UG4.0第六章 相关参数化设计
第六章 相关参数化设计
参数化建模技术是 UG NX 软件的精华，是 CAD 技术的发展方向之一。对于优秀的设计 人员来说，熟练掌握参数化设计技术是必须的。因此，读者在学习本章的过程中应注意领悟 参数化技术的思想，应渗透 UG NX 是如何通过草图、特征、定位及表达式等手段实现参数 化建模的目的，实现部件的全相关设计和关键变量的参数化设计。
本章将通过工业钻孔机几种零件设计作为应用项目，介绍 NX 参数化设计的一般方法， 使读者了解常用参数化设计的一般过程。本章的主要内容为：
l利用变量完成深沟球轴承的参数化设计。
l内六角螺钉的标准件设计-创建和使用标准件库。
l渐开线直齿圆柱齿轮的参数化设计。
l弹簧零件的参数化设计，建立 UDF，并定义其在装配中可变形。
本章所学习的重要知识点为：
l表达式的应用；
l部件族及电子表格的应用；
l利用草图实现相关设计；
l相关曲线及方程曲线的创建方法；
l建立以后自定义特征（UDF）和定义可变形组件；
6.1 项目一 深沟球轴承的参数化建模
图 6.1 深沟球轴承零件图
表 6.1 深沟球轴承各参数之间的关系
参数 da d b d1 d2 d3 d4 r
公式 28 6 8 d+(da-d)/3 da-(da-d)/3 da-(da-d)/2 (da-d)/6 0.3
值 28 6 8 17.333 22.667 20 5.333 0.3
6.1.1 设计背景
工业钻孔机的曲轴需要使用一组深沟球轴承，其图纸如图 6.1 所示。轴承各尺寸的关系 如表 6.1 所示。完成的零件需要满足以下设计要求：
通过修改轴承的几个变量（外径 da、内径 d、宽度 b 以及圆角半径 r），能够实现轴承的 快速更新，并且滚珠的数量为：取大于等于“滚珠中心圆的周长”除以“1.5 倍的滚珠直径” 的最小整数。
6.1.2 项目分析
由表 6.1 可以确知轴承的自由变化参数为 da、d、b、r，其它参数都可由这几个参数来 表达。因此，我们可以利用 NX 的表达式功能来创建和管理这些设计参数。另外滚珠的数量 可以使用 NX 内部函数“ceiling()”来实现。表 6.2 按照表达式的四个要素（名称、公式、量 纲、单位）列出了 NX 支持的表达式形式。
表 6.2 UG NX 支持的表达式格式
名称 da d b d1 d2 d3 d4 r n
公式 28 6 8 d+(da-d)/3 da-(da-d)/3 da-(da-d)/2 (da-d)/3 0.3 ceiling((pi()*d3)/(1.5*d4))
量纲 长度 长度 长度 长度 长度 长度 长度 长度 常量
单位 mm mm mm mm mm mm mm mm 无
备注 ceiling()和 pi()为 NX 内部函数：ceiling()为一取整函数，返回一个大于等于给定数字的最小整数，如 ceiling(7.2)=8；pi()为圆周率，()内不要赋值
6.1.3 项目实施
根据前面的分析，本项目的实施过程如下：
(1) 利用 NX 的表达式功能定义表 6.2 所列的设计变量。
(2) 利用表达式定义草图和特征的尺寸，完成零件的建模。
(3) 修改设计变量，验证零件的准确性。
6.1.4 过程指导
1. 创建深沟球轴承的模板文件
新建一个部件 bearing.prt，启动建模环境。在 61 层创建 ACS 基准坐标系。
2. 使用“表达式”功能定义设计变量
(1) 启动表达式对话框：选择菜单命令“ 【工具】→【表达式】 ” 。
(2) 创建第一个设计变量：设置表达式的“量纲”为“长度” ，单位为“mm”→输入表
达式的“名称”为“da” →输入表达式的“公式”为“28” →接受表达式。
(3) 按照步骤(2)的方法继续创建其他表达式，结果如图 6.2 所示。所有表达式完成后，
确定对话框。
注意：表达滚珠特征的圆周阵列数量的变量“n”的量纲为“恒定的” ，没有“单位” 。
图 6.2 表达式对话框
3. 零件建模
(1) 选择旋转特征命令→在旋转对话框中选择草图图标→选择 YC-ZC 平面创建草图→
绘制如图 6.3(a)所示的草图，注意草图的尺寸约束全部为输入公式→完成草图→单 击 MB2→选择基准坐标系的 Y 轴为旋转轴→单击 MB2，接受旋转体的缺省参数， 完成如图 6.3(b)所示的结果。
(a)旋转体的草图剖面 (b)完成的旋转特征
图 6.3 创建旋转特征
(2) 创建滚珠的旋转体特征：选择旋转特征命令→在旋转对话框中选择草图图标→选择
YC-ZC 平面创建草图→绘制如图 6.4(a)所示的草图，注意草图的尺寸约束全部为输 入公式→完成草图→单击 MB2→选择基准坐标系的 Z 轴为旋转轴→单击 MB2，接 受旋转体的缺省参数，完成如图 6.4(b)所示的结果。
(a)旋转体的草图剖面 (b)完成的旋转特征
图 6.4 滚珠的创建
注意：如果滚珠半径尺寸为“d4/2” ，则其与外部实体不相交，无法进行布尔运算，这样不能利 用“引用功能”完成圆周阵列，所以在此处将其尺寸放大 0.01。
(3) 创建布尔运算-“求和” ：选择最外侧实体为目标体，选择其它的实体作为工具条。
(4) 创建滚珠的圆周阵列：选择“引用”命令图标→选择“圆周阵列”→选择生成滚珠
的旋转特征进行阵列→输入阵列参数为“数量为 n，角度为 360/n” →选择基准坐 标系的 Y 轴作为旋转轴，完成圆周阵列，如图 6.5 所示。
图 6.5 圆周阵列 图 6.6 修改变量后的结果
(5) 创建边倒圆：以半径为“r”对轴承的四条边缘进行圆角处理。
(6) 保存部件。
4. 验证零件
，检查部件是否能够顺利更 打开表达式对话框，修改参数“da=42，d=20，b=12，r=0.6”
新。如果能够顺利更新，结果应为 6.6 所示。
6.2 项目二：创建螺钉标准件库
图 6.7 螺钉图纸
表 6.3 内六角螺钉参数表
序号 规格 dk ds k s t v r c l
1 M3×1
2 5
3 2.5 2.5 1.5 0.3 0.2 2.37 12
2 M4×12 7 4 4
3 2 0.
