時(shí)間：2023-06-04 10:48:35
開(kāi)篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇參數(shù)化設(shè)計(jì)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；建筑設(shè)計(jì)；優(yōu)勢(shì)；劣勢(shì)
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
中圖分類號(hào)： TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
1參數(shù)化設(shè)計(jì)的含義
建筑不是孤立在客觀環(huán)境之外的，這些限制條件就是德勒茲所說(shuō)的“力”，建筑是處理了這些“力”的關(guān)系之后的結(jié)果，建筑師同樣拿來(lái)德勒茲“抽象機(jī)器”的概念，將建筑對(duì)應(yīng)這臺(tái)“抽象的機(jī)器”，將這些“力”從“機(jī)器”的一端輸入，而“機(jī)器”的另一端就會(huì)輸出相應(yīng)的結(jié)果，這個(gè)過(guò)程同時(shí)也對(duì)應(yīng)了建筑設(shè)計(jì)過(guò)程。建筑師的主要工作不是在紙上涂抹、畫概念草圖，而是將影響建筑設(shè)計(jì)的限制條件轉(zhuǎn)化成這種“力”，并建立一臺(tái)“抽象的機(jī)器”，而表達(dá)建筑的工作是由計(jì)算機(jī)來(lái)完成的，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這些“力”被稱為“參數(shù)”或“參變量”，“抽象的機(jī)器”被稱為“參數(shù)化模型”，參數(shù)化設(shè)計(jì)就可以表示為將參數(shù)輸入?yún)?shù)化模型并由計(jì)算機(jī)生成建筑形體的過(guò)程。
徐衛(wèi)國(guó)教授對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)做過(guò)如下定義：“它把影響建筑設(shè)計(jì)的因素看作參數(shù)，然后找到一種關(guān)系，那這些影響建筑設(shè)計(jì)的參數(shù)組織到一起，借助于計(jì)算機(jī)編程和計(jì)算機(jī)的軟件將其組織在一起，形成一個(gè)參數(shù)模型。參數(shù)中包括了各種各樣的影響因素，有些因素是可變的，稱為參變量，有一些參數(shù)是固定不變的。當(dāng)改變參變量的量的時(shí)候，就能得到不同的結(jié)果，這個(gè)結(jié)果就是設(shè)計(jì)的雛形，也就形成了參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)果。”
參數(shù)模型的建立需要很多的工具，這些工具很多都來(lái)源于其他學(xué)科，分形理論、涌現(xiàn)理論、元胞自動(dòng)機(jī)理論都是組成參數(shù)化工具箱的工具，對(duì)于同一個(gè)建筑設(shè)計(jì)師選擇的工具可以是不同的，建筑生成的結(jié)果會(huì)根據(jù)選取工具的不同而不同，對(duì)于不同的建筑采取相同的工具由于參數(shù)的不同也會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，這些都完全取決與建筑師個(gè)人的選擇。
有些時(shí)候已經(jīng)存在的工具并不能滿足建筑師的要求，那么就要建筑師首先設(shè)計(jì)這個(gè)工具，也就是編寫程序，因此，腳本語(yǔ)言的編寫相對(duì)來(lái)說(shuō)具有更大的靈活性和適應(yīng)性。
2參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)
2.1體驗(yàn)的改變
參數(shù)化設(shè)計(jì)帶來(lái)的體驗(yàn)上的改變是最直接、最明顯的，這種改變不僅是對(duì)建筑的使用者、來(lái)說(shuō)的，對(duì)建筑師來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的體驗(yàn)也是跟傳統(tǒng)設(shè)計(jì)完全不同的。
對(duì)建筑師而言，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路是建立對(duì)中心性、完形態(tài)的之高審美追求至上的，建筑師進(jìn)行的所有工作都是在不斷加深、加強(qiáng)這個(gè)追求，并使之最終得以實(shí)現(xiàn)，換句話說(shuō)，建筑師總是在進(jìn)行真正的設(shè)計(jì)之前在腦子里想象出建筑的只言片語(yǔ)，然后再著手設(shè)計(jì)，之后所有的工作不過(guò)是盡量實(shí)現(xiàn)這些只言片語(yǔ)的組合而已。修改設(shè)計(jì)的過(guò)程同樣如此，建筑師只有在最初的幾次修改時(shí)會(huì)充滿激情，多次之后的修改過(guò)程會(huì)顯得相當(dāng)乏味。而參數(shù)化設(shè)計(jì)的過(guò)程卻恰恰相反，我們?cè)谀X海里會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)條件首先定義好一些規(guī)則，如果這些規(guī)則不夠詳細(xì)而足以控制整個(gè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行時(shí)，我們就要多加上一些限制條件（或稱規(guī)則）。運(yùn)行參數(shù)模型（很多模型在運(yùn)行之后，其結(jié)果是動(dòng)態(tài)生成的（如迭代），這與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程十分不同），如果結(jié)果不是我們想要的，那么就改變參數(shù)或是調(diào)整規(guī)則，參數(shù)的改變、規(guī)則的調(diào)整都會(huì)產(chǎn)生完全不同的結(jié)果，甚至有些參數(shù)模型（如涌現(xiàn)）每次的運(yùn)行結(jié)果都不相同，就是在這些調(diào)整的過(guò)程中，建筑師才真正找到了參數(shù)化設(shè)計(jì)的樂(lè)趣。
對(duì)建筑的使用者或觀察者而言，參數(shù)化設(shè)計(jì)的作品給他們帶來(lái)的更多的是造型上的視覺(jué)沖擊力，空間上的非凡感受。由于參數(shù)化設(shè)計(jì)的結(jié)果常常伴隨著漸變、強(qiáng)流動(dòng)感形體、互動(dòng)式功能等等，這些元素都與傳統(tǒng)的幾何造型給人們帶來(lái)的心理感受完全不同，因此，動(dòng)感、不穩(wěn)定感甚至費(fèi)解都是參數(shù)化設(shè)計(jì)帶來(lái)的不同體驗(yàn)。
另外，由于參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)果本身的特點(diǎn)，傳統(tǒng)建筑材料的使用受到了很大限制，新材料的應(yīng)用同樣從質(zhì)感、顏色、光影上給使用者帶來(lái)了大不相同的感受。
2.2效率的提高
效率提高是建筑設(shè)計(jì)作為實(shí)際工程而非藝術(shù)品的最大優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下方面：
①精確的完成復(fù)雜形體的設(shè)計(jì)
以往的建筑設(shè)計(jì)總是基于對(duì)基本幾何體的處理，而面對(duì)復(fù)雜的形體建模時(shí)，我們借助傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工具會(huì)顯得無(wú)能為力，有時(shí)還并不準(zhǔn)確，而在參數(shù)化設(shè)計(jì)中，通過(guò)參數(shù)模型的幫助使輸入?yún)?shù)和輸出形體之間建立精確、可控的聯(lián)系就使復(fù)雜形體的設(shè)計(jì)、建模成為可能。比如深圳雙年展項(xiàng)目，沒(méi)有計(jì)算機(jī)的幫助，生成的結(jié)果必然無(wú)法準(zhǔn)確的表達(dá)。
②快速的生成多個(gè)方案
優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，為客戶提供多種備選方案是建筑設(shè)計(jì)中必要的工作，對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式來(lái)說(shuō)，這一工作會(huì)十分繁重，每個(gè)備選方案的設(shè)計(jì)都是一次設(shè)計(jì)過(guò)程的重復(fù)，其中還會(huì)消耗設(shè)計(jì)師大量的靈感，而參數(shù)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是建立參數(shù)模型，一旦參數(shù)模型建立，建筑設(shè)計(jì)的方案階段就進(jìn)行大半了。對(duì)于同一個(gè)參數(shù)模型，輸入不同的參數(shù)會(huì)輸出不同的設(shè)計(jì)結(jié)果，備選方案的多少僅取決于輸入?yún)?shù)的多少，因?yàn)閷?duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，生成10個(gè)結(jié)果的時(shí)間和1000個(gè)的幾乎是相同的，不同的只是我們輸入1000組參數(shù)可能會(huì)比10組更加耗時(shí)而已。
③方便的修改方案
傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們總是從總圖出發(fā)一步一步的進(jìn)行推敲、深化、修改、再推敲、再深化、再修改，并最終使設(shè)計(jì)方案得以實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)過(guò)程中，所有的再推敲、再深化、再修改的工作都是上一輪的設(shè)計(jì)過(guò)程的重復(fù)，而這些工作卻有可能只是在調(diào)整容積率或是標(biāo)準(zhǔn)層面積這樣的小問(wèn)題。在參數(shù)化設(shè)計(jì)中建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程都是以一個(gè)參數(shù)模型來(lái)體現(xiàn)的，而容積率或是標(biāo)準(zhǔn)層面積僅僅是參數(shù)模型中的變量而已，建筑師所要的做得僅僅是調(diào)整輸入的參數(shù)或是在我們的程序里再加入幾行或十幾行腳本語(yǔ)言而已，至于修改的工作，那是由計(jì)算機(jī)來(lái)完成的，一切都會(huì)變快捷、高效，雖然在我們建立參數(shù)模型時(shí)候會(huì)有那么一點(diǎn)麻煩。
④專業(yè)之間的精確對(duì)接
建筑師關(guān)心的往往是建筑的平面功能、交通流線、立面造型，相應(yīng)的我們需要的就是建筑的平面圖、立面圖、透視圖等等；而對(duì)于結(jié)構(gòu)工程師來(lái)說(shuō)，他們往往關(guān)注的就是柱網(wǎng)的密度、跨度、梁柱的尺寸等，相對(duì)應(yīng)的就是需要柱網(wǎng)平面、配筋圖等等；而設(shè)備工程師可能就僅僅需要某些位置的剖面或節(jié)點(diǎn)而已。各個(gè)專業(yè)對(duì)同一個(gè)項(xiàng)目的關(guān)注重點(diǎn)各不相同，所使用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，因此，下一個(gè)專業(yè)就需要將上一個(gè)專業(yè)的圖紙轉(zhuǎn)化為本專業(yè)可讀的圖紙，能否讓設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诟鱾€(gè)專業(yè)中精確的傳遞對(duì)一個(gè)工程的進(jìn)度至關(guān)重要。以往的設(shè)計(jì)中，每次這樣的專業(yè)交接都意味著專業(yè)設(shè)計(jì)師要進(jìn)行新的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，工程周期中大半的時(shí)間都花費(fèi)在了專業(yè)交接的工作上，而且，在這些過(guò)程中并不能保證精確無(wú)誤。而在參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑師可以通過(guò)一個(gè)參數(shù)化模型到導(dǎo)出幾乎所有專業(yè)所需的技術(shù)圖紙，甚至是節(jié)點(diǎn)詳圖。在這方面，DP（Digital Project）是發(fā)展最為完善的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，“在DP的參數(shù)化建模環(huán)境中，三維環(huán)境是和二維環(huán)境以及構(gòu)件物理屬性清單聯(lián)系在一起的，只要改變?nèi)S模型的任何部分，二維的技術(shù)圖紙和構(gòu)件物理屬性清單都會(huì)自動(dòng)更新。反之你還可以通過(guò)改變和三維模型建立聯(lián)系的Excel的數(shù)據(jù)來(lái)改變?nèi)S模型的形態(tài)。”建筑師可以將參數(shù)模型貫穿于整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，包括方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)甚至施工圖設(shè)計(jì)。
3參數(shù)化設(shè)計(jì)的劣勢(shì)
新型設(shè)計(jì)手段的產(chǎn)生總會(huì)帶來(lái)這一領(lǐng)域很大程度上的進(jìn)步，但是任何設(shè)計(jì)手段或是設(shè)計(jì)思維的總有其兩面性，參數(shù)化設(shè)計(jì)也是一樣，其優(yōu)勢(shì)不言而喻，但其劣勢(shì)同樣明顯，社會(huì)、文化、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素是目前參數(shù)化設(shè)計(jì)仍為少數(shù)建筑師使用的主要原因。
3.1社會(huì)、文化因素
參數(shù)化設(shè)計(jì)思維并不遵循上千年以來(lái)人們習(xí)慣的中心性、完形態(tài)的審美規(guī)律，其理論溯源恰恰與其相反――遵循的是復(fù)雜性科學(xué)和后現(xiàn)代思潮中的后結(jié)構(gòu)主義哲學(xué)，正因?yàn)槿绱耍O(shè)計(jì)作品往往與大眾品味相左。這點(diǎn)在國(guó)內(nèi)的表現(xiàn)尤為突出，當(dāng)代中國(guó)正在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，在自然科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在人文科學(xué)領(lǐng)域還很落后，人民的思想意識(shí)水平仍然比較低下，對(duì)世界上新興哲學(xué)思想、理論幾乎接觸不到，更加難以接受。普遍的情況是，各個(gè)城市紛紛效仿歐洲活中式建筑風(fēng)格、盲目復(fù)古，客戶對(duì)建筑意識(shí)還停留在“歐式=羅馬柱”、“中式=大屋頂”的建筑符號(hào)的層面。
