参数化建模
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参数化建模范文第1篇
0引言
根据某车的性能参数、市场需求及价格定位来对该车的转向系统进行设计，结合同级车型的转向器的选取将本次设计的转向器确定为齿轮齿条式转向器。对本次设计的转向器的结构形式和在汽车中的布置形式进行分析确定。
1选型
由于直齿圆柱齿轮和直齿齿条啮合会使转向器的运转平稳性下降，冲击增大，工作噪声增加等，本次设计采用的是斜齿圆柱齿轮与斜齿齿条啮合，可以使转向器的重合度增加，运转稳定、冲击力和工作噪声都有所减小，并且这样设计使齿轮轴轴线与齿条的轴线之间的夹角更符合本次的设计要求，降低了设计难度，简化了设计过程。从上述分析可以看出，齿条圆形断面不仅满足了本次的设计要求，而且制作工艺比较简单，结构也比较简单；有效地降低了设计难度和制造成本。所以选择的是齿条断面形状为圆形[1-2]。最终的方案确定为：侧面输入两端输出的输出形式；齿轮齿条为斜齿；齿条断面形状为圆形。
2参数化建模
CATIA是法国达索公司于1975年起开始发展的一套完整的3DCAD/CAM/CAE一体化软件。在对于小齿轮的建模主要用到起3D建模功能。由于采用包络原理仿真法建模，以小齿轮作为刀具，齿轮的建模精度直接影响到齿条的精度。通过熟悉软件的相关功能，并根据齿轮的相关几何特征，参考其他软件中的建模方法，总结出的CATIA建模方法，主要步骤如下[3-4]：在CATIA中的f（x）工具输入齿轮参数，通过fog功能定制齿轮渐开线的公式，绘制基圆、分度圆、齿根圆、齿顶圆及渐开线。将轮廓线与齿根圆倒角。建立一个平面A（通过z轴和渐开线与分度圆的交点），再建新平面B与A平面成一夹角，转角基准为Z轴，将轮廓线关于新建的对称平面做镜像，将轮廓线剪裁出来。平移和旋转工具，做出另一端面的轮廓线，用多截面曲面multisections做出齿曲面，插入零件设计模块，用closesurface命令分别将两个曲面闭合成实体，用环形阵列将齿轮的所有轮齿阵列出来得到齿轮。在零件设计模块中制作出的齿轮轴三维模型。结合齿轮和齿条的尺寸和配合尺寸，在考虑加工和轻量化等条件下进行建模。支架和齿条套建模。在catia转配设计模块中将上面所有零件进行装配，装配出的转向器三维模型如图1所示。
3结论
本设计通过资料的查询，了解到转向器的结构、原理以及国内外的发展，对转向器的分类和不同车型上的使用进行了分析。同时对转向器的设计也有了初步的方案；对转向器的类型的确定—齿轮齿条式转向器。
参考文献：
[1]胡海峰.转向器齿轮齿条设计与受力分析[J].科技创新与应用，2013.
[2]贾巨民，张蕾，唐天元，吴宏基，刘健.汽车变速比齿轮齿条式转向器的啮合原理[J].机械科学与技术，1998.
[3]邹光明，尹志朋，王东雄，刘源泂，汪豪蒂.基于不完全齿轮齿条机构的小车转向系统研究[J].机械工程师，2014.
参数化建模范文第2篇
关键词 参数化建模； 直齿圆柱齿轮； 渐开线方程
中图分类号TH122 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0130-02
Abstract This article in view of the involute spur gear， using 3D Pro/E software， constructs the basic model， the input gear design parameters by using different programming， can rapidly and accurately establish the 3D geometric model of gear and shorten the process of gear design.
Keywords parametric modeling；spur gear；involute equation
0 引言
齿轮是广泛应用于机器或部件中的传动零件，尤其渐开线直齿圆柱齿轮最为常见。齿轮可用来传递运动和动力，还具有改变转速大小和转动方向的作用，其传动比稳定，适用的功率和速度范围较广。在应用计算机辅助设计技术设计及制造齿轮产品时，齿轮的三维造型建模是一个技术难题，如果齿轮建模不够精确，将影响到后续的有限元分析、运动仿真效果，以及齿轮的CAM制造精度等。本文针对目前齿轮参数化建模，利用Pro/E的程序设计功能，通过编程实现渐开线直齿圆柱齿轮的参数化设计，并通过参数驱动实现不同参数齿轮的快速建模。
1 直齿圆柱齿轮的参数化建模
1.1 渐开线方程
3 结论
利用编程实现参数驱动来建立齿轮的三维模型库是完全可行的，而且操作简单，利于技术人员掌握。因此，利用Pro/E的实体建模功能建立三维零件原始模型，通过设置合适的设计参数驱动，可以快捷准确地建立零件的三维参数化模型。本文以直齿圆柱齿轮为例，对参数驱动技术进行了介绍，对于其他类型的齿轮，可以通过类似的方法，选择合理的设计参数驱动，实现不同类型齿轮快速建模和建立标准零件库。
参考文献
[1]庄宿涛，边炳传.基于对称方程的渐开线直齿圆柱齿轮UG参数化建模[J].机电产品开发与创新，2011，1.
[2]王飞，罗贵火.基于UG的齿轮参数化设计[J].现代机械，2012，1.