4 0.2 3.14 12
3 M4×15 7
4 4 3 2 0.4 0.2 3.14 15
4 M4×18 7 4 4 3 2 0.4 0.2 3.14 18
5 M5×15 8.5 5 5 4 2.5 0.5 0.2 4.02 15
6 M5×18 8.5 5 5 4 2.5 0.5 0.2 4.02 18
7 M5×24 8.5 5 5 4 2.5 0.5 0.2 4.02 24
8 M5×28 8.5 5 5 4 2.5 0.5 0.2 4.02 28
9 M5×50 8.5 5 5 4 2.5 0.5 0.2 4.02 50
10 M5×60 8.5 5 5 4 2.5 0.5 0.2 4.02 60
11 M6×15 10 6 6 5 3 0.6 0.25 4.77 15
12 M6×20 10 6 6 5 3 0.6 0.25 4.77 20
13 M6×36 10 6 6 5 3 0.6 0.25 4.77 36
6.2.1 设计背景
工业钻孔机需要使用标准内六角螺钉作为紧固件，其中的一个规格 M4×12 的图纸如图 6.7 所示，总共需要 13 种规格这样的内六角螺钉：见表 1。要求利用标准件库功能完成全部 螺钉的建模。
6.2.2 项目分析
由于内六角螺钉是一种标准件，不同尺寸的螺钉外形却完全相同。因此我们只需要完成 其中一个零件的建模，然后使用 NX 的“部件族”功能创建内六角螺钉的标准件库，这种方 法只需要我们指定关键变量作为表达式，然后利用电子表格（NX 使用 Microsoft 的 Excel） 管理表达式并输入零件的数据，即可完成标准件库的建立。
NX 的“部件族”是一种简单有效的标准件库建立方法。
6.2.3 项目实施
利用表达式功能完成一般标准件库建立的一般过程是：
(1) 利用表达式功能创建内六角螺钉的关键变量。
(2) 利用这些表达式创建内六角螺钉的模板文件。
(3) 使用“部件族”以及电子表格功能创建标准件库。
(4) 调用标准件库。
6.2.4 过程指导
Step1 螺钉模板零件参数化建模
1. 创建内六角螺钉的模板文件
新建一个部件 bolt.prt，启动建模环境。在 61 层创建 ACS 基准坐标系。
2. 使用“表达式”功能定义设计变量
图 6.8 表达式对话框
(1) 启动表达式对话框：选择菜单命令“ 【工具】/【表达式】 ” 。
(2) 创建第一个设计变量：设置表达式的“量纲”为“长度” ，单位为“mm”→输入表
达式的名称为“ds”→输入表达式的公式为“4”→接受表达式。
(3) 继续创建其他表达式，结果如图 6.8 所示。
3. 零件建模
(1) 工作层=1。创建第一个特征-圆柱体：直径为“dk” ，高度为“k” ，其它接受系统缺
省设定，其结果如图 6.9 所示。
(2) 创建圆台特征：直径为“ds” ，高度为“l” ，定位到圆柱体的底部中心，建模结果如
图 6.10 所示。
图 6.9 圆柱体 图 6.10 创建圆台特征
(3) 创建内六角部分的拉伸特征：选择拉伸命令→选择拉伸对话框中的草图图标→切换
视图方位为“TOP”视图→选择长方体的上表面为草图平面→绘制如图 6.11 所示的 草图，注意设置两平行边的距离为“s” →完成如图 6.12 所示的拉伸特征：拉伸方
“起始”为“0” ， “结束”为“t” ，布尔运算“求差” 。
向指向实体内部，
图 6.11 草图剖面 图 6.12 拉伸“求差”特征
(4) 创建内六角顶部的“埋头孔特征” ：埋头孔参数见图 6.13 所示的对话框， “埋头孔”
定位的圆柱体上表面的中心。
图 6.13 创建“埋头孔”
(5) 创建螺钉的边倒圆和边倒角：螺钉顶部边缘圆角半径为“v” ，结合部分边缘圆角半
径为“r” ，底部边缘的对称偏置倒角的偏置为“(ds-c)/2” ，完成结果如图 6.14 所示。
图 6.14 螺钉的边缘处理
(6) 保存零件，完成 M4×12 内六角螺钉的参数化建模。
Step2 根据模板创建部件族
1. 定义部件族变量
(1) 启动“部件族”工具：选择【工具】→【部件族】，启动如图 6.15 所示的对话框。
图 6.15 “部件族”对话框
(2) 添加变量到“选定的列”中：依次选择 dk，ds，k，s，t，v，r，c，l，单击“添加
列”按钮将它们添加到“部件族”列表中。
注意：如果添加了错误的表达式变量，可以使用“移除列”按钮将它们移除，其中“DB_PART_NO” 和“OS_PART_NAME”为系统定义变量，不可以移除。
2. 使用电子表格创建“部件族”
(1) 启动电子表格： 在 “部件族对话框” 中设置 “族保存目录” ， 然后选择 “创建 （Create） ”
按钮，系统启动 Excel 电子表格。
(2) 编辑部件族中的工作表：根据图 6.1 所示的数据向电子表格的工作表中添加数据，
完成结果如图 6.16 所示。
图 6.16 部件族电子表格的工作表
(3) 选择 Excel 电子表格的菜单命令“ 【部件族】→【保存族】 ” ，系统保存并退出电子表
格，并返回到 NX ， “部件族”对话框的“编辑”按钮被激活。 (4) “确定”部件族对话框，保存部件，完成“部件族”的创建。 (5) 保存零件，完成部件族的建立。 3. 在装配中调用标准件 (1) 新建一个公制的部件，并进入装配应用环境。 (2) 选择【装配】→【组件】→【添加现有组件】，选择上一步完成的部件族零件。 (3) 在【添加现有组件】对话框中接受默认的参数，单击 OK 。
(4)
系统打开如图 6.17 所示的“选择族成员”对话框，在对话框中选中族属性（如 ds ）， 在“有效的值”列表框中选中需要的值（如 5），在匹配成员列表框中选中需要的组 件（如 M5-28）。单击 OK 。
(5) 输入坐标原点为组件的放置位置，单击 OK
。
图 6.17 添加部件族成员到装配
6.3 项目三 渐开线直齿圆柱齿轮设计
图 6.18 齿轮零件图纸
未注倒角为 0.5X45°
图 6.20
渐开线
图 6.19 齿轮轴零件图
6.3.1 设计背景
在工业钻孔机中设计中，有一组直齿圆柱齿轮传动，已知齿轮参数为：模数 m=1，压力 角 α=20°，z1=40，z2=16，零件图纸如图 6.1 和图 6.2 所示。完成两个零件的参数化建模， 要求通过修改齿轮的齿数和模数，齿轮能够顺利更新。
6.3.2 项目分析
在齿轮造型设计中，最为关键的部分是轮齿部分的建模。因为 NX 的曲线功能中并没有 直接绘制渐开线曲线的功能。所以，我们可以根据渐开线曲线的方程，使用 NX 的规律曲线 功能来绘制渐开线，并由此创建齿轮。为了能够满足齿轮参数化的设计要求，必须使用关联 曲线功能。
6.3.3 项目实施
首先推导齿轮渐开线方程的 UG 参数表达式，利用 NX 的“规律曲线”功能创建渐开线， 然后根据图纸进行相关参数化设计，最后完成齿轮细节的建模。
6.3.4 过程指导
Step1 创建齿轮主体模板零件
如图 6.20 所示，渐开线的直角坐标方程为：
q j q cos cos b b r r x + = (1) q j q sin sin b
b r r y - = (2)
式中，r b 为基圆半径，q 为渐开线展角。 根据渐开线方程和直齿圆柱齿轮的参数， 推导出表 6.4 所
示的齿轮渐开线的参数表达式。
表 6.4 齿轮渐开线参数化
序号 齿轮参数
名称 公式
量纲 单位 1 模数 m 1
长度 mm
2 齿数 z 40（大齿轮）16（小齿轮） 恒定
3 压力角 alpha 20°