對(duì)建筑師來(lái)說(shuō)，中國(guó)建筑界其實(shí)并未經(jīng)歷過(guò)真正的現(xiàn)代主義洗禮，而現(xiàn)在培養(yǎng)起來(lái)的建筑師至多是在新現(xiàn)代的思潮下進(jìn)行創(chuàng)作，對(duì)后現(xiàn)論的探索僅僅處于邯鄲學(xué)步的狀態(tài)，實(shí)踐就更加鳳毛麟角了。況且，參數(shù)化設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)的研究大都是由一些先鋒派建筑師從國(guó)外引入的，國(guó)內(nèi)大量的建筑師對(duì)其理論背景、思維基礎(chǔ)都不了解，甚至難以接受。
建筑師們尚且如此，社會(huì)大眾的接受程度也就可想而之。就是在這樣的社會(huì)、文化條件下，參數(shù)化設(shè)計(jì)想要獲得真正的社會(huì)認(rèn)同還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間。
3.2技術(shù)因素
參數(shù)化設(shè)計(jì)在技術(shù)上的限制主要在兩個(gè)方面：
第一、在建筑設(shè)計(jì)的層面，目前所進(jìn)行的參數(shù)化設(shè)計(jì)主要集中在規(guī)模較小的建筑或建筑小品上，對(duì)于一些大型的、功能相對(duì)復(fù)雜的建筑依然采取傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段，即使運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)也僅用于設(shè)計(jì)中的某些階段，并不起指導(dǎo)作用。這主要是由于規(guī)模較小的建筑其限制條件也會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單，參數(shù)模型的建立較為可行，當(dāng)面對(duì)大規(guī)模的建筑設(shè)計(jì)是，大量的、繁雜的限制條件的轉(zhuǎn)化對(duì)建筑師甚至是程序員來(lái)說(shuō)都會(huì)比較頭疼。
第二、是指一個(gè)項(xiàng)目從方案階段到實(shí)施階段的技術(shù)，這些技術(shù)包括施工技術(shù)，材料加工技術(shù)等等。雖然目前有數(shù)控機(jī)床技術(shù)，但它只能對(duì)一些小尺度的構(gòu)建進(jìn)行加工，在國(guó)內(nèi)，很多情況下建筑構(gòu)建的加工過(guò)程是人工進(jìn)行的，在精確度、效率上都達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。
3.3經(jīng)濟(jì)因素
經(jīng)濟(jì)因素是參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中最大的限制條件，參數(shù)化設(shè)計(jì)作品往往會(huì)比傳統(tǒng)的建筑作品造價(jià)高出幾倍甚至十幾倍，很多情況下，客戶即使接受了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念、建筑造型也接受不了高額的預(yù)算（由于經(jīng)營(yíng)困難，開(kāi)發(fā)商迪拜薩馬公司取消了扎哈•哈迪德事務(wù)所設(shè)計(jì)的投資8230萬(wàn)英鎊的迪拜歌劇院項(xiàng)目）。
主要原因是由于，參數(shù)化設(shè)計(jì)所需的構(gòu)件并不想傳統(tǒng)建筑那樣大量重復(fù)，相反卻強(qiáng)調(diào)漸變、流動(dòng)感，因此構(gòu)建種類、生產(chǎn)精度要求高，所有構(gòu)建都需要一一加工，這不僅耗費(fèi)大量的人力物力、而且需要先進(jìn)加工技術(shù)的支持，所有的一切沒(méi)有經(jīng)濟(jì)的保證是無(wú)法進(jìn)行的（鳥(niǎo)巢最初的設(shè)計(jì)預(yù)算為40億人民幣，經(jīng)過(guò)大幅瘦身之后達(dá)到了30億，鋼結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)5萬(wàn)噸，結(jié)構(gòu)構(gòu)件多為彎扭構(gòu)件，安裝時(shí)需要時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)需要7000名工人共同完成）。
結(jié)語(yǔ)
參數(shù)化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)顯而易見(jiàn)，但限制因素也是多方面的，主要原因是參數(shù)化設(shè)計(jì)目前依然很不成熟，畢竟還是先鋒的設(shè)計(jì)手段，也正式因?yàn)檫@種不成熟性、先鋒性才會(huì)另越來(lái)越多的建筑師為之著迷，才會(huì)是其引領(lǐng)未來(lái)建筑設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn)：
[1]高巖，參數(shù)化設(shè)計(jì)--更高效的設(shè)計(jì)技術(shù)和技法[J]，世界建筑，2008.05
關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì) 產(chǎn)品形態(tài) 邏輯構(gòu)成 結(jié)構(gòu)構(gòu)成肌理構(gòu)成
中圖分類號(hào)：TB47
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1003-0069（2016）02-0024-02
參數(shù)化設(shè)計(jì)目前在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的應(yīng)用比較廣泛，在各類造型領(lǐng)域的探索中，建筑行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)取得了較為顯著的成績(jī)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用面在不斷擴(kuò)大，逐漸由建筑領(lǐng)域擴(kuò)展到其他領(lǐng)域，初步展開(kāi)在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，并出現(xiàn)一些相關(guān)設(shè)計(jì)作品，但對(duì)于設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用路徑的研究還不完善。基于應(yīng)用路徑的研究一定程度上對(duì)推動(dòng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1 參數(shù)化設(shè)計(jì)概述
參數(shù)化設(shè)計(jì)其實(shí)就是參變量化設(shè)計(jì)，即把設(shè)計(jì)參變量化，每個(gè)參變量控制或表明設(shè)計(jì)結(jié)果的某種重要性質(zhì)，改變參變量的值會(huì)改變?cè)O(shè)計(jì)結(jié)果。
參數(shù)化設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)表現(xiàn)在參數(shù)的即時(shí)調(diào)節(jié)和與之相對(duì)應(yīng)數(shù)字模型的即時(shí)反饋。在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，不變參數(shù)通過(guò)一定的邏輯規(guī)則形成設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，再通過(guò)可變參數(shù)的數(shù)值調(diào)節(jié)進(jìn)行方案的調(diào)整和優(yōu)化，最終生成設(shè)計(jì)結(jié)果。在這個(gè)過(guò)程中，各種影響因素被數(shù)據(jù)化和關(guān)聯(lián)化，并通過(guò)規(guī)則和邏輯貫穿在一起。參數(shù)化的這種可變和易于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，使設(shè)計(jì)變得更加方便和靈活，設(shè)計(jì)師只需要調(diào)節(jié)規(guī)則邏輯中的參數(shù)就能迅速調(diào)整方案的呈現(xiàn)效果。參數(shù)化設(shè)計(jì)的運(yùn)用可以在短時(shí)間內(nèi)生成一系列方案，設(shè)計(jì)師或用戶可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求或?qū)徝澜?jīng)驗(yàn)進(jìn)行方案選擇，這在一定程度上帶來(lái)更為豐富、多變的體驗(yàn)，促進(jìn)基于互聯(lián)網(wǎng)的個(gè)性定制的發(fā)展和完善，為設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)新的活力。
2 參數(shù)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)
數(shù)理邏輯又稱“符號(hào)邏輯”，是一門用數(shù)學(xué)方法研究思維的形式結(jié)構(gòu)及其規(guī)律的學(xué)科。數(shù)理邏輯在形態(tài)塑造中的運(yùn)用能夠體現(xiàn)比例與尺度、對(duì)稱與均衡、節(jié)奏與韻律、統(tǒng)一與變化等形式美法則。從古至今，一些簡(jiǎn)單而經(jīng)典的數(shù)理邏輯被廣泛運(yùn)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中，最為人們熟知的就是黃金分割比，古代的埃及金字塔、印度泰姬陵到現(xiàn)代蘋果公司的很多產(chǎn)品設(shè)計(jì)都以黃金分割比為內(nèi)在邏輯，這些設(shè)計(jì)無(wú)不被人奉為經(jīng)典。
當(dāng)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展與3D打印技術(shù)的進(jìn)步，使復(fù)雜數(shù)理邏輯的呈現(xiàn)成為可能，參數(shù)化設(shè)計(jì)便是其中之一，其作為一種新的設(shè)計(jì)方法在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的探索極為引入注目。尤其在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，參數(shù)化設(shè)計(jì)使原來(lái)不可能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與形式得以呈現(xiàn)，形態(tài)的內(nèi)在數(shù)理邏輯性使產(chǎn)品展現(xiàn)出變化豐富、充滿律動(dòng)的形式美感，既能豐富產(chǎn)品的視覺(jué)呈現(xiàn)效果，又可以滿足用戶的個(gè)性化需求。參數(shù)化設(shè)計(jì)正逐漸應(yīng)用于產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中，并呈現(xiàn)出一個(gè)新的發(fā)展潮流“。
3 參數(shù)化設(shè)計(jì)在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用路徑
參數(shù)化設(shè)計(jì)在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為邏輯構(gòu)成形態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)成形態(tài)和肌理構(gòu)成形態(tài)三個(gè)方面。
3.1 邏輯構(gòu)成形態(tài)
邏輯構(gòu)成形態(tài)是指以符合或接近數(shù)理邏輯關(guān)系的規(guī)則塑造的形體，著重強(qiáng)調(diào)形態(tài)的邏輯性。參數(shù)化的產(chǎn)品邏輯構(gòu)成形態(tài)設(shè)計(jì)的基本流程如下：（1）確定設(shè)計(jì)目標(biāo)；（2）找出對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)具有影響的各類因素，將這些因素轉(zhuǎn)化為有效的參量，通過(guò)研究和邏輯推理，確定參數(shù)之間的基本關(guān)系；（3）運(yùn)用某種規(guī)則系統(tǒng)（即算法）構(gòu)筑參數(shù)關(guān)系，逐步實(shí)施算法生成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原型；（4）通過(guò)對(duì)算法中關(guān)鍵變量的調(diào)整，生成海量方案，這一環(huán)節(jié)如果達(dá)不到理想效果，則返回去進(jìn)一步修改算法，進(jìn)行新一輪的實(shí)施和迭代，從而得到另一類可能性，在算法的反復(fù)實(shí)施和迭代中生成理想的設(shè)計(jì)結(jié)果；（5）設(shè)計(jì)師或用戶在生成的一系列方案中進(jìn)行方案挑選。整個(gè)流程可以概括為：設(shè)計(jì)目標(biāo)――參量設(shè)定――算法構(gòu)建――參數(shù)調(diào)整――評(píng)價(jià)――確定。
例如由美國(guó)設(shè)計(jì)師Matthias Pliessnig為私人客戶所設(shè)計(jì)的阿瑪達(dá)長(zhǎng)凳（圖1），是參數(shù)化的產(chǎn)品邏輯構(gòu)成形態(tài)設(shè)計(jì)的一個(gè)典型案例。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是一個(gè)貫穿空間的寬大流動(dòng)的長(zhǎng)凳，設(shè)計(jì)師首先運(yùn)用曲線干擾、細(xì)分等規(guī)則營(yíng)造一個(gè)高低起伏、凹凸有致的流動(dòng)效果，構(gòu)造出長(zhǎng)凳的設(shè)計(jì)原型；其次通過(guò)對(duì)整體尺寸、細(xì)分次數(shù)等參數(shù)數(shù)值的調(diào)節(jié)，生成一系列的形態(tài)結(jié)果。最后根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)、審美或腦海中的預(yù)想等進(jìn)行方案評(píng)估和挑選，得到令人滿意的視覺(jué)形態(tài)。
3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)成形態(tài)
對(duì)于參數(shù)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)成形態(tài)設(shè)計(jì)，一方面可以通過(guò)相關(guān)參數(shù)化軟件對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，以達(dá)到某種經(jīng)濟(jì)或生態(tài)效益；另一方面也可以運(yùn)用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法研究及模擬自然界和傳統(tǒng)人工物中的結(jié)構(gòu)，賦予產(chǎn)品以新的結(jié)構(gòu)形式。
