第3章参数化建模
proe参数化建模简介
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。
∙a)完全：无限制的访问权，用户可以随意访问参数∙b)限制：具有限制权限的参数∙c)锁定：锁定的参数，这些参数不能随意更改，通常由关系式确定。
利用CAD进行参数化建模的技巧与实践
利用CAD进行参数化建模的技巧与实践现如今，CAD软件在工程设计和制造领域中扮演着重要的角色。
它能够帮助工程师们进行精确的设计和分析，有效提高工作效率。
其中，参数化建模是CAD软件中的一个强大工具，它可以让我们快速创建和修改模型，有效应对设计变化和需求。
1. 建立参数化模型在开始使用CAD软件进行参数化建模之前，我们首先需要考虑设计的参数和约束条件。
这些参数和约束条件可以是尺寸、角度、距离等，通过设定这些参数并使其与模型相关联，我们可以轻松地进行模型的调整和修改。
例如，在一个零件的设计中，我们可以设定参数为长度、宽度、高度，然后通过这些参数来构建模型。
在建立模型时，我们可以使用CAD软件中的相关工具，如绘制线条、绘制曲线、创建实体等，将参数与模型部件相连。
2. 参数关联与表达式设置在CAD软件中，我们可以使用参数关联和表达式功能，将模型的各个参数进行关联，并设定之间的数学关系。
通过设定表达式，我们可以实现某个参数与其他参数的逻辑关系，从而实现模型的自动调整。
例如，在模型中，我们可以设定参数A为长度，参数B为宽度，并设置宽度等于长度的一半。
这样，当我们改变长度的数值时，宽度也会自动进行调整，确保模型的比例保持一致。
3. 使用数据链接功能CAD软件通常还具备数据链接的功能，我们可以将模型中的参数与外部数据表格或数据库相链接，实现参数值的实时更新。
这对于大型工程项目的设计和管理非常有帮助。
例如，在一个楼宇设计项目中，我们可以将每个房间的面积与功能、使用率等相关的参数进行链接。
这样，当我们在数据表格中修改了某个房间的功能或使用率时，对应的面积数值也会自动更新，大大提高了工作的效率。
4. 优化参数设置和命名规范在进行参数化建模时，我们需要合理设置参数的名称和默认值，以及定义参数的单位和范围。
这样可以让我们更清晰地理解模型的结构和特性，便于后续的维护和修改。
同时，我们还需要遵循一定的命名规范，确保参数和模型部件的命名清晰易懂。
第3章参数化建模
一个空间物体的约束度与自由度之和等于 6。自由的空间物体有 6 个自由度，即 3 个坐 标方向的移动和围绕 3 个坐标轴的旋转。
三、参数化设计中的约束度与自由度 参数化设计中的约束度与前述概念相同，只是约束对象有了变化。对图素施加的某个约 束使组成图形的图素的自由度降低的个数称为该约束的约束度。 三维设计软件中约束的对象（即图素）有两种，包括草图绘制的对象和装配中的零件对 象。草图绘制的对象是平面上的对象，如直线、矩形、圆等，这些对象称为草图实体。草图
2. 草图中的约束状态 草图图形实际上是由一系列特征点决定的，如直线由两个端点决定，圆由圆心和圆周 上的点决定，样条曲线由插值点决定等。约束驱动草图变化，实际上是在新的约束条件下， 求解新的特征点位置。 为了保证能够唯一地确定特征点新的位置，就必须给出足够的约束。否则，当约束变 化时，草图可能会有多种变化结果，即特征点的解不唯一。根据草图上的尺寸和几何约束数 量是否能够完全确定草图形状，草图的约束状态可分为满约束、欠约束和过约束三种。 （1）满约束状态 如果草图上的约束数量正好能够完全确定草图的形状，这种状态称为满约束状态。这
自动更新
拉伸
修改草图
草图
矩形槽修改成 V 形槽
图3-9 三维模型随草图修改自动更新
3.2.2 草图中的约束驱动与约束类型
一、草图的约束驱动
1. 约束驱动的概念 约束驱动（Constraint driving）是草图最重要的技术特性。它是指在草图上施加尺寸和 几何约束，或当尺寸值和约束类型发生变化时，草图图形会自动发生变化，以满足新的约束
图3-11 三角形的满约束状态
当任一尺寸值改变时，利用上述 6 个方程，就能求出唯一的新的三角形。 当然，在保证草图满约束的条件下，约束形式并不是唯一的。如图 3-11 所示的三角形， 只要保证约束数量为 6，其约束形式也可以改变为图 3-12 所示的形式，这时仍能唯一确定 三角形。
ansys参数化建模
Name=Value
– 可由输入窗键入或用标量参数对话框 (Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters...) – Name 为参数名, 8个或更少字符 – Value 可为一数, 一个预定义的参数, 一个数学函 数, 一个参数化表达式, 或一个字符串。
– 或命令:
/prep7 blc4,,,w,h
M2-15
参数化建模 - APDL 语言基础 使用参数
注意:
•
当使用一个参数时, ANSYS 立即替换其值 。
前例中的矩形是以 10x5 的面积, 而不是作为 w x h保存的。也就是 说, 当矩形产生后，如果要改变w 或 h的值, 此面积不会被改变 。
命令或键入一个参数名也是如此。 因为实体号在优化过程中会改变 , 所以最好避免在参数化建模的时候使用图形检出的方法来选取实体 。
M2-25
参数化建模 过程
/ 指导
例如, 不推荐在参数化模型中使用以下方法 (除非是非常简单的情况 ):
SFL,4,PRES,500 F,32,FY,-7500 ! 压力加在 4号线上 ! 力加在 32节点处
M2-8
参数化建模
B. APDL 语言基础
