3. 参数化造型技术
尺寸驱动技术 变量几何技术
尺寸驱动（Dimension-driven ）也就是 以前普遍称为的参数化造型（ Parametric Modeling ）
原理:将尺寸标注的变化自动转化成几 何形状的相应变化。
尺寸驱动技术就是根据尺寸约束，用计 算的方法自动将尺寸的变化转换成几何 形体的相应变化，并且保证变化前后的 结构约束保持不变。
用户参数是指用户定义的参数。例如： 体积＝P1*d1／4
2.基本特点
1)基于特征：将某些具有代表性的几何形状定义为特征，并将 其所有尺寸存为可调参数，进而形成实体，以此为基础来进行 更为复杂的几何形体的构造； 2)全尺寸约束：造型必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束 ），不能漏注尺寸(欠约束)，不能多注尺寸(过约束)； 3)尺寸驱动设计修改：将形状和尺寸联合起来考虑，通过尺寸 约束来实现对几何形状的控制。通过编辑尺寸数值来驱动几何 形状的改变； 4)全数据相关：尺寸参数的修改导致其它相关模块中的相关尺 寸得以全盘更新。
结果：Pro/E进入了市场，参数AD 技术都是用固定的尺寸值定义几何元素， 每一个几何元素都有固定的位置。如果要修改设计内 容，就必须删除原来的几何元素后重新绘制。
在任何一个设计过程中，大量的修改和反复是不可避 免的。以传统的设计CAD 技术进行设计，会使设计 者陷入大量的、繁杂的绘图的工作中。
几何约束是指：
➢ 结构约束(也称拓扑约束)。指构成图形各几何元素间 的相对位置和连接方式，属性值在参数化设计过程中 保持不变。在工程图中，此类约束往往是隐含的，并 不明确给出，如平行、垂直、相切、对称等。
➢ 尺寸约束。指图中标注的尺寸，如距离，角度等。
➢ 参数约束。指尺寸参数之间的关系，用表达式表示。
软件商品化程度低，开发者本身就是CAD大用户，彼此 之间技术保密
CV 由美国波音(Boeing)公司支持 I-DEAS 由美国国家航空及宇航局(NASA)支持 UG 由美国麦道(MD)公司开发 CATIA 由法国达索(Dassault)公司开发
效益显著，许多车型的开发周期由原来的6年缩短到只需 约3年。
尺寸驱动法一般用于结构形状基本定形，可以用一组参 数来约定尺寸关系的设计对象。生产中最常用的系列化 零件就属于这一类。
尺寸链的求解
工程图中绝大多数是以水平和垂直方向尺寸链即轴向尺寸链为 其主要的尺寸约束，对于角度、斜标注、半径标注等，也可转 换成相应的轴向尺寸。
水
a3
a5
平
a2
尺
a6
寸
a4
链
a1
第6讲 产品参数化造型
张秀芬 内蒙古工业大学机械学院研究生课程
80年代 70年代 70年代 20世纪60年代
参数化造型、 变量化造型、 特征造型技术 实体造型
自由曲面造型
线框造型技术
CAD技术发展历程
第一场CAD技术革命—曲面造型技术（70年代初） 达索飞机制造公司 贝塞尔曲面 CATIA
价格昂贵，租用一套CATIA的年租金需15～20万美元
第二场CAD技术革命—实体造型技术
起因：有了表面模型，CAM的问题可以基 本解决。但由于表面模型技术只能表达形体 的表面信息，难以准确表达零件的其它特性， 如质量、重心、惯性矩等，对CAE十分不利， 最大的问题在于分析的前处理特别困难。
障碍：但是由于计算量大，很多公司并没有 真正投入。而着重于表面模型的研发。
常用的尺寸标注类型有：
(1)沿水平方向的线性尺寸； (2)沿竖直方向的线性尺寸； (3)沿倾斜方向的线性尺寸； (4)直径； (5)半径； (6)角度； (7)坐标； (8)参考尺寸。
结构约束举例：
关系式中可用的参数类型有： 1. 尺寸符号：包括设计轮廓、零件、装配中的尺寸、 参考尺寸。 2. 公差符号：包括对称格式公差符号包括对称格式、 负偏差、正偏差。 3. 实例个数：一般是指一个阵列方向上的实体个数。 4. 用户参数
在三维空间中，一个几何形体可以用一组特征点定义，
每个特征点有3个自由度．即(x，y，z)坐标值。用N个特 征点定义的几何形体共有3N个自由度，相应需要建立 3N个独立的约束方程才能唯一确定形体的形状和位置。
将所有特征点的未知分量写成矢量：
个数
X=[x1,y1,z1,x2,y2,z2,…,xN,yN,zN]T N为特征点
结果：CV最先在曲面算法上取得突破，取 得了市场领导者的地位。
第三场CAD技术革命—参数化技术 起因：80年代末 硬件成本 20+万美金--〉 几万美金
一些中小企业对CAD软件有需求。 参数化技术特点：基于特征、全尺寸约束、 全数据相关、 尺寸驱动设计修改。
障碍：主要市场是飞机和汽车用户，注重 自由曲面功能。而参数化技术不能提供很好 的工具。
几何形体 几何约束 几何尺寸
方程求解 实例匹配
求解实例
尺寸驱动的实现
实现尺寸驱动的关键，在于尺寸链的求解。
尺寸驱动的几何模型由几何元素、尺寸元素和拓扑元素 三部分组成。当修改某一尺寸时，系统自动检索该尺寸 在尺寸链中的位置，找到它的起始几何元素和终止几何 元素，使它们按新尺寸值进行调整，得到新模型，接着 检查所有几何元素是否满足约束。如不满足，则让拓扑 约束不变，按尺寸约束递归修改几何模型，直到满足全 部约束条件为止。
AutoCAD采用了参数化技术吗？
5.9 参数化造型技术
1. 基本概念
参数化：将设计要求、设计原则、设计方法和设计结果用灵 活可变的参数来表示，以便在人机交互的过程中根据实际情 况随时加以更改。
参数化造型：采用尺寸驱动的方式改变几何约束构成的几何 模型。
a1 a2
a1 a2
b2 b1
b2 b1
AB
CD
EF
G
树 结 构
A
a1
a2 a3
F
C
D
a4
a5
a6
B
G
E
结点表示一条尺寸界线所处的坐标点，结点间的连线表示尺寸线
2. 参数化造型方法
尺寸驱动技术 变量几何技术
变量几何法是一种基于约束的代数方法，
它将几何模型定义成一系列特征点，并以 特征点坐标为变量形成一个非线性约束方 程组
当约束发生变化时，利用迭代方法求解方 程组，就可以求出一系列的特征点，从而 输出新的几何模型