3.2.1 拓?fù)鋬?yōu)化
拓?fù)鋬?yōu)化算法主要用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化。基于設(shè)計(jì)目標(biāo)的拓?fù)鋬?yōu)化可以將材料均質(zhì)的模型優(yōu)化為材料在空間中的最佳分布模型，也可以從力學(xué)角度出發(fā)對(duì)原有產(chǎn)品模型進(jìn)行拓?fù)渥冃危ㄟ^(guò)這兩種方式的反復(fù)迭代優(yōu)化，最終產(chǎn)生一種新的結(jié)構(gòu)形態(tài)。可以總結(jié)為：設(shè)計(jì)目標(biāo)――力學(xué)分析――變形優(yōu)化――評(píng)價(jià)――確定。
例如德國(guó)設(shè)計(jì)師Marco Hemmerling和Ulrich Nether設(shè)計(jì)的這款衍生椅（圖2），即是參數(shù)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的典型案例。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是在原材料減少的同時(shí)保證座椅的穩(wěn)定性及舒適度。設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)構(gòu)建時(shí)主要采用有限元建模軟件，對(duì)座椅的結(jié)構(gòu)性能、材料特性、人機(jī)工程學(xué)數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)加工工藝等參數(shù)進(jìn)行綜合分析，并通過(guò)反復(fù)迭代，生成一個(gè)最優(yōu)化的方案模型，最終呈現(xiàn)的是經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)邏輯運(yùn)算之后的結(jié)構(gòu)，亦是座椅的最終形態(tài)。衍生椅設(shè)計(jì)通過(guò)參數(shù)化軟件的運(yùn)用，在功能優(yōu)化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的形態(tài)創(chuàng)新和制造的經(jīng)濟(jì)性。
3.2.2 結(jié)構(gòu)模擬
大自然中的諸多結(jié)構(gòu)不僅具有科學(xué)的力學(xué)法則，并且擁有和諧的美感，前人通過(guò)學(xué)習(xí)、模仿和研究自然界中的生物結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了很多優(yōu)秀的人工結(jié)構(gòu)，流傳至今。參數(shù)化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)構(gòu)成形態(tài)設(shè)計(jì)的另一種方式就是研究自然界和傳統(tǒng)人工物中的結(jié)構(gòu)，將影響產(chǎn)品及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的要素轉(zhuǎn)化為多個(gè)參數(shù)，設(shè)定模擬算法，并進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，在反復(fù)迭代中生成最終的結(jié)構(gòu)形態(tài)。即：設(shè)計(jì)目標(biāo)――研究現(xiàn)有結(jié)構(gòu)――模擬優(yōu)化――評(píng)價(jià)―確定。
例如荷蘭Studio Drift工作室設(shè)計(jì)的可以動(dòng)態(tài)變化的吊燈――TheShylights（羞羞燈）（圖3），便是通過(guò)對(duì)自然界中優(yōu)秀結(jié)構(gòu)的模擬，所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品創(chuàng)新。綻放是花最美的瞬間，然而到了夜間，美麗的花朵便害羞般的閉合起來(lái)，The Shylights（羞羞燈）正是模擬花瓣盛開(kāi)和閉合這兩個(gè)動(dòng)作，即垂下綻放時(shí)燈具打開(kāi)，向上收縮時(shí)燈具關(guān)閉。其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是利用參數(shù)化軟件模擬花的開(kāi)合，為燈具制作了可伸縮并極其精密的機(jī)械骨架，以此生動(dòng)地呈現(xiàn)花朵綻放時(shí)所展現(xiàn)出的自然生命力。
3.3 肌理構(gòu)成形態(tài)
肌理是物體表面組織結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)形式，是產(chǎn)品形態(tài)的重要組成部分。參數(shù)化的產(chǎn)品肌理構(gòu)成形態(tài)設(shè)計(jì)的基本流程如下：（1）確定設(shè)計(jì)目標(biāo)；（2）找出影響特定產(chǎn)品肌理設(shè)計(jì)的各種因素，將其轉(zhuǎn)化為參（變）量，并基于對(duì)這些參（變）量的分析確定具體的設(shè)計(jì)元素；（3）設(shè)定該元素自身的變化及組合邏輯（算法），通過(guò)算法的逐步實(shí)施構(gòu)造出設(shè)計(jì)原型；（4）確定變量，調(diào)節(jié)變量數(shù)值，推敲方案；（5）通過(guò)對(duì)參數(shù)的綜合調(diào)節(jié)進(jìn)一步優(yōu)化方案，并在比較的基礎(chǔ)上挑選最終效果。該流程可以概括為：設(shè)計(jì)目標(biāo)――確定設(shè)計(jì)元素――基于元素的變化及組合邏輯（算法）構(gòu)建――變量數(shù)值調(diào)節(jié)――評(píng)價(jià)――確定。
例如由馬薩諸塞州的Nervous System實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的Hyphae Lamps（圖4），是參數(shù)化的產(chǎn)品肌理構(gòu)成形態(tài)設(shè)計(jì)的一個(gè)典型案例。HyphaeLamps是系列化的有機(jī)臺(tái)燈設(shè)計(jì)，以自然界中的生物生長(zhǎng)規(guī)律為元素，設(shè)定生長(zhǎng)算法，從最初的種子和一個(gè)基面，通過(guò)節(jié)點(diǎn)的不斷分支與合并，生長(zhǎng)為一個(gè)有機(jī)的鏤空網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，算法可以隨著參數(shù)數(shù)值的調(diào)整而發(fā)生改變，每個(gè)燈都是基于這些類似算法而單獨(dú)種植的，因此，這一系列有機(jī)臺(tái)燈中的每一個(gè)都是獨(dú)一無(wú)二的，其自然化的肌理可以通過(guò)LED燈向墻上或天花板上投射獨(dú)特的圖案，創(chuàng)造一種空靈和有機(jī)的氛圍。
4 結(jié)論
關(guān)鍵詞：古建筑；參數(shù)化設(shè)計(jì)
一、建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念
一種建筑設(shè)計(jì)的方法就是參數(shù)化設(shè)計(jì)。將建筑設(shè)計(jì)的全要素都變成某個(gè)函數(shù)的變量，通過(guò)對(duì)函數(shù)的改變，或者說(shuō)對(duì)算法的改變，人們能夠?qū)Σ煌慕ㄖO(shè)計(jì)方案進(jìn)行獲得，簡(jiǎn)單理解為一種可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)生成設(shè)計(jì)方案的方法就是這個(gè)方法的核心思想。
二、參數(shù)化設(shè)計(jì)的初始化設(shè)置
1、基本繪圖參數(shù)
不管是對(duì)機(jī)械加工圖、建筑施工圖進(jìn)行繪制，還是對(duì)服裝剪裁圖進(jìn)行繪制，比例、線形、圖紙幅面、文字樣式等內(nèi)容都會(huì)存在于圖中，我們一般就會(huì)統(tǒng)稱這些內(nèi)容是繪圖環(huán)境。古人在建筑設(shè)計(jì)中，圖畫圖樣就已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)用了，這種方式是在春秋和戰(zhàn)國(guó)時(shí)期進(jìn)行采取的；而使用百分之一比例尺的圖樣和木制模型，這種方式是在隋唐的時(shí)候開(kāi)始使用的。在《營(yíng)造法式》中，“殿閣地盤分槽圖”就是平面圖的名稱（如圖1）。圖中有很清晰的柱網(wǎng)，對(duì)于柱子立的位置要有明確的位置，也就是建筑平面的布置，“地盤”就是這里指建筑所占有的面積。
圖1
2、臺(tái)基放線定位
對(duì)古建筑臺(tái)基的放線方法進(jìn)行研究，就可以對(duì)古建筑平面的朝向和總體布置進(jìn)行確定，也就只能是在把計(jì)算機(jī)參數(shù)化方法進(jìn)行引入的時(shí)候，才可以將基礎(chǔ)的坐標(biāo)參照系建立起來(lái)。長(zhǎng)方形、六邊形、八邊形、五邊形、圓形以及復(fù)合形都是包含在古建筑的平面形式中，下面就介紹其中幾種放線方法：
2.1長(zhǎng)方形臺(tái)基
古建筑中最常用的平面形式就是長(zhǎng)方形臺(tái)基，也是較為重要方法。它的放線步驟如下：
2.1.1把臺(tái)基所有尺寸包括灰土壓槽的總尺寸作為依據(jù)，對(duì)建筑平面的大致位置進(jìn)行確定，并且將放線用的“海將子”或者下“龍門樁”、釘上“龍門板”，在適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行砌筑。其中，應(yīng)該保持龍門板的上皮水平，并且保持一個(gè)高度與臺(tái)基的平水；
2.1.2把建筑群的“中”作為依據(jù)，對(duì)這個(gè)建筑的“中”進(jìn)行確定，然后，再對(duì)通面闊和通進(jìn)深的“中”以及各間的面闊、進(jìn)深“中”進(jìn)行確定，并且在龍門板上用小釘釘上這些“中”，用筆標(biāo)識(shí)清楚；
2.1.3根據(jù)面闊、進(jìn)深“中”，將里包金、外包金、出山、下出以及灰土壓槽的位置找出來(lái)，并且把它釘在龍門板上；
2.1.4把所需要的點(diǎn)用墜子引至灰土表面，隨著基礎(chǔ)的砌筑，把需要的點(diǎn)逐漸引至基礎(chǔ)墻體上，并且隨之將標(biāo)記畫出。把這些標(biāo)記馬磉、包砌臺(tái)明和安裝柱頂石作為依據(jù)。
2.2六邊形臺(tái)基
2.2.1對(duì)中心點(diǎn)進(jìn)行確定；
2.2.2將十字線彈出；
2.2.3以十字線為中心將兩個(gè)矩形彈出，矩形的短邊和面闊相同；
2.2.4將兩個(gè)矩形連接成八邊形。
三、古建筑臺(tái)基部分的參數(shù)化設(shè)計(jì)
1、臺(tái)基的建造方法
從建筑結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)行分析，基礎(chǔ)就是在屋身以下的建筑部分，建筑物的地下結(jié)構(gòu)部分就是基礎(chǔ)，它對(duì)于建筑物的壓力進(jìn)行承擔(dān)并且傳遞，是對(duì)周圍穩(wěn)固的重要部分的保證，它又分為以下三個(gè)部分：
1.1地基。建筑物基礎(chǔ)以下的土層就是地基，它對(duì)于全部建筑物的重量進(jìn)行承擔(dān)，可以分為人工地基和自然地基；
1.2基礎(chǔ)。木柱以下的部分就是古建筑的基礎(chǔ)，它的構(gòu)成由柱礎(chǔ)、磉墩以及磉墩下面的人工地基；
1.3臺(tái)基。建筑物的基座就是臺(tái)基，也就是建造在地面以上的方座部分。室內(nèi)地平就是臺(tái)基的上平，“臺(tái)幫”就是四周邊，在臺(tái)內(nèi)包砌柱礎(chǔ)、磉墩、攔土墻，將臺(tái)基構(gòu)成。
2、軸線網(wǎng)的參數(shù)化
在古建筑的建造過(guò)程中，在嚴(yán)格的模數(shù)制度上，建立一切建筑尺寸，要對(duì)古建筑的平面設(shè)計(jì)進(jìn)行完成，首先必須對(duì)古建筑平面軸線的組成關(guān)系進(jìn)行掌握，但是這些平面尺寸又都在其臺(tái)基的設(shè)計(jì)之中進(jìn)行反映，所以，對(duì)臺(tái)基的參數(shù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行完成是整個(gè)建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)過(guò)程中相當(dāng)重要的一步。
四、古建筑屋身部分的參數(shù)化設(shè)計(jì)
古建筑的垂直受力構(gòu)件就是柱子，用于支撐梁架。在所有落地的柱子上，屋頂梁架上的重要全部分散傳遞，再由柱子向柱頂石上進(jìn)行傳遞，最后傳遞到基礎(chǔ)上，還有一類不落地的短柱，安裝在梁與梁之間，也是傳遞力的構(gòu)件。這些柱子的名稱是以柱子的位置確定的。
1、柱子的名稱和尺度
1.1檐柱。它的位置一般在房屋前、后檐最外一排，前檐柱和后檐柱是其分為的兩個(gè)形式。檐柱所處于的位置就是確定每個(gè)檐柱名稱的依據(jù)；
1.2角柱。方形在大多數(shù)的古建筑平面中都會(huì)運(yùn)用到，至于“角柱”，就是處于四角位置的柱子；
1.3金柱。它的位置在檐柱以內(nèi)，平行于檐柱，梁架是其上面所要承受的，但是建筑中線上的一列柱子也不處于，這就是“金柱”。“前檐金柱”就是在前檐的柱子，“后檐金柱”就是在后檐的柱子，若是建筑的進(jìn)深比較大，則有金柱和里圍金柱之分。
2、柱式的參數(shù)化生成
在中國(guó)古建筑中，我們最容易發(fā)現(xiàn)的就是其柱子的三大組成部分會(huì)與古希臘和古羅馬的柱式定義及其相似，因此，我們就對(duì)古代歐洲對(duì)柱子構(gòu)件整體的稱呼進(jìn)行借用，盡管，會(huì)比較明確古今柱式的名稱位置和尺寸的規(guī)定，但是，針對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)講，想要進(jìn)行處理困難那是相當(dāng)大的，所以，我們一定要簡(jiǎn)化對(duì)它進(jìn)行處理，以便可以把計(jì)算機(jī)處理的難度和錯(cuò)誤發(fā)生的幾率降低到最小。我們通過(guò)認(rèn)真的分析，認(rèn)為從構(gòu)成成分上看古建筑柱子是尤為簡(jiǎn)便的，柱礎(chǔ)、柱身和斗拱是組成每一根柱子的三個(gè)部分，但是構(gòu)建它的直徑位置和長(zhǎng)短尺寸，都要把古時(shí)的構(gòu)造規(guī)律作為依據(jù)來(lái)進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)：
【1】陳越.中國(guó)古建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)[D].重慶大學(xué)碩士論文2002，（05）.