角度 degree 4 齿宽 b 8（大齿轮）12（小齿轮） 长度 mm 5 齿顶高系数 ha 1 恒定 6 顶隙系数 c 0.25 恒定 7 分度圆半径 r m*z/2 长度 mm 8 基圆半径 rb r*cos(a) 长度 mm 9 齿顶圆半径 ra r+hak*m 长度 mm 10 齿根圆半径 rf r-(hak+ck)*m 长度 mm 11 渐开线发生角 a1 0 角度 degree 12 渐开线终止角 a2 90 角度 degree 13 UG 系统参数
t 1
恒定 14 渐开线方程的展角自变量
s (1-t)*a1+t*a2
角度 degree 15 xt rb*cos(s)+rb*rad(s)*sin(s) 恒定 16 yt rb*sin(s)-rb*rad(s)*cos(s) 恒定 17
渐开线的参数方程 zt
恒定
1. 建立直齿圆柱齿轮模板部件
新建部件 gear.prt ，启动建模应用，在 61 层创建 ACS 基准坐标系。 2. 绘制方程曲线-渐开线
(1) 工作层=41。选择“ 【工具】→【表达式】 ” ，启动表达式对话框。
(2) 将表 6.4 中的所有表达式输入到 NX 的表达式对话框中，如图 6.21 所示。
图 6.21 表达式对话框
注意：此步骤也可以选择 “从文件导入表达式”按钮，来导入光盘文件 Gear.exp 。
(3) 绘制渐开线的规律曲线。
规律曲线选项功能用于使用规律子函数创建样条曲线。在创建过程中，需要为 X 、Y 和 Z 的分量分别 指定规律。
? 选择【插入】→【曲线】→【规律曲线】，启动规律曲线（Law Curve ）功能。 ? 定义 X 分量规律： 选择 “根据方程 （By Equation ） ”→确定对话框来接受 t 作为 X 的
参数→确定对话框来接受 x t 作为 X 的方程表达式。 ? 同理定义 Y 分量规律为 y t ，定义 Z 分量的规律为 zt 。
? 在规律曲线方位定义对话框中单击 OK ，接受缺省选项创建渐开线，如图 6.22 所示。
图 6.22 绘制渐开线方程曲线
3. 绘制相关基本曲线-相关圆弧。 (1) 启动相关圆弧命令：选择曲线工具条中的圆弧图标。 (2) 选择“基于中心的圆弧” ，激活“整圆”图标，选中“关联”选项，如图 6.16 所示。 (3) 绘制节圆：捕捉 ACS 的原点为圆心，输入圆弧半径为“r ” ，单击 MB2 接受圆弧。 (4)
同理，绘制齿根圆和齿顶圆曲线，半径分别为 ra 和 rf ，如图 6.23
所示。
图 6.23 绘制相关圆弧
4. 修剪曲线
(1) 选择【编辑】→【曲线】→【修剪曲线】，启动修剪曲线命令，如图 6.24 所示。 (2) 设定对话框参数：选中“关联输出” ，输入曲线状态为“隐藏” ，其它接受缺省参数。 (3) 选择被修剪曲线：如图 6.25(a)所示，选择要修剪曲线的被修剪端。
(4)
选择修剪第一边界对象：如图 6.25(b)所示，选择齿根圆作为第一修剪边界。
ra
rf
r
渐开线
(5) 选择修剪第二边界对象：如图 6.25(c)所示，选择齿顶圆作为第二修剪边界。 (6) 完成结果如图 6.25(d)所示。
图 6.24 修剪曲线对话框
(a)选择要修剪的曲线 (b)选择第一边界对象 (c)第选择二边界对象 (d)完成修剪
图 6.25 曲线修剪过程
5. 绘制相关基本曲线-直线
(1) 启动直线命令：在曲线工具条中选择直线命令图标。
(2) 绘制两点直线：起点为基准坐标系原点，终点为渐开线与分度圆的交点，单击 MB2
完成直线的绘制，如图 6.26 所示。
图 6.26 相关直线的绘制
(3) 绘制轮齿中心线-角度直线：选择基准坐标系原点作为起点，选择上一步所创建的直
线（不要选择在控制点上），输入角度为“90/z ” ，按回车键，然后选择拖动终点手 柄直到齿顶圆，如图 6.27 所示。
(4) 同步骤(4)创建一个齿槽的中心线，如图 6.28 所示。与步骤(3)直线的夹角为“-90/z” ，
终点直到齿根圆。
图 6.27 创建轮齿中心线 图 6.28 创建齿槽中心线
6. 镜像渐开线曲线
(1) 选择【插入】→【来自曲线集的曲线】→【镜像】，启动如图 6.29 所示对话框。
(2) ：选择修剪后的渐开线和齿槽中心线，单击 MB2 接受所有曲线的选择
(3) ：选择平面方法为“基准平面”→在基准平面对话框中选择“两直线”方法图标
→选择 Z 轴基准轴和上一步创建的角度直线→确定对话框，返回镜像曲线对话框。
(4) 确定镜像曲线对话框，完成曲线的镜像，如图 6.22(a)所示。
图 6.29 镜像曲线对话框 图 6.30 镜像曲线结果
(5) 隐藏辅助对象：镜像基准平面、分度圆和除齿槽中心线。
7. 创建齿轮的一个轮齿特征
(1) 工作层=1。创建拉伸特征：选择意图为“单个曲线” ，激活“在相交处停止”选项，
选择如图 6.31 所示的轮齿形状曲线，对称拉伸，总高度为“b” 。
图 6.31 创建对称拉伸特征
(2) 设置 41 层为不可见状态。
8. 创建圆周阵列-完成齿轮主体的建模
选择“引用”特征命令→选择“圆周阵列”→选择上一步的拉伸特征→单击 MB2→在圆 周阵列对话框中输入阵列参数为：数量为“z” ，角度为“360/z” →单击 MB2→基准轴→选 择基准坐标系的 Y 轴→选择“是” ，完成如图 6.32 所示的齿轮主体。
图 6.32 创建圆周阵列
9. 验证齿轮参数并保存模板文件
(1) 验证此部件是否为一个全参数化的齿轮模型：
修改表达式 “z=16” ， 模型应该能够顺利更新为图 6.33(a)所示的模型。 修改表达式 “m=2” ， 模型应该能够顺利更新为图 6.33(b)所示的模型。
(a) z=16 m=1 (b) z=16 m=2
图 6.33 验证齿轮参数
(2) 将齿轮参数修改回 “m=1,z=40” ， 保存此零件。 然后再将文件另存为 Gear_Greater.prt。
Step2 完成图 6.13 所示的圆柱齿轮
1. 创建齿轮轮毂的拉伸特征并完成镜像
启动拉伸命令，在齿轮的侧面上绘制草图-两个同心圆，拉伸方向指向实体内部，深度为 “1”
，如图 6.34 所示。完成后将此特征以 XC-YC 平面进行镜像。
，布尔运算选项为“求差”
2. 创建安装孔的拉伸特征
启动拉伸命令，在缺省的 XC-YC 平面上绘制剖面草图，对称拉伸，布尔运算选项为“求 差” ，如图 6.35 所示。
图 6.34 轮毂拉伸特征 图 6.35 安装孔拉伸特征图
3. 创建孔特征并完成圆周阵列
创建如图 6.36 所示的轮毂处直径为 4 的通孔，然后将此孔绕 ZC 轴进行圆周阵列，结果 如图 6.37 所示。
图 6.36 创建通孔特征图 6.37 创建孔的圆周阵列
4. 创建倒斜角特征
创建如图 6.38 所示的对称偏置倒斜角。对于轮齿上的倒角只需要选择一个轮齿的边缘， 并打开倒角对话框中的“对所有阵列实例进行倒斜角”选项，则所有轮齿全部应用倒斜角。
图 6.38 倒斜角
保存并关闭零件。完成直齿圆柱齿轮的建模。
Step3 完成图 6.19 所示的齿轮轴的建模。
1. 打开模板文件并另存为新的部件
打开“Step1”所完成的齿轮模板文件 Gear.prt，另存为 Gear_shaft.prt。
2. 修改齿轮参数
，在“z=40”的节点上双击 MB1，输入 打开部件导航器，单击 MB1 展开“用户表达式”
，如图 6.39(a)所示。齿轮更 ，同样将齿轮厚度表达式“b=8”修改为“b=12”
新参数为“16”
新为如图 6.39(b)所示的模型。
(a)在部件导航器中修改齿轮参数 (b)齿轮更新结果
图 6.39 修改齿轮参数
3. 完成齿轮轴的建模
