AutoCAD中图纸批注修改控件的研究

1、AutoCAD中图纸批注修改控件的研究 刘晓莹 广西科技大学硕士学位论文AutoCAD中图纸批注修改控件的研究 刘晓莹 指 导 老 师 胡迎春 教授 专 业 名 称 机械设计及理论 学 科 门 类 工学 论文提交日期 2014年6月8日 2014 分类号 密 级 公开 UDC 学校代码 10594 硕士学位论文题 目 AutoCAD中图纸批注修改控件的研究 英文题目 Study on Controls about Comment and Modification of Drawings Based on AutoCAD 姓 名 刘晓莹 专业名称 机械设计及理论 学科门类 工学 指导老师 胡迎春

2、 教授 论文提交日期 2014.06.08 论文答辩日期 2014.05.27 答辩委员会主席 李健 论文评阅人 张建中 黄伟 广西科技大学硕士学位论文 摘要摘 要在企业CAD图纸设计、校对、审核以及高校CAD教学过程中，不可避免的会碰到许多图纸错误信息，为及时、准确地反馈这些信息，并提高典型零部件的批注功能的智能化程度，本文以Visual Basic语言和ActiveX作为开发环境，研发了基于AutoCAD的图纸批注修改控件。论文着重介绍了本软件三个重点模块的设计，主要是典型零件参数化设计、批注符号库设计以及典型零件智能批注修改模块的设计。典型零件参数化设计中，采用参数化设计思想，完成各类型

3、零件的拓扑结构分析、零件参数提取、程序设计等内容，实现了通过尺寸驱动的零件图形的自动生成。批注符号库设计中，通过对图纸错误类型分析和批注符号的搜集，设计各批注符号的外观和使用方法，而后根据各批注符号操作流程编写驱动程序，实现批注功能。按特征参数提取、零件类型识别和零件参数化绘制自动调用的程序运行流程，论述智能批注修改模块的设计。特征识别是实现图形信息向制造参数转换的有效方法，选用基于图的特征识别方法，对所获取的图形信息进行处理。以零件图形各图元拓扑结构为识别依据，通过图形预处理、特征提取、图元特征判别等过程，完成零件类型的判别。而后提取相应零件类型所需的参数值，通过少量参数的修改驱动生成正确的

4、零件图形，以正确图形与错误图形对比的形式实现图纸的智能批注。本文将基于图的特征识别方法应用于图纸批注修改软件的开发，提高了批注功能的智能化程度。该软件的设计为CAD图纸中各类错误的批改提供了完善批注方法和功能，实现了典型零部件的智能化批注，达到了人机交互式图纸批注的目的，具有很强实用性。关键词：AutoCAD；图纸批注修改控件；图形特征识别；参数化设计I广西科技大学硕士学位论文 AbstractAbstractIn order to accurately and timely feedback the drawing error information in the process of de

5、sign, proofing and reviewing in enterprise CAD usage and in the process of high school CAD teaching, raise the level of intelligent comment in application ,the thesis developed a drawing comment modifying control based on AutoCAD using Visual Basic language and ActiveX.The thesis includes firstly th

6、e design of three key-modules libraries - typical parts parametric design library, comment symbol library and drawings intelligent comment modifying library. In the process of typical parts design, the thesis uses the idea of parameterized design and can complete topology structure analysis, parts p

7、arameter extraction and program design of several types of parts. So it can generate parts' drawings automatically by dimension driven. In the process of comment symbol library design, the program can generate automatically also the appearance and the usage method of each comment symbol through

8、the drawings errors type analysis and the collections of every comment symbol. After all of that, the program can generate comment automatically using driven program written for each comment symbol operation process. The thesis includes secondly the design of intelligent comment modifying module thr

9、ough feature extraction, graph feature recognition and the program called by parametric design module. And it includes also the design of feature recognition. Feature recognition is an effective method to converse graphic information to manufacturing parameters. It can process images information usi

10、ng graph based feature recognition method. According to the primitive topology structure of each part image, it can complete the component type discriminant process through graphic preprocessing, feature extraction, primitive feature discrimination, etc. Then the program extracts parameters value ne

11、eded for the corresponding part type, generates a right drawing by modifying driven program with few parameter changed, comparisons wrong drawing with the right one drawing just generated. Thus we got an intelligent comment drawings.The control can raise the level of intelligent comment by the appli