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1 參數(shù)化設(shè)計(jì)研究
掘進(jìn)機(jī)截割頭截齒參數(shù)參數(shù)化設(shè)計(jì)分三個(gè)步驟，首先，根據(jù)截齒切割原理及不同截割頭外形確定每個(gè)截齒的空間姿態(tài)，即計(jì)算出截齒軸向距離、切割半徑、圓周角、倒角及轉(zhuǎn)角五個(gè)參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)通過(guò)自編程序軟件利用三維實(shí)體軟件進(jìn)行自動(dòng)虛擬裝配，為截割頭實(shí)體仿真提供建模模型，最后通過(guò)自編程序軟件生成二維平面圖紙，供車間加工生產(chǎn)使用。
縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭截齒數(shù)據(jù)參數(shù)化設(shè)計(jì)。
根據(jù)截割頭外形尺寸和截齒外形尺寸，通過(guò)編程，設(shè)計(jì)截割頭截齒參數(shù)計(jì)算程序（程序界面見(jiàn)圖1），該程序能夠根據(jù)輸入的相關(guān)外形尺寸自動(dòng)計(jì)算截齒的空間參數(shù)，同時(shí)計(jì)算截齒齒尖包絡(luò)線，并且自動(dòng)計(jì)算內(nèi)噴霧水孔位置坐標(biāo)。生成的相關(guān)參數(shù)自動(dòng)保存，供截齒自動(dòng)化虛擬裝配使用。
縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭截齒自動(dòng)化虛擬裝配。
由于截齒虛擬裝配過(guò)程復(fù)雜，所以開(kāi)發(fā)了截齒安裝程序（程序界面見(jiàn)圖2），截齒虛擬裝配為了進(jìn)一步檢驗(yàn)截齒參數(shù)的合理性，同時(shí)為截割頭實(shí)體仿真提供建模模型，通過(guò)虛擬裝配，設(shè)計(jì)人員可以直觀了解每個(gè)截齒的空間姿態(tài)，自動(dòng)化虛擬裝配完全省去設(shè)計(jì)人員手工定位截齒的過(guò)程，降低工作強(qiáng)度。
縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭圖紙自動(dòng)化生成。
截割頭截齒自動(dòng)化虛擬裝配后，就可以利用截割頭參數(shù)設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)生成二維圖紙如圖3所示，供車間加工生產(chǎn)使用。至此，縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭參數(shù)化設(shè)計(jì)全部完成。
2 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)縱軸式掘進(jìn)機(jī)截割頭參數(shù)化設(shè)計(jì)研究，開(kāi)發(fā)了這套設(shè)計(jì)軟件，該軟件還能夠自動(dòng)確定內(nèi)噴霧水孔位置參數(shù)和導(dǎo)煤葉片的參數(shù)，使截割頭設(shè)計(jì)工作效率得到了很大提升，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：CATIA 板金 有序 參數(shù)化
中圖分類號(hào)：U46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（c）-0083-02
車身板金件，從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)，有多種方案且不斷優(yōu)化，這些方案需要在不同時(shí)期不斷切換、更改或融合，對(duì)于一個(gè)工程師來(lái)說(shuō)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的完成數(shù)據(jù)，就是效率、就是產(chǎn)品的生命！
1 設(shè)計(jì)思路
板金的設(shè)計(jì)就是做好零件表面。零件表面都是由基本平面和（或）曲面構(gòu)成：點(diǎn)動(dòng)成線，線動(dòng)成面，面連成體。即零件表面設(shè)計(jì)時(shí)，要控制好點(diǎn)、線、面，按一定的規(guī)則保留相互之間的參數(shù)關(guān)系。
2 建模規(guī)則
2.1 草繪
草繪在border的基本平面上，特殊情況下可新建平面再草繪，草繪要求完全約束且只能用border的元素作為約束條件。
2.2 倒角
若無(wú)變半徑等特殊倒角要求最好采用面-面倒角命令，倒角命名規(guī)則可以按照其邏輯關(guān)系也可按照其功能命名，方便后續(xù)修改查找。
2.3 修邊
在Final Part中創(chuàng)建Cutting Line特征。修邊面是一相切連續(xù)的曲面，且曲面可由參數(shù)驅(qū)動(dòng)。
2.4 切孔
在Final Part中創(chuàng)建Hole Feature特征。創(chuàng)建全約束的草圖，拉伸出孔特征。
2.5 其它
有序參數(shù)化建模是一個(gè)有序建模過(guò)程，在建模過(guò)程中要打開(kāi)Keep Mode功能。
3 常用模版
模版主要是為了讓大家養(yǎng)成一定的習(xí)慣，常用特征放在固定的位置，方便不同工程師修改數(shù)據(jù)。常用模版結(jié)構(gòu)樹(shù)見(jiàn)圖1。
（1）Part Number由各主機(jī)廠根據(jù)國(guó)標(biāo)或?qū)嶋H情況定義，一般由數(shù)字或字母組成。（2）Part Body存放板金加厚特征。（3）Control由Border和Sketches兩部分組成。Border由一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)和九個(gè)平面組成，控制繪圖區(qū)域；Sketches由（零件坐標(biāo)下）X、Y、Z三個(gè)基本平面上預(yù)設(shè)的草繪約束（如：X草繪由Border中與X平面垂直的6個(gè)平面相交形成的一個(gè)“田”字形線框）。（4）External Reference存放外部參考曲面，僅用于過(guò)程數(shù)據(jù)。外部參考曲面不能與其他幾何圖集中幾何元素存在參數(shù)關(guān)系。（5）Input Data存放與設(shè)計(jì)有關(guān)的周邊零件，命名需要帶零件號(hào)、零件名、日期；（如圖1）。（6）Main Sections存放結(jié)構(gòu)主要特征斷面，指導(dǎo)概念設(shè)計(jì)，不能與其它幾何圖形集中元素有參數(shù)關(guān)系。（7）Part Definitions由Wireframe、Basic Surface和Main Body Final Operations組成。Wireframe存放構(gòu)成零件的相關(guān)點(diǎn)、線的幾何圖集、Basic Surface存放零件主體曲面、Main Body Final Operations存放構(gòu)成零件的局部特征，其中包括翻邊，焊接曲面，功能凸臺(tái)以及加強(qiáng)筋等。（8）Final Part由Edge Fillet、Hole Feature、Cutting Line、Finished Model和Tooling Info組成。Edge Fillet存放Part Definitions中各曲面之間的連接倒角特征；Hole Feature存放零件需要開(kāi)孔的特征；Cutting Line存放切邊用特征；Finished Model存放上述三種特征綜合的過(guò)程及最終零件曲面；Tooling Info用線條指示零件曲面加厚方向。（9）EXPORT存放零件帶參數(shù)的抽取面，作為其它零件設(shè)計(jì)輸入（如焊接邊、對(duì)稱件等）并自動(dòng)映射更新。
4 應(yīng)用案例
拿前圍板（見(jiàn)圖2）的全參建模流程為例進(jìn)行說(shuō)明。雙擊Keep Mode命令，保持常開(kāi)。首先需要分析前圍板構(gòu)成的基本曲面，其中有前端、下端和左右輪罩四個(gè)主體面，另外就是焊接邊、安裝特征面，最后再開(kāi)孔、切邊、加厚。
4.1 調(diào)入約束
根據(jù)輪胎包絡(luò)、三踏板、空調(diào)和動(dòng)力總成等約束確定前圍板在整車中的位置，設(shè)定Border中的參考元素。需要TOP、DOWN、REAR、FRONT、INNER、OUTER六個(gè)平面形成一個(gè)立方體，繪制前圍板的特征不能超出立方體的范圍。
4.2 繪制主體面
（1）應(yīng)用Sketches、Extrude、Sweep、Fillet，得到Front side main surface和Down main surface主體面。
（2）應(yīng)用Extract、Parallel、Split等，得到左右輪罩面。
（3）繪制好的四個(gè)主體面，并行存放于Basic surface。
4.3 繪制功能面
4.3.1 焊接邊
應(yīng)用Sketches、Offset、Intersect等，得到焊接邊。
4.3.2 安裝特征和輔助特征
前圍板上需要安裝的零件已經(jīng)存放在Input data，每個(gè)安裝零件需要一個(gè)獨(dú)立的特征面。為了增加零件剛度，需要增加一定的輔助特征，如加強(qiáng)筋、過(guò)渡面。
4.4 完善特征
針對(duì)4.2節(jié)和4.3節(jié)中所完成的曲面，利用Fillet、Trim、Edge Fillet，得到RAW曲面并存放于Edge Fillet文件夾中。
4.5 開(kāi)孔修邊
應(yīng)用草繪完成此特征。
4.6 零件曲面
在RAW的基礎(chǔ)上，開(kāi)孔、切邊后即得零件曲面Final part。經(jīng)過(guò)加厚Final part，即完成零件設(shè)計(jì)工作。
5 結(jié)語(yǔ)
按此方法設(shè)計(jì)的零件，任何一個(gè)曲面特征、孔特征在Edge Fillet之前都是相互獨(dú)立且可編輯，很大程度地提高了后期零件更改效率。另外需要考慮以下幾點(diǎn)。
5.1 零件特征要拆分明確，思路清晰
5.2 每一個(gè)特征完成后，都以Inverse命令結(jié)束
目的是防止其修改后，面的方向發(fā)生變化，影響后面特征更新，另外可隨時(shí)更換其父項(xiàng)。
5.3 盡量少的使用命令種類
常用的有Sketches（草繪）、Extrude（拉伸）、Sweep（掃描）、Fillet（倒角）、Split（修剪）、，其中Edge Fillet（變倒角），在更新特征后容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，盡量避免使用。
參考文獻(xiàn)
[1]游立明.CATIA V5曲面設(shè)計(jì)從入門到精通[M].電子工業(yè)出版社，2006（7）.
為了有效地縮短設(shè)計(jì)周期，避免人為大量計(jì)算、校對(duì)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)漏，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性及合同應(yīng)對(duì)能力、降低設(shè)計(jì)不良，因此對(duì)公交型扶梯進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。
關(guān)鍵詞：公共交通型扶梯、準(zhǔn)確率、效率、參數(shù)化設(shè)計(jì)
1.背景與目的
公交型扶梯主要使用于地鐵、BRT、火車站、輕軌等公共交通場(chǎng)所。隨著市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，公交型扶梯使用數(shù)量不斷提高，業(yè)務(wù)也不斷地提升。
當(dāng)前，公交型扶梯合同設(shè)計(jì)中，都會(huì)對(duì)扶梯的各變化部件進(jìn)行一次新的計(jì)算、校對(duì)、審核等參數(shù)確定過(guò)程。流程過(guò)多地依賴手工計(jì)算，重復(fù)性操作較多，這樣，不但設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，而且參數(shù)計(jì)算過(guò)程中出錯(cuò)率也比較高，設(shè)計(jì)人員工作負(fù)擔(dān)過(guò)大。
而且，目前公交型扶梯變化部件一碼多物的問(wèn)題，是由設(shè)計(jì)人員在合同基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書內(nèi)采用ATO（assemble to order）指引來(lái)解決，才能達(dá)到下游部門完成生產(chǎn)定制的需要。
EPD（elevator parametric design）參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是專門針對(duì)電梯行業(yè)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)。可自動(dòng)生成整個(gè)電梯的三維模型、二維工程圖紙、鈑金展開(kāi)圖、整梯及各部件的物料清單，完成材料、圖號(hào)、成本核算等生產(chǎn)所需相關(guān)信息的匯總。能快速提高產(chǎn)品及零部件的系列化及標(biāo)準(zhǔn)化程度，降低非標(biāo)設(shè)計(jì)比例，提高設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率、設(shè)計(jì)效率，可在最短時(shí)間內(nèi)為后續(xù)生產(chǎn)、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。EPD參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)已在直梯和商用扶梯中投入使用。
公交型扶梯設(shè)計(jì)中前述的問(wèn)題要得到解決和改善，需通過(guò)對(duì)公交型扶梯的EPD參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，才能達(dá)到縮減設(shè)計(jì)周期，避免繁瑣的計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)漏，在采用EPD參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)公交型扶梯開(kāi)展設(shè)計(jì)工作后，通過(guò)系統(tǒng)功能驅(qū)動(dòng)三維模型變化，達(dá)到不同變化部件一物一碼的目的。實(shí)現(xiàn)公交型扶梯合同自動(dòng)生成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書。
2.分析公共交通型扶梯變化規(guī)律
公共交通型（公交型）扶梯的設(shè)計(jì)高度必須按土建實(shí)際尺寸開(kāi)展，同時(shí)需要精確到1mm，采用參數(shù)化設(shè)計(jì)是開(kāi)展此類提升高度要求的有效設(shè)計(jì)方案。
EPD參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，其參數(shù)化設(shè)計(jì)思想與公交型扶梯參數(shù)化設(shè)計(jì)相契合，并能與PLM系統(tǒng)中龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)聯(lián)，在PLM中原有的部件均可直接引用。公交型扶梯EPD參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)前，按系統(tǒng)要求，需確定公交型扶梯的變化部參數(shù)的變化規(guī)律，并將這些規(guī)律用合理簡(jiǎn)化的主要基本參數(shù)計(jì)算。
目前公共交通型扶梯產(chǎn)品的合同設(shè)計(jì)是在PLM系統(tǒng)上完成，鑒于提升高度精確化的特殊性，變化的零部件一碼對(duì)應(yīng)多物，不利于下游部門直接生成MBOM。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書中，需對(duì)出現(xiàn)參數(shù)變化的各個(gè)零部件進(jìn)行具體數(shù)值化指引，借助制作指引欄、備注欄輔助完成變化零部件的具體值。公交型扶梯合同基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書需作備注指引的主要有桁架、中間導(dǎo)軌、欄桿三大部分。
經(jīng)過(guò)對(duì)桁架、導(dǎo)軌、欄桿等各變化部的數(shù)據(jù)分析，我們可以了解公交型扶梯的變化規(guī)律。通過(guò)一個(gè)具體的提升高度H，將需要作ATO指引的變化部參數(shù)關(guān)聯(lián)在一起，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。把計(jì)算公式應(yīng)用到EPD系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的腳本參數(shù)及賦值邏輯。
3.公交型扶梯參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用
經(jīng)過(guò)對(duì)公交型扶梯三大部分中間變化部參數(shù)變化規(guī)律及參數(shù)數(shù)據(jù)分析，完成了公交型扶梯采用EPD參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)前處理。在公交型扶梯進(jìn)行產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的前提下，EPD系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行公交型扶梯腳本邏輯編制，完善參數(shù)化模型設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在EPD系統(tǒng)自動(dòng)生成工號(hào)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書。
公交型扶梯在PLM系統(tǒng)可將其零部件進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分類，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由桁架、導(dǎo)軌、桁架小部件及安全裝置、主傳動(dòng)系統(tǒng)、扶手帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、樓層板、欄桿、電氣系統(tǒng)組成。在EPD設(shè)計(jì)系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步細(xì)化和分層。
