CATIA二次开发参数化设计开题报告

毕业设计（开题报告）题目：基于CAA技术直齿轮参数化设计

院 (系)

专业名称

班级学号

学生姓名

指导教师

二O一六年三月

基于CAA 技术直齿轮参数化设计

一、选题依据及课题意义

CATIA 是法国达索公司与IBM 公司开发的CAD/CAE/CAM 一体化软件，广泛应用于航空航天、汽车、船舶及电子工业，尤其在航空航天业，CATIA 基本上占据了垄断地位[1]；而CATIA 系统与VB 具有无缝接口，从而使基于CATIA 系统的二次开发更加便捷，用VB 编程语言可以实现直接创建对象来调试CATIA 系统[2]

。

CAA 技术采用面向对象的程序，而面向对象的程序设计因为其具有可复用性，抽象性，封装性等优点，已逐渐在软件开发领域中占据主导地位，CAA 采用COM 技术，它首先连接到CATIA 的COM 接口，然后调用CATIA 最底层API ，运用OLE 技术对组件对象进行程序集成并彼此进行连接，使COM 对象具备了更好的模块独立性和可拓展性，使CAA 的程序设计趋于标准化，程序的代码更加简洁[3]。

直齿圆柱齿轮是现代机械中最常见的一种传动机构，广泛应用于机床传动装置、各种减速器以及车辆的变速箱等等，用数控机床加工直齿圆柱齿轮时，首先需对其进行三维造型设计，造型的准确性将直接影响加工精度，因此为其提供精确的直齿轮模型非常重要。按照传统的设计方法，每次都要进行计算，建立模型等繁琐的劳动，因此，实现对直齿轮的参数化设计十分必要[4]。对直齿轮进行参数化设计就是将齿轮的一些重要参数，如齿数、模数、压力角、齿顶高系数等进行参数化，当需要不同种直齿轮时，只需改变这些参数即可。

参数化设计的目的就是通过尺寸驱动方式在设计绘图状态下灵活的修改图形，方便设计过程，提高设计效率[5]；CATIA 参数化设计主要包括以下两方面[6]： ⑴在公式里设置驱动参数：

驱动参数首先赋值，经过公式计算得到计算参数。驱动参数可以修改数值，计算参数随之改变。驱动参数、计算参数可以约束几何图形尺寸，因此图形大小随驱动参数、计算参数的改变而改变，达到参数化设计目的。在渐开线直齿轮里，驱动参数主要包含齿数z 、模数m 、压力角o ；计算参数有分度圆半径r 、齿顶圆半径k r 、基圆半径b r 、齿根圆半径f r 以及建模时涉及的一些辅助参数。 ⑵CATIA 软件提供参数t ，t 在0-1之间变化：

在GSD 模块中，使用fog 命令，弹出对话框，可以输入含有参数t 的公式，利用spline 曲线命令，生成符合方程的曲线。渐开线直齿轮的齿形是渐开线，方程是渐开线方程。

综上所述，完成直齿轮参数化设计，只需利用CATIA 环境下输入直齿轮设计参数就能快速生成齿轮实体，大大提高了齿轮的选型速度，减少重复建模时间，提高设计效率，降低了对操作人员的要求。