12、cation of graph feature recognition method to the development of drawings comment modifying software. The completion of this control will improve and perfect the methods and the functions of AutoCAD drawing errors correction. So, it can actualize intelligent drawing comment of typical parts by man-m

13、achine interactive method, and can be used widely and conveniently in AutoCAD drawing.Keywords: AutoCAD; drawings comment modifying control; graphic recognition; parametric designII广西科技大学硕士学位论文 目录目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1引言11.2研究目的和意义11.3国内外研究现状21.3.1参数化设计思想的发展21.3.2特征识别技术的发展21.3.3批注软件研究现状31.4本文的主

14、要研究内容51.5本章小结5第二章 典型零件参数化设计62.1参数化设计思想62.2典型标准件参数化设计62.2.1齿轮的参数化设计62.2.2轴承的参数化设计82.2.3螺纹连接装配图参数化设计92.2.4销连接的参数化设计102.2.5轴的参数化设计112.3外部接口设计122.3.1 VB与AutoCAD连接技术122.3.2数据库交互技术122.4设计过程132.4.1设计绘图控制子程序142.4.2用户交互界面的设计 齿轮参数化设计的交互界面轴承参数化设计的交互界面销和螺纹连接参数化设计的交互界面 轴参数化设计的

15、交互界面182.4.3驱动程序的编写与图形插入182.5 本章小结19第三章批注符号库设计203.1图纸错误分类203.2视图错误批注符号库203.2.1视图错误批注符号设计三点绘制椭圆方法批注符号外观设计213.2.2视图错误批注符号功能设计各批注功能实现用户窗体设计233.3尺寸标注符号库243.3.1尺寸标注符号设计243.3.2尺寸标注符号功能设计各尺寸标注功能实现用户窗体设计263.4批注符号库工具栏创建273.5 本章小结27第四章典型零件智能批注修改模块284.1零件类型识

16、别设计思想284.1.1特征识别设计思想284.1.2 样本图元的分类与融合2基本图元类2基本图元几何约束的判别2直线融合算法304.2特征参数值提取314.2.1螺栓特征值的提取314.2.2齿轮特征值的提取314.2.3轴承特征值的提取324.2.4销连接特征值的提取324.2.5轴特征值的提取324.3 典型零件特征判别条件设定324.4零件类型识别与图形绘制364.4.1零件类型识别364.4.2零件正确图形的参数化绘制384.5本章小结39第五章 软件应用实例405.1程序的自动加载405.1.1菜单的定制405.1.2菜单在AutoC

17、AD的自动加载405.2软件的应用实例415.2.1 实例一：装配图绘制错误的智能批注415.2.2 实例二：零件图批注445.3 本章小结46第六章结论与展望476.1主要工作总结476.2展望47参考文献48发表论文和参加科研情况说明51致 谢52V广西科技大学硕士学位论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1引言随着计算机科学和工程科学的结合与渗透，计算机辅助绘图因其效率高、图纸清晰准确、便于存储管理等优点，已逐步取代传统手工绘图，成为企业的首选。而AutoCAD作为一款计算机辅助设计软件，因其强大的图形绘制功能，直观的用户界面和对多种开发语言及开发环境的支持而深受广大用户喜爱，并广泛应用于机

18、械、建筑、电子、服装等行业。与此同时，国内各高校的机械、土木等专业均开设了计算机绘图这门课程，引导同学开展对AutoCAD的学习。在企业的实际生产运用，CAD图纸是否准确将直接影响产品的形状、尺寸和精度，甚至装配，并最终决定该产品是否合格。因此，一张合格CAD图纸的产生往往要经过设计、校正、审核等多层环节，并经过多次来来回回地反复修正。而如何将图纸中出现的问题或错误准确反馈给上一个环节已成为企业亟待解决的问题。另一方面，在AutoCAD教学过程中，适当的布置计算机绘图作业有助于学生加深对各知识点的理解，帮助学生巩固知识、夯实基础，并提高学生对AutoCAD软件的熟练程度和手动操作能力。然而，这

19、无形中增加了老师作业批改的工作量。作业批改周期长、信息反馈不及时、反馈信息缺失或表达不准确等问题无疑会使作业的效果大打折扣，进而影响教学质量。因此，如何将CAD作业图纸中存在的问题和错误及时并准确地反馈给学生，成为老师一直以来面临的一大难题。针对上述两种情况，迫切需要一个具有一定智能性的图纸批注修改控件，对图纸进行规范、简明地批注。本文针对上述问题进行研究，开发适用于企业和高校计算机绘图软件教学的规范性图纸批注控件。1.2研究目的和意义CAD图纸用于表达物体的形状、尺寸和技术要求等，是零件生产制造和机器装配等的主要依据。CAD图纸作为产品设计与制造的信息载体，其设计周期和精确程度，直接影响新产