公交型扶梯的結(jié)構(gòu)層就像“金”字塔結(jié)構(gòu)一樣，每層間傳遞著參數(shù)的相關(guān)信息。此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)層為EPD系統(tǒng)中公交型扶梯大架構(gòu)。在此大架構(gòu)下，將各部件細(xì)分形成產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再將細(xì)分后的各部件編碼化，使其在EPD系統(tǒng)最后生成的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書內(nèi)的各部件按產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)架構(gòu)有序排列。
通過(guò)對(duì)公交型扶梯內(nèi)容的信息數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)信息測(cè)試完成后，可在EPD系統(tǒng)生成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書，但此生成的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書，還不能生成生產(chǎn)所必需的ATO指引，還必須對(duì)相關(guān)的變化參數(shù)部件，即需作ATO指引的部件進(jìn)行變量賦值。根據(jù)公共交通型扶梯變化規(guī)律，編制變化部裝配腳本邏輯。
完成公交型扶梯產(chǎn)品數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、基本信息錄入、腳本邏輯編制后，運(yùn)行EPD系統(tǒng)，可在EPD系統(tǒng)中自動(dòng)生成公交型扶梯基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書，并以EXCEL的格式顯示。
4.擴(kuò)展
在EPD系統(tǒng)中，完整的腳本邏輯應(yīng)包含編制變化部裝配腳本邏輯和驅(qū)動(dòng)3D模型腳本邏輯。前者能夠自動(dòng)生成公交型扶梯的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)書，后者可以驅(qū)動(dòng)各個(gè)變化零件參數(shù)變化。
在編寫模型腳本邏輯前，需要對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行三維模型創(chuàng)建。參照原有的公交型扶梯參數(shù)化設(shè)計(jì)思想，借助Solidworks三維輔助設(shè)計(jì)工具進(jìn)行模型的建模，模型經(jīng)EPD系統(tǒng)腳本控制驅(qū)動(dòng)后，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)變化部子件的參數(shù)化設(shè)計(jì)，得到各個(gè)子件的基本信息，實(shí)現(xiàn)一物一碼的目標(biāo)。
完成模型腳本邏輯后，能實(shí)現(xiàn)不同高度3D模型，能直觀地了解各部件之間的裝配，減少因二維制圖設(shè)計(jì)帶來(lái)的干涉、錯(cuò)誤。另外，還能運(yùn)用ansys對(duì)模型進(jìn)行有限元分析，對(duì)扶梯的受力、強(qiáng)度等進(jìn)行檢驗(yàn)和校對(duì)。另一方面，也可以通過(guò)腳本邏輯輸出二維圖紙而非三維模型。這樣，既可以減少設(shè)計(jì)人員圖紙輸出強(qiáng)度，也減少3D模型設(shè)計(jì)的時(shí)間和難度。并且，不但符合企業(yè)發(fā)展的業(yè)務(wù)要求，也可以減少維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)。
參考文獻(xiàn)：
[1]《電梯設(shè)計(jì)系統(tǒng)培訓(xùn)手冊(cè)》 沈陽(yáng)中新科技開(kāi)發(fā)有限公司。
[2] 陳超祥 葉修梓主編 《SolidWorks零件與裝配體教程》 機(jī)械工業(yè)出版社；
[3] 濮良貴 紀(jì)名剛主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 高等教育出版社；
【關(guān)鍵詞】Pro/E二次開(kāi)發(fā) 參數(shù)化設(shè)計(jì) Pro/Toolkit VC++2008
1 引言
1998年，美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC）推出Pro/E這款集CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件——Pro/E，有單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的特點(diǎn)，廣泛用于機(jī)械、電子、模具、汽車、航天、家電等各個(gè)行業(yè)。但要滿足更高層次的要求，必須借助高級(jí)開(kāi)發(fā)工具包Pro/Toolkit。基于Pro/E的應(yīng)用程序模塊，通過(guò)C程序代碼擴(kuò)充Pro/E的功能，從而滿足用戶或第三方的特定要求，還可利用Pro/Toolkit提供的UI對(duì)話框、菜單以及VC的可視化界面技術(shù)，設(shè)計(jì)方便實(shí)用的人機(jī)交互界面，大大提高系統(tǒng)的使用效率。
2 Pro/E參數(shù)化設(shè)計(jì)基本原理
Pro/E是最先實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的鼻祖。基本原理是采用三維實(shí)體模型與Pro/Toolkit應(yīng)用程序控制二者相互結(jié)合的方式，利用交互式產(chǎn)生三維實(shí)體模型，建立一組可完全控制三維模型形狀和大小的設(shè)計(jì)參數(shù)。Pro/Toolkit應(yīng)用程序針對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行編程，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的檢索、修改，還可根據(jù)新參數(shù)值生成新的三維實(shí)體模型。
3 三維實(shí)體模型的創(chuàng)建
Pro/E參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，必須正確建立三維實(shí)體模型。手機(jī)前殼包括電池槽、電源插孔、耳機(jī)插孔、卡槽、攝像孔、按鍵、顯示屏口等。手機(jī)后蓋包括攝像頭孔、卡頭、散熱孔、天線口等。創(chuàng)建步驟如下：
（1）啟動(dòng)Pro/E Wildfire 5.0軟件，選擇“文件>新建”命令，系統(tǒng)打開(kāi)“新建”對(duì)話框。單擊“零件”單選按鈕，在“子類型”區(qū)域中選擇“實(shí)體”。勾去“使用缺省模板”后，選擇mns_part_solid模板，系統(tǒng)進(jìn)入零件環(huán)境。
（2）在繪圖區(qū)，選擇FRONT為參照平面，單擊“草繪”按鈕，進(jìn)入草繪環(huán)境。繪制手機(jī)前殼、后蓋的草圖，單擊右工具欄的打鉤按鈕，退出草繪環(huán)境，進(jìn)入拉伸環(huán)境。
（3）在操控板中選擇拉伸深度類型，修改合適的深度值，單擊打鉤按鈕，成功完成手機(jī)前殼、后蓋的拉伸操作。
（4）在手機(jī)前殼或后蓋的平面上，進(jìn)入新的草繪環(huán)境，繪制新草圖。設(shè)置合適的深度值，創(chuàng)建去除材料特征。通過(guò)創(chuàng)建拉伸、旋轉(zhuǎn)、抽殼等一系列基礎(chǔ)特征，初步創(chuàng)建手機(jī)前殼、后蓋三維實(shí)體模型。
（5）使用右工具欄的工具對(duì)手機(jī)前殼、后蓋進(jìn)行倒圓角、倒角等一系列操作，對(duì)手機(jī)前殼、后蓋進(jìn)一步修飾美化，還可對(duì)手機(jī)前殼、后蓋進(jìn)行著色、渲染等一系列后期處理，最終獲得所需創(chuàng)建效果的零件。
4 用VC++2008創(chuàng)建Pro/Toolkit應(yīng)用程序
有兩種方式可以創(chuàng)建Pro/Toolkit應(yīng)用程序：一種利用Make文件創(chuàng)建；一種利用VC++2008向?qū)?chuàng)建。Make文件創(chuàng)建程序必須進(jìn)行手工修改，程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試不便，且無(wú)法使用MFC類庫(kù)，不能充分利用VC的資源，特別是在人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)時(shí)不能直接進(jìn)行對(duì)話框的可視化設(shè)計(jì)。因此，本文采用VC++2008向?qū)В☉?yīng)用程序設(shè)計(jì)向?qū)ppWizard和類向?qū)lassWizard）設(shè)計(jì)、創(chuàng)建和調(diào)試程序，不僅有系統(tǒng)要求的初始化部分和終止部分，還有完成應(yīng)用程序預(yù)定功能的一個(gè)或多個(gè)CPP源程序。
采用工程（project）管理所有C++源程序、頭文件、庫(kù)文件及各種資源，程序的設(shè)計(jì)、編譯和調(diào)試會(huì)非常方便。先利用VC++2008應(yīng)用程序設(shè)計(jì)向?qū)Х奖憧旖莸貏?chuàng)建Pro/Toolkit應(yīng)用程序的基本框架，再在程序的基本框架上，添加必要的函數(shù)代碼，增加新的CPP源文件以及新的資源，構(gòu)成一個(gè)完整的程序。創(chuàng)建步驟如下：
4.1 設(shè)置VC++2008開(kāi)發(fā)環(huán)境
（1）設(shè)置包含文件路徑
在VC++2008集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，選擇“工具>選項(xiàng)”命令，系統(tǒng)彈出“項(xiàng)目和解決方案”對(duì)話框，選擇“VC++目錄”選項(xiàng)卡，在“顯示以下內(nèi)容的目錄：”下拉列表框中選擇“包含文件”，新建一個(gè)文件夾，加入“……＼protoolkit＼includes”一項(xiàng)，設(shè)置Pro/Toolkit頭文件所在文件夾，重建一個(gè)文件夾，加入“……＼prodevelop＼includes”一項(xiàng)。
（2）設(shè)置庫(kù)文件路徑
在“顯示以下內(nèi)容的目錄：”下拉列表框中選擇“庫(kù)文件”，新建一個(gè)文件夾，加入“……＼protoolkit＼i486_nt＼obj”一項(xiàng)，設(shè)置Pro/Toolkit庫(kù)文件所在文件夾，重建一個(gè)文件夾，加入“……＼prodevelop＼i486_nt＼obj”一項(xiàng)。
4.2 新建項(xiàng)目解決方案
在“新建”對(duì)話框中，選擇“MFC AppWizard（dll）”工程，輸入工程的名稱和路徑。在“MFC AppWizard”對(duì)話框中，選擇“使用共享MFC DLL的規(guī)則”單選框。
4.3 設(shè)置項(xiàng)目屬性
關(guān)鍵詞：UG 齒輪軸 有限元分析
中圖分類號(hào)：TD402 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）07-0156-03
1 引言
UG是集CAD/CAM/CAE 于一體的軟件系統(tǒng)，提供強(qiáng)大的實(shí)體建模功能，提供了高效能的曲面建構(gòu)能力，完成復(fù)雜的實(shí)體造型設(shè)計(jì)。UG軟件中的參數(shù)化設(shè)計(jì)中的圖元都是以構(gòu)件的形式出現(xiàn)，參數(shù)化修改引擎提供的參數(shù)更改技術(shù)使用戶對(duì)設(shè)計(jì)或文檔部分作的任何改動(dòng)都可以自動(dòng)的在其它相關(guān)聯(lián)的部分反映出來(lái)。任一視圖下所發(fā)生的變更都能參數(shù)化的、雙向的傳播到所有視圖，以保證所有圖紙的一致性。從而提高了工作效率和工作質(zhì)量。
有限元分析也稱為有限單元法或有限元素法，基本思想是將物體（即連續(xù)求解域）離散成有限個(gè)且按一定方式相互連接在一起的單元組合，來(lái)模擬和逼近原來(lái)的物體，從而將一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題簡(jiǎn)化為離散的有限自由度問(wèn)題求解的數(shù)值分析法。
本文主要利用大型三維建模分析軟件UG對(duì)齒輪軸進(jìn)行了三維建模，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用一種新型方法對(duì)輪齒進(jìn)行了更加準(zhǔn)確的加載和有限元分析。[1][3]
2 齒輪軸參數(shù)化建模
UG完成復(fù)雜的實(shí)體造型設(shè)計(jì)包括建模模塊、裝配模塊和制圖模塊等，可以方便的建立各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化實(shí)體裝配模型和部件詳細(xì)模型，并自動(dòng)生成用于加工的平面工程圖紙。以齒輪軸為例設(shè)計(jì)參數(shù)參照其進(jìn)行分析。[1][3][4][6]
2.1 齒輪軸實(shí)體造型
（1）建立齒輪實(shí)體。進(jìn)入草圖模式，建立齒坯實(shí)體。如（圖1）所示
（2）計(jì)算漸開(kāi)線長(zhǎng)度理論公式；齒輪輪廓漸開(kāi)線的長(zhǎng)度是基圓與齒頂圓所截得漸開(kāi)線的長(zhǎng)。根據(jù)漸開(kāi)線的形成原理，為了便于計(jì)算轉(zhuǎn)化，建立漸開(kāi)線的直角坐標(biāo)方程為：
其中，L為漸開(kāi)線長(zhǎng)度，為積分起始角，為積分終角；
（3）利用參數(shù)化建模功能，建立齒輪模型。在表達(dá)式對(duì)話框中依次輸入各項(xiàng)參數(shù)名稱及其值。如（圖2）所示。 主要輸入表達(dá)式如下：
生成漸開(kāi)線，如（圖3）所示。
創(chuàng)建基圓、分度圓、齒根圓、齒頂圓，并生成齒槽輪廓。如（圖4）為鏡像后的漸開(kāi)線。
創(chuàng)建齒輪的基本實(shí)體及輪齒的三維實(shí)體模型，如（圖5）所示。創(chuàng)建完成后，該齒輪模型就形成了參數(shù)化驅(qū)動(dòng)模型。只要給出不同的模數(shù)、壓力角， 就可以自動(dòng)生成三維齒輪實(shí)體模型。
軸的參數(shù)設(shè)計(jì)跟齒輪一樣，如（圖6）所示。
生成軸的實(shí)體圖，如（圖7）所示。
2.2 齒輪軸有限元分析
將建立的模型導(dǎo)入ANSYS WORKBENCH，如果在安裝ANSYS的時(shí)候選擇了與UG內(nèi)接，就可以在UG中直接打開(kāi)，如（圖8）所示。
（1）軸的工作能力理論分析；對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條件為：
（2）施加載荷；在用ANSYS WORKBENCH中進(jìn)行分析時(shí)，加載方案的確定是很關(guān)鍵的一部分。針對(duì)齒輪，加載方式可選擇線載荷對(duì)線段加載和面載荷（壓強(qiáng)）對(duì)面進(jìn)行加載。由于齒輪在嚙合過(guò)程中其接觸區(qū)域?qū)嶋H上是一個(gè)小面，且在ANSYS WORKBENCH中線載荷對(duì)齒面的作用方向亦很難精確定位，所以本文選用面載荷對(duì)面進(jìn)行加載。選擇面載荷加載方式的關(guān)鍵是確定加載位置和接觸區(qū)域面積。在此確定加載位置所采用的方法是：首先計(jì)算出齒輪齒廓漸開(kāi)線的總曲線長(zhǎng)度L，然后設(shè)定加載位置距離漸開(kāi)線起始位置的曲長(zhǎng)度Lx，通過(guò)Lx和L比例值來(lái)確定。齒輪嚙合過(guò)程中接觸區(qū)域可看作一個(gè)長(zhǎng)度為寬b，寬度為輪齒接觸寬度t 的微小矩形，所以其面積可求。
（3）幾何模型的有限元網(wǎng)格劃分；有限元網(wǎng)格劃分是將幾何模型轉(zhuǎn)化為由節(jié)點(diǎn)和單元構(gòu)成的有限元模型。為了保證計(jì)算的精度，輪齒與齒根圓過(guò)渡部分的網(wǎng)格需要進(jìn)行細(xì)化處理。得到有限元模型如（圖9）所示。
2.3 求解及后處理
利用ANSYS WORKBENCH豐富的數(shù)圖表后處理功能，得到它的應(yīng)力云圖（如圖10所示）、變形云圖（如圖11所示）。
從圖中可以看出齒輪跟軸所受最大應(yīng)力為5371.3MP，而齒輪和軸現(xiàn)在的所受的應(yīng)力為3580.9（黃色區(qū)域），所以齒輪跟軸不會(huì)過(guò)載折斷。[1][2][5]
3 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)本文從參數(shù)化建模到有限元分析的探討，參數(shù)化建模的功能非常方便，利用參數(shù)可以精確控制模型的輪廓。而且任何參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，只需要在“表達(dá)式”對(duì)話框中進(jìn)行修改即可，不必再重新進(jìn)行公式的編輯等繁雜操作。
在ANSYS WORKBENCH分析過(guò)程中，利用漸開(kāi)線長(zhǎng)度和某時(shí)刻接觸寬度的比值確定了加載的具置。利用ANSYS WORKBENCH中以線劃分面的功能實(shí)現(xiàn)了載荷的準(zhǔn)確定位，使得分析結(jié)果與實(shí)際工作狀況更加貼近。
參考文獻(xiàn)
[1]張悅刊，鐘佩思，楊俊茹.對(duì)直齒圓柱齒輪Pro/E 參數(shù)化設(shè)計(jì)及ANSYS 有限元分析[J].煤礦機(jī)械，2006（4）：627-629.
[2]段進(jìn)，倪棟，王國(guó)業(yè).ANSYS 10.0 結(jié)構(gòu)分析從入門到精通.北京：兵器工業(yè)出版社.2006.
[3]范小剛，徐輔仁，隋鵬，全世欣.基于齒數(shù)的漸開(kāi)線直齒輪參數(shù)化建模[J].航空精密制造技術(shù)，2005（1）：60-62.
[4]肖愛(ài)民，潘海彬.三維機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.