齿轮轴的建模过程较为简单，这里仅给出其建模思路，如图 6.40 所示。请读者自行完成 其建模过程。
(a)两个圆台特征 (b)三个圆台特征 (c)基准平面与键槽特征
(d)创建倒斜角特征
图 6.40 齿轮轴的建模过程
6.4 项目四 拉伸弹簧的参数化建模
图 6.41 拉伸弹簧
6.4.1 设计背景
建立如图 6.41 所示的参数化驱动的拉伸弹簧实体模型，然后完成以下应用： (1) 建立拉伸弹簧的用户自定义特征（UDF ） 。 (2) 定义拉伸弹簧为可变形组件。
6.4.2 项目分析
拉伸弹簧的模型包含以下几个部分构成：螺旋弹簧部分、上下两个钩子以及钩子和螺旋 弹簧的光滑过渡部分。螺旋部分可以使用 NX 的参数化曲线-螺旋线来控制；钩子部分由草图 进行参数化控制；过渡部分使用桥接曲线来进行关联过渡。在建模过程中，需要使用关键变 量如拉伸弹簧总长度、弹簧圈数、弹簧直径和弯角系数等进行全局参数化控制。
6.4.3 项目实施
根据上面的分析，本项目的实施流程如下：
(1) 建立参数化曲线-螺旋线，利用变量表达式控制其参数。
(2) 利用草图控制钩子外形，并通过草图约束和草图定位实现与螺旋线的关联。 (3) 利用桥接曲线构建草图与螺旋线的相关联的曲线过渡。 (4) 利用管道功能完成弹簧的建立。
(5) 利用表达式功能修正拉伸弹簧的参数，使其可全参数化驱动。 (6) 利用向导工具建立并使用用户自定义特征（UDF ）。 (7) 利用向导工具定义拉伸弹簧为可变形组件。
6.4.4 过程指导
1. 拉伸弹簧模型的建立
Step1 建立新文件并进入建模应用环境。 Step2 建立基准坐标系。
(1) 选择【插入】→【基准/点】→【基准坐标系】，弹出基准坐标系对话框。
拉伸弹簧参数： 圈数：n=6.5 螺距：pitch=1 弹簧直径：R=4 弹簧线径：wire_dia=1 弯角系数：x=0.25
(2) 选择 Absolute CSYS 图标 ，创建原点的基准坐标系，
说明：基准坐标系的建立是为了以后的特征建立有统一可参考的对象。
Step3 建立螺旋线和重命名的关键表达式。
(1) 选择【插入】→【曲线】→【螺旋线】，出现如图 6.42 所示的螺旋线对话框
(2) 按照图 6.2 所示，输入螺旋线的参数，并单击 OK 按钮，完成螺旋线的创建。
(3) 选择【工具】→【表达式】，弹出如图 6.43 所示的表达式对话框。
(4) 加入一个常量表达式 x=0.25，x 为控制拉伸弹簧在折弯处弯角大小的比例系数，与
弹簧的材料、线径以及弹簧的半径有关，可根据实际情况改变。
图 6.42 螺旋线对话框 图 6.43 表达式对话框
Step4 建立弹簧下端钩子的草图。
(1) 选择基准平面命令，选择 XZ 基准平面和 Z 基准轴，在动态输入栏中输入角度为
“A1=90*x” ，单击 OK，如图 6.44 所示。
图 6.44 创建相关基准平面 图 6.45 创建下端钩子草图
(2) 选择草图命令，选择刚刚创建的基准平面为草图平面，Z 基准轴作为草图 X 轴的水
平参考方向。
(3) 按照如图 6.45 所示，绘制钩子外形轮廓曲线，捕捉或添加以下几何约束：竖直直线
为过圆心的直线，圆心固定。
(4) 为草图添加尺寸约束：圆弧半径 Rp5=R，草图完全约束。
(5) 为草图添加定位尺寸：选择【草图编辑器】工具条中的创建定位尺寸图标 （默认
，弹出【定位】对话框。
没有打开，可利用自定义方式打开此工具组）
?单击“点到线”按钮 ：选择 Z 基准轴，选择圆弧并指定圆心点，使圆心位于 Z 基准轴上。
?单击“垂直”按钮 ：选择 XY 基准平面，再选择草图圆弧的一个端点，在弹 出的对话框中输入一个距离值“h=R*x” 。
(6) 单击 ，退出草图环境。
说明：因为拉簧的弯角是不规则的，所以要用桥接曲线的命令来生成这个弯角；草图平面建立在一个 转过一定角度（命名为“A1” ）的基准平面上，同样拉簧的钩子部分也将回退一段距离（命名为“h” ）。这 两个值都和前面所设定的拉簧弯角系数 x 有关。
Step5 拉伸弹簧上端钩子草图的建立。
(1) 选择基准平面命令，选择 XZ 基准平面，在动态输入栏中输入偏置为“n*pitch” ，单
击 Apply，如图 6.46 所示。
说明：偏置为 n*pitch 的相关基准平面，是为以后上端钩子的草图的定位有一个目标对象，保证钩子上 端的位置和拉伸弹簧的长度相关。
(2) 再选择 XZ 基准平面和 Z 基准轴，在动态输入栏中输入角度为“A2=-360*n-A1” ，
单击 OK，如图 6.46 所示。
说明：其中，-360*n 是值弹簧转过的角度（与 n 相关）， “-”表示右旋， “-A1”表示圆角让过的角度。
(3) 以刚刚转过一个角度的基准平面作为草图平面， Z 基准轴作为草图 X 轴的水平参考，
绘制与弹簧下端相似的草图，如图 6.47 所示。
(4) 为草图添加定位尺寸：选择创建定位尺寸图标 ，弹出【定位】对话框。
?单击“点到线”按钮 ：选择 Z 基准轴，选择圆弧并指定圆心点，使圆心位于 Z 基准轴上。
?单击“垂直”按钮 ：选择前面创建的偏置基准平面，再选择草图圆弧的一个 端点，在弹出的对话框中输入一个距离值“h” 。
图 6.46 创建相关基准平面 图 6.47 创建钩子上端草图
(5) 单击 ，退出草图环境。
(6) 选择【格式】→【Move to Layer】，将所有基准特征移至 61 层，并设置 61 层不可见。
Step6 创建桥接曲线和管道特征。
(1) 选择【插入】→【来自曲线集的曲线】→【桥接】，弹出桥接曲线对话框。
(2) 在图形窗口中分别选择上端草图圆弧的端点和螺旋线的上端点，单击 Apply。同理
ProE齿轮参数化建模画法教程
ProE齿轮参数化建模画法作者：lm2000i （一） 参数定义
（二）在Top面上做从小到大的4个圆（圆心点位于默认坐标系原点），直径为任意值。生成后修改各圆直径尺寸名为(从小到大)Df、DB、D、Da，加入关系： Alpha_t=atan(tan(Alpha_n)/cos(Beta)) Ha=(Ha_n+X_n)*M_n Hf=(Ha_n+C_n-X_n)*M_n
D=Z*M_n/cos(Beta) Db=D*cos(Alpha_t) Da=D+2*Ha Df=D-2*Hf 注：当然这里也可不改名，而在关系式中采用系统默认标注名称（如d1、d2...），将关系式中的“Df、DB、D、Da”用“d1、d2…”代替。改名的方法为：退出草绘----点选草图----编缉----点选标注----右键属性----尺寸文本----名称栏填新名称 （三）以默认坐标系为参考，偏移类型为“圆柱”，建立用户坐标系原点CS0。此步的目的在于后面优化（步5）时，能够旋转步4所做的渐开线齿形，使DTM2能与FRONT重合。
选坐标系CS0，用笛卡尔坐标，作齿形线(渐开线)：Rb=Db/2 theta=t*45 x= Rb*cos(theta)+ Rb*sin(theta)*theta*pi/180 y=0 z= Rb*sin(theta)- Rb*cos(theta)*theta*pi/180
注：笛卡尔坐标系渐开线方式程式为 其中：theta为渐开线在K点的滚动角。因此，上面关系式theta=t*45中的45是可以改的，其实就是控制上图中AB的弧长。 （四）过Front/Right，作基准轴A_1；以渐开线与分度圆交点，作基准点PNT0；过轴A_1与PNT0做基准面DTM1。
proe三十则设计技巧