什么是APDL语言? • APDL是 ANSYS Parametric Design Language（ANSYS参数设 计语言）的缩写, 一种脚本语言，可使模型参数化并使一般任务自动 化。 用 APDL语言, 可以:
– 用参数而不是数字输入模型尺寸, 材料参数等。 – 从 ANSYS 数据库提取信息, 如接点坐标或最大应力值。
参数化建模 - APDL 语言基础 获取数据库信息
•
APDL 语言小结:
NX的参数化建模方法
NX的参数化建模方法引导语：下面是店铺为大家精心整理出来的一些关于NX的参数化的建模方法，希望可以帮助到大家哦!1 参数化建模概念参数化建模技术是NX软件的精华，是CAD 技术的发展方向之一。
在整个产品开发过程中，NX提供给设计人员强大的设计功能。
但怎样才能使产品之间在设计过程中产生关联，以实现产品的各零部件间的协同变化、快速修改，提高产品设计的效率，减少设计人员的工作量，这些都可以通过参数设计来实现。
参数是设计过程中的核心。
参数化设计也可称为尺寸驱动，是指参数化模型的所有尺寸，部分或全部使用相应的表达式或其他方式指定，而不需要给出指定具体数值的方法。
参数化设计是可以修改若干个参数，由NX自动完成表达式中或与之相关联的其他参数的改变，从而方便的修改了一条曲线、一个轮廓，甚至生成新的同类型模型。
其本质是在保持原有图形的拓扑关系不变的基础上通过修改图形的尺寸(即几何信息)，而实现产品的系列化设计。
2 参数化建模分类对产品进行设计建模的基础是对产品的了解程度。
只有在了解了产品的结构特性及产品的'设计意图为基础上，才能更好的对产品设计和建模。
设计时要根据零件产品的结构特性，设计出零件各个部分的拓扑关系，最终把设计者的设计意图通过NX的参数化工具反映到零件产品的设计建模中。
设计过程是一项很艰巨的任务，从提出设计方案到最终完成要经历漫长的积累，这期间还要不断的修改。
因此，从这个意义上讲，建模的过程就是不断修改的过程。
利用NX进行参数化设计的优势就是能够方便的对产品模型进行修改，减少设计人员的劳动量，提高产品设计效率。
2.1 使用表达式进行参数化建模表达式是NX中进行参数化设计的一个非常重要的手段。
表达式的特点是把各参数之间的关系通过指定各参数的函数关系来表达。
可以把参数定义为具体数字、三角函数、数学计算公式，或者把几个参数用数学运算符连接使其产生关联。
如想对零件进行修改，只要改变表达式中一个或几个参数就可以实现。
参数化建模是什么意思？
增加同样的曲线，在Z向增加700，并在2条曲线之间生成板：
二、参数化生成空间曲面 点击菜单“结构布置/参数化生成空间曲面”，出现对话框，输入相应参数表达式，按“生成”按扭， 结果如图。 例1、SS2000生成的双曲抛物面（马鞍面）
例2、SS2000生成的椭圆球
例3、SS2000生成的不完全椭圆球 [ 本帖最后由 qinshuang52 于 2010-4-12 16:00 编辑 ]
点击菜单结构布置参数化生成空间曲面出现对话框输入相应参数表达式按生成按扭结果如图
参数化建模是什么意思？
SS2000R2.0提供了参数化建模功能。只要可以用几何参数表达式表示的曲线、曲面均可用于建 立模型。 一、参数化生成梁 点击菜单“结构布置/参数化生成梁”，出现对话框，输入相应参数表达式，按“生成”按扭，结果如 图。
参数化建模PPT培训课件
SolidWorks
SolidWorks是一款三维CAD软 件，支持参数化建模，可用于机 械设计、工程设计和工业设计等
领域。
03
参数化建模的实践操作
参数化建模的流程
Байду номын сангаас01
确定建模目标
02
数据收集与处理
03 模型选择与建立
04
模型训练与优化
模型评估与部署
05
明确建模的目的和需求，为后续建模提供方向。
欠拟合问题
当模型在训练数据和测试数据上表现都不好时，可能是出现了欠拟合。 解决方案包括增加模型复杂度、调整参数、使用特征选择等。
03
数据不平衡问题
当训练数据中各类别的样本数量差异很大时，可能会影响模型的性能。
解决方案包括使用过采样、欠采样、使用代价敏感学习等。
04
参数化建模的进阶技巧
参数化建模的高级功能介绍
参加培训和交流
参加专业培训课程、研讨会和学术交流活动，与 同行交流心得体会，拓展视野和思路。
持续改进
不断寻求改进空间，优化参数化建模的流程、工 具和方法，提高建模效率和准确性。
THANK YOU
感谢聆听
收集相关数据，并进行清洗、整理，为建模提供数据基础。
根据目标和数据特征，选择合适的模型，并进行参数设置和 调整。 利用训练数据对模型进行训练和优化，提高模型的准确性和 性能。
对模型进行评估，确保其满足需求，并进行部署和应用。
参数化建模的实例演示
01
02
03
线性回归模型
以房价预测为例，通过线 性回归模型对房价进行预 测，并展示模型的训练和 预测过程。
性能优化
参数化建模可以帮助设计师更好地预测和优化建筑性能，如节能、 采光、通风等。
建筑参数化建模
建筑参数化建模摘要】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。
参数化建模的方法步骤
参数化建模的方法步骤参数化建模是一种基于参数的建模方法，通过定义参数、建立参数关系、赋值、生成模型、验证、优化和导出等步骤，可以高效地创建符合需求的模型。
以下是对这些步骤的详细介绍：1. 确定参数：在建模之前，首先需要确定所需的参数，这些参数可以是几何形状、尺寸、材料属性等。
参数的选择应根据实际需求和模型的目的来确定。
2. 建立参数关系：参数之间应有一定的关系，例如几何约束、物理关系等。