漢字的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，有可能為現(xiàn)代技術(shù)與文化語(yǔ)境下的信息傳播，打上個(gè)人的印記。
關(guān)鍵詞：漢字 筆畫 結(jié)構(gòu) 參數(shù) 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TB47
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1003-0069（2016）01-0115-03
1 引言
21世紀(jì)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入人們的生活，人們的閱讀方式發(fā)生了根本性的變化，電子閱讀成為人們閱讀的主要方式，信息交流方式發(fā)生了根本性變革。技術(shù)革命在帶來(lái)信息迅捷傳達(dá)及便利的同時(shí)，也或多或少抹殺了，人的個(gè)性特征，使情感交流“快餐化”；在文字的載體從有形逐步走向無(wú)形的進(jìn)程中，如何去保留文字之個(gè)性的、情感的、審美的價(jià)值，是值得深思的問(wèn)題。
在文化傳播日益繁榮的大環(huán)境下，文字作為文化傳播與交流的基本載體，其作用日益凸顯；而從文化傳承與發(fā)展的視角看，相關(guān)于文字的設(shè)計(jì)與研究同樣不可或缺。
2 漢字設(shè)計(jì)
2.1 文字的屬性
文字的屬性，主要體現(xiàn)為：1）可視性與可讀性。文字以視覺(jué)表義符號(hào)的形式，再現(xiàn)口語(yǔ)的聲音；文字的基本個(gè)體是“字”；2）文化傳承與思想交流的載體。文字可以突破口語(yǔ)的時(shí)間和空間限制，記錄知識(shí)、傳達(dá)思想；3）再約定與再設(shè)計(jì)。文字是人類約定創(chuàng)造的視覺(jué)形式，必要的時(shí)候可以重新約定，從而形成文字改革；而形式的設(shè)計(jì)則基于應(yīng)用之需求。
2.2 漢字設(shè)計(jì)的方法
漢字設(shè)計(jì)作為漢文化傳播的重要手段之一，已經(jīng)形成了豐富的設(shè)計(jì)成果，其設(shè)計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域也已得到有效拓展。傳統(tǒng)的漢字設(shè)計(jì)一般分為兩大類，即漢字字庫(kù)設(shè)計(jì)和基于漢字的圖形設(shè)計(jì)。
漢字字庫(kù)設(shè)計(jì)
專門的漢字設(shè)計(jì)者根據(jù)某種漢字結(jié)構(gòu)或者外形的特點(diǎn)，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)整套字庫(kù)。其設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，一個(gè)字庫(kù)中的每個(gè)字都必須有統(tǒng)一的細(xì)節(jié)特點(diǎn)。典型的設(shè)計(jì)思路是：1）以宋體或黑體作為基礎(chǔ)字體，加工改造設(shè)計(jì)新的字體；2）由一些手寫體延伸而來(lái)，手寫體的作者先進(jìn)行書寫，再由專業(yè)的字體設(shè)計(jì)師對(duì)掃描后的手寫體進(jìn)行再設(shè)計(jì)與規(guī)范，最后錄入字庫(kù)中，從而得到具有個(gè)人特色的整套手寫字體，比較著名的如方正徐靜蕾體。
伴隨技術(shù)的進(jìn)步，電腦應(yīng)用字體設(shè)計(jì)得到迅速的發(fā)展。目前我國(guó)常用的電腦字庫(kù)有十幾種，每種字庫(kù)都有幾十種到上百種不等的字體。
基于漢字的圖形設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)者只是對(duì)單個(gè)字或幾個(gè)字進(jìn)行圖形上的改變，根據(jù)字的具體特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)漢字的結(jié)構(gòu)、色彩、肌理的創(chuàng)造性改變，得到具有良好視覺(jué)效果的設(shè)計(jì)字體；這種設(shè)計(jì)賦予字更多的傳播寓意，可運(yùn)用于標(biāo)志、招貼、包裝等設(shè)計(jì)中。
漢字設(shè)計(jì)思維
漢字兼有圖形與文字兩種屬性。現(xiàn)有的漢字設(shè)計(jì)研究主要關(guān)注漢字的圖形屬性；而德國(guó)漢學(xué)家雷德侯在《萬(wàn)物》一書中提出漢字的“模件體系”，將漢字結(jié)構(gòu)分解為“模件”系統(tǒng)，“模件”可以反復(fù)組合構(gòu)成，這是從形式邏輯的角度來(lái)審視中國(guó)的藝術(shù)與社會(huì)文化的設(shè)計(jì)思維方式。
2.3 現(xiàn)代社會(huì)與技術(shù)語(yǔ)境下的漢字設(shè)計(jì)需求
隨著社會(huì)環(huán)境和技術(shù)條件的變化，人們對(duì)漢字字體應(yīng)用的要求也在發(fā)生變化，既有的漢字字體已經(jīng)無(wú)法滿足新的要求。
漢字設(shè)計(jì)需求的用戶心理機(jī)制
今天，主要的文字應(yīng)用方式已經(jīng)轉(zhuǎn)向基于數(shù)字技術(shù)的信息傳遞與記錄，人的情感表達(dá)因?yàn)槲淖帧翱煽截悺保乖葞в袀€(gè)人印跡的交流方式顯得彌足珍貴。
漢字記錄功能演變帶來(lái)的新設(shè)計(jì)需求
“漢字是漢語(yǔ)的書寫與表示符號(hào)，作為一種符號(hào)必須要求其本身能夠完整地反映所要表示的內(nèi)容，并且能夠準(zhǔn)確地傳達(dá)所要指示的信息。”當(dāng)基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的社交模式成為人們社會(huì)生活的重要組成部分，當(dāng)QQ、微信中充斥了新鮮語(yǔ)匯時(shí)，漢字的記錄職能也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)移。這種職能轉(zhuǎn)移對(duì)漢字結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為，運(yùn)用變異字形、增加構(gòu)件和重新造字等手段創(chuàng)造新字或者新用法，從而引起記錄某個(gè)語(yǔ)詞的漢字結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
文化資源保護(hù)和傳承的需要
在中華文明發(fā)展的漫長(zhǎng)進(jìn)程中，積累了大量的文字設(shè)計(jì)資源；如何利用這些文化資源完成漢字文化的再創(chuàng)造，將帶來(lái)漢字設(shè)計(jì)與研究的新需求與新視角。
3 參數(shù)化漢字設(shè)計(jì)的方法
3.1 漢字解構(gòu)與結(jié)構(gòu)特征分析
3.1.1 漢字結(jié)構(gòu)分析
漢字的形體結(jié)構(gòu)可以分為漢字、部件、筆畫、筆形四個(gè)層次（從落筆到抬筆即為一筆，稱為筆畫，筆畫的具體形狀叫筆形）。 （表1）
3.1.2 漢字的結(jié)構(gòu)類型
根據(jù)漢字中部件的多少，漢字可分為獨(dú)體字和合體字。獨(dú)體字只有一個(gè)部件，獨(dú)體字具有如表2所示的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
而合體字有多個(gè)部件，根據(jù)部件之間的方位關(guān)系，合體字結(jié)構(gòu)主要有12種，如表3所式：
所有漢字的部件組合都可以歸類到上述的某一結(jié)構(gòu)形式。
3.2 漢字的形狀參數(shù)
根據(jù)漢字構(gòu)成的結(jié)構(gòu)層次關(guān)系，設(shè)定形狀參數(shù)以描述漢字的筆畫、筆形。
常用的漢字筆畫共有31種，如表4所示。
3.2.1 筆畫的分類
筆畫是組成漢字的基本單元，同樣的筆畫又因?yàn)楣P畫長(zhǎng)短、角度、彎曲形態(tài)等屬性的差異，會(huì)形成不同的筆形（如上表1中，撇就有3種不同的筆形）；不同筆畫可設(shè)置的參數(shù)數(shù)量、形式也不相同。基于這樣的思想，我們先對(duì)筆畫進(jìn)行分類；分類原則如下：
單一基本筆畫包括橫、豎、撇、捺、點(diǎn)、提6種；
復(fù)合筆畫按照起始第一筆分類；
帶有“彎”的復(fù)合筆畫較為復(fù)雜，單獨(dú)作為一類。
據(jù)此，形成如表5所示的漢字筆畫類別；根據(jù)筆畫對(duì)應(yīng)的縱橫數(shù)值，形成筆畫的特定代碼（如“J”的代碼就是31），以實(shí)現(xiàn)后續(xù)設(shè)計(jì)程序中的筆畫調(diào)用：
3.2.2 樣條曲線引入描述筆形
為了準(zhǔn)確描述漢字筆畫中為數(shù)不少的曲線筆畫，我們引入樣條曲線（NURBS）。所謂樣條曲線（Spline Curves）是指給定一組控制點(diǎn)而得到一條曲線，曲線的大致形狀由這些點(diǎn)予以控制。樣條曲線不僅通過(guò)各有序型值點(diǎn)，并且在各型值點(diǎn)處的一階和二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)，也即該曲線具有連續(xù)的、曲率變化均勻的特點(diǎn)；而這種特點(diǎn)恰恰能夠很好地描述漢字筆畫的曲線特征，并為筆形的調(diào)整留下設(shè)計(jì)契機(jī)（如圖6）。
3.2.3 筆形參數(shù)的設(shè)定
筆形參數(shù)的設(shè)定，主要依據(jù)筆畫分類進(jìn)行：
單一基本筆畫之橫、豎、點(diǎn)、提的參數(shù)，用首末兩端的相對(duì)位置描述；而撇、捺之筆形表現(xiàn)出一定的曲率，所以還應(yīng)加入一組樣條曲線型值點(diǎn)說(shuō)明其特征。
根據(jù)表4復(fù)合筆畫的分類與構(gòu)成情況看，所有的復(fù)合筆畫都可以看成由基本筆畫構(gòu)成；因此筆形參數(shù)的設(shè)定，包含3類點(diǎn)的位置：1）筆畫的首末端點(diǎn)；2）轉(zhuǎn)折點(diǎn)；3）樣條曲線型值點(diǎn)。（如圖7）。實(shí)現(xiàn)對(duì)這3類點(diǎn)位的控制與調(diào)整，就可以有效改變筆形。而筆畫代碼的導(dǎo)入，則明確了相應(yīng)的筆形參數(shù)點(diǎn)的數(shù)量。
3.3 漢字的結(jié)構(gòu)參數(shù)
根據(jù)前文對(duì)漢字結(jié)構(gòu)的解析，明確漢字的結(jié)構(gòu)參數(shù)，既是對(duì)漢字部件的組成形式與筆畫的構(gòu)成關(guān)系的描述。
3.3.1 漢字的第一類結(jié)構(gòu)問(wèn)題：漢字類型和結(jié)構(gòu)形式
漢字分獨(dú)體字與合體字兩大類，漢字獨(dú)體字的結(jié)構(gòu)特征完全由組成字體的筆畫關(guān)系所表達(dá)；而合體字共有12種結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征不僅取決于筆畫關(guān)系，還與結(jié)構(gòu)形式直接關(guān)聯(lián)。
定義第一類結(jié)構(gòu)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：1）區(qū)分字體的類型（獨(dú)體字的代碼為“10”/合體字的代碼為“2a”…“21”）；2）在明確合體字的結(jié)構(gòu)類型的前提下，形成部件調(diào)節(jié)參數(shù)（按部件移動(dòng)、縮放）。
3.3.2 漢字的第二類結(jié)構(gòu)問(wèn)題：筆畫的結(jié)構(gòu)關(guān)系
漢字筆畫的結(jié)構(gòu)關(guān)系其實(shí)就有兩種：相交或者不相交（如表1中的“秋”字，其間橫豎筆畫相交，點(diǎn)則不與其他筆畫相交）；所以，可以用筆畫之間是否存在交點(diǎn)，說(shuō)明兩筆畫之間的關(guān)系。第二類結(jié)構(gòu)參數(shù)就應(yīng)該包括兩類：1）漢字及部件對(duì)應(yīng)筆畫的數(shù)量（單體字只有筆畫總數(shù)；合體字則是各部件對(duì)應(yīng)的筆畫數(shù)量）；2）交點(diǎn)存在于否及其位置，說(shuō)明筆畫之間的相對(duì)關(guān)系；通過(guò)筆畫平移、旋轉(zhuǎn)、縮放可以調(diào)整筆畫之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系；3）筆畫尺度關(guān)系（比例、方向）。
3.3.3 漢字設(shè)計(jì)的效果參數(shù)
漢字設(shè)計(jì)的效果參數(shù)主要用于控制漢字的基本特征。漢字的外形是矩形，可以通過(guò)把字形拉長(zhǎng)、壓扇、左斜、右斜，或酌情使用圓弧、梯形等方式，使?jié)h字的外形輪廓、高寬比發(fā)生變化，形成新的設(shè)計(jì)效果。
3.4 構(gòu)建參數(shù)化漢字設(shè)計(jì)的技術(shù)解決方案
3.4.1 建立漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)的參照系
建立漢字參數(shù)化的設(shè)計(jì)參照系是描述筆畫位置、調(diào)整筆畫與字體形狀的基礎(chǔ)；設(shè)定一個(gè)500*500px的圖框，每個(gè)漢字在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將被置入該設(shè)計(jì)框內(nèi)：以此為依據(jù)調(diào)整筆畫、部件位置及比例關(guān)系。當(dāng)完成整個(gè)字體的設(shè)計(jì)后，通過(guò)調(diào)整該框的整體形態(tài)、高寬比，可以調(diào)整整字的設(shè)計(jì)效果。
3.4.2 漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
解決漢字的參數(shù)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，不僅需要探討筆畫的形狀，還需要探討筆畫或部件之間的位置、比例關(guān)系。如同筆畫的形狀可以用3類型值點(diǎn)表達(dá)一樣，漢字的部件與構(gòu)成筆畫也需要事先加以表達(dá)。不同的是，漢字筆畫的數(shù)量有限，而常用漢字的數(shù)量就有數(shù)干。
具體的解決思路是，分別建立漢字設(shè)計(jì)的筆畫形態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)（數(shù)據(jù)包括表3所列筆畫的編碼、對(duì)應(yīng)3類型值點(diǎn)的數(shù)量與位置）、基礎(chǔ)漢字庫(kù)（存儲(chǔ)于云端，具有開(kāi)放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以滿足數(shù)據(jù)信息的擴(kuò)充和數(shù)據(jù)信息的共享；其主要功能在于提供漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)“元”；存儲(chǔ)兩類漢字結(jié)構(gòu)參數(shù)）、自定義字庫(kù)（設(shè)計(jì)完成的個(gè)性化字體，可以存入該數(shù)據(jù)庫(kù)，以便用戶調(diào)用）。
漢字個(gè)性化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)積累，可以通過(guò)如下兩條途徑形成：1）在建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，錄入常用漢字的基本數(shù)據(jù)信息；2）建立開(kāi)放的“眾籌”數(shù)據(jù)信息端口，不斷擴(kuò)充數(shù)據(jù)信息；即提供對(duì)常用漢字以外的“新字”自主搭建的功能，并將就此形成的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到存儲(chǔ)在云端的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中；從而不斷充實(shí)字體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。漢字擁有數(shù)千年的歷史，人們對(duì)漢字的造型和筆劃結(jié)構(gòu)已經(jīng)熟知。這是漢字基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)“眾籌”模式得以實(shí)現(xiàn)的文化基礎(chǔ)。
3.4.3 漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序模塊
以黑體為設(shè)計(jì)參照，漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用程序應(yīng)考慮“新字搭建”、“字體設(shè)計(jì)”和“字體信息輸入與判定”3種不同功能需要，設(shè)計(jì)應(yīng)用程序架構(gòu)和流程（如圖8），其中“存入字庫(kù)”的操作，可對(duì)應(yīng)“基礎(chǔ)漢字庫(kù)”和“自定義字庫(kù)”；所提供的操作具有選擇性，即可選擇“存入”/“不存入”相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.5 漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用程序的交互特征分析
本文的研究，旨在為普通用戶提供開(kāi)展?jié)h字設(shè)計(jì)、賦予漢字個(gè)性化特征的技術(shù)解決方案與相關(guān)應(yīng)用程序。因此，漢字參數(shù)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序應(yīng)體現(xiàn)出如下特點(diǎn)：1）注重保障漢字結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，使設(shè)計(jì)生成的漢字可辨識(shí)；2）注重設(shè)計(jì)過(guò)程中的人機(jī)交互特征，從操作程序和界面設(shè)計(jì)兩方面，提供用戶友好的操作感受；3）在尊重用戶個(gè)人意愿的前提下，通過(guò)云端數(shù)據(jù)庫(kù)提供用戶共享字體設(shè)計(jì)信息的便捷；4）關(guān)注設(shè)計(jì)過(guò)程的趣味性，通過(guò)字體設(shè)計(jì)成果體現(xiàn)用戶的個(gè)性與審美取向。
4 結(jié)論
Abstract: According to the Machinery Design Handbook, the Involute Gear Transmission Parameterized Design System IGTPDS is developed with Visual LISP and DCL under AutoCAD. The interactive interface is established by DCL program and droved by the Visual LISP program, then the real-time design data transfer and transmission design and checking algorithm and Parametric Drawing algorithm are accomplished. The involute gear transmission parameterized design system IGTPDS is easy to use and accords with engineering personnel's habit and improves the design efficiency and reduces the repetitive time.