pro/e数据共享方法详解 pro/e数据共享方法详解：proe Top-Down设计方法系列教程（一） 概述： 在真正的产品设计过程中，不同零件或装配之见的数据共享是不可避免的，如何有效地管理这些数据的参考和传递是一个产品设计在软件层面上的关键所在，本教程详细讲解了在WildFire3.0（野火3.0）中不同零件和装配间的数据传递方法，通过分析它们之间的不同和各自的优缺点帮助新手理解它们之间的不用用途从而在实际的工作中正确地使用它们，同时也为我们将来使用Top Down自顶而下设计方法打下良好的基础 Top_down设计方法严格来说只是一个概念，在不同的软件上有不同的实现方式，只要能实现数据从顶部模型传递到底部模型的参数化过程都可以称之为Top Down设计方法，从这点来说实现的方法也可以多种多样。不过从数据管理和条理性上来衡量，对于某一特定类型都有一个相对合适的方法，当产品结构的装配关系很简单时这点不太明显，当产品的结构很复杂或数据很大时数据的管理就很重要了。下面我们就WildFire来讨论一下一般的Top Down的实现过程。不过在讨论之前我们有必要先弄清楚WildFire中各种数据共享方法，因为top down的过程其实就是一个数据传递和管理的过程。弄清楚不同的几何传递方法才能根据不同的情况使用不同的数据共享方法 在WildFire中，数据的共享方法有下面几种： λFrom File...(来自文件….) Copy Geometry…(复制几何…)λ Shrinkwrap…（收缩几何..）λ Merge…(合并)λ Cutout…(切除)λ Publish Geometry…（发布几何…）λ Inheritance…(继承…)λ Copy Geometry from other Model…（自外部零件复制几何…）λ Shrinkwrap from Other Model…（自外部零件收缩几何..）λ Merge from Other Model…（自外部模型合并…）λ Cutout from Other Model..(自外部模型切除…)λ Inheritance from Other Model…(自外部模型继承…)λ From File…(来自文件…) 实际就是输入外部数据。Wildfire可以支持输入一般常见的图形格式，包括igs，step，parasolid，catia，dwg,dxf，asc等等，自己试试就可以看到支持的文件类型列表。在同一个文件内你可以任意输入各种不同的格式文件。输入的数据的对齐方式是用坐标对齐的方法，所以你要指定一个坐标系统。当然你也可以直接用缺省的座标系。 使用共享数据（Shared Data）的方法有两种： 第一种就是在装配图内通过激活（activate）相应的模型然后进行共享数据的操作。也是在进行结构设计时常用的共享方法，这种方法用于要进行数据共享的两个零件之间有显式的装配关系的时候采用。这种共享方法的复制几何不受原来的默认坐标系的影响，完全依照不同的零件在装配中的定位或装配位置而定，具有更大的灵活性。
Grasshopper 参数化建筑设计应用
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。
Proe参数化建模
实验报告锥齿轮轴的Pro/E参数化造型设计 一、实验目的： 1、熟悉Pro/E软件菜单、窗口等环境，以及基本的建模方法； 2、了解Pro/E软件参数化设计的一般方法和步骤； 3、能利用Pro/E软件进行一般零件的参数化设计。 二、实验设备： 微机，Pro/E软件。 三、实验内容及要求： 使用参数化建模方法，创建如图所示的齿轮轴 四、实验步骤： 锥齿轮轴参数化设计的具体步骤如下： 1、创建新的零件文件 （1）启动Pro/e界面，单击文件/新建， （2）输入零件名称：zhuichilunzhou，取消“缺省”的选中记号，然后单击“确定”按钮，
（3）选择公制单位mmms_part_solid后单击“确定”按钮，操作步骤见图1 图1 新建零件文件 2、参数输入 （1）在Pro/e菜单栏中依次单击工具/参数，将弹出参数对话框，添加以下参数：圆锥角c=30度，模数m=2，齿数z=20，齿宽w=20，压力角a=20，齿顶高系数为hax=1，齿底隙系数为cx=0.2，变位系数x=0，最后点击确定将其关闭；如图2所示 图2 参数输入 （2）在Pro/e菜单栏中依次单击工具/关系，将弹出关系对话框，添加以下关系式（如图3所示）： d=m*z db=d*cos(a)
da=d+2*m*cos(c/2) df=d-2*1.2*m*cos(c/2) dx=d-2*w*tan(c/2) dxb=dx*cos(a) dxa=dx+2*m*cos(c/2) dxf=dx-2*1.2*m*cos(c/2) 其中，D为大端分度圆直径。（圆锥直齿轮的基本几何尺寸按大端计算） 其中，A为压力角，DX系列为另一套节圆，基圆，齿顶圆，齿根圆的代号，DX 第10章创建参数化模型 本章将介绍Pro/E Wildfire中文版中参数化模型的概念，以及如何在Pro/E Wildfire 中设置用户参数，如何使用关系式实现用户参数和模型尺寸参数之间的关联等内容。 10.1 参数 参数是参数化建模的重要元素之一，它可以提供对于设计对象的附加信息，用以表明模型的属性。参数和关系式一起使用可用于创建参数化模型。参数化模型的创建可以使设计者方便地通过改变模型中参数的值来改变模型的形状和尺寸大小，从而方便地实现设计意图的变更。 10.1.1 参数概述 Pro/E最典型的特点是参数化。参数化不仅体现在使用尺寸作为参数控制模型，还体现在可以在尺寸间建立数学关系式，使它们保持相对的大小、位置或约束条件。 参数是Pro/E系统中用于控制模型形态而建立的一系列通过关系相互联系在一起的符号。Pro/E系统中主要包含以下几类参数： 1. 局部参数 当前模型中创建的参数。可在模型中编辑局部参数。例如，在Pro/E系统中定义的尺寸参数。 2. 外部参数 在当前模型外面创建的并用于控制模型某些方面的参数。不能在模型中修改外部参数。例如，可在“布局”模式下添加参数以定义某个零件的尺寸。打开该零件时，这些零件尺寸受“布局”模式控制且在零件中是只读的。同样，可在PDM系统内创建参数并将其应用到零件中。 3. 用户定义参数 可连接几何的其它信息。可将用户定义的参数添加到组件、零件、特征或图元。例如，可为组件中的每个零件创建“COST”参数。然后，可将“COST”参数包括在“材料清单”中以计算组件的总成本。 ●系统参数：由系统定义的参数，例如，“质量属性”参数。这些参数通常是只读 的。可在关系中使用它们，但不能控制它们的值。 ●注释元素参数：为“注释元素”定义的参数。 在创建零件模型的过程中，系统为模型中的每一个尺寸定义一个赋值的尺寸符号。用户可以通过关系式使自己定义的用户参数和这个局部参数关联起来，从而达到控制该局部参数的目的。 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 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 4.1 参数化设计原理 采用Pro/ENGINEER 进行参数化设计，所谓参数化设计就是用数学运算方式建立模型各尺寸参数间的关系式，使之成为可任意调整的参数。当改变某个尺寸参数值时，将自动改变所有与它相关的尺寸，实现了通过调整参数来修改和控制零件几何形状的功能。采用参数化造型的优点在于它彻底克服了自由建模的无约束状态，几何形状均以尺寸参数的形式被有效的控制，再需要修改零件形状的时候，只需要修改与该形状相关的尺寸参数值，零件的形状会根据尺寸的变化自动进行相应的改变 【17】 。