20、品的研发速度和产品的生产质量。因此，对AutoCAD进行二次开发，添加其对CAD图纸批注修改的功能，可快速、准确地反馈图纸中的问题，便于图纸的改进，提高工作效率。此外，开发AutoCAD中典型零件参数化设计的功能，可有效的缩短产品设计周期，降低设计成本，提高设计质量。因此，图纸批注功能的开发不仅可以提高设计效率，还可以提高产品设计质量，提升AutoCAD的应用水平。该功能的研发对企业的长远发展和高校相关教学质量的提高都具有重要的实际意义。1.3国内外研究现状1.3.1参数化设计思想的发展 参数化设计(Parametric Design)，是一种具有普遍应用价值的计算机辅助设计技术，广泛应用于机

21、械、汽车、轻工业等工业领域1。它是CAD技术应用领域内的一个重要课题，可使AutoCAD具有交互式自动绘图功能。由该技术开发产品设计系统，可提高设计速度，减小设计人员工作量，对新产品的研发与设计具有重要意义。参数化设计也称变量化设计，由美国麻省理工学院 Gossard 教授率先提出。早在上世纪60年代初期，Sutherland首次将几何约束表示为非线性方程来确定二维几何形体的位置，并将其应用于所开发的 sketchpad（人机图形通信系统）系统中 2。而后，Light、Gossard3,4对该思想做了进一步研究，使其实用化。如今，参数化设计已成为CAD的核心技术之一，国内外都对其做了深入研究。

22、在国外，Mun5基于参数化设计思想建立零件库，实现了零件模型的重用；Wu S H6开发了用于三维造型的压铸模具自动设计系统; Lin7等以最少的参数实现了模具的参数化设计，并研发了基于知识的模具参数化设计系统；Koini8借助参数化设计技术实现了不同规格涡轮的快速设计；Ming Lu9研究了计算机辅助设计技术在轴类零件应用造型设计中的应用；Lin Yan Wang等10研究了圆盘凸轮和连接滚筒的参数化设计，并自动保存为.dwg文件；Ming Lu11应用AutoCAD二次开发技术对机械零件进行了三维参数化设计的研究；Wang Hongjun、Su Yanping12对齿轮类零件参数化设计系统做

23、了研究与开发，实现齿轮类零件的设计计算与绘图的自动化；。 在国内，对参数化设计技术的研究和应用已遍布各个工业领域。张哲13建立了标准件库，实现了基于装配可行性判定及零件定位求解思想的装配设计系统等；唐鹏14实现了变压器的参数化设计；宫世超15基于.NET API开发AutoCAD软件，将参数化设计技术用于盖梁的设计上；王强16使用Object ARX技术实现了汽轮机圆弧形水室参数化设计软件的开发。参数化设计技术能有效地实现通过尺寸驱动的图形、草图的设计和修改，因而成为初始设计、产品模型设计、动态设计、多方案比较等的有效手段17。1.3.2特征识别技术的发展 图形特征自动识别及特征参数的提取是实

24、现批注修改控件智能化最为关键的环节，完善的特征识别技术为该环节的实现提供可行性。1980年， Kyprianou18首次提出特征识别的思想, 以基于几何的拓扑实体分类为核心，并由此为基于边界匹配方法奠定了理论基础19。而后，特征识别技术以及特征概念受到学术界的重视，随着研究工作的开展，该技术得以迅速发展。整体上，将特征识别方法分为两大类：基于边界匹配的特征识别方法和基于立体分解的特征识别方法20。基于边界匹配的特征识别方法通过零件边界模型的搜索，进行边界模式匹配，进而识别零件包含的所有特征。该方法应用广泛，具体包括如下几种常用方法：基于规则的、基于图的、基于痕迹的以及其他基于边界匹配的方法。基