關(guān)鍵詞：漸開(kāi)線圓柱齒輪；二次開(kāi)發(fā)；參數(shù)化設(shè)計(jì)；Visual LISP
Key words: involute gear；development；parameterized design；Visual LISP
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2011）13-0038-02
0 引言
齒輪傳動(dòng)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，可用于傳遞任意兩軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，具有傳動(dòng)比不變、壽命長(zhǎng)和傳遞功率大等特點(diǎn)。對(duì)于圓柱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)方式主要依靠反復(fù)查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)和大量人工計(jì)算，設(shè)計(jì)過(guò)程不但繁瑣，且易出錯(cuò)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為將現(xiàn)代CAD技術(shù)應(yīng)用于齒輪傳動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了必要的技術(shù)支持，另一方面，國(guó)內(nèi)關(guān)于齒輪類零件CAD設(shè)計(jì)的研究主要集中在參數(shù)化繪圖方面[1,2]，且所開(kāi)發(fā)的CAD軟件，功能單一，將設(shè)計(jì)、校核和繪圖集成一體的齒輪傳動(dòng)CAD系統(tǒng)更少。因此，本文依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[3,4]，采用AutoCAD二次開(kāi)發(fā)技術(shù)，研究并開(kāi)發(fā)了外嚙合漸開(kāi)線圓柱齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作便捷，設(shè)計(jì)流程符合工程習(xí)慣，能實(shí)現(xiàn)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與校核，并據(jù)此完成齒輪結(jié)構(gòu)圖的繪制，因而提高了齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
1 系統(tǒng)總體框架
為使所開(kāi)發(fā)的齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性以及便于維護(hù)，本文采用模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，功能模塊包括：用戶管理界面模塊、初步設(shè)計(jì)計(jì)算模塊、強(qiáng)度校核模塊、參數(shù)化繪圖模塊和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理模塊，每個(gè)功能模塊又包括多個(gè)子模塊，其中初步設(shè)計(jì)計(jì)算模塊、強(qiáng)度校核模塊和參數(shù)化繪圖模塊作為核心算法模塊分別單獨(dú)開(kāi)發(fā)形成各自獨(dú)立功能，用戶管理界面模塊采用DCL開(kāi)發(fā)，創(chuàng)建多級(jí)交互式用戶界面，用于引導(dǎo)用戶確定設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并進(jìn)入核心功能模塊完成齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理模塊將中間設(shè)計(jì)結(jié)果和關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分類管理，便于齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程的管理和核心模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，由此，各主要功能模塊通過(guò)用戶管理界面模塊和數(shù)據(jù)管理模塊構(gòu)成整個(gè)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體框架。
2 漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
一般齒輪的失效形式主要表現(xiàn)為點(diǎn)蝕、膠合、磨損、塑性和斷齒變形等情況，根據(jù)本文所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，對(duì)于漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)主要解決三方面問(wèn)題：一是由強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪輪齒的基本幾何尺寸，如模數(shù)、齒數(shù)等；二是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定齒輪的輪緣、輪輻和輪毅的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸等，設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算[5]；三是根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果確定的齒輪幾何尺寸，繪制漸開(kāi)線齒輪基本結(jié)構(gòu)圖，漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)如圖1所示。該系統(tǒng)中對(duì)于初步設(shè)計(jì)計(jì)算算法和強(qiáng)度校核算法采用Visual LISP[6]程序進(jìn)行設(shè)計(jì)分別形成初步設(shè)計(jì)計(jì)算模塊和強(qiáng)度校核模塊。對(duì)于初步設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核和齒輪幾何尺寸的計(jì)算結(jié)果由專門的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理模塊以文本文件的形式保存，并輸入給參數(shù)化繪圖模塊，而參數(shù)化繪圖模塊利用Visual LISP程序能夠調(diào)用繪圖命令，采用基于尺寸驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化方法實(shí)現(xiàn)齒輪基本結(jié)構(gòu)圖的繪制。
3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)
3.1 用戶管理界面與系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) 在AutoCAD 2004的開(kāi)發(fā)環(huán)境Visual LISP中，本文采用DCL語(yǔ)言創(chuàng)建漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的用戶管理界面又多個(gè)界面窗口組成，每個(gè)功能模塊都有對(duì)應(yīng)的交互界面，每個(gè)界面的設(shè)計(jì)都是根據(jù)其所對(duì)應(yīng)的功能模塊中設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算的特點(diǎn)來(lái)選擇相應(yīng)控件并進(jìn)行有效布局而構(gòu)成，根據(jù)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)流程和功能模塊之間的關(guān)系用戶界面之間也形成順序或父子關(guān)系。由于所創(chuàng)建的DCL對(duì)話框只是用戶界面的描述，必須開(kāi)發(fā)Visual LISP程序來(lái)驅(qū)動(dòng)它以實(shí)現(xiàn)指定設(shè)計(jì)動(dòng)作的執(zhí)行。通過(guò)利用Visual LISP提供的各類管理對(duì)話框的函數(shù)，系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)包括：加載，顯示和終止對(duì)話框，初始化控件動(dòng)作并激活界面，獲取用戶輸入和實(shí)現(xiàn)用戶交互操作等驅(qū)動(dòng)流程，實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)流程的進(jìn)行。
3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算與強(qiáng)度校核算法 由于一般的齒輪傳動(dòng)只按保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[3]采用式（1）進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核，采用式（2）進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；二元對(duì)立；非線性；數(shù)學(xué)分析
Abstract: by comparing the parametric design technique and traditional design technique, to reflect the superiority of parametric design technique, make the building's colleagues have a new understanding of parametric design, in order to be able to cause the Chinese School of architecture of the parametric design technique of attention, in order to cultivate a number of social responsibility feeling, dare to challenge the architect.
Keywords: parametric design; the two opposite; nonlinear; mathematical analysis
中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013）
自然界的萬(wàn)物都是不規(guī)則的，而大自然的人造物大部份卻都是規(guī)則規(guī)范的幾何形體，也許是人類生產(chǎn)能力有限，技術(shù)條件不夠，而靠?jī)H有的生產(chǎn)技術(shù)能力只能創(chuàng)造出簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)的人造物體。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，非線性科學(xué)理論的不斷發(fā)明，突破了線性科學(xué)對(duì)人類的束縛。模糊理論，混沌學(xué)，耗散結(jié)構(gòu)理論，涌現(xiàn)理論，非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)分析等理論的建立，給人們展現(xiàn)了遠(yuǎn)離平衡態(tài)下的動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定化有序機(jī)構(gòu)；解釋了自然界豐富的復(fù)雜性潛力；清楚了時(shí)間與空間的二元對(duì)立，表現(xiàn)了時(shí)空統(tǒng)一共呈的狀態(tài)燈等。當(dāng)然建筑物也像其他人造物一樣受這些新的科學(xué)理論的影響，開(kāi)始擺脫規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)幾何形體的枷鎖，走向非線性的發(fā)展道路，可以推測(cè)，其目標(biāo)將是向著接近自然萬(wàn)物的方向。
一、參數(shù)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的對(duì)比
1、參數(shù)化設(shè)計(jì)的定義
在中國(guó)鳥(niǎo)巢，水立方，廣州塔，廣州歌劇院等建筑取得巨大成功之后，參數(shù)化設(shè)計(jì)也走進(jìn)了中國(guó)，參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種全新的建筑設(shè)計(jì)方法，該方法的核心思想是，把建筑設(shè)計(jì)中的全要素都變成某個(gè)函數(shù)的變量，設(shè)計(jì)師們能夠通過(guò)改變函數(shù)變量，或者改變算法來(lái)獲得不同的建筑設(shè)計(jì)方案.
2、參數(shù)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的對(duì)比
參數(shù)化設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法也是完全不同的，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法可以簡(jiǎn)單敘述為建筑師拿到任務(wù)書然后對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析構(gòu)思，然后完成方案，這種方法是不可控的非常感性的而且這種設(shè)計(jì)方案是基于建筑師當(dāng)時(shí)的知識(shí)積累而設(shè)計(jì)出來(lái)的，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生的結(jié)果往往是非常單一的，而參數(shù)化設(shè)計(jì)建筑師也會(huì)拿到任務(wù)書，然后對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析構(gòu)思，然后我們并不是急于設(shè)計(jì)出設(shè)計(jì)方案而是編寫一個(gè)工具箱用這個(gè)工具箱來(lái)描述事物之間的關(guān)聯(lián)，然后再由工具箱生成設(shè)計(jì)結(jié)果，一個(gè)工具箱往往可以給我們生成幾十種甚至幾百種結(jié)果，然后建筑師再通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)或者人工篩選出最優(yōu)解就完成了設(shè)計(jì)方案，參數(shù)化設(shè)計(jì)大大的拓寬了設(shè)計(jì)師的思維平臺(tái)，也給設(shè)計(jì)帶來(lái)了多種可能性，同時(shí)也使的設(shè)計(jì)非常理性化,通過(guò)這種理性的設(shè)計(jì)建造出來(lái)的空間更具有舒適性和合理性，舉個(gè)例子說(shuō)明。（如圖1所示）
這個(gè)例子是SOM的一個(gè)項(xiàng)目，使用的軟件是由蓋里公司開(kāi)發(fā)的DP，這個(gè)建筑的內(nèi)在邏輯是根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ砻娴臒彷椛淞縼?lái)生成遮陽(yáng)板，從而達(dá)到最舒適合理的室內(nèi)環(huán)境，這也體現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)的可控性和邏輯性，當(dāng)其中
圖1
某一種元素發(fā)生改變時(shí)，其他元素也會(huì)相應(yīng)的做出改變，如形體的改變或者建筑選址的改變等等建筑的遮陽(yáng)板都會(huì)自動(dòng)更新一遍，始終使建筑具有最舒適合理的室內(nèi)環(huán)境，這點(diǎn)也反應(yīng)出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的核心思想。參數(shù)化設(shè)計(jì)關(guān)心的是事物與事物之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性而并非形式，形式只是在關(guān)聯(lián)性下的副產(chǎn)物，但有很多人有種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為參數(shù)化設(shè)計(jì)就是做異形建筑，只為了追求個(gè)性而形式，也不考慮與周圍建筑的和諧，也不考慮當(dāng)?shù)氐奈幕鹊葐?wèn)題其實(shí)不是的，這種認(rèn)識(shí)是不正確的，參數(shù)化設(shè)計(jì)
圖2圖3
不關(guān)心形式，形式都是在那種事物內(nèi)在關(guān)聯(lián)性下產(chǎn)生的結(jié)果，并不是為了形式而形式。參數(shù)化設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑并不是于環(huán)境不適應(yīng)而是最適應(yīng)環(huán)境的，再舉個(gè)例子這個(gè)建筑是哈薩克斯坦的一個(gè)圖書館（如圖2.圖3所示），這個(gè)建筑的原型是莫比烏斯環(huán)，表皮是大小不同的漸變開(kāi)窗，有些人認(rèn)為這是為了表皮的美觀性而做的大小漸變，其實(shí)不是這樣的，這個(gè)建筑的開(kāi)窗大小是根據(jù)當(dāng)?shù)氐年?yáng)光照射率的大小來(lái)開(kāi)的窗，把當(dāng)?shù)氐恼丈渎蕯?shù)值導(dǎo)入?yún)?shù)化軟件，再利用這些數(shù)值進(jìn)行的開(kāi)窗。能直射的照射率大的開(kāi)窗就小，不能直射的照射率小的開(kāi)窗就大，為了讓更多的陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)產(chǎn)生更舒適合理的室內(nèi)環(huán)境，這種利用自然來(lái)設(shè)計(jì)的建筑是非常合理的。在此希望那些對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)有誤解的人糾正那種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。
二、參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件
1、參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展
參數(shù)化設(shè)計(jì)的工具是隨時(shí)間的發(fā)展和參數(shù)化設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用而發(fā)展的，由一開(kāi)始應(yīng)用于其他領(lǐng)域的軟件 發(fā)展到應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的軟件如動(dòng)畫專業(yè)的3dmax，maya雖然這些軟件是為動(dòng)畫專業(yè)人士設(shè)計(jì)的，但這些軟件中有大量功能可以用來(lái)定義物體間的幾何邏輯，當(dāng)建筑師發(fā)現(xiàn)可專門用來(lái)定義物體間幾何關(guān)系的軟件時(shí)，類似于CATIA,UG,TOP等都擁有明確的幾何邏輯，強(qiáng)大的造型控制力，極為準(zhǔn)確的建模功能以及直接將模型轉(zhuǎn)化為施工圖紙的建造服務(wù)功能，它們雖然是工業(yè)設(shè)計(jì)軟件卻被用來(lái)輔佐建筑設(shè)計(jì)，還有一些是專為建筑師開(kāi)發(fā)的軟件或插件，如以CATIA為平臺(tái)由蓋里公司開(kāi)發(fā)的DP以及以犀牛為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的grasshopper，以Micro Station為平臺(tái)開(kāi)發(fā)的Generative Component等上訴軟件可被應(yīng)用于項(xiàng)目的不同階段也有各自的優(yōu)勢(shì)，如grasshopper因?yàn)槠渥陨砭哂械目梢暬瘍?yōu)點(diǎn)和便于調(diào)節(jié)性，所以grasshopper比較適合用于方案構(gòu)思階段的快速實(shí)驗(yàn)，而DP則是整個(gè)工程全面設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，管理的較好選擇，建筑師根據(jù)自己的情況和興趣選擇學(xué)習(xí)和使用軟件的種類，有興趣的建筑師也可以嘗試腳本程序的編寫，如maya的Mel ,Rhion 的rhionscript,還有各種軟件里通用的VB和C#等，由于腳本程序是伊純代碼的形式呈現(xiàn)，相對(duì)比較抽象，但同時(shí)也正因如此，它帶給設(shè)計(jì)師的是前所未有的自由度和廣闊的發(fā)揮空間，另外，和計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)人員合作也是一種很好的溝通方式，這樣可以更好地將各專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，從而在設(shè)計(jì)上取得突破.