通过定义这些关系，可以保证模型的真实性和准确性。
常见的参数关系包括尺寸关系、材料属性关系等。
3. 参数赋值：根据实际需求和数据，为参数赋予合适的值。
赋值时应考虑参数的取值范围和单位，确保模型的合理性和准确性。
4. 模型生成：根据参数关系和赋值，利用建模软件生成三维模型。
不同的软件可能具有不同的建模方法和工具，但基本原理是相似的。
5. 模型验证：在模型生成后，需要进行验证以确保其准确性和可行性。
验证的内容包括几何形状、尺寸、材料属性等是否符合实际需求和约束条件。
6. 优化模型：如果模型存在缺陷或需要进一步提高性能，需要进行优化。
优化的方法包括改进参数关系、调整参数值、增加或减少特征等。
通过优化可以获得更符合要求的模型。
7. 模型导出：根据实际需求，将模型导出为所需的格式。
常见的导出格式包括STEP、IGES等，这些格式可以用于后续的工程分析和制造等环节。
8. 模型应用：将导出的模型应用于实际工程中，如进行有限元分析、运动仿真等。
通过应用可以进一步验证模型的准确性和有效性。
以上是参数化建模的基本步骤，通过这些步骤可以建立满足各种需求的模型，并在工程领域发挥重要作用。
在实际操作中，根据具体情况可能需要调整和优化某些步骤。
利用CAD进行参数化建模的技巧
利用CAD进行参数化建模的技巧在现代设计领域中，CAD (Computer-Aided Design) 软件已成为设计师们最常使用的工具之一。
然而，许多人可能对如何利用CAD实现参数化建模感到困惑。
本文将为您介绍一些利用CAD软件进行参数化建模的技巧。
首先，什么是参数化建模？参数化建模是指利用可调整的参数来创建和修改模型，从而简化设计和提高效率。
利用参数可以在设计中快速调整尺寸、形状和其他属性，而无需重新绘制整个模型。
这种建模方法非常适用于需要频繁修改和调整设计的项目。
在CAD软件中，有许多工具可以帮助我们实现参数化建模。
其中之一是“参数表”功能。
参数表允许您在模型中定义和更改参数，然后根据需要调整这些参数。
通过使用参数表，您可以逐一更改模型的各个参数，而无需手动修改每个单独的元素。
例如，假设您正在设计一个硬件零件的三维模型。
您可以使用参数表来定义零件的尺寸、孔距、角度等参数。
一旦定义了这些参数，您就可以通过修改参数表中的数值来快速调整整个模型。
这个功能在产品生命周期的不同阶段，如设计、制造和维护中，都非常有用。
除了参数表外，CAD软件还常常提供一些几何约束工具。
几何约束是一种将不同几何元素关联起来的方法，以保持它们之间的相对位置和关系。
通过使用几何约束，我们可以创建一个可自动调整形状的模型。
举个例子，假设您正在设计一个可折叠的夹子。
您可以使用CAD软件中的约束工具将夹子的各个部分约束在一起。
例如，您可以将夹子的两个臂约束为等长，这样无论您如何调整夹子的大小，它们始终保持相等。
此外，您还可以添加角度和对称性约束，以确保夹子在不同位置都能正确运作。
除了参数表和几何约束，CAD软件还常常提供“公式编辑器” 功能。
通过使用公式编辑器，您可以在模型中使用数学公式来定义参数和约束。
这使得您可以更灵活地控制模型的属性和形状。
公式编辑器对于复杂模型和依赖于其他参数的参数化设计非常有用。
最后，还有一个技巧需要注意：当您在进行参数化建模时，务必保持模型的良好结构和层次结构。
结构力学求解器的参数化建模方法
结构力学求解器的参数化建模方法随着计算机技术的不断发展，结构力学求解器已经成为了解决工程问题的重要工具之一。
然而，传统的建模方法往往需要大量的手工操作，难以满足快速、高效的工程设计需求。
因此，参数化建模方法应运而生。
一、参数化建模的概念参数化建模是指利用参数来描述模型的形状、尺寸、位置等特征的建模方法。
参数化建模可以将模型的设计和优化过程自动化，提高工作效率和设计质量。
参数化建模的核心是建立参数与模型之间的映射关系。
在建立参数映射关系时，需要考虑参数的数量、范围、约束条件等因素，以保证模型的合理性和稳定性。
二、结构力学求解器的参数化建模方法结构力学求解器的参数化建模方法主要包括以下几个步骤： 1.建立模型首先，需要根据实际工程需求，建立结构力学模型。
在建立模型时，应考虑模型的几何形状、材料特性、边界条件等因素，以确保模型的准确性和可靠性。
2.确定参数在建立模型的基础上，需要确定模型的参数。
参数可以是模型的尺寸、形状、位置等特征，也可以是材料的物理参数、边界条件等因素。
在确定参数时，需要考虑参数的数量、范围、约束条件等因素，以保证模型的合理性和稳定性。
3.建立参数映射关系在确定参数后，需要建立参数与模型之间的映射关系。
根据不同的参数类型，可以采用不同的映射方法。
例如，对于模型的尺寸参数，可以采用等比例缩放的方法；对于材料参数，可以采用材料库中的物理参数进行映射。
4.优化设计建立参数映射关系后，可以通过调整参数的值来实现模型的优化设计。
在进行优化设计时，需要考虑参数的变化对模型的影响，以保证优化结果的合理性和稳定性。
5.求解并分析结果在进行优化设计后，需要进行结构力学求解并分析结果。
在求解过程中，需要考虑参数的变化对求解结果的影响，以保证求解结果的准确性和可靠性。
同时，还需要对求解结果进行分析和评估，以确定模型的优劣。
三、应用案例以某桥梁结构为例，介绍结构力学求解器的参数化建模方法。
1.建立模型根据实际工程需求，建立桥梁结构模型。
参数化建模介绍
参数化建模介绍UG标准件开发都是基于标驱动参数化的标准件UG模板部件，因此UG标准件开发的实现，最重要的环节是建立参数化的标准件UG模板部件。