参数化建模范文第3篇
关键词：通用性；整机参数化；建模系统；自适应；调控方法
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1672-8122（2014）12-0163-03
参数化建模技术作为最有效的快速建模手段，长期以来一直是国内外计算机辅助设计领域的研究热点。PTC公司在20世纪90年代将零部件级的通用参数化技术应用在其Pro/E软件中，使得三维设计系统建模效率大大提高[1]。在此基础上，很多学者开展了产品整机的参数化建模技术研究，也出现了一些相关产品。目前国内外进行参数化设计的研究有很多。这些参数化设计研究已经突破了传统参数化设计中结构参数定义自下而上的设计理念，提出了自上而下的总体参数控制方法，并提出了提取设计人员的设计思路，固化设计规则，从而实现自动化的参数设计方法。但是这种参数化设计方法还有很大的局限性，其总体参数控制受预定的参数结构约束，无法进行实时地改变；而固化的设计规则限制系统只能适用于某特定类型的产品，不具有通用性和可拓展性。
本研究提出了一种通用性整机参数化建模系统自适应调控方法。在产品设计过程中对其设计参数进行层次划分，并建立设计参数之间的联动关系；通过主参数控制整个产品模型的建立和修改，系统根据设计规则完成主参数与其它设计参数的转换，生成产品装配约束模型，并自动更新产品的数字模型：系统将设计规则与系统框架相分离，设计规则可以通过简单的语法用脚本文件描述，可以方便地添加和修改。与之前的研究相比，设计规则不再固化，系统根据需要可进行自适应调控，使系统的通用性大大增加，不再局限于某特定的产品设计。
一、技术原理
所谓“整机参数化”，是指在零件参数化技术的基础上，针对某类产品整机建模的特点，总结其建模规律，并依据规则由程序自动完成产品整机建模的一系列操作，从而大大降低设计者劳动强度，提高建模效率的一种快速建模技术[2]。
参数化技术是实现快速建模的主要手段之一。传统的参数化技术只能处理零件级的几何模型，不能满足产品整机模型的快速建模需求。应用传统的参数化建模技术，设计者需完成一系列复杂而又烦琐的工作，并且很容易出现错误。现有整机参数化技术的主要问题是自适应性差：建模规则往往被固化在程序中。工程中影响产品几何形状的因素非常多，建模规则是琐碎而又多变的。而固化在程序中的规则往往只能满足一种情况的需要，花费了大量时间和精力开发的整机参数化系统只能满足特定产品的快速建模需求，难以推广应用到其它类似的设计中。
实际上，对于某类产品而言，建模规则总是有一定规律可循的。如果将建模规则引入到程序中，由程序代替人工完成以上工作，就可以大大减少设计者的劳动强度，提高建模效率。本研究提出的通用性整机参数化建模系统自适应调控方法：将建模规则与系统框架相分离，建模规则可由最终用户通过简单的语法用脚本文件描述，可以方便地添加和修改。从而极大地提高了系统的自适应性。通过定制零部件库及其建模规则，可以快速生成满足不同产品建模需求的整机参数化程序。
二、自适应调控结构
通用性整机参数化建模系统自适应调控结构如图1所示：整个系统由“建模规则维护”、“框架模型库维护”、“基于规则的整机参数化建模”和“CAD模型生成引擎”四个部分组成。其中：“建模规则维护”模块主要用于向产品框架模型添加建模规则；“框架模型库维护”模块主要用于对常见产品、零部件及特征的框架模型进行分类存储；“基于规则的整机参数化建模”模块则负责读取并解析产品的框架模型和建模规则，生成用于选取零部件实例、特征实例和输入主控参数的用户界面，并根据输入的主参数、零部件类型和特征类型，确定整个产品的零部件及特征的数量、类型和参数，并将其输出到CAD系统下，自动建立产品零部件及其装配模型，实现产品整机的参数化建模；“CAD模型生成引擎”用于向常见的CAD软件（例如PRO/E和UG）输出整机参数化系统生成产品三维模型。
图1 通用性整机参数化建模系统自适应调控框图
由图1可以看出，系统的基本工作流程如下：a.由结构设计人员建立常见产品、零部件和特征的“框架模型”；b.由负责系统维护的管理员按照建模规则的脚本语义，应用“建模规则维护”模块，在框架模型上添加建模规则，并通过“框架模型库维护”按照一定层次结构分类存储；c.用户则调用模块“基于规则的快速建模”，生成产品模型实例。
与一般的整机参数化系统相比，图1所示的方案的主要特点是将具体的建模规则与整机参数化系统相分离。最终用户可以通过“建模规则维护”界面对产品的建模规则进行扩充和修改，从而使得“整机参数化建模”系统具有良好的可调控性，可以适应不同产品快速建模的需求。理论上讲，整机参数化技术建模系统可以适应所有产品的快速建模需求。
“基于规则的整机参数化建模”负责对“框架模型”进行参数化，其主要功能包括：a.解析指定的“框架模型”的规则语义，将其用直观的产品树的形式显示；b.接受用户的“虚零部件”实例选择、“虚特征”实例选择、参数输入等信息；c.根据用户输入的信息和建模规则，对框架模型进行实例化，生成模型生成脚本，进而得到模型。
三、实例分析
（一）框架模型库维护