關(guān)鍵詞：電梯；3D 設(shè)計(jì)；參數(shù)化
中圖分類號(hào)： TU857文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
在激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)環(huán)境中，很少有公司能夠自己設(shè)計(jì)、生產(chǎn)所需的所有產(chǎn)品零部件。在公司內(nèi)部，也很少由一個(gè)設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)所有的產(chǎn)品零部件。為加速產(chǎn)品的上市過(guò)程，產(chǎn)品往往基于以往的設(shè)計(jì)進(jìn)行改型，并大量使用標(biāo)準(zhǔn)的外購(gòu)件，以降低重復(fù)設(shè)計(jì)成本并節(jié)省時(shí)間。為提高客戶滿意度并降低材料成本，盡可能優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，產(chǎn)品的更改必不可少。為了保持優(yōu)勢(shì)，超前的研發(fā)投資和知識(shí)保護(hù)變得尤為重要，而企業(yè)的設(shè)計(jì)過(guò)程離不開(kāi)數(shù)據(jù)的管理。所以，與單一零件設(shè)計(jì)相比，工程師面臨的更大挑戰(zhàn)是如何在計(jì)算機(jī)中高效地協(xié)同設(shè)計(jì)和仿真虛擬的產(chǎn)品，如何有效地管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并能在有限的硬件資源上進(jìn)行這樣的操作。設(shè)計(jì)工程師需要3DCAD系統(tǒng)提供更高效的裝配設(shè)計(jì)、仿真和管理功能。 在許多世界級(jí)大企業(yè)中，被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)輔助三維設(shè)計(jì)(CAD)的高端主流軟件SolidWorks的裝配模塊，就采用了虛擬裝配技術(shù)，即便是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期階段，所產(chǎn)生的最初模型也可放人虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建產(chǎn)品模型，使產(chǎn)品的外表、形狀和功能得到模擬，而且有關(guān)產(chǎn)品的人機(jī)交互性能也能得到測(cè)試和校驗(yàn)，產(chǎn)品的缺陷和問(wèn)題在設(shè)計(jì)階段就能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并加以解決。一、虛擬裝配的實(shí)施方案和步驟 虛擬裝配是新興的虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究的重要內(nèi)容。采用虛擬裝配技術(shù)，可在設(shè)計(jì)階段驗(yàn)證零件之間的配合和可裝配性，保證設(shè)計(jì)的正確性。隨著社會(huì)的發(fā)展，虛擬制造成為制造業(yè)發(fā)展的重要方向之一。而虛擬裝配技術(shù)作為虛擬制造的核心技術(shù)之一，也越來(lái)越引人注目。虛擬裝配的實(shí)現(xiàn)，有助于對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行虛擬分析和虛擬設(shè)計(jì)，有助于解決零部件從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題，以達(dá)到縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本及優(yōu)化產(chǎn)品性能等目的。根據(jù)電梯產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，其裝配要求很高，對(duì)其安裝有一系列安裝與檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，所以在虛擬安裝設(shè)計(jì)時(shí)，要求零件精度很高，特別注重裝配順序、裝配關(guān)系，對(duì)裝配結(jié)果要做干涉檢查等。因?yàn)殡娞莓a(chǎn)品零部件很多，為快速設(shè)計(jì)，對(duì)有些是外構(gòu)件，如繩輪組件、限速器組件等。在裝配過(guò)程中，只需知道其外部形狀及裝配關(guān)系即可，還有些是標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，如六角螺栓、槽鋼等。像此類零部件可統(tǒng)一設(shè)計(jì)在庫(kù)里，以求工程設(shè)計(jì)人員都能調(diào)用，提高效率。二、零件3D參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù) 機(jī)械產(chǎn)品的3D設(shè)計(jì)，主要包括產(chǎn)品零件的3D建模與設(shè)計(jì)、虛擬裝配與干涉檢查、關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)有限元分析與優(yōu)化、2D工程圖的轉(zhuǎn)換和參數(shù)標(biāo)注等。三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件的思想，是零件尺寸的參數(shù)驅(qū)動(dòng)，即在設(shè)計(jì)零件之初，只要給出零件外形輪廓，后續(xù)只需通過(guò)簡(jiǎn)單的表達(dá)式來(lái)給變量賦值，定義幾何尺寸。SolidWorks不僅記錄了建模過(guò)程中的尺寸定義，而且將整個(gè)建模過(guò)程中的特征操作，完整地記錄下來(lái)，只需給尺寸變量賦值，就可以實(shí)現(xiàn)模型更新。當(dāng)然，參數(shù)化設(shè)計(jì)也是要遵循一定規(guī)律的，并不是針對(duì)任何零部件都可以進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，只有結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，國(guó)標(biāo)或廠標(biāo)對(duì)其有準(zhǔn)確描述的零件，才可以進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。例如電梯主機(jī)部件中所使用的各種墊片、螺釘、螺母、軸承以及齒輪等部件，就完全可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。利用SolidWorks簡(jiǎn)單、快速的建模功能，在最短時(shí)間里按照客戶提供的外部接口尺寸和性能要求，設(shè)計(jì)出合適的零件。三、基于特征的產(chǎn)品虛擬裝配設(shè)計(jì) 電梯運(yùn)行的質(zhì)量，取決于電梯的安裝質(zhì)量，而主機(jī)機(jī)房單元的安裝，在電梯安裝中占有重要地位。
四、3D 參數(shù)化方法優(yōu)勢(shì)
目前，電梯行業(yè)的產(chǎn)品圖紙主要還是以 2D 圖紙為主。2D 圖紙的一個(gè)特點(diǎn)是彼此之間不存在關(guān)聯(lián)。譬如，部件 A1 下的零件 B1 需要維護(hù)時(shí)，A1 和 B1 的圖紙需要逐一修改；參考 A1、B1、C1 進(jìn)行新品設(shè)計(jì) A2、B2、C2 時(shí)，A2、B2、C2 的圖紙也需要重新繪制；當(dāng) A1、A2 等逐漸形成部件族后，若進(jìn)行共性的改進(jìn)，操作也是機(jī)械而重復(fù)的。
就是將設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)結(jié)果用靈活可變的參數(shù)來(lái)表示，以便根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)加以更改。在 CAD 中，要實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，參數(shù)化模型的建立是關(guān)鍵。參數(shù)化模型表示了零件圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結(jié)構(gòu)約束和尺寸約束。結(jié)構(gòu)約束是指幾何元素之間的拓?fù)浼s束關(guān)系，如平行、垂直、相切、對(duì)稱等；尺寸約束則是通過(guò)尺寸標(biāo)注表示的約束，如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸之間的約束關(guān)系，通過(guò)定義尺寸變量及它們之間在數(shù)值上和邏輯上的關(guān)系來(lái)表示。在參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程關(guān)系和幾何關(guān)系來(lái)指定設(shè)計(jì)要求。
要滿足這些設(shè)計(jì)要求，不僅需要考慮尺寸或工程參數(shù)的初值，而且要在每次改變這些設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)來(lái)維護(hù)這些基本關(guān)系，即將參數(shù)分為兩類：其一為各種尺寸值，稱為可變參數(shù)；其二為幾何元素間的各種連續(xù)幾何信息，稱為不變參數(shù)。參數(shù)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在可變參數(shù)的作用下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)維護(hù)所有的不變參數(shù)。
因此，參數(shù)化模型中建立的各種約束關(guān)系，正是體現(xiàn)了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖。參數(shù)化設(shè)計(jì)可以大大提高模型的生成和修改的速度，在產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)及相似設(shè)計(jì)方面具有很大的應(yīng)用價(jià)值。而在電梯領(lǐng)域，無(wú)論是零件還是部件，恰恰都很容易形成高度近似的族，即彼此間的“參考”十分顯著。其特點(diǎn)是，同一類的零件，其特征的有無(wú)有相似性，而特征的數(shù)量、數(shù)值和位置往往是變化的；同一類的部件，其零件的數(shù)量配置和裝配關(guān)系有相似性，而零件的具體選型是變化的。這就希望零部件的模型具有易于修改的柔性，并且在部件中能夠很方便地實(shí)施零件的替換。與 2D 圖紙方法相比，使用 3D 參數(shù)化方法進(jìn)行初次設(shè)計(jì)時(shí)，零部件對(duì)象的數(shù)量（部件 A1、零件 B1、零件 C1）是相同的，此外還必須實(shí)施參數(shù)化操作（據(jù) A1、數(shù)據(jù) B1、數(shù)據(jù) C1），然后，以此為基礎(chǔ)的參考設(shè)計(jì)和圖紙維護(hù)就會(huì)便利許多。譬如，當(dāng)需要參考“零件 B1”新設(shè)計(jì)“零件 B2”時(shí)，僅需人工編制一組新的“數(shù)據(jù) B2”，即可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)由“零件 B1”到“零件B2”的變形；當(dāng)需要對(duì)“零件 C1”和“零件 C2”進(jìn)行共性修改時(shí)，僅需人工改動(dòng)“零件 C1”的特征，而“零件C2”則可依據(jù)原有的“數(shù)據(jù) C2”獲得更新。這樣，在進(jìn)行 3D 參數(shù)化設(shè)計(jì)時(shí)，零部件間的“參考”關(guān)系就獲得了有效的管理和運(yùn)用。
五、3D 參數(shù)化方法示例
目前常用的參數(shù)化設(shè)計(jì) CAD 軟件中，主流的應(yīng)用軟件有 Pro/Engineer、NX、CATIA 和 Solidworks 四大軟件，其中，NX 目前在傳統(tǒng)的制造行業(yè)比如汽車、航空航天等行業(yè)上兩軟件占據(jù)絕對(duì)的市場(chǎng)份額。以下將以 NX 為例，介紹一些 3D 參數(shù)化方法在電梯設(shè)計(jì)中的示例。NX 的電子表格提供了在 MS Excel 或 Xess 與NX 間的一個(gè)智能接口
事實(shí)上，表格驅(qū)動(dòng)的界面及機(jī)內(nèi)函數(shù)為相關(guān)的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了方便而有力的工具。當(dāng)一個(gè)部件被載入時(shí)，在 NX 的用戶入口(Gateway)應(yīng)用中，選擇“工具”“電子表格”可存取Gateway 的電子表格。該電子表格與部件一起存儲(chǔ)，可用于存儲(chǔ)有關(guān)的非幾何體數(shù)據(jù)。電子標(biāo)的強(qiáng)大功能之一就是能夠用來(lái)定義部件的變異，根據(jù)表格里可能的系列參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)更新部件。這種操作可以代替部件家族功能，生成家族成員部件，并賦予他們讀寫權(quán)限，還可以單獨(dú)編譯。除能夠影響當(dāng)前的工作部件之外，NX 的電子表格還能管理裝配組合體。電子表格函數(shù)允許抽取部件的屬性值，并將它賦予組件下級(jí)部件的電子表格，以產(chǎn)生由頂級(jí)裝配決定的變異。也就是說(shuō)，合理設(shè)計(jì)后的組件，即使包含了多層次多數(shù)量的下屬零件，也
僅需要在唯一的頂級(jí)裝配中調(diào)整參數(shù)，就能自動(dòng)引起整個(gè)組合體的改變。以下是一組兩塊參數(shù)化設(shè)計(jì)的轎箱門板組件。
結(jié)語(yǔ)：綜上所述，隨著電梯產(chǎn)量的快速上升，客戶需求的極度多樣化，設(shè)計(jì)部門需出具的新增圖紙、需維護(hù)的歷史圖紙的數(shù)量都在急速增長(zhǎng)，各廠家大量寶貴的高知人力不得不羈絆消耗于此。如何升級(jí)設(shè)計(jì)手段，提高工作效率，是本行業(yè)共同面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。而尋找新型的設(shè)計(jì)軟件，探索新穎的設(shè)計(jì)方法，或能成為一條可行的途徑。在研究分析軸孔磨損的過(guò)程中，改變配合方式就能夠降低軸孔磨損和軸振動(dòng)；更換軸的材質(zhì)或增加轉(zhuǎn)軸的尺寸也能夠很好的降低軸裂的發(fā)生率；軸承的損壞可以通過(guò)改變軸承類型來(lái)滿足要求。
參考文獻(xiàn)：
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