在建立参数化标准件UG模板部件过程中要大量地应用到草图、参数化建模、表达式及装配建模等技术。
1参数化草图技术在UG标准件开发中的应用在此部分不再详述草图的功能，介绍一些技巧：1. 合理地设置草图的放置面，以达到标准件在调用时能够实现自动地装配定位。
在此我们一般先建立绝对基准坐标系（Absolute CSYS，位于绝对位置的基准坐标系）或位于绝对工作坐标原点的固定基准面和固定基准轴，然后建立与绝对基准坐标系或过顶基准面呈一定偏置关系的相关基准面，并以此相关基准面作为草图的放置面。
2. 合理运用相关参数点、基准轴和相关基准面，建立标准件的草图定位原点。
例如当我们使用相关参数点作为标准件的草图定位原点，只要在标准件管理器中，将相关参数点的坐标值设置为理想的目标值，标准件就能自动装配定位到指定位置。
2参数化建模技术在UG标准件开发中的应用UG虽然支持非参数的标准件开发，但是，如果开发非参数的标准件就失去了其本质意义，因为它不能建立系列规格的零件尺寸标准，不能控制零件的几何及尺寸的变更。
在真正意义上的UG标准件开发中，我们必然要使用全参数建模技术，用参数去驱动和控制标准件的结构和尺寸规格，因此在UG标准件开发过程中要具有参数化建模的观点和思想。
要实现UG标准件的参数化建模，注意一下细节和技巧。
1. 前期要吃透标准件的特点，根据标准件的特点定义好设计意图、规划好结构设计实现方法、规划主控参数。
2. UG支持在一个部件文件中有多个主体结构体，我们在标准件的开发中一般按之建立两个主体结构，即标准件本体和建腔实体。
每个主体结构体都要尽可能地使用草图功能来建立其外形轮廓，要避免使用体素特征如长方体、圆柱体、圆锥体或球。
详细结构设计如孔、腔、凸台灯要使用成型特征来设计，而不要使用没有位置关联性的体素特征如长方体、圆柱体、圆锥体或球来做布尔运算建立，其他的细节结构设计相应的要应用到特征操作功能如倒圆角、倒斜角。
第3章_基于特征的参数化建模
3.2 特征建模
3.2 特征建模
2、特征的分类
3.2 特征建模
3、特征的组合方式（运算） 特征的组合方式（运算）
3.2 特征建模
3.2 特征建模
3.2 特征建模
3.2 特征建模
4、特征的关系
3.2 特征建模
5、常见的特征
3.2 特征建模
3.2 特征建模
3.2 特征建模
3.2 特征建模
3、装配约束的类型
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
4、装配实例
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.3 装配建模
3.1 参数化建模
赋予参数不同的值， 得到不同大小的模型
3.1 参数化建模
2、约束驱动的草图绘制
无论是实体造型或是曲面造型， 无论是实体造型或是曲面造型，三维模型几乎都是由 平面图形通过拉伸、旋转、扫成等多种运动形式形成的， 平面图形通过拉伸、旋转、扫成等多种运动形式形成的， 这种用于定义三维模型截面形状的平面图形称为草图 用于定义三维模型截面形状的平面图形称为草图。 这种用于定义三维模型截面形状的平面图形称为草图。 草图图形可以是封闭的，也可以是开放的。 草图图形可以是封闭的，也可以是开放的。封闭的草 图可以生成三维实体模型，也可以生成三维曲面模型。 图可以生成三维实体模型，也可以生成三维曲面模型。开 放的草图通常只能生成曲面模型， 放的草图通常只能生成曲面模型，但也可以用来生成诸如 筋条等实体模型，这取决于CAD系统是否对此提供支持。 CAD系统是否对此提供支持 筋条等实体模型，这取决于CAD系统是否对此提供支持。 例如Pro/E UG不支持开放的草图生成实体模型 Pro/E和 不支持开放的草图生成实体模型， 例如Pro/E和UG不支持开放的草图生成实体模型，而CATIA 系统对二者都支持。 系统对二者都支持。
参数化建模介绍
2：参数化建模介绍UG标准件开发都是基于标驱动参数化的标准件UG模板部件，因此UG标准件开发的实现，最重要的环节是建立参数化的标准件UG模板部件。
在建立参数化标准件UG模板部件过程中要大量地应用到草图、参数化建模、表达式及装配建模等技术。
2.1参数化草图技术在UG标准件开发中的应用在此部分不再详述草图的功能，介绍一些技巧：1. 合理地设置草图的放置面，以达到标准件在调用时能够实现自动地装配定位。
在此我们一般先建立绝对基准坐标系（Absolute CSYS，位于绝对位置的基准坐标系）或位于绝对工作坐标原点的固定基准面和固定基准轴，然后建立与绝对基准坐标系或过顶基准面呈一定偏置关系的相关基准面，并以此相关基准面作为草图的放置面。
2. 合理运用相关参数点、基准轴和相关基准面，建立标准件的草图定位原点。
例如当我们使用相关参数点作为标准件的草图定位原点，只要在标准件管理器中，将相关参数点的坐标值设置为理想的目标值，标准件就能自动装配定位到指定位置。
2.2参数化建模技术在UG标准件开发中的应用UG虽然支持非参数的标准件开发，但是，如果开发非参数的标准件就失去了其本质意义，因为它不能建立系列规格的零件尺寸标准，不能控制零件的几何及尺寸的变更。
在真正意义上的UG标准件开发中，我们必然要使用全参数建模技术，用参数去驱动和控制标准件的结构和尺寸规格，因此在UG标准件开发过程中要具有参数化建模的观点和思想。
要实现UG标准件的参数化建模，注意一下细节和技巧。
1. 前期要吃透标准件的特点，根据标准件的特点定义好设计意图、规划好结构设计实现方法、规划主控参数。
2. UG支持在一个部件文件中有多个主体结构体，我们在标准件的开发中一般按之建立两个主体结构，即标准件本体和建腔实体。