所谓框架模型，是指在对某一类相似结构的产品模型进行抽象、归纳的基础上，利用“虚零件”和“虚特征”的概念，建立的简要结构模型，其本质是一种可视化的整机参数化框架表达。框架模型分为“装配框架”和“零件框架”两种。其中“装配框架”是一种加入了“虚组件”的装配模型，“零件框架”是一种加入了“虚特征”的组件模型。“虚组件”是一种只定义装配位置（用一个局部坐标系完成）和基本尺寸，没有具体结构的组件模型。用户在设计过程中选择具体的组件实例，赋予其具体参数后，系统自动用组件实例替换“虚组件”形成实际的装配；“虚特征”是一种只定义位置和方位（用一个局部坐标系完成），没有具体结构的特征表示。用户在设计过程中选择具体的特征实例，赋予具体参数后，系统自动用特征实例替代虚特征形成实际的组件。
框架模型库用于存储产品、零部件和特征的框架模型。框架模型库维护模块的主要作用是对各种框架模型进行分类管理，包括：模型分类、模型对应的CAD文件和建模规则等信息的存储。框架模型库维护的界面（如图2所示）。
图2 框架模型库维护主界面
（二）建模规则及其维护
通过对大量产品整机参数化规律的总结和提炼，建立了一种能够满足绝大部分产品建模需求的建模规则描述语义。建模规则从形式上看是一套具有一定格式的脚本语言，其基本语义包括对产品的零部件装配关系、主参数定义、参数关联关系、特征定义、特征关联、零部件约束、系列特征等信息的描述[3]。通过这套语言，可以方便地对整机参数化的建模规则进行定义。建模规则的可视化定义方法，用户可以在CAD软件下，面向产品及其零部件的实体模型，通过专用工具，对建模规则进行维护，如图3所示。
图3 建模规则维护窗口
（三）基于规则的整机参数化
这部分是本文的核心研究内容，其工作流程如图4所示。从工作流程可以看出，该部分的主要工作包括：
图4 基于规则的整机参数化工作流程
1.装载产品框架模型库结构
读取存储产品框架模型库的数据库表，以树形结构显示产品、零部件和特征的分类层次关系，如图5所示。
图5 基于规则的整机参数化主界面―框架模型树
2.产品框架模型的装载和交互
读取产品及零部件的框架模型，对其建模规则进行解析，将产品零部件处理成树形结构（产品装配树）。同时，建立零部件、特征、参数之间的复杂关联关系，以直观的方式进行显示（如图6所示）。接受用户的参数输入、零部件类型选择和特征选择，期间对产品结构树及零部件/特征和参数关系进行实时调整。
图6 基于规则的整机参数化主界面―产品装配树
3.CAD模型生成
首先，遍历产品装配树，根据整机参数化算法，生成创建当前产品的三维模型的过程语句，包括：零部件及其特征实例的创建、零部件及其特征参数更新、零部件装配约束添加等[4]。
然后，启动CAD模型生成引擎，依次执行模型生成描述语句，生成当前产品的三维几何模型。
（四）CAD模型生成引擎
建立常见CAD软件（PRO/E和UG）与整机参数化系统的接口程序。该程序读取整机参数化模块输出的产品模型描述语句，对其进行解析并最终实现三维模型的生成。
四、结 语
传统的整机参数化建模技术存在的主要问题是适用面窄，自适应性差。传统整机参数化建模系统的基本结构：软件设计者首先对需要建模的产品对象进行需求分析，总结其建模的基本规律，包括产品的零部件组成、主要零部件的特征结构、主要的控制参数（主参数）、主参数与其它细节参数之间的约束关系、零部件的装配关系等等；然后程序员编写整机参数化人机界面，界面的主要功能是接受用户的主参数输入；再以主参数作为程序入口，将之前总结的建模规律编写成程序代码；最后调用商品化CAD软件的相关接口函数，建立零部件实例，对其进行尺寸驱动，并进行零部件的装配约束，完成整机模型。上述整机参数化建模技术的最大问题，在于建模规则的不可调控性。建模规则以程序代码（条件、公式、循环等语句）的形式被固化在软件程序代码中，一旦投入使用，最终用户就无法修改建模规则。而实际工程中，尽管统一企业生产的产品之间存在很多相似之处，但是不同型号产品的建模规则仍然存在很多不同之处。完全“刚性”的整机参数化软件很难适应工程的实际需求，这是目前整机参数化技术无法普及的主要原因。
通用性整机参数化建模系统自适应调控方法的理论创新之处在于：整机产品的建模规则与整机参数化程序相分离。也就是说，一般的整机参数化系统，建模规则是以程序代码方式存储的；而在本文中，建模规则以脚本的方式存储在数据库中。这样存储的建模规则是可以调控的，用户可以根据其产品特点，通过建模管理模块对建模规则进行扩充和修改，从而极大的提高了整机参数化软件的自适应性。自适应调控的基本结构是用户指定需要创建的产品类型，整机参数化程序通过对该产品框架模型和建模规则的解析，动态建立该产品的产品结构树，并创建主参数的输入界面，包括零件类型的选取、特征类型的选取、主参数的数值确定等；用户输入参数后，系统自动完成产品建模的一系列工作。通用性整机参数化建模系统自适应调控方法的技术创新之处在于：建模规则的语义描述及其解析。通过对大量产品结构的分析和研究，提出并建立了一套由框架模型和脚本语言构成的建模规则描述与解析技术。
总之，通过应用创新的通用性整机参数化技术，可以极大地提高整机参数化建模系统自适应调控能力。可以将整机参数化技术的适用性从只适用于某类特定产品，扩展为适用于所有的相关产品。
参考文献：
[1]张峰，李兆前，黄传真.参数化设计的研究现状与发展趋势[J].机械工程师，2002（1）.
[2]A Verroust，F Schonek，D Roller.Rule-oriented method for parameterized computer-aided design [J].Computer- Aided Design， 1992（10）.