25、于图或图匹配的特征识别方法是目前应用最为广泛的一种方式，当前实体造型CAD系统绝大多数采用Brep模型表示，而图是其所表示的首要数据结构21。该方面的研究成果十分丰富22。本文将采用该方法。文献23首先将属性面邻接图作为基本结构用于对拓扑进行描述。以便于特征识别的属性相邻图AAG代替零件实体模型，将面用结点表示, 面面之间使用线连接，此外，针对边的凹凸性增加属于0或者1。必要时可以对面和边的属性进行扩充24。Joshi和Chang25做出一种经典的假设，认为如果某个面与它的所有相邻接的面之间的夹角（指实体范围内的角度）均小于180度，则该面为凸面，且不属于任何特征。由此删除AAG中所有的凸面节

26、点和与之相连的弧而得到若干组分离的子图，并将之与属性面邻接图进行匹配，进而识别出特征。该方法较大程度地减少了图搜索空间，但是该假设对倒角、通圆柱孔和T型槽等特征并不能总是成立。William Bouma26依照作图顺序对几何图形元素进行分类处理，部分解决循环约束问题。此外，文献27-28对基于图的特征识别技术做了进一步研发以识别交叉特征。文献29-30 将基于图的识别和基于痕迹的识别方法相接合，提出了基于最小条件子图的特征识别方法。该方法将所有特征的最小条件子图以唯一的方式和独立的特征类型被定义、产生和完成，能够对交叉特征产生替代解释。冯奂31在矢量基础上，提出了一种基于关键图形特征的识别算法

27、，提取一条直线或一段圆弧，并将它们作为点划线的关键元素，而后根据点划线的语法规则，由关键元素引导，逐步搜索其它构成元素，提高了该特征识别算法的通用性。熊雅清32在三维CAPP系统的二次开发中使用基于体分解与组合的特征识别方法，以提高工艺设计的智能化程度，并取得良好效果。曾顺33等针对箱体类零件的几何特点，提出以面为中心，基于痕迹与规则的混合特征识别算法，有效识别了箱体类零件中的常用加工特征，并得到后续工艺制定过程中的主要参考信息。陈广飞34提出了基于图的混合式特征识别方法，通过分割贴合面的方法拆分相交特征，对孤立特征进行分类，并利用规则识别特征。该方法有效解决了从零件设计模型到毛坯模型转换的问

28、题。1.3.3批注软件研究现状 国内对于CAD图纸批改软件的研究主要集中在机械制图作业批改软件的研发上。针对传统机械制图教学中存在的CAD制图作业批改问题，不少高校的老师和学生对作业批改软件的探索做了不懈努力。上个世纪90年代，卢传贤35教授设计了一套能在DOS系统下独立运行的用于组合体读图训练的计算机辅助教学软件，该软件通过对图形的预处理能自动识别出图形错误，并给出学生的成绩。何培英、常明36针对华中科技大学CAD中心研发的凯图CADToo1200O工程绘图软件开发了一套基于web的工程制图作业批改系统。该系统采用图形直接比较法进行作业批改，并提供作业批改、评分、成绩统计、保存等功能。虽然该

29、系统功能比较完善，但是只能完成简单图形的比较，且对绘图过程限制较多。西北工业大学制图教研室的李西琴老师及其学生在机械制图批注软件的研发上也做了不懈努力。许占民37基于AutoCAD研发了用于计算机辅助教学软件（CAI），完成了数据库的转型和直接比较模块的设计，并实现了轴套类零件图作业自动批改功能的开发。袁宁38在许占民研究的基础上，通过扫描线法，解决了线宽错误检测、尺寸标注错误检查、剖面线错误检测、重合线错误检测以及视图绘制错误检测等关键技术，有效提高了软件的实用性。汤良勇39对机械制图作业批改软件系统进行扩展，通过直线和圆弧扫描算法，并基于图形元素直接比较法和特征比较法，从绝对错误检测和相对

30、错误检测角度实现了盘盖类零件图的批改。陈志远40从图形特征角度出发提取零件特征参数，而后采用直接比较和特征比较相结合的方法，寻找图形中的错误从而实现盘盖类零件图形的批改。此外，华中科技大学的夏丽丽41采用ActiveX 技术开发了一个可实现网络交互的完善绘图系统，作者在对绘图系统中的各种绘图工具进行完善和扩充基础上，为用户提供了制图作业自动批改功能。该作业自动批改功能基于特征点对比的方法，实现了零件图形和尺寸标注批改。杨万里42针对土木工程制图设计了网上作业系统，以比较法作为作业批改方法，初步完成图形平台的开发和作业自动批改软件的设计。王新梅43使用VB语言设计了图形作业批改系统，通过复合类似