每个主体结构体都要尽可能地使用草图功能来建立其外形轮廓，要避免使用体素特征如长方体、圆柱体、圆锥体或球。
详细结构设计如孔、腔、凸台灯要使用成型特征来设计，而不要使用没有位置关联性的体素特征如长方体、圆柱体、圆锥体或球来做布尔运算建立，其他的细节结构设计相应的要应用到特征操作功能如倒圆角、倒斜角灯。
CAD参数化建模原理解析
CAD参数化建模原理解析CAD（Computer-Aided Design）是通过计算机辅助进行设计的工具。
参数化建模是CAD技术中的重要概念，它可以大大提高设计的灵活性和效率。
本文将对CAD参数化建模的原理进行解析，以帮助读者更好地理解和应用这一技术。
参数化建模是指通过定义和调整参数，来实现设计模型的自动更新和变形。
在传统的CAD建模中，设计师需要手动修改每个构件的尺寸和形状，这种方式非常繁琐且容易出错。
而参数化建模则通过建立参数关系，使得模型可以根据这些参数的变化而自动改变。
首先，我们需要了解CAD软件中的参数。
参数可以是长度、宽度、高度、角度、曲率等等。
这些参数可以按照设计的需求进行定义，在建模过程中起到控制和调整模型的作用。
举个例子，我们可以定义一个长方形的长度和宽度为参数L和W，然后通过修改L和W的数值，可以改变长方形的尺寸。
在CAD软件中，参数之间可以相互关联。
这意味着一个参数可以依赖于另一个参数的数值，使得模型的变化更加灵活。
我们可以定义一个圆形半径为R，然后在长方形中心点的Y轴位置参数Y与圆形半径R之间建立关联。
这样，当我们改变R的数值时，长方形的Y轴位置也会相应地发生变化。
参数化建模的基本原理是建立参数间的关系，以及其对模型的影响。
因此，我们还需要了解如何建立这些关系。
CAD软件中提供了一些工具和方法来实现参数关系的建立。
例如，我们可以使用公式编辑器来定义参数之间的数学公式，从而实现参数的计算和关联。
我们还可以使用约束工具来设置构件之间的几何关系，例如水平、垂直和对称等约束条件。
通过这些工具，我们可以灵活地控制和调整模型的形状和尺寸。
除了基本的参数关系建立，CAD软件还提供了许多高级功能来增强参数化建模的能力。
例如，我们可以定义参数的范围和限制条件，从而使得模型在设计时满足一定的要求。
还有一些高级的参数化建模技术，例如草图变量和驱动参数，可以更加灵活地控制模型的变化。
这些功能的使用需要具备较高的CAD技术水平，但可以大大提高设计的灵活性和效率。
参数化建模基本操作方法
参数化建模基本操作方法参数化建模是计算机辅助设计（CAD）中的一种方法，用于在建模过程中添加参数，并根据这些参数进行模型的创建和变换。
参数化建模可以使设计师更加灵活地进行设计，快速地生成多个变体，并轻松地对模型进行修改。
以下是参数化建模的基本操作方法。
1. 定义参数：参数化建模的第一步是定义模型中的参数。
参数可以是数字、尺寸、角度、比例等。
例如，对于一个长方体，可以定义宽度、高度和长度作为参数。
这些参数可以根据需要进行命名，并设置其初始值。
2. 创建基本几何体：使用参数化建模软件，设计师可以通过创建基本几何体来构建模型。
这些基本几何体可以是立方体、球体、圆柱体等。
在创建过程中，可以使用之前定义的参数来设置几何体的尺寸和形状。
3. 执行布尔操作：布尔操作是参数化建模中的一种重要技术，用于通过对几何体之间进行逻辑运算来创建新的几何体。
布尔操作包括联合、相交和减去等。
通过这些布尔操作，可以根据业务需求快速创建复杂的几何体。
4. 创建特征：特征是参数化建模中的重要概念，用于描述几何体的某些属性或功能。
通过创建特征，可以将模型划分为不同的部分，并对它们进行独立操作。
例如，可以创建孔特征，以便在模型的不同位置添加孔洞。
5. 建立关系：参数化建模软件通常提供了一些能够建立几何体之间关系的功能。
通过建立关系，可以将多个几何体连接在一起，并确保它们保持一定的相对位置和尺寸。
这样，在对参数进行修改时，相应的几何体也会发生相应的变化。
6. 添加约束：约束是参数化建模中的另一个关键概念，用于限制几何体的运动和变形。
例如，可以对几何体进行垂直、水平、并行等约束。
这些约束可以保证模型在变化时仍然保持良好的几何关系。
7. 调整参数：通过参数化建模，设计师可以轻松地对模型进行修改。
可以通过修改参数的数值来改变模型的尺寸、形状和比例。
这些修改可以立即反映在模型中，并自动调整相关的几何体和特征。
8. 生成变体：参数化建模的一个重要应用是快速生成多个变体。
HFSS参数化建模教程
01
通过记录建模过程中的每一步操作，将相关参数提取出来进行
参数化。
优点
02
简单易行，适用于简单的模型。
缺点
03
对于复杂的模型，历史记录可能过于庞大，导致参数提取困难。
基于特征的参数化建模
特征识别与提取
识别模型中的关键特征，如面、 边、点等，并提取相应的参数。
参数化表达
将提取的特征参数用数学表达式 表示，实现模型的参数化。
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HFSS参数化建模教程
contents
目录
• 参数化建模概述 • HFSS软件基础 • 参数化建模方法 • 参数化建模实例分析 • 参数化建模优化技术 • 总结与展望
CHAPTER 01
参数化建模概述
参数化建模的定义与意义
定义
参数化建模是一种通过定义参数和约束条件来创建、修改模型 的方法，使得模型可以随着参数的变化而自动更新。
数据安全与隐私保护
在智能化设计过程中，如何确保数据安全和隐私保护 是一个重要挑战。
对学习者的建议与期望