参数化建模范文第4篇
关键词：工装夹具；零件库；UG；参数化建模；工程图
中图分类号：TP39 文献标识码：
随着时代的发展，各行各业都开始全面使用三维软件进行设计。应用三维软件进行工装夹具的设计对于设计者而言有着诸多的优势：设计结构及效果更直观、可以实现自动干涉检查、设计的模型可直接用于后续的强度、耐久性、模态分析以及CAM。
在工装夹具的设计中，有超过50%的零件是标准件及通用件。对于这些零件，设计人员不得不进行简单的重复性的工作来进行建模绘图，在有设计团队时，团队中的其他人员也无法知道某个零件是否以前设计过，这就需要我们建立一个工装夹具的零件库共享给设计团队中每一个人以提高设计效率。
Unigraphics（UG）是一款中高端的三维CAD软件，具有功能强大、应用范围广等优点，被认为是具有统一力的中高端设计解决方案，是工装夹具行业使用最普遍的三维CAD软件。
UG提供了多种建立零件库的方法，其中关系表达式法（Expression）、用户自定义特征法（.udf）和编程法，都需要使用用户有比较专业的知识，普及性不强。UG还提供了使用电子表格（Microsoft Office Excel）进行部件族设计的功能，我们通常称之为电子表格法（SpreadSheet），凭借此功能，我们可以简单的通过建立电子表格以及模板文件的建模来实现相似零件的批量建模。
1 参数化建模的原理
UG提供了使用电子表格进行部件族设计的功能。在UG建模时，对于类似的零件，可以将零件的各种尺寸（草图和实体建模中的尺寸均可）定义为表达式，然后建立一个关联的电子表格，在电子表格中将各类似零件的不同尺寸输入，最后以此电子表格驱动生成不同的零件。
2 参数化模板文件的构建
我们按照常规的建模方法将零件建模，可以绘制草图进行拉伸回转，也可以使用实体建模，下面以带肩六角螺母的建模进行举例说明。
（1） 实体建模生成螺母的肩部，肩部的直径为D，高度为h1；
（2）建草图，画六角，六角的内切圆直径为S，拉伸六角至总高度H；
（3）画草图，直径为S的圆，向下拔模形成倒角；
（4）实体建模生成螺纹M，螺距为P；
（5）在制图模式完成2D工程图。
3 参数表的建立
在三维模型和2D工程图完成之后，在三维建模环境下，选取“工具”中的“部件族”命令，将建模时定义的各个表达式添加到参数表中，点击“创建”按钮建立参数表，参数表为Excel型式。
图示表格中，第一列是零件的序列号，第二列是零件的名称，后面若干列是建模中用到的各个表达式的名称及其对应数据。
4 标准零件的生成
参数表建立之后，可以保存此参数表，在需要使用时，点击Excel中部件族菜单中的创建部件命令，即可创建出需要的部件。
这些部件除了可以拿来直接进行建模装配之外，本身附带的2D工程图也跟着自动更新，此工程图可直接用于生产制造。
5 零件库的使用方法
运用这种方法我们可以简单的在很短的时间内创建出大量的标准及通用零件。这些零件，我们可以保存在自己的电脑上供个人使用，也可以放在某个共享目录里供整个设计团队进行调用。
设计团队需要调用零件库时，只需在UG的重用库窗口中右键鼠标，点击添加库，选择到存放零件库的路径即可。同时将存放零件库的路径添加到UG的装配加载选项中。
有了这个零件中，我们在设计工装夹具时，如果需要使用库里的零件，直接把库里的文件拖到当前装配文件即可；如果我们需要一个库里没有但是差不多的零件，可以简单的把库里的零件拉出来后进行适当修改，3D模型更改后，2D工程图会跟随模型自动修改，无需人工干预。
结语
本文通过简单易学的方式成功的实现了工装夹具零件库的参数化建模及其工程图的生成，此方法现在正在应用于上海三菱电梯有限公司的工装夹具设计部门，已建零件库中达到四千多个标准件及通用件，大大方便了设计团队的使用效率。
参考文献
[ 1 ] 杨晓琦、胡仁喜，UG NX 6.0标准教程， 清华大学出版社，2008.
参数化建模范文第5篇
关键词参数化；逆向设计；建模
中图分类号：H：文献标识码：A：文章编号：1673-9671-(2012)022-0196-01
当前，缩短产品开发周期，不断推陈出新，才能适应市场需求。更有迅捷的产品设计方法的应用势在必行。但是大多数工业类的零部件具有功能多样化、外观造型复杂化等特点。对于传统开发流程而言，由于正向设计产品周期长、成本高的缺点不断突出，这些显然它已经很难适应。本文针对机械产品中普遍的零部件逆向设计，提出了一种有效快捷的参数化设计方法和及其流程，以实例设计进行详细介绍，是零部件高效设计新理念。
1参数化逆向设计介绍
逆向设计是产品设计的逆向工程，是先有通过一些有效的方法得到产品的外观模型，然后利用外观扫描数据快速建模，以缩短产品在正向设计阶段对外观设计的时间。这是相对传统设计而言的，传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，称其正向设计。而逆向参数设计能快速建立新产品的数据化模型，在参数化的基础上，快速修改优化结构尺寸等，可以大大缩短新产品研发周期，提高设计效率。整个参数化逆向设计工程一般包括数据采集点云、数据处理和参数化建模。
2参数化建模过程
参数化建模是要求所建模型的外观特征，几何尺寸具有可修改、可优化的功能的三维模型。参数化后的模型能修改方便，使得用户对模型进行优化时无需重新建模，只需对必要的参数，包括特征的尺寸，角度等，进行修改就可以自动生成零件模型。