31、度方法和图像识别技术，对输入的图形作业与标准图形进行对比，以实现图形作业的批改。西南交通大学的储节磊44、燕永军45分别对作业图形技术进行了研究，并取得一定成果。储节磊提出一种作业图形位置关系描述的DCone模型，并使用了EGC算法，解决了图形与符号结合识别问题。燕永军建立了作业图形定性描述模型GQD并设计消噪机制，其设计均提高了图形识别的准确程度。伍敏慧46使用Cult3D交互技术，通过三维模型到二维转换的方式，成功实现零件三维模型的交互功能。为学生设计了一个根据三维模型选择合适二维表达视图的软件，并实现软件智能评阅。沈培玉，周洪军47有效运用ObjectARX 反应器机制，研发了可动态监视

32、学生解题过程，并及时给予错误提示和正确引导的CAD制图作业批改CAI 系统。郑鹏飞,王晶晶等48人开发了智能评阅试验系统，系统实现如下：通过对试题答案矢量图的几何信息与拓扑信息的提取实现答案录制，而后以图元类型为单位实现与相应图像的匹配，通过匹配程度计算试题得分。国外在作业图形识别领域的研究也集中在对精确类图形的识别研究上，与国内的状况大致相同。文献49-52针对CAD中精确类图形的识别提出了多种识别模型和算法，良好的解决了该问题并为后续研究提供指导。综上所述，国内外对于图形识别的研究主要集中于尺寸较为精确的定量图形上，且研究水平大致相同，识别方法通常采用简单的对尺寸进行扫描比较识别。1.4本

33、文的主要研究内容本文将综合应用数据库技术、VB语言和基于AutoCAD二次开发技术，针对生产实践和教学过程中对AutoCAD图纸批注功能的需求，在对常用批注符号进行整理的基础上，设计开发该图纸批注修改软件。第二章至六章内容安排如下：（1）典型零件参数化设计：基于参数化设计思想，分析典型零件库中各零件的结构特征并建立相应参数化模型，而后根据程序运行流程，依次完成绘图控制子程序、用户交互界面、程序实现、系统提示等程序设计。（2）批注符号库设计：首先根据制图知识对图纸中常见错误进行收集、分析和归纳，并由此设计各批注符号外观和使用方式等；而后使用ActiveX自动化技术提供的各种方法实现批注符号的功能

34、设计。（3）典型零件智能批注修改模块设计：该模块分为特征参数提取功能、零件类型识别功能和零件参数化绘制功能。由特征参数提取功能提取零件图形的特征参数值；在零件类型智能识别功能中，基于特征识别技术，以零件图形各图元拓扑结构为识别依据，通过所选零件图形特征与判别依据的对比，自动判别零件类型。根据所提取的特征参数值，结合参数化绘制功能，对错误参数进行修改并生成正确图形，最后调用正误对比批注符号，以正确图形与错误图形对比的形式完成图形的批注。（4）软件应用实例：论述菜单的定制与自动加载，并以实例形式展示了该软件的使用方法、操作过程和运行结果。（5）最后一章为结论与展望部分：论述文本的主要研究成果和不足

35、之处，并对未来发展做出展望，为今后的研究指明方向。1.5本章小结本章分析了图纸批注修改控件的研发背景，提出了研发基于AutoCAD的图纸批注修改控件的构想，随后讨论了研发该控件的目的和意义，并对其图纸批改、智能识别等方面的国内外研究现状进行了阐述，从而明确了研究该课题的必要性。最后，对文中各章节的研究内容进行系统地安排和说明，理清研究思路。30广西科技大学硕士学位论文 第二章 典型零件参数化设计第二章 典型零件参数化设计2.1参数化设计思想新产品研发速度的快慢和产品上市周期的长短是决定企业成败的关键因素之一。企业中产品的更新多是在原有产品基础上的优化和改进，大约70%的产品信息会被新产品沿用。

36、因此，把初次设计从生产工程中分离出来，通过零件模型的建立过程准确反映设计工程中的实际活动，并通过零件参数的选取和给定，迅速重构零件轮廓，使设计信息得以重用。基于这种思想的参数化设计技术应运而生，并得到迅速发展。参数化设计（Parametric design），也叫尺寸驱动（Dimension-Driven）是一种图形拓扑关系不变，尺寸形状由若干参数约束的建模方法，通过修改零件图形的部分或全部尺寸参数，在绘图平台上由参数驱动程序生成对应尺寸的图形，从而使程序具有通用性和共享性53。以参数化设计思想分析二维图形，其组成要素包括基本几何元素、图形几何约束和尺寸约束。图形元素与参数大小间应始终保持相互