掌握基础知识
学习者需要具备一定的数学、编程和计算机图形学基础，才能更好地理解和应用参数化建模技术。
实践为主
通过大量的实践练习，不断积累经验和技巧，提高参数化建模能力。
对学习者的建议与期望
• 多领域学习：鼓励学习者了解不同领域的知识和技术，以拓展参数化建模的应 用范围。
电子战系统
通过参数化建模技术，可以构建包括侦察、干扰和抗干扰等模块的电 子战系统模型，以进行战术级仿真和效能评估。
CHAPTER 05
参数化建模优化技术
优化算法简介度方向逐步更新参数，以达 到最小化目标函数的目的。
遗传算法
第3章 参数化草图建模
第3章参数化草图建模草图(Sketch)是与实体模型相关联的二维图形，一般作为三维实体模型的基础。
该功能可以在三维空间中的任何一个平面内建立草图平面，并在该平面内绘制草图。
草图中提出了“约束”的概念，可以通过几何约束与尺寸约束控制草图中的图形，可以实现与特征建模模块同样的尺寸驱动，并可以方便地实现参数化建模。
应用草图工具，用户可以绘制近似的曲线轮廓，再添加精确的约束定义后，就可以完整表达设计的意图。
建立的草图还可用实体造型工具进行拉伸、旋转、扫描等操作，生成与草图相关联的实体模型。
草图在特征树上显示为一个特征，且特征具有参数化和便于编辑修改的特点。
3.1 草图概述NX二维草图的工作界面非常直观和人性化，用户可以很好地进行人机交互式操作，且所有操作都是通过菜单栏、工具按钮和对话框来实现。
这极大地方便了初学者学习，而且在很大程度上提高了设计师的工作效率。
3.1.1 草图与层在建立草图时，应将不同的草图对象放在不同的图层上，以便于草图管理，放置草图的图层为21～40层。
在一个草绘平面上创建的所有曲线，被视为一个草图对象。
应当在进入草图工作界面之前设置草图所要放置的层为当前工作图层。
一旦进入草图工作界面，就不能设置当前工作图层了。
说明：在创建草图之后，可以将草图对象移至指定层。
3.1.2 使用草图的目的和时间¾曲线形状较复杂，需要参数化驱动。
¾具有潜在的修改和不确定性。
¾使用NX的成型特征无法构造形状时。
¾需要对曲线进行定位或重定位。
¾模型形状较容易由拉伸、旋转或扫掠建立时。
3.1.3 草图创建步骤草图创建步骤如下：(1) 首先要确定需要几个草图和怎样才能够把特征建立起来。
(2) 确定在什么地方建立草图平面，并创建草图平面。
(3) 为了便于管理，草图的命名和放置的图层要符合有关规定。
(4) 检查和修改草图参数设置。
(5) 快速手绘出大概的草图形状或将外部几何对象添加到草图中。
第3章参数化草图建模
9
绘制基本几何图形
创建圆弧 通过圆弧上的点画弧，通过中心和端点画弧。
10
绘制基本几何图形
创建圆 通过圆心和半径（或圆上一点）画圆，或通过3点 （或两点和直径）画圆。
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绘制基本几何图形
创建派生线条 创建一条直线的偏移平行线，或两条不平行直线的 角平分线，或两条平行直线的中线。
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绘制基本几何图形
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绘制基本几何图形
艺术样条 通过点或根据极点创建样条曲线。
注意： 1.次数；2.封闭。
17
草图约束
草图约束分为尺寸约束和几何约束。尺寸约束用于约束 草图图形的尺寸，几何约束用于约束草图约束草图图形 之间的几何关系。
18
草图约束
几何约束 用于定位草图对象和确定草图对象之间的相互关系。
手工施加几何约束 自动产生几何约束
注意：双击部件导航 器特征树中草图的名 称可重新激活该草图。
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绘制基本几何图形
基本几何图形包括轮廓 曲线、直线、弧、圆、矩形、 椭圆和曲线等。
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绘制基本几何图形
创建轮廓曲线 首尾相连的直线和圆弧串。
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绘制基本几何图形
创建直线 绘制水平、垂直或任意角度的直线。
注意： 端点坐标的确定方式——坐标模式和参数模式。
快速延伸 将曲线延伸到它与另一条曲线的实际交点或虚拟交 点处，通过将光标置于曲线上方预览延伸，通过按鼠标 左键并进行拖动来修剪多条曲线。
13
绘制基本几何图形
制作拐角 通过将两条输入曲线延伸或修剪到一个交点处来制 作拐角。
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绘制基本几何图形
圆角 创建两个曲线对象的圆角。
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绘制基本几何图形
矩形 通过两角点绘制矩形，三角点绘制矩形或用中心点、 边中点、角点绘制矩形。
参数化建模
缝纫机挑线机构参数化优化分析⑴Solidworks建模首先在Solidworks里按照二维CAD图纸对缝纫机整机零部件进行精确造型并严格按照工艺要求装配整机装配体并保存。
这时整机装配体（图一）会自带一个三维坐标系（与Adams通用）|。
因为这里我们以挑线机构举例。
图一整机模型删除除挑线机构以外的部件只剩挑线机构部件（图二）。