1）参数化模板。CATIA参数化的模板是通过零部件设计过程中得一个参考点来控制，这个点是原点坐标系里面的一个确定的点，所有设计的点、线、面都必须相对于该点来确定。根据零件设计的一般过程，提出了一个合理的参数化模板。
根据零件结构特征，不同的软件的建模方法大致相同，因此，可以将参数化模板分为：扫面数据、原点坐标系、零件设计过程和最终结果四大部分。整体模板结构形式如图1所示。
通过原点坐标系和扫描数据，确定一个参考点，并给出其坐标（可以是零件孔位的中心点）。然后分析零件，确定建模思路，在不考虑各类特征的情况下利用参考点建好基础面，形成零件的主干，然后根据参考点将特征建好，最后完成零件的建模，整体数据与参考点具有尺寸相关性，所有基础点线面的尺寸可修改。
2）实例设计过程。通过三维激光扫描仪采集了某钣金件的数据。由于环境及仪器本身震动等因素的影响，会出现一部分误差较大的数据，所以在进行建模之前，先在软件中对数据处理，先定位好坐标系；然后去杂、光顺和三角化，最后数据优化，由于扫描的点是非常多而且密集的，通过压缩不必要的数据，这样可以提高计算机运行速度。数据导入catia中如图2所示。
必须根据上面的数据判断出每个特征具体是什么（如：平面、圆柱面、球面等），只有这样才能用明确的方法来进行设计，当然有些地方变化太小了，不可能看出来的，就可以根据作出来的面和点云的精度来判断，精度达不到要求就要考虑其他的特征，或者通过几个面来完成。在实际的设计中不能只看它的精度，要从零件制造的变形等多方面考虑，所以有些不足的地方须要补上，搞清楚工艺变形以便逆向设计出的零件达到要求。
根据参数化模板进行设计；第一步，导入零件扫描数据。第二步，原点坐标系，是该零件在整个产品中的参考坐标系，用于装配或者导入其他软件进行分析。第三步，若是对于一些对称或旋转零件，可以考虑过设计一半或一部分，这样加快建模速度。第四步是整个零件的建模过程，首先取好参考点，一般以特殊的点，如孔的中心点。然后是分析零件，确定大面设计，然后是特征包括凸凹台，翻边，切边，孔，按步骤依次完成。第五步是生成零件实体，这便是最终模型。
整个参数化设计的核心在于建模的时候都是通过一个点来形成参数关联，通过控制点的位置就可以控制零件特征的位置，通过基础点线面征的尺寸来控制所绘制的图形的尺寸。一般情况下，零件件是由主干模型和特征组成的，而主干模型一般是规则简单的几何体，这样分解零件就可以在建模时，按照上述步骤进行都是可以实现，而对于过度复杂的个别零件不适用。
从上面的整个设计过程可以看出，零件的结构逆向设计主要就是想
办法怎么在固定的坐标系中，从点云中提取对工程化设计有用的信息（点、线、面），再结合设计零件的要求和生产工艺，再按照参数化的设计流程就可以实现整个逆向工程化了。其难点是思考零件的建模思路，分解好主干和特征，这样才能有效的利用参数化来后期改进和
优化。
3结论
综上所述，零部件相互间有着紧密的联系和协调性，应用参数化设计在现代机械产品开发中具有重要的意义，可以大大提高零件开发设计的工作效率，适合系列产品的演变，大大缩短产品开发周期。自定义参数化模板在零件设计过程中可以很好的体现参数化设计优势，培养了零件开发设计中的整体设计理念，通过对零件结构特征的分析理解，可以很好把握零件的要素特征和关键结构形式，便于优化设计零件，从而提高零件件设计质量。
参考文献
[1]王霄.逆向工程技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2004.
参数化建模范文第6篇
【关键词】绘图数据处理
中图分类号：C37 文献标识码：A 文章编号：
快速绘图与建模是近年来计算机技术研究的重点内容之一。目前绘图和建模基本采用参数化技术、变量化技术和面向对象技术。普通用户短时间内难以掌握上述方法。本文笔者根据自己多年的工作经验，探讨了绘图与数据处理。
一、数据处理
AutoCAD是绘图软件，Excel是办公软件，两者的数据格式并不相同，直接利用Excel文档中的测量数据实现快速绘图首先要做的工作是数据处理，即如何把文档中的测量数据转换成AutoCAD绘图的矢量数据。本文利用Excel的数据处理能力把Excel中得测绘数据转换成矢量数据并按一定的方式保存在Excel中，以便于AutoCAD直接读取这些数据进行绘图。
1、数据解析
测绘数据在文档采用图表方式描述，数据表中数据元素关系属于树型集合结构，即表中的数据元素是“属于同一个集合”(这些数据属于同一建筑)。从结构上看，该结构的数据元素之间存在着一对多的关系，其中的根节点表示建筑物的边长，子节点表示室(户)的边长，叶子节点表示房间的边长。这种存储结构可以方便的将数据按建筑的几何特性进行有效组织，并将其转换为能够方便的进行编辑和移动的节点的形式；而且这种树状结构非常适合系统进行各种遍历操作。由于文档中的测量数据在格式、组织等方面与CAD完全不同，因此要实现快速绘图必须把文档中的数据格式转换成CAD的格式，进而驱动CAD自动绘图。数据格式的转换正是数据解析所要做的工作。数据解析首先对读入内存的文件进行遍历，读取所需要的数据元素，将其转换成树形层次结构，其中树的根节点表示整个建筑物的尺寸信息，第二层表示房间之间的分界线，叶子节点表示各房间的墙线信息；然后把根节点和子节点的数据值赋给对应的数组，每一个数组表示对应节点的坐标。解析就是把每一节点值转换成CAD中对应点的坐标格式。