37、对应，通过参数驱动图形元素的尺寸大小。图元拓扑关系是约束零件结构的根本，常见的图元约束有垂直、平行、水平、相切等，为保证图形整体结构的一致性，图形各元素间应使拓扑关系保持不变。参数化设计技术通过约束来描述产品的形状特征，能够有效地保存图形拓扑关系和参数约束信息以实现设计自动化。构造设计对象的参数化模型和建立参数驱动机制是实现参数化设计系统的两个核心技术54。参数化模型在保证图形拓扑关系不变的基础之上，提取图形几何参数，通过图形约束和图元间的关联性驱动从动点以实现模型的建立。参数驱动是将图形结构映射到图形数据库中，通过参数值的设置生成所需图形。在AutoCAD中使用参数化设计功能进行产品设计，可

38、减少大量绘图时间，提高设计效率，增进绘图质量。参数化设计依照图形拓扑结构控制零件图像的生成，该设计思想要求零件具有形状类似、尺寸各异等特点，因而适用于规格化、系列化的产品。标准件（螺栓、齿轮、螺母、销、轴承等）和结构类似的常用典型零件（轴类零件等），均可以通过AutoCAD的参数化绘图功能来实现参数化设计。2.2典型标准件参数化设计依照上述参数化设计思想，针对几类典型机械零件，进行拓扑结构分析和几何尺寸提取，从而建立零件参数化模型并实现参数控制下零件图形的绘制。2.2.1齿轮的参数化设计齿轮作为传动件在机械中应用广泛，国家标准对其图形的绘制有着明确规定。齿轮按其外形可分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆

39、齿轮、齿条、蜗杆蜗轮。在齿轮的参数化设计中，将圆柱齿轮作为研究对象，按其结构形状的不同分为实心式、腹板式、轮辐式三类，并根据直齿、斜齿、人字齿等齿线形状的不同从而建立九种不同齿轮模型。图2-1 (a)Figure 2-1 (a)图2-1 (b)Figure 2-1 (b)图2-1 (c)Figure 2-1 (c)图2-1齿轮参数化模型 (a）实心式齿轮；(b)腹板式齿轮；(c)轮辐式齿轮Figure 2-1 Parametric model of gear(a) Solid gear; (b) Web gear; (c) Spoke gear根据机械设计手册55中齿轮的画法规定，模数m和齿数

40、z即可确定齿轮外齿廓形状，而齿轮内径和齿宽B均为独立参数由设计结构所决定，不受其他参数影响，因此设m、z、和B为齿轮基本参数。根据齿轮类型的不同，在数据库中建立不同的齿轮模型如图2-1所示。在图2-1中，三种齿轮模型均包含参数：分度圆直径D、齿顶圆直径、齿根圆直径、轮毂外径等，将其设为通用特征参数，并通过如表2-1所示的公式计算得出。此外，各类型齿轮结构形状有所不同，根据其自身特点和特殊性设计专用特征参数。图2-1（a）为实心式齿轮，设轮毂宽度为其专用特征参数；图2-1（b)为腹板式齿轮，设为其专用特征参数；图2-1（c) 为轮辐式齿轮，设L、C、为其专用特征参数。各类齿轮参数化模型详细参数设

41、置、意义及计算公式如表2-1所示： 表2-1 齿轮参数的选取Table 2-1 Gear parameters selection参数分类特征参数的设定意义计算公式基本参数m模数/z齿数/内径/B齿宽/特征参数通用特征参数D分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径轮毂外径专用特征参数实心式齿轮专用特征参数轮毂宽度根据设计需要手动输入腹板式齿轮专用特征参数腹板空定位直径腹板孔径腹板外沿直径腹板厚度轮辐式齿轮专用特征参数轮辐宽度轮辐厚度轮辐外沿尺寸轮辐内沿尺寸2.2.2轴承的参数化设计轴承通常用来支撑机械旋转体，以保证旋转精度并降低设备在传动过程中的载荷摩擦系数。在机械设计手册中，国家标准对轴承的代号标准、

