。参数驱动的方式便于用户修改和设计。用户在设计轮尺寸廓时无需准确地定位和定形，只需勾画出大致轮廓，然后通过修改标注的尺寸值来达到最终的形状，或者只需将零件的关键部分定义为某个参数，通过对参数的修改实现对产品的设计和优化。 参数化的含义有两种:设计参数化和图形参数化。设计参数化对应于产品的设计过程，其特点是:控制产品的参数在整个设计过程中其数目、数值和类型都不断发生变化，在设计的某一时刻还有可能发生参数转换，即控制参数由一组变为另一组。图形参数化对应于最终产品或某些常用零部件，此时控制参数只有数值变化，不存在参数类型和整组控制参数的转换。 CAD技术在机械工业中的一个重要应用就是参数化设计，能否实现参数化设计也成为评价CAD系统优劣的重要技术指标，它更符合和贴近现代CAD中概念设计以及并行设计思想，工程设计人员在设计开始阶段可快速草拟产品的零件图，通过对产品形状及大小的约束最后精确成图。同一系列产品的第二次设计可直接通过修改第一次设计来实现，设计参数不但可以驱动设计结果，而且影响产品的整个开发周期，设计参数可以来自其他系统。参数化设计又是变量设计的前提，借助变量化设计思想可实现动态设计，机构设计的运动仿真模拟等。同时，参数化设计还能够使设计人员在设计的同时可实现参数化建立标准件的数据库，极大地方便后续工作。因此，参数化设计以及建库工具的研究对进一步提高设计和绘图效率以及柔性化设计具有十分重要的意义[1]。 1.1.2 参数化设计理论方法 近十几年来，因为参数化设计在工程实际中有广泛的应用价值，国内外从事CAD研究的专家学者对其投入极大的精力和热情进行研究，从方法上做了大量的研究和尝试，取得了重大成果。目前参数化设计方法主要有以下几种: (1)基于几何约束的数学方式 利用尺寸约束建立方程组，将几何约束转变为一系列以特征点为变元的非线性方程组，对于给定的约束，通过数值方法解非线性方程组，一次解出所有特征点的坐标值，确定出几何细节。采用该方法必须输入充分且一致的尺寸约束，才能求解约束方程组。但由于非线性方程组求解过程本身的不足，求解稳定性的问题并没有得到根本解决，现在有不少研究正在寻求提高求解稳定性的途径。 (2)基于几何推理的人工智能法 人工智能的发展，促进了参数化设计方法的发展，产生了几何推理法。这种方法又有两个方面:一是建立在专家系统的基础上，采用谓语表示几何约束，通过推理机制导出几何细节。这种方法可检验几何约束模型的合理性并能处理局部修改，但系统庞大，对递归约束无法处理。二是扩展现有的数据结构，使其包含拓扑信息，并通过程序实现从几何约束到几何细节的推理。但由于在推理过程中要查询匹配规则，所以用这种方法建立的系统过于庞大，而且速度较慢。 (3)基于特征的实体造型方法 特征是作为捕捉设计者意图的方式而提出的，以取代用直线、圆弧、圆等本几何元素构图的方式。特征实体具有一定的智慧，它们不但具有明确的工艺特征结构，而且能始终记忆自己的功能属性和与其它相关实体的适应关系。修改某一特征实体，会自动引起整个设计模型的相关变化，其中包括实体本身的物理量(如质心和惯性矩等数据)的变化图。 (4)基于辅助线法 这种方法的几何图形轮廓线都建立在辅助线的基础上，辅助线的求解条件在作图的过程中己明确规定，由辅助线来管理图形的几何约束和结构约束，并直接定义图形的约束集，这样就可以在图中有哪些信誉好的足球投注网站和检查求解条件，使约束的表达得以简化，减小了约束方程的求解规模。从本质上讲，这种方法属于几何约束的变量几何法，不同之处是用辅助线来表达约束。当图形比较简单和有规则时，这种方法的求解速度较快，但当图形比较复杂时，作辅助线会增加作图的操作，影响作图速度，而且要保证用辅助线定义图形约束集的完整性比较困难。 (5)基于关系的建模方法 关系模型的建立能方便地进行修改以适应不同用户的特殊要求，从而大大提高设计速度。以关系型数据结构构造参数化模型是德国西门子公司首先提出来的。在系统内，关系可建立在所在系统能识别的对象之间，也可在任意大的模型中建立任意复杂的关系模型，这种关系的建立过程是以符合设计师设计习惯的、非常简便自然的方式进行。 (6)知识驱动的智能化设计 知识驱动的基本思想是要寻求、记录不同类型知识的方法，这些知识用来策划、设计和完成一种产品、项目或工程，是将人工智能(包括知识库、知识规则、逻辑推理等)与CAX集成系统有机地结合为一体.但知识库必须储存大量专家的经验、知识及已知的事实和采用这些知识的规则，并且知识库中的知识数据能够被推理机制所采纳，可以通过相应的软件来添加、修改和维护，因此这