2、Excel概述
Microsoft Excel是美国微软公司开发的Windows环境下的电子表格系统，它是目前应用最为广泛的办公室表格处理软件之一。Excel软件的强大的数据处理功能和操作的简易性逐渐走入了一个新的境界，整个系统的智能化程度也不断提高。Excel具有强有力的数据库管理功能、丰富的宏命令和函数、强有力的决策支持工具，它具有以下主要特点：分析能力、操作简便、图表能力、数据库管理能力五、宏语言功能、样式功能、对象连接和嵌入功能。
3、数据格式转换
数据格式转换的任务是把Excel中的测量数据转换成矢量数据并按一定顺序保存在Excel中。其工作工作机理：数据格式转换实质是把Excel工作簿(Workbooks)中工作表(worksheet))中数据，按预设的转换公式转换成矢量数据再保存到另一张工作表(worksheet2)中。
二、基于文档快速绘图
（一）快速绘制二维平面图
1、图形的分解
建筑物图形的分解是按照文档中的数据关系和拓扑关系来进行。测量数据在文档中采用图表方式描述，数据表中数据关系属于树型集合结构，即表中的数据是“属于同一个集合”(这些数据属于同一建筑)。从结构上看，该结构的数据元素之间存在着一对多的关系，即多个数据对应一个建筑结构。根节点表示建筑物的边长，子节点表示室的边长，叶子节点表示房间的边长。
2、定义基本图元对象
根据图形的分解结果，把基本图形定义为图元对象并设置参数控制其的大小和形状，用转换后的矢量数据对参数赋值。图元参数表示基本图形的端点坐标。这种绘图方法即能绘制形状不同的图形(克服了参数化绘图只能绘制形状相同的图形)，又避免控制参数的人工输入，把人机交互式输入参数改为程序自动读取数据。
利用VB中对象定义语句创建轮廓线图元对象，把轮廓线图元定义为AcadLWPolyline的对象，设置一组参数变量作为参数，参数值用来表示建筑物轮廓的各点坐标，用Linewithds和Linecolor等变量用来定义线宽线型颜色等。
3、绘制基本图形
绘制轮廓线：把轮廓线图元对象定义完成后，即可对参数赋值。数据处理中转换的矢量数据保存在Excel中，打开Excel读出单元格中的矢量数据对图元参数赋值，再用绘图语句调用图元对象参数进行绘图。
4、基本图形的组合
整个建筑的轮廓线、室线、房间线绘制完成后，不同墙线相交时可能会有多余的交叉，此时需要把这些多余的墙线删除。根据数据处理中的拓扑关系判断哪些线段是多余线段。如当分户线与房间线相交时，房间以外的线段即为多余线段。选择多余的墙线，再调用修剪命令(Trim)删去多余的墙线；或者定义一个集合把所有多余墙线放入其中，再把该集合置空。即可得到建筑平面图。
5、绘图示例
下面是某办公楼的快速绘图过程。
调用绘图模块，选择绘制轮廓线，系统从文档中读取测量数据，并进行数据矢童化，对轮廓线数据结构中的参数赋值，驱动CAD绘制办公楼的外部轮廓线。再分别选择绘制分户线、绘制房间线，完成办公楼的分户线、房间线的绘制，最后用修剪语句((Trim)删除草图中的多余线段，即可得到办公楼的平面图。绘图过程如图.
绘图过程示例
（二）快速绘制三维线框图
建筑物一般由大量基本构件组成，如房屋中的房顶、墙体，凉亭的柱等，这些基本构件可视为可再分的结构。建筑实体中绝大部分构件的几何形态都是标准的，其建模方法有规则可循，可以通过少量的特征参数来表达。改变特征参数的值可以控制构件的大小和形状。本文通过特征参数对构件对象建模，构件模型通过布尔运算组成建筑模型。这种建模方法的优点一方面是降低建模难度。传统建模方法是对整个建筑建模，本文是对构件建模。对构件建模比对整个建筑建模简单得多，对构件建模更易于实现。另一方面利用计算机自动建模技术提高建模速度。在传统建模中数据的输入和建模过程都靠人工完成，这是造成传统建模速度较慢的主要原因。快速建模把数据输入和建模过程全部交给计算机完成，因而大大提高建模速度。
结束语
以上就是笔者在工作中的一些工作体会，当然还有待继续研究完善，比如：进一步完善绘图和建模方法，归纳齐全规则对象和不规则对象结构特点；进一步完善系统功能，使之不仅能够绘图、建模，还能对建立的对象进行材料、载荷等性能进行分析研究等。
【参考文献】
[1]唐泽圣，周嘉玉，李新友，计算机图形学基础[M].清华大学出版社，1995: 78-100
参数化建模范文第7篇
关键词：所图油田 三维构造 地质建模
一、区域地质概况
所图油田位于松辽盆地中央坳陷区长岭凹陷中南部，东部为华字井阶地，西为大安—红岗阶地，北为乾安次凹，南为黑帝庙次凹。是松辽油区已发现的最小油田。开发目的层为青山口组二、三段中的高台子组油层。
二、三维地质建模思路
地质建模技术是对油气储层定量表征及对各种尺度的储层非均质性刻画的高新技术。它综合利用各种地质、地震、测井和动态数据，建立定量精确的三维可视化地质模型。通过对油藏三要素，即构造，储层，流体的定性与定量描述，最终量化描述储层砂体、油层以及储层内部孔、渗、饱等参数的空间展布特征，并形成可视化的三维地质模型[1]。
依据所图油田现阶段开发初期特点，本次地质建模研究的重点是建立三维构造模型和储层参数随机预测模型，通过储层构造、断裂特征精细描述、砂体分布及连通状况、油层分布状况等以及储层参数三维空间展布特征研究[2]，为开发部署以及开发综合调整提供可靠的地质依据。