图二 挑线机构1.针杆曲柄-上轴（曲柄），2.挑线杆（摇杆），3.挑线连杆（摇杆）挑线机构实际上是一个曲柄摇杆机构，所以综合到一个平面内来进行分析运算。
在Adams 里进行参数化建模需要用到挑线机构运动副轴线上任意一点的坐标数据。
上轴的旋转轴心为原点O ，挑线杆和针杆曲柄的旋转轴心线上点A ，挑线杆和挑线连杆旋转轴心线上点B ，挑线连杆和挑线连杆销旋转轴心线上点C ，过线孔中心点D 。
所以O 为曲柄和机架的铰接点，A 为曲柄和连架杆的铰接点，B 点为连架杆和摇杆的铰接点，C 为摇杆和机架的铰接点。
OA 为曲柄，AB 为连架杆，BC 为摇杆，ABD 为挑线杆。
为方便介绍，下文就采用四杆机构来代替挑线机构进行介绍。
⑵测量坐标数据测量上步中Solidworks 中的挑线机构各铰接点轴线上的点用作Adams 参数化建模，所测量的数据存放在Excel 中记录。
测得如下（图三）数据。
3.挑线连杆（摇杆） 1.针杆曲柄-上轴（曲柄） 2.挑线杆（摇杆）O A BCD点X 轴 Y 轴 Z 轴 备注 摇杆-机架0 77.11770826 -10.51313793 C 摇杆-连架杆0 83.13526455 18.16226994 B 曲柄-连架杆0 63.77629813 2.34359683 A 曲柄-机架0 50.37770826 7.88686207 O 过线孔 0 78.86567128 53.41522121 D图三 测得坐标数据⑶Adams 参数化建模在Adams 中建立挑线机构（曲柄摇杆机构）参数化模型，按照部件实际的相互运动关系对零部件进行约束，并创建约束给曲柄一个匀速转动1r/min ，模拟缝纫机工作时的电机驱动。
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d3= d1/2 d4= d2/2 = d1 建立上述关系后，只要改变 d1 的值，d0、d2、d3、d4 的值会按照上述关系自动变化，而 无需人为输入。根据尺寸值的确定方式，尺寸可分为驱动尺寸(driving dimension)和被动尺寸 (driven dimension)两类。在图 3-14 中，d1 为驱动尺寸，d0、d2、d3、d4 均为被动尺寸。在编 辑草图时，只能修改驱动尺寸的值，被动尺寸的值不能被修改。
二、草图的约束类型 草图上存在两类约束：尺寸约束和几何约束。 1. 尺寸约束 尺寸约束是对图形几何元素大小、位置和方向的定量限制，它和通常上标注的尺寸意义 是一致的，包括线性尺寸、径向尺寸和角度尺寸三种形式。 在草图的尺寸中，可以建立尺寸之间、尺寸与某些变量之间的函数关系(relation)，以使 尺寸值保持某种关联和随动。如图 3-14 所示，若要求矩形长度始终是高度的两倍，圆的直 径为矩形高度的一半，且圆心始终位于矩形中心，则可建立以下关系：
线性尺寸
径向尺寸
角度尺寸
图3-3 尺寸约束的类型
二、几何约束 几何约束（Geometric constraint）表示几何元素拓扑和结构上的关系，是对图形几何元 素方位、相对位置关系和大小关系的限制，如一条直线水平、直线相互平行、直线与圆弧相 切等。这样的约束是确定它们的结构关系，而这种结构关系在未来的设计中（图形的尺寸驱 动过程中）是保持不变的。 几何约束也被称作几何关系。常见的几何关系包括：水平、竖直、共线、垂直、平行、 相切、同心、中点、交叉点、重合、对称、固定等。 尺寸约束和几何约束都是对图形的限制，以使图形形状和大小满足设计要求。有时， 两者的作用可以相互替代，虽然对图形的约束效果相同，但可编辑性、施加约束的难易程度 可能不一样，因此合理的约束形式会给设计带来很多方便。 例如图 3-4 所示的倒圆矩形，若要求四个倒圆的半径相同，可以施加 4 个尺寸约束 R1、 R2、 R3、R4，并令 4 个尺寸具有相同的尺寸值，但如果要求修改半径，则需修改 4 个尺寸 的尺寸值。也可以施加 1 个尺寸约束 R1 和 3 个相等约束，这时只需修改 R1 的尺寸值，便 可修改所有半径的大小。
拉伸体
旋转体
拉伸
旋转 草图
图3-5 由草图生成实体特征
草图图形可以是封闭的，也可以是开启的。封闭的草图可以生成实体模型，也可以生 成曲面模型，如图 3-6（a）所示。但开启的草图则只能生成曲面模型，如图 3-6（b）所示。
实体模型
曲面模型
曲面模型
封闭的草图
开启的草图
(a)
(b)
图3-6 封闭和开启草图生成的三维模型
要求。 如图 3-10 所示，设计者欲设计一正方形截面，可以先勾画一任意四边形，图中显示了
增加约束时图形的变化过程。最后当改变尺寸大小时，该尺寸可以驱动产生任何大小的正方 形。
3 4
2
1
任意四边形
边 1 施加 水平约束
边 1 与边 2
施加垂直约
2
H
H
1
1
边 1 与边 3. 边 2 与 边 4 施加平行约束
2. 草图中的约束状态 草图图形实际上是由一系列特征点决定的，如直线由两个端点决定，圆由圆心和圆周 上的点决定，样条曲线由插值点决定等。约束驱动草图变化，实际上是在新的约束条件下， 求解新的特征点位置。 为了保证能够唯一地确定特征点新的位置，就必须给出足够的约束。否则，当约束变 化时，草图可能会有多种变化结果，即特征点的解不唯一。根据草图上的尺寸和几何约束数 量是否能够完全确定草图形状，草图的约束状态可分为满约束、欠约束和过约束三种。 （1）满约束状态 如果草图上的约束数量正好能够完全确定草图的形状，这种状态称为满约束状态。这
图3-2 导轨约束载荷的运动
一个空间物体的约束度与自由度之和等于 6。自由的空间物体有 6 个自由度，即 3 个坐 标方向的移动和围绕 3 个坐标轴的旋转。