二、研究概况及发展趋势

国内外学者对CATIA二次开发技术应用于参数设计进行了大量的理论分析和实验研究。

绍立，张树生，张开兴[2]实现了在 CATIA 二次开发平台上渐开线直齿圆柱齿轮的参数化三维造型。首先在屏幕对话框中输入齿轮的参数，然后程序对设计计算、数据处理、图形绘制等进行综合处理，最后在CATIA 中生成齿轮的三维模型。康文利，张颖[3]介绍了 CATIA 二次开发技术的接口技术———Automation 技术和 CAA 技术，并分析了二者的优缺点。基于CATIA 的Automation 技术，以VB 语言做基础编程语言，对齿轮进行三维虚拟建模，避免了CATIA 自身建模的重复操作，提高了产品的开发效率。曹春玲，范丽丽[4]简要介绍了在CATIA 中进行参数化设计的基本方法与设计步骤, 通过渐开线圆柱齿轮的参数化设计, 详细阐述了基于CATIA 的渐开线公式的建立方法, 精确绘制了渐开线齿廓, 建立了产品知识库, 提高了产品的设计效率。朱子宏，魏宪军[5]介绍了运用参数化三维软件CATIA对渐开线直齿轮进行参数化三维建模。通过GSD模块中的fog 方式生成参数方程建立渐开线，通过镜像、剪切、特征阵列等命令建立齿形轮廓，通过拉伸、开槽等命令建立渐开线直齿轮三维模型。徐锐良,房雷[7]介绍了运用三维软件CATIA 建立渐开线直齿轮的参数化三维模型。通过f（x）方式输入齿轮的基本参数, 通过GSD 模块中的fog 方式输入渐开线参数方程并生成渐开线, 建立了齿轮的参数化模型, 并对后继的应用加以说明。左健民，何川，李小霞，王辉[8]分析了渐开线直齿轮的齿廓曲线；并依据分析结果建立了渐开线直齿轮的精确模型；以参数化设计思想开发渐开线直齿轮计算机辅助设计系统。利用Visual c++进行编程．在Visual c++中的MFC创建人机交互界面；在对话框中输入齿轮的基本参数后，系统自动生成符合用户要求的齿轮模型，有效地提高了设计效率。廖炎平，刘莉，王嘉博[9]研究了无人机外形参数化建模及CATIA二次开发，应用VB程序进程外访问的方式对CATIA进行二次开发，将几何外形参数与无人机几何属性关联，当外形参数改变时，几何模型能自动更新，建立了无人机设计变量与几何模型的驱动关系，实现了概念设计阶段中无人机外形参数化建模，提高了建模效率。

综上所述，国内外学者对CATIA二次开发技术的研究与应用主要在于零件的参数建模，目的是为了扩展CATIA软件的应用范围、提高设计效率、建模效率、缩短研发制造周期；建立了产品知识库, 提高了产品的设计效率。其次是研究CATIA二次开发技术的可行性、适用性。

三、研究内容及实验方案

1、研究内容：

①基于CATIA二级开发技术使用VB脚本语言编写程序并设计显示界面

②直齿轮的参数化设计

③所设计直齿轮参数化的三维建模显示

2、实验方案：

①基于CATIA二级开发技术使用VB脚本语言编写程序并设计显示界面

利用VB脚本语言编写控制程序，通过人工输入用户自定义参数，从而实现数据的传递。而后将合适的控件按功能放在合适的位置，通过属性窗口和代码窗口对属性进行修改

②直齿轮的参数化设计

首先，将齿轮进行特征分解，根据CATIA 的功能特点，确定各特征结构建立的顺序，每一次所建立的特征结构尽可能要简单、规范，从而使复杂的零件由一系列基本特征结构表示出来。在齿轮的参数化过程中，要按正确的顺序建立各个特征，否则可能导致在CATIA 中生成的参数驱动的模型与实际产品的尺寸不符。在进行建模之前需要激活CATIA 中的宏命令录制功能，即“工具———宏———启动录制”，以获得整个齿轮建模所需的宏命令流。模型建立完毕后，打开宏命令，并对其中涉及到的驱动尺寸进行参数变量设定，使程序通过用户自定义界面获得驱动尺寸参数值后，对标准模型之间的约束关系进行修改，从而改变特征的几何或拓扑信息，进而修改相关模型及其之间的关系，生成所需要的零件。

③所设计直齿轮参数化的三维建模显示

编写程序运行界面，用CATIA软件实现直齿轮的参数化建模，输入齿轮的主要控制参数，就可在CATIA 运行环境中生成齿轮的三维实体模型。

四、研究目标

在CATIA中实现直齿轮的参数化设计及建模，获得直齿轮模型；再使用VB 脚本语言进行编程，从而设计直齿轮参数化设计的界面，使其界面美观实用。