参数化设计不同于传统的设计, 它储存了设计的整个过程,能设计出一族而非单一的形状和功能上具有相似性的产品模型。参数化为产品模型的可变性、可重用性、并行设计等提供了手段,使用户可以利用以前的模型方便地重建模型,并可以在遵循原设计意图的情况下方便地改动模型,生成系列产品 【18】 。 4.2 建立滚轮中心轨迹曲线方程 圆柱凸轮最小外径为： min 2m D r B =?+ （37） 由式（37）、（7）、（31）得： 4 1m in 4 1 4100095.161080003224tan cos 100095.1610800032tan cos 2000 95.1610380002tan cos m h Ft h D r B h Ft h h Ft h D D ρα α ραα α α ---????+ ? ??=?+=? + ????+ ? ??= + ????+ ? ??= + （38） 圆柱周长L 4 200095.1610380002tan cos h Ft h D D L D ππαα-??????+ ? ??? ?==+ ? ??? （39） 单个滚轮中心轨迹按周长展开，如图10所示： 图10 单个滚轮中心轨迹按周长展开 [研究?设计] 收稿日期:2005208229作者简介:屠 立(1966-),男,陕西西安人,副教授,浙江机电职业技术学院机械系副主任,研究领域为制造业信息化,CAD CAM 。 基于P ro E 的参数化特征造型 在零件设计中的应用 屠 立,陈 峰 (浙江机电职业技术学院,浙江杭州310053) 摘 要:参数化设计就是用参数来描述零件尺寸。设计时通过修改数值来更改零件的外形,实现尺寸对图形的驱动。本文探讨了P ro E 软件的参数化特征造型的设计过程,并以齿轮设计为例分析其具体应用。关 键 词:参数化;特征造型;齿轮 中图分类号:T P 391.72 文献标志码:A 文章编号:100522895(2006)0320059203 0 前 言 参数化设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述,并在设计修改时通过修改的数值来更改零件的外形,从而实现尺寸对图形的驱动。其中进行驱动所需的几何信息和拓扑信息由计算机自动提取。P ro E 中的参数不只代表设计对象的外观相关尺寸,而且具有实质上的物理意义。造型过程可以运用体积、表面积、重心等系统参数或密度、厚度等用户自定义参数加入设计构思中,从而来表达设计思想。P ro E 的实体造型是3D 的,而3D 实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来之外,借助于系统参数及用户自定义参数可以计算出产品体积、面积、重心、重量、惯性矩大小等,以利于强度分析、应力分析等各类性能分析[1-2]。 1 零件结构参数化设计步骤 (1)零件结构拆分及特征尺寸确定零件特征造型过程中,应按其本身的功能和建模的特点,将零件拆分为相应各个结构,并分别找出建立其实体模型的基本特征。为使所建立的模型尽量反映零件的基本特征,一些不重要的或不具有普遍性的细节,如倒角等可省略,以免加大参数化的工作量。 (2)创建实体模型 零件上的特征主要通过参数和几何约束关系来相互关联,尺寸之间的关系分为2种:一种是自定义的各种外部参数和零件的被约束尺寸的关系;另一种是模型内部特征之间的内部约束关系,它是指零件的几何 元素之间约束关系,例如:平行、垂直、相切、同心等。在创建模型时,这些几何约束关系同时被创建,当模型被 修改时,这些关系可以自动保持设计者的意图不变。一个特征往往有多种创建方法,在设计时必须考虑好如何表达该特征与其它特征的关系。 (3)定义特征参数 建立模型后,所定义的所有零件尺寸由系统自动按照建立的先后顺序命名为相应的内部标识尺寸。在复杂模型上,则需要找出尺寸间的2种对应关系:即内部标识尺寸和外部模型上各个数值之间的对应关系;内部标识尺寸和将要命名的外部参数之间的关系。这2种关系综合在一起就体现了外部参数和零件上被约束尺寸的关系。命名参数时,参数名称要力求简单易懂,必要时可再加入简单注释。 (4)输入特征参数将已定义好的参数输入零件设计列表的“输入部分”,并在关系定义部分定义出与零件各部分尺寸之间的对应关系,同时还可在关系定义部分定义同一零件不同尺寸的相互约束关系。同一零件的各部分需要协同变化的,也需要在这里列出。 (5)修改特征参数 可用2种方法来修改参数:一是根据所附提示,选择每项参数的名称,并逐项修改;二是将所有需要修改的参数生成数据文件,通过读入文件的方式一次性全部修改。第一种方法速度较慢,可以在调试程序、输入变量的时候使用;第二种方法效率较高,当程序编制完 第24卷第3期2006年9月 轻工机械 L ight I ndustry M ach i nery V o l .24,N o.3. Sep t .,2006 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 实验二 Proe参数化设计实验 一、程序参数化设计实验 1、实验步骤 （1）建立实验模型见图1，具体包括拉伸、打孔及阵列操作。 图1 （2）设置参数。在工具D=300、大圆高度H=100、边孔直径DL=50、阵列个数N=6、中孔直径DZ=100、中孔高度DH=100，见图2。 图2 （3）建立参数和图形尺寸的联系。在工具关系，建立如下关系：D1=D、D0=H、D10=DL、NUM=N、D3=DZ、D2=DH。其中NUM是图形中阵列个数的名称改变后得到的。 （4）建立程序设计。在工具程序，建立程序如下： INPUT DZ NUMBER "输入中孔直径值==" DH NUMBER "输入中孔高度值==" H NUMBER "输入大圆高度值==" D NUMBER "输入大圆直径值==" N NUMBER "输入阵列数目==" DL NUMBER "输入边孔直径值==" END INPUT 将此程序保存后，在提示栏中输入所定义的各个参数的值：大圆直径D=500、大圆高度H=20、边孔直径DL=20、阵列个数N=8、中孔直径DZ=150、中孔高度DH=200。 （5）最后生成新的图形见图3 图3 2、实验分析 本实验通过程序的参数化设计，改变了大圆直径、大圆高度、边孔直径、阵列个数、中孔直径、中孔高度的值，得到了我们预想要的结果。 二、族表的参数化设计 1、实验步骤 （1）建立半圆键模型。见图1 图1 （2）建立族表。通过工具族表，单击“在所选行处插入新实例”按钮，建立四个子零件名，再单击“添加/删除表列”按钮，建立所需要改变的尺寸（主要的标准尺寸h、b、d ）。见图2 1 图2 （3）校验族的实例和字零件的生成。单击按钮“校验族的实例”，校验成功后， 参数化建筑设计的逻辑简析 参数化建筑设计的逻辑和普适性的设计方法有很大的差别，参数化设计更智能、快捷，同时对技术要求也特别高，本文就是对参数化建筑设计的工作方法进行一个简单的梳理和介绍。 标签：参数化；思维模式；工作模式 一、设计方法 不论是否应用参数化设计的方法，建筑师都要解决两个方面的问题，一是认识现状，二是提出设计方案。 在认识现状的这个方面，伦敦大学的比尔·西里尔教授提出了“空间句法”的理论。个人理解，空间句法就是把建筑、城市空间的现状，用数学语言描述出来，然后继续推导，得到某种数据化的结果。这些结果是可以被理解的，建筑师可以把这些结果直接转换成建筑空间。对建筑师来说，空间句法就是“参数化认知”。 参数化设计经常会通过细分和重组的方法完成。通过细分可以得到足够多的建筑物的基本单元。