地质模型主要在以下三方面进行构建：
1.应用井震结合技术建立了所图油田高台子油层精细构造模型，构造单元与地质分层一致，垂向上细分为13个单元；
2.根据油田精细油藏描述结果，精细解剖了研究区储层的砂体及微相展布特征，建立了高Ⅰ组（K2qn3Ⅰ）和高IV组（K2qn2Ⅰ）的“相控”砂体分布模型和油水分布模型；
3.根据新完善的有效厚度和油水解释标准，建立了地质建模知识库，进行单井物性参数解释。在此基础上，将测井解释数据离散化，建立了研究区高I组（K2qn3Ⅰ）和高IV组（K2qn2Ⅰ）的储层参数（孔隙度、渗透率、饱和度）分布模型。
三、储层地质建模
1.精细构造建模
1.1井震结合构造建模
所图油田工区范围大，现有井点控制程度较低，如完全应用钻井资料建立构造模型，由于不同地区井控程度的差异，导致构造模型精度低，不能准确反映油田整体构造特征。对此，采用井震结合建模方法建立所图油田构造模型。
井震结合构造建模方法是将传统地震构造解释方法、地质描述方法和三维地质建模方法的有机统一，其成果对于准确描述稀井网区域整体构造以及单砂体顶面构造特征具有重要作用。井震结合构造建模操作流程[3]：
1.1.1通过已开发区块精细解剖结果，统计各小层厚度的分布概率；
1.1.2 以地震解释油层组顶面、底面构造形态为约束条件，垂向上按照各小层厚度的分布概率进行垂向插值建立了整体构造模型；
1.1.3应用开发井和周边探、评井数据对模型进行校正，确保模型的解释精度。
构造建模计算方法：建模区域已经经过了精细地震解释，所以在构造建模中使用确定性建模的克里金插值法。克里金插值法为光滑内插方法，考虑待估点位置与已知数据位置的相互关系以及变量的空间相关性[4]。
对于构造建模，通常采用的数据是地震数据和井点数据。利用井点数据建立构造模型，结合数字化构造成果图，对于密井网地区能够建立比较准确的构造模型，但是对于稀井网和空白区块则控制程度较低，井间预测值偏差大。地震数据正好可以弥补这一缺点，与单纯应用井点数据为约束的条件模拟方法相比，该方法的模拟精度更高，能够相对准确的反映出储层构造特征。
1.2构造建模结果
四、取得的认识
从构造建模结果看，研究区整体处于西北高、东南低的构造格局，由于断层的切割作用，整体构造被复杂化，形成地堑、地垒相间的构造格局。
1.SN301区块位于工区东北部，为局部的小型背斜构造，高I组（K2qn3Ⅰ）和高IV组（K2qn2Ⅰ）顶面构造具有相似的构造特征，在背斜构造周边均存在一构造平台，从构造剖面上看，形成“草帽”型构造格局，这也为该区块油气富集提供了条件。
2.根据地质模型进行了SN301区块的历史拟合和预测研究，数值模拟区域产量、采出程度、含水对比曲线。从区块拟合情况看，拟合结果较好。通过上述基础工作验证后，认为所建油藏数值模型可用于各项机理研究和开发指标预测。
参考文献
[1]潘钟祥，《石油地质学》，地质出版社，1986.
[2]陈恭洋，《油气田地下地质学》，石油工业出版社，2007.
[3]刘振宇，《油藏工程基础知识手册》，石油工艺出版社，2002.
参数化建模范文第8篇
【关键词】 计算机 数学建模 应用
前言
数学的研究是对模式的研究，而数学建模即是通过数学方法对现实规律进行抽象概括从而求解的过程。在自然科学领域，数学建模利用逻辑严密、体系完整的数学语言求解出了更为精确的方案。
而近年来，交叉学科的发展使得数学建模技术逐渐运用到了金融、经济、环境等多个领域，重要性日益凸显。而计算机本身强大的计算能力使得复杂的数学建模成为了可能，逐渐成为建模过程中必不可少的重要工具。
一、数学建模的主要特点
数学建模的分析流程包括：通^调查分析了解现实对象，做出研究假设，用数学语言构建约束条件，得出实际问题的解决方案。而数学建模与数学研究相比，有着自身的显著特点。
1.数学建模与数学研究不同，更侧重于解决实际问题。以2016年全国大学生数学建模竞赛为例，四道题目分别为：系泊系统的设计、小区开放对道路通行的影响、电池剩余放电时间预测、风电场运行状况分析及优化。可以看出，数学建模主要研究工业与公共事业规划等应用问题，比纯粹数学研究更为实际，更讲究可操作性。
2.数学建模中的模型设定具有主观性，合理修缮模型能够得出更为精确的解决方案。对于同一现实问题，不同的模型设定者的思路、角度、约束条件等参数都有所不同，因而数学建模中的模型设定是具有主观性的。在实际运用中，完美的模型很难建立，模型的多次修改与完善才能够更好地达到预期的效果。
3.数学建模涉及的学科领域更为宽泛，一般需要运用海量数据和复杂计算。数学建模的运用领域涉及到工业规划、环境保护、经济管理等交叉学科，数据的种类与数量往往十分庞大，运算过程较为复杂，一般需要重复引用并多次计算。以全国大学生数学建模竞赛2015年B题“互联网+时代出租车资源配置”为例，涉及学科包括交通规划、公共服务、人口学等领域，在建模求解中很可能将处理出行周转量、出租车数量、人口数等大量数据。
二、计算机技术在数学建模运用中的主要功能
1.计算机为数学建模提供了海量计算与存储的强大支持。自1946年2月世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生开始，计算机的存储与计算能力迎来了飞速发展。超级计算机的出现，更是使计算机的运行能力达到了新的量级。现如今，计算机的大容量智能存储与超高速的计算能力，使得气象分析、航空航天与国防军工等尖端研究课题的数学建模成为了可能。