三、参数化设计中的约束度与自由度 参数化设计中的约束度与前述概念相同，只是约束对象有了变化。对图素施加的某个约 束使组成图形的图素的自由度降低的个数称为该约束的约束度。 三维设计软件中约束的对象（即图素）有两种，包括草图绘制的对象和装配中的零件对 象。草图绘制的对象是平面上的对象，如直线、矩形、圆等，这些对象称为草图实体。草图
2
施加一个
L1 尺寸约束
2
L1
利用尺寸控制正方 形大小，可得任意 大小的正方形
2
2
L1 正方形
边 1 与边 4 L1 施加相等约束 2
3
2
4
2
1 矩形
图3-10 草图的约束驱动
基于草图的这一特性，设计者在设计三维模型的截面时，可以先勾画出截面的大致形状， 而不必过多地考虑图形的精确尺寸和位置关系，然后不断增加和修改约束，使初始图形逐渐 满足人的设计意图，最终达到需要的形状和大小，这便是“草图”的由来。
赋予参数不同的值，得到 不同大小的模型
图3-1 参数化模型
3.1.1 参数化设计的约束
一、约束的概念 约束指事物存在所必须具备的某种条件或事物之间应满足的某种关系，约束的观点反映 了事物之间的联系。参数设计约束指设计中直线、圆弧等图素的性质、属性和图素之间满足 的某种关系，以及图形和尺寸之间满足某种关系。 二、机械设计中的约束度与自由度 机械类产品中，基本构架支撑运动部件，运动部件完成产品的功能。运动和固定的主要 知识基础是约束度和自由度，它们是相反的两个概念。机构设计的一个重点就是约束度与自 由度的控制，如导轨连接允许载荷沿导轨运动，用术语解释是导轨上的载荷只有 1 个自由度。 从约束度的角度解释，则是导轨约束了载荷除延导轨运动以外的 5 个空间自由度，如图 3-2 所示。
图3-11 三角形的满约束状态
当任一尺寸值改变时，利用上述 6 个方程，就能求出唯一的新的三角形。 当然，在保证草图满约束的条件下，约束形式并不是唯一的。如图 3-11 所示的三角形， 只要保证约束数量为 6，其约束形式也可以改变为图 3-12 所示的形式，这时仍能唯一确定 三角形。
y 2
1 d4
o
在绘制草图时， Pro/E 对图形有以下限制： 1. 图形由几何元素链组成。即元素之间必须首尾相连，不能交叉，不能孤立存在。图 形链可以是封闭的，也可以是开启的。 2. 封闭的图形链内部（外环）可以存在若干同样封闭的图形链（内环），但内环与外环、 内环与内环之间不能相交。
根据上述限制，如图 3-8 所示的几种图形不能作为草图。
d3
d2
d0
y
3 d1 x
d3 d4 o
d2
d0 d1 x
图3-12 三角形不同的约束形式
若要求三角形为等边三角形，也可以有不同的约束形式，如图 3-13 所示。
d2
d2
d3
d3 d1
d1= d2, d3=60°
d2
d3
d1
d2= d3=60°
d1 d1= d2= d3
图3-13 等边三角形不同的约束形式
美国 PTC 公司提出了参数化建模方法，并在 Pro/E 中率先推出了参数化建模技术。SDRC 也提出了变量化设计方法，并在 I-DEAS 中应用。虽然两个系统的叫法不一，并在底层实现 原理（主要是约束的处理方面）上有所区别，但共性都是模型的参数化。所谓参数化设计， 就是允许设计之初进行草图设计，再根据设计要求逐渐在草图上施加几何和尺寸约束，并根 据约束变化驱动模型变化。因此参数化设计是一种“基于约束”的、并能用尺寸驱动模型变 化的设计。如图 3-1 所示的参数化模型大小由四个尺寸参数确定，通过改变四个尺寸的值， 便可得到不同的三维模型。
其中 d4+ d0 cos d1 ， y2 = y1 + d0 sin d1 ；根据角度尺寸 d1 和尺寸 d0 确定
点 3： x3 = x1 + d2 ， y3 = y1 ；
根据水平约束 H 和尺寸 d2 确定
y 2
d0
d4 1
d1 d2
o
3 d3 x
自动更新
拉伸
修改草图
草图
矩形槽修改成 V 形槽
图3-9 三维模型随草图修改自动更新
3.2.2 草图中的约束驱动与约束类型
一、草图的约束驱动
1. 约束驱动的概念 约束驱动（Constraint driving）是草图最重要的技术特性。它是指在草图上施加尺寸和 几何约束，或当尺寸值和约束类型发生变化时，草图图形会自动发生变化，以满足新的约束
二、草图的组成 从草图的定义可以看出，草图通常由图形、约束和辅助几何组成，如图 3-7 所示。
图形
草图
约束
尺寸约束 几何约束
辅助几何
图3-7 草图的组成
图形是由几何元素构成的几何形状，是草图的主体。几何元素包括直线、圆弧、圆、椭 圆、样条曲线等，约束包括尺寸约束和几何约束。辅助几何是指在绘制草图时常常需要参考 几何，如旋转的中心线、尺寸标准基准等。辅助几何不影响草图的形状，不参与三维模型的 建立，仅仅是确定草图几何元素的相对位置。在上述草图组成中，图形和约束是必不可少的。 如果没有约束，草图将有无限的变化形式，因而无法满足人的设计意图。
交叉
内环相交
内环与外环相交
图3-8 不能作为草图的图形
三、草图的作用 草图通常用于三维模型的截面定义，拉伸、旋转、扫描等三维特征都是基于草图形成 的。因此在三维建模过程中，草图被视为一种基本特征，称为“草图特征”。 草图被用于建立三维模型后，草图图形和所有约束都将保留在三维模型中。当草图发 生变化时，基于它生成的三维模型也将自动更新，这就为三维模型的编辑带来了极大方便， 大大增加了三维模型修改的柔性。如图 3-9 所示，当草图被修改后，三维模型会自动更新。 因此，草图是实现三维参数化建模的重要基础。