比如一块砖头、一块铺地的石材；也或许是某些构件的模块，比如一段天花、一个窗户；还可以是若干个房间组成的一组空间单元。除了这些具体基本单元，还应该包括一些更为抽象的要素，如某个复杂的曲面实际上是由两个方向的多条复杂曲线控制的，每条复杂的曲线可以细分为更多段的可以用数学公式精确描述的曲线。 参数化设计过程中最重要的环节是制定规则。规则既包括生成系统和评估的规则。基本工作方法是找出对某个项目有影响的因素，然后制定符合该项目特点的生成规则，在项目比较复杂时，需要针对不同的问题制定多套规则，同时还要制定一套控制或协调各规则之间关系的规则。应用这种设计方法生成的是一系列类似但各不相同的方案，因此需要制定一套评估规则帮助设计师进行选择。在规则下生成的方案，即便经过评估规则的筛选，也不能保证达到最理想的效果，这时就涉及到修改。修改生成一样，需要在生成规则中，调整参数，以扩大或缩小终端形象的数量，以及强化或弱化特定的几何形式。如果仍然不能达到理想效果，进一步的修改则是对生成规则本身进行调整，从而得到另一类可能性。 二、思维模式 参数化设计的建筑具有一定的相似性，其有两类不同的思维模式。第一种思维模式强调直觉的作用，具有发散性。设计师通过草图和模型不断调整自己脑中直觉的形态特征，来达到灵感和设计方案的统一，最后让功能和技术达到融合的同时保持清晰的想法意图。第二种思维模式强调逻辑和系统，通过研究和推理得出设计的结果，从而为设计带来无限的可能性。可以归类第一类为艺术家的思维，第二类为科学式的思维。 参数化设计论文建筑设计论文 摘要我们可以知道参数化设计是当今社会需要大力发展的一项新的设计功能。很多工程师都将参数化设计与计算机技术进行整合，使其适合建筑发展的需要，并应用到适合的部分中去。事实证明，参数化建筑设计使得建筑更加精细，很多细节可以做到十分完美，弥补了传统建筑设计的很多缺陷。在日后的参数化发展过程中，还是要继续深化发展，使得参数化设计更加高速、有效。 关键词参数化设计；建筑设计；影响 1 参数化设计的主要内容及特点 1.1 内容 参数化设计为提高建筑物形体，空间，外表形式及建筑面积和密度提供了非常重要的依据，在建筑过程中应用参数化设计对其中的各种参数例如具体对光照、风向和流线进行分析。参数化设计已经广泛地应用于建筑过程中。首先确定好这些参数，将这些参数输入到有建造模型功能的计算机软件里并且通过计算机编程最终生成建筑的样式，外观，体积和空间分布。参数化技术是一个辅助操作平台，以数字化技术为基础把各个因素之间的关系确立起来并且进行不断地调整，在参数设置中得到最终的结果。包含设计方法理论在内的建筑外貌在建筑设计中融入参数化设计后就发生了巨大的变化。通过参数化设计可以设计出建筑物的外貌，立体状态的开窗方式，平面表现等。为了得到合理的布局设置，要根据实际建筑工程中具体的参数例如日照数据，湿度，开窗方式对建筑外貌，立体表现以及窗户位置进行适当的调整。使用计算机化的参数化设计使建筑过程更加方便。应用参数化设计，为了节省并且合理利用资源，降低能源消耗，不断建造绿色化建筑并且对建筑物的立体开窗提出更有效可行的方案。参数设计现在在现代建筑中运用越来越广泛，并且满足了各种所需。所以参数化设计在建筑设计方面的重要性越来越突出。 1.2 主要特点 参数化设计具有很多特点，尤其是在使用中操作性十分强，而且具有灵活却可控制的特点。随着我国经济水平逐渐提高，人们对生活质量的水平要求也逐渐加强，对建筑的要求自然也提升很多，如果应用数字化技术，其具有十分灵活的特点能够灵活的设计，满足不同人群的不同的需求。至于建筑的设计情况，参数化设计还能够在不同的环境下做出不同的调整，发挥其高效的控制性能[1]。 2 参数化设计在建筑工程中发挥的作用 2.1 现阶段设计方式 目前我国的参数化建筑设计还处于初级阶段，并且很有可能长期处于这样的情况。现阶段的参数化建筑设计主要由完全参数化和不完全参数化两种类型。 （1）不完全参数化设计。 这样的设计主要偏向应用在现代社会比较流行的设计风格，是这样的不完全应用高科技的参数化设计。在这种不完全化的参数设计的过程中，应用到建筑领域的时候，可以对建筑方面的设计程序提供最新的设计理论，也能够给建筑方面的设计数据提供新型的理论方面经验，它在计算数据时间的测量和劳动时间的节约方面都有些很大的用处。根据这些不同方面的研究，应用不完全的参数化建筑设计可以有效地将传统的设计理论与新型的设计理论进行有效结合，对于建筑领域的设计方面来讲有着重要的辅助作用。 （2）完全参数设计。 将参数设计完全渗透到建筑的设计过程中去，从设计的最初始步骤开始，就将参数化设计融入其中，形成整体的参数化设计理念与逻辑思维。参数设计在建筑的设计中可见是必不可少的。为了有完全的参数设计，首先，应该先对人们的需求进行考察，充分了解之后形成参数 建筑参数化设计扫盲贴——图文详解 本帖专为参数化新手扫盲用，各位大神可以看见标题就绕开了。 现如今建筑界极大潮流人们词汇相信大家都有所耳闻，什么BIM啊，参 数化设计啊，绿色建筑啊，感觉都特别给力特别让人心潮澎湃似地，但是虽然 很多人心里口口声声说着参数化参数化，但是自己练参数化设计的定义或者关 键点是什么都不知道，一会喊一个绿色设计，但是连《中国绿色建筑评价标准》都木有翻阅过，一见到异形建筑就说是参数化，对自己不了解的东西就妄加评论，我就遇到过很多这种情况，很是郁闷·····很多人会和我聊天说什么 我觉得参数化是·····或者你觉得这个可以用参数化做吗？但实际上却跟 参数化一点关系没有····· 所以今天刚当上实习版主，新官上任还三把火咧···我就特意来写这 个帖子，希望对大家能有点帮助，希望能起到一个指导作用，不过毕竟在下才 疏学浅见识有限，希望错误之处还望指正。 那么首先今天最重要的一点，就是什么才是参数化设计·····有明 确定义吗？我相信很多人都很难说出个所以然。那我首先给大家看个图片，是 清华参数化研习班的作品。 不得不说这是一个比较给力的建筑，很多人第一感觉就来了，这个好给力啊···这个用什么做的啊？哦哦~犀牛~~原来犀牛做的就是参数化啊···· 我遇到很多这种见解····表示很无语。好，言归正传，什么是参数 化设计之前先格外声明一点，参数化只是一个工具，本质上和su一样，虽然激进一点的参数化爱好者认为参数化设计会取代现代主义成为一种新的主义，e·····我表示这个观点还是很值得推敲的，事实上，参数化只是拓宽了人的思路而已，不用参数化可以做出好建筑，参数化也可以，就好像不用电脑也 可以做设计，但是参数化会给设计带来更多的可能性，就好像电脑可以让设计 更轻松一样。真正重要的始终在于设计者的思维，这才是真正可以创造出好设 计的源泉。 直齿轮的参数化造型设计 设计题目 已知标准圆柱齿轮的默认参数为齿数z=20，压力角α=20°，模数m=8mm 。 设计要求 利用Pro/E 提供的程序功能精确绘制直齿轮的实际渐开线齿廓曲线，并利用Pro/E 的参数化造型技术完成直齿轮的三维实体造型设计。要求经过Pro/E 的程序设计，当用户只要输入直齿轮新的设计参数后，系统即能够自动快速地创建出该齿轮的三维实体模型。 直齿轮几何尺寸的计算 1.节圆半径mm z m r 802/2082/=?=?= 2.基圆半径mm r r b 1754.75)9/cos(80cos =?=?=πα 3.周节mm m p 1327.258=?=?=ππ 4.分度圆齿厚mm p s 5664.122/== 5.齿顶圆半径mm m r r a 88=+= 6.齿根圆半径mm m r r f 7025.1=-= 7.齿轮的基圆齿厚mm r s r s b b 0494.14)180 tan 2(2=-+=απα 8.齿轮的基圆齿厚角度?