42、分类、画法等均有明确规定。为保证其通用性和互换性，还以系列代号的形式严格规定了轴承的外形尺寸。本文以滚动轴承作为研究对象，根据轴承类型代号，选取推力球轴承、深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承等几种常用轴承进行参数化分析。各类型轴承均包含内径d、直径D、宽度B三个基本尺寸，将其定为基本参数。而后对各种类型的轴承模型进行参数分析，通过基本参数描述模型的拓扑结构和几何尺寸，从而建立轴承的参数化模型如图2-2所示。图2-2 (a)Figure 2-2 (a)图2-2 (b)Figure 2-2 (b)图2-2 (c)Figure 2-2 (c)图2-2 (d)Figure 2-2 (d)图2-2

43、(e)Figure 2-2 (e)图2-2 (f)Figure 2-2 (f)图2-2 (g)Figure 2-2(g)图2-2 轴承参数化模型（a）推力球轴承；（b）双向推力球轴承；（c）深沟球轴承；（d）角接触球轴承；（e）外圈无挡边圆柱滚子轴承；（f）内圈无挡边圆柱滚子轴承；（g）内圈有单挡边圆柱滚子轴承Figure 2-2 Parameterized model of Bearings(a) Ball thrust bearing; (b) Double-direction thrust ball bearing; (c) Deep groove ball bearing;(d) An

44、gular contact ball bearing; (e) Without outer-ring-guard cylindrical roller bearing; (f)Without inner-ring-guard cylindrical roller bearing; (g) With single inner-ring-guard cylindrical roller bearing2.2.3螺纹连接装配图参数化设计在对螺纹连接进行分析的基础上对AutoCAD进行功能扩展，通过对连接件参数的设定，实现由尺寸驱动生成螺纹连接装配图。常见的螺纹连接主要有螺栓连接和螺钉连接，螺栓连接通

45、常由螺栓、螺母、垫片等连接件组成，而螺钉连接由螺钉和两个被连接件组成，因此将该组合零件视为一个整体，并对其进行参数化设计。根据机械设计手册中对螺纹连接的画法规定，组成螺栓连接的各个元素均可由螺栓直径D和螺栓长度L两个参数确定，而螺钉尺寸也可由直径D和长度L确定，因此将D和L设为螺纹连接基本参数。根据螺纹连接类型的不同，在数据库中建立不同的参数化模型。考虑到剖视情况下零件的画法问题，建立螺栓连接模型如图2-3（a)，将两个被连接件厚度设为特征参数，记作L1和L2。根据螺钉类型的不同分别建立开槽圆柱头螺钉、开槽盘头螺钉、开槽沉头螺钉三种模型如图2-3（b-d）所示，将其上方被连接件厚度设为特征参数

46、，记作L1。图2-3 螺纹连接参数化模型（a）螺栓连接；（b）开槽圆柱头螺钉连接；（c）开槽盘头螺钉连接；（d）开槽沉头螺钉连接Figure 2-3Parameterized model of threaded connections(a) Bolted connection; (b)Slotted cheese head screw fastening;(c)Slotted pan head screw fastening; (d) Slotted countersunk head screw fastening图2-3 (a)Figure 2-3 (a)图2-3 (b)Figure 2-3

47、 (b)图2-3 (c)Figure 2-3 (c)图2-3 (d)Figure 2-3 (d)2.2.4销连接的参数化设计在零部件设计和装配中，销常用于零件间的定位，而圆柱销和圆锥销的使用最为广泛。基于参数化设计思想分析销的拓扑结构，选取其直径D和长度L作为基本参数。考虑到剖视情况下图形的绘制，将两个被连接件的厚度L1、L2设为特征参数，并建立两种销的参数化模型如图2-4（a、b）所示。图2-4 销连接参数化模型（a）圆柱销连接；（b）圆锥销连接Figure 2-4 Parameterized model of pin connections(a)Cylindrical pin connec

48、tion; (b) Conical pin connection图2-4 (a)Figure 2-4 (a)图2-4 (b)Figure 2-4 (b) 2.2.5轴的参数化设计基于参数化设计思想，考虑到轴类零件的结构特点及特殊性，将其划分为倒角轴段、齿轮轴段、外螺纹轴段、锥形轴段和带键槽轴段等几类基本轴段。通过上述划分，便将一个结构复杂的轴转变成由一系列结构简单稳定、尺寸变化不大的基本轴段按一定顺序衔接而成的轴。根据图元法设计思想，将各类型的轴段视为一个图元，而轴是由各图元按需求依次衔接组成的一个整体。对组成轴的各类型轴段进行分析，提取轴段的基本尺寸和特征尺寸。各轴段均包含直径D和轴长L两个