2.计算机为数学建模提供了更为直观全面的多媒体显示。目前，以计算机为载体的文字、图像、图形、动画、音频、视频等数字化的存储与显示方式被大量运用，使得交互式的信息交流和传播变得更加顺畅。在数学建模中，多学科的涉及使得建模过程中的显示、推断与监测变得尤为重要，而计算机的出现大幅提高了信息传递、显示、交互的效率。
3.计算机自动化、智能化的属性与数学建模相辅相成，互相促进。在计算机的辅助下，程序能够智能化地进行模型建立、模型漏洞的修缮，避免了低效率的计算过程。例如，某个关键数据或参数的修改，对于整个模型是“牵一发而动全身”的，计算机不仅能够保存多个版本的计算结果，它的智能引用还能够使得各项计算自动引用修改后的新数据，从而使整个模型时刻保持统一。
4.计算机模拟能在不确定的条件下模拟现实生活中难以重复的试验，大幅降低了实验成本，缩短了辅助决策的时间。由于在实际问题中，我们所需参数的值通常是不确定的，无法用数学分析的方法分析和建立数学模型，且通过大量实验来确定参数的过程从时间、人力、物力等因素都要付出昂贵的代价，甚至从客观上无法进行。而计算机通过历史数据或者特定函数或概率关系能够建立预测模型，得到目标值的概率分布从而辅助决策过程。
下面我们以经济管理中的项目决策为例，简要分析计算机模拟的强大功能。
假设我们要启动某大型商场的建造，目标是利润最大化，但项目成本与项目收益都是不确定的，我们便可以建立数学模型，辅助我们的投资决策过程。
（1）模型建立
建立基本的函数关系，构建目标变量。在本案例中，收入减去支出等于利润为最基本的关系，而利润最大化即为目标。
（2）具体参数输入
分析每项变量的影响因素，收集相关数据。在收入中，决定因素包括了消费人数和人均消费额，这两项参数又可由商圈人流量、地理位置、居民的人均收入、商场的档次定位几项参数决定。在成本中，商品成本、以广告费用为主的销售费用、管理费用、财务费用和非经常性项目构成了主要成本。值得注意的是，有些指标之间是具有相关性的，例如商圈地理位置将影响到租金，商场的定位将影响所售商品的成本，而销售费用除了直接影响支出以外，在一般情况下也与收入成正相关关系。这些复杂相关关系的运算量很大，使用计算机能够高效地实现计算和模拟。
（3）具体参数预测
分析每项细分参数的概率分布，控制输入。可以通过静态模拟和动态模拟进行预测。例如人流量、人均收入等都是不可控变量，可通过不断的实时数据输入进行预测，而销售费用等变量可通过内部管理进行调控，可以使用特定比例等方式直接进行静态预测。
（4）结果分析
根据各项变量的概率分布，我们可以根据不同变量的特定值进行组合，从而得到特定组合下的利润值，最终得到利润在其值域上的概率分布，从而辅助我们的决策过程。例如，在利润为负（即亏损）的概率超过某个百分比时不启动项目，在利润超过某个值的概率超过某个百分比时启动项目。
笔者认为，计算机模拟集合了海量存储与计算、仿真与模拟等功能，是数学建模中最为强大的运用，大幅提高了决策过程的效率。现如今，计算机模拟已经在经济管理决策、自然预测等方面起到了重要作用。
三、计算机技术在数学建模中的主要运用工具
3.1数学软件
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件，是数值分析计算、数据可视化等领域的高级计算语言，不仅能够对微积分、代数、概率统计等领域进行常规求解，还在符号、矩阵计算方面各有特长。这些软件是数学建模中运用最为广泛的工具。
3.2图像处理
（1）Photoshop：著名的图像处理软件，主要运用于平面O计与图像的后期修饰。
（2）CAD：可视化的图像处理软件，能够实现三维绘图，广泛运用于工程设计领域。图像处理软件能够满足部分建模问题中精确构图显示的要求，例如工程设计等问题，CAD的三维建模能够有效协助决策分析。
3.3统计软件
（1）R语言：免费开源的统计软件，程序包可以实现强大的统计分析功能。
（2）SPSS：入门级统计软件，能够完成描述性统计、相关分析、回归分析等基础的统计功能。
（3）SAS：专业的数据存储与分析软件，具备强大的数据库管理功能，广泛运用于工业界。统计软件能够满足数学建模中对于海量数据存储与分析的要求，是建模分析中最为重要的工具。
3.4专业编程软件
（1）C++：严谨、精确的程序设计语言，因其通用性与全面性被广泛运用。
（2）Lingo语言：“交互式的线性和通用优化求解器”，是一种求解线性与非线性规划问题的强大工具。专业的编程语言能够结合、辅助其他类软件进行程序编写，完成特定情况下的建模、规划等问题。例如Lingo语言，便能实现在规划类问题中优化分析、模型求解等强大功能。
四、结束语
数学作为研究数量关系和空间形式的基础科学，已经成为了解决众多实际问题的重要指导思想之一。而计算机作为规模化、智能化、自动化的计算工具，将进一步扩展数学思想在众多领域的基础实践。可以预见的是，广泛运用计算机技术的数学建模理论，将不断运用到社会发展各个方面，协助人类攻坚克难，在追求真理的道路上坚定前行、永不止步。
参 考 文 献
[1]高瑾，林园. 浅谈计算机技术在数学建模中的重要应用[J]. 深圳信息职业技术学院学报，2016，（03）：54-57.