=?=7079.10180π θb b r s 9.齿轮的基圆齿间角度?=-=2921.7/360θθz w 10.渐开线的展开角可由下式求得θμμ=-arctan 11.以极坐标形式表示的渐开线方程21μρ+=b r 输入齿轮基本参数 1.启动Pro/E 程序后，选择【文件】/【新建】命令，在弹出的【新建】对话框中的【类型】选项组中选取【零件】选项，在【子类型】选项组中选取【实体】选项，同时取消【使用默认模版】选项的选中状态，表示不采用系统的默认模版，最后在【名称】文本框中输入文件名spurgear ，单击按钮后，系统弹出【新文件选项】对话框，在【模版】选项组中选择mmns_part_solid 选项，最后单击该对话框中的按钮后进入Pro/E 系统的零件模块。 参数化与建筑设计 首先需要了解的是参数化设计的定义。参数化设计，对应的英文是Parametric Design。是建筑设计的一种方法。其主要思想是，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。而参数的运用是其主要的设计工具，是一种全新的建筑设计方法。运用这种设计方法结合建筑师自己的设计理念，因此出现了一种全新的设计理论参数化主义。 参数化主义 1.参数化主义的内涵 在Zaha Hadid的作品中，其设计思想不是简单的对参数化设计方法的运用，而是从一个全新的角度去重新认识建筑设计。参数化只是其所运用的工具，其中所包含的设计理念才是其创新的重点。它是一种全新的建筑设计方向，Schumacher对此做了理念和实践两个方向的定义(Schumacher, 2010)。 首先，参数化主义在理念方面。在现代建筑占主流思想的今天，参数化设计的创造性的出现，有着其不同寻常的意义。它的意义不在于更新了设计方法，也不在于前卫的造型设计，而是在更深层的对建筑设计观的挑战。它的出现根本上是以社会，经济，生活形态的改变而改变的。参数化主义在建筑设计观上的改变，是在实体论的认识转移(Ontological Shift),即对世界上所有实体思维方式上的改变。在传统的建筑设计里，我们的思维模式总是固守在规则的几何形体的范围之内，比如：球体，长方体，柱体，三角形等。因而这种思维模式决定了我们对建筑设计的理解永远停留在现有是几何体上。所谓的“创新”也是在这样的思维模式下产生的。而参数化主义设计中，建筑师将基本设计元素设定为“电脑脚本语言”（Computer Script），以此来生产那些难以描述的不规则Nurb曲面，Nurb曲线，团点，颗粒等。就是那些我们看起来很前卫的建筑形体，而在这些表现的背后，是建筑设计观的改变和对功能改变的重新理解和追求。所以就整体风格而言参数化主义并非为了前卫而追求形式本身。参数化主义给了我们一个全新的观察和认识世界的角度。 其次，参数化主义在实践方面，建筑师将建筑中的每一个基本元素都设定为几何参数，然后通过电脑运算，自动生成具有内在数字逻辑关系的形体。而在以参数化技术作为设计手段的支持下参数化主义实践需要遵循如下的基本设计原则:(Schumacher, 2010)基本设计元素，即构成建筑的基本组成部分的形体是软性、灵活，具有智能化的延展性可塑性。在不断演进的组织体系中、建筑之间、建筑内的各子系统间以及最基本的设计元素间，都遵循连续渐变和关联原则。因此用参数化主义生成的建筑各部分之间或是建筑群体之间都有着如同基因遗传一样的比例关系，这个比例就是所谓的参数。 2.参数化主义有着以下一些特点： proe参数化建模简介(1) 本教程分两部分，第一部分主要介绍参数化建模的相关概念和方法，包括参数的概念、参数的设置、关系的概念、关系的类型、如何添加关系以及如何使用关系创建简单的参数化零件（以齿轮为例）。 第二部分介绍参数化建模的其他方法：如族表的应用、如何使用UDF(用户自定义特征)、如何使用Pro/Program创建参数化零件。（后一部分要等一段时间了，呵呵）参数化设计是proe重点强调的设计理念。参数是参数化设计的核心概念，在一个模型中，参数是通过“尺寸”的形式来体现的。参数化设计的突出有点在于可以通过变更参数的方法来方便的修改设计意图，从而修改设计意图。关系式是参数化设计中的另外一项重要内容，它体现了参数之间相互制约的“父子”关系。 所以，首先要了解proe中参数和关系的相关理论。 一、什么是参数？ 参数有两个含义： ●一是提供设计对象的附加信息，是参数化设计的重要要素之一。参数和模型一起存储，参数可以标明不同模型的属性。例如在一个“族表”中创建参数“成本”后，对于该族表的不同实例可以设置不同的值，以示区别。 ●二是配合关系的使用来创建参数化模型，通过变更参数的数值来变更模型的形状和大小。 二、如何设置参数 在零件模式下，单击菜单“工具”——参数，即可打开参数对话框，使用该对话框可添加或编辑一些参数。 1.参数的组成 (1)名称：参数的名称和标识，用于区分不同的参数，是引用参数的依据。注意：用于关系的参数必须以字母开头，不区分大小写，参数名不能包含如下非法字符：！、”、@和#等。 (2)类型：指定参数的类型 ?a)整数：整型数据 ?b)实数：实数型数据 ?c)字符型：字符型数据 ?d)是否：布尔型数据。 (3)数值：为参数设置一个初始值，该值可以在随后的设计中修改 (4)指定：选中该复选框可以使参数在PDM（Product Data Management，产品数据管理）系统中可见 (5)访问：为参数设置访问权限。 浅谈参数化设计在建筑设计中的应用 摘要：本文试图探讨以数学为媒介，通过研究几何关系、逻辑、软件实现新的建筑设计手法。介绍了参数化设计的价值、前世今生，并以计算机为媒介的参数化设计的新理念。 关键词：参数化设计数学逻辑表皮 一、参数化设计的价值前景 参数化设计如今是如日中天，它的产生打破了一直以来建筑界的沉寂，给建筑界带来了无限的前景。然而，在这个追逐时尚的中国建筑市场里面，又有多少人真正的了解参数化设计呢？ 也许有很多人认为参数化设计是最近几年才开始产生的，其实不是，参数化设计早已有之，它早就被利用于建筑设计之中，只不过他们并没有利用计算机的辅助。参数化设计的核心其实是数学，而并非计算机，计算机的运用其实是让参数化设计变得更加可行、更加方便、更加精确。 二、参数化设计的前世今生 参数化设计其实是来源于数学对自然界形态美学的解析。人们希望运用数学去掌握美的形式。最典型的是人们利用比例去寻找美的内在联系。古代的建筑师也是这样运用“比例”来进行建造的。罗马柱是依照柱子的直径来设计其他部件的，中国古建筑的斗拱也是作为一个参照模数进行组装的。而之所以用这一标准来衡量美以及自然，是因为当时还没发明小数点，而且也无法进行标准化生产，所以无法精确的去控制每个元件的尺寸。 建筑师对自然界形态的探讨和解读，并利用不同的方式把自然形态移植到建筑结构上，而这些探索慢慢的开始利用几何学原理和微积分来解析建筑和自然界。而他们主要是依照以下几个方面进行研究的：高迪设计的圣家族教堂所采用的重力悬垂绳索模型；弗赖•奥托设计的曼海姆联邦园林展的大顶棚，所采取的气泡力学原型；富勒的密苏里州植物园采用分子/晶体结构的空间网架机构等。 从根本上讲，参数化设计是把事物量化，揭示的是其最本质的东西，反而是最能体现形体美学、功能的形式的设计方式。而在21世纪的今天，计算机的引入，让参数化的作用日益强大。 三、计算机时代的参数化逻辑设计系统 1、L-SYSTEM MHCA组织就试图利用L-SYSTEM系统的逻辑思路，运用到建筑上面。他PROE参数化教程
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