49、基本尺寸。根据上述各轴段类型，在数据库中建立不同的轴段模型图元，如图2-5所示。图2-5（a）中以倒角为特征建立倒角轴段，特征参数为倒角C；图2-5（b）中为齿轮轴段图元，特征参数为D1；图2-5（c）中为外螺纹轴段图元，以螺纹内径参数D0为特征；图2-5（d）中建立锥形轴段图元，以锥度t为特征；图2-5（e）中针对常见传动轴中带键槽的情况，建立带键槽的轴段图元，特征参数为键槽宽度B。各轴段详细参数设置及意义如表2-2所示。图2-5 (a)Figure 2-5 (a)图2-5 (b)Figure 2-5 (b)图2-5 (c)Figure 2-5 (c)图2-5 (d)Figure 2-5 (

50、d)图2-5 (e)Figure 2-5 (e)图2-5 轴段模型的建立(a)倒角轴段；(b)齿轮轴段；(c)外螺纹轴段；(d)锥形轴段；(e)带键槽轴段Figure 2-5 Shaft section models(a)Chamfering shaft section; (b) Gear shaft section; (c) Outside thread shaft section; (d) Conical shaft section; (e) Shaft section with keyway表2-2 轴段参数的选取Table 2-2 Selection of shaft section

51、parameters设定参数意义L调整轴的长度参数D调整轴段直径参数C调整轴的倒角参数D0调整螺纹内径参数D1定义齿轮分度圆直径参数t调整轴段锥度参数B调整键槽宽度参数2.3外部接口设计2.3.1 VB与AutoCAD连接技术AutoCAD软件与外部接口的连接方法会因编程语言选择的不同而不同，本软件的设计基于VB语言通过ActiveX自动化技术实现。在该语言环境下实现与AutoCAD的连接需要如下三个步骤:首先，新建一个VB工程；然后，添加文件引用，将库文件“AutoCAD 2008 Type Library”引用到该应用程序中；最后，通过编写VB代码的形式，创建与AutoCAD的关联。程序编

52、写过程如下：1）使用GetObject命令获取AutoCAD应用程序Application对象；2）如果出错，则启动AutoCAD，并创建应用程序对象；3）从而创建与AutoCAD的连接，用户对AutoCAD的访问均通过应用程序对象实现。2.3.2数据库交互技术AutoCAD软件为用户提供多种数据库链接技术，如ADODC、ODBC、ADO等。其中，ADO可直接使用SQL语句操作数据库，功能强大、灵活性好、效率高，是目前最成熟的技术。此外，可供选择的数据库也有多种，如Oracle，MySQL， SQL server，Access等。本软件选用VB语言，通过ActiveX提供的ADO应用程序接口实

53、现与数据库的交互56。图2-6 添加引用对话框Figure 2-6 Adding reference dialog box in VB在VB中使用ADO进行数据库编程，首先应在工程中引用ADO对象，选择Visual Basic界面中【工程】菜单下的【引用】子菜单，在弹出的对话框中选择“Microsoft ActiveX Data Objects 2.8 Library”和“Microsoft ADO 3.6 Objects Library”两个选项并确认添加，如图2-6所示。以轴承参数的数据库连接为例，在Access中建立深沟球轴承的数据库表。对轴承代号和各参数进行分析，为方便用户查询使用，设

54、计深沟球轴承数据库表结构如下表2-3所示。表2-3 深沟球轴承数据库表结构设计Table 2-3 Design of deep groove ball bearing database structurebearing字段名意义参数类型字段大小是否能为空GearNumber轴承代号本文型255否D1轴承内径本文型255否D轴承外径本文型255否B轴承宽度本文型255否在Access数据库中完成表的设计与数据的存储，深沟球轴承数据库表设计如下图2-7所示。图2-7深沟球轴承数据库表设计Figure 2-7 Design of deep groove ball bearing database structure在建立AutoCAD对象与Access数据库的链接时，通过adUseClient指定连接对象的游标位置，而后直接使用SQL命令操作Access数据库。数据库操作步骤如下： 1) 通过connection对象创建数据库连接57。2) 而后通过command对象执行SQL命令并取得结果记录集。3) 根据需要对