1引言
   
    在當今的工業(yè)領(lǐng)域，越來越多地把產(chǎn)品的設(shè)計、分析、制造、數(shù)據(jù)管理與信息技術(shù)融為一體，以此提高工業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。以前，三維產(chǎn)品模型的設(shè)計都是首先由設(shè)計師在圖板上畫出圖樣，然后由圖形軟件使用人員根據(jù)圖樣繪制出產(chǎn)品模型，這樣既浪費了人力和物力，設(shè)計效率也比較低。隨著SolidWorks等三維設(shè)計軟件的廣泛應(yīng)用，以其開放性體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用高級編程語言設(shè)計程序來實現(xiàn)三維模型的參數(shù)化設(shè)計，這樣無疑提高了設(shè)計的自動化水平。本文正是以SolidWorks為基礎(chǔ)，通過高級語言程序設(shè)計進行圖形繪制軟件的二次開發(fā)，使用戶通過友好的參數(shù)設(shè)定界面輸人齒輪參數(shù)，根據(jù)不同的參數(shù)，自動生成一系列齒輪模型，既節(jié)省了資源，也縮短了產(chǎn)品設(shè)計周期，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計效率，對工業(yè)產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計的進一步發(fā)展有重要意義。
   
    2參數(shù)化設(shè)計模型
   
    參數(shù)化設(shè)計是由軟設(shè)計者根據(jù)軟件使用者提出的需求，結(jié)合實際設(shè)計問題，預(yù)先設(shè)置一些幾何圖形的約束條件，供軟件使用者以此定制自己的產(chǎn)品造型。在實際問題中，主要是幾何尺寸方面參數(shù)的約定，這些約定之間要符合一定的約束關(guān)系。一般情況下要求符合以下三個關(guān)系:基于特征的、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)，以此保證約定的有效性。
   
    參數(shù)化設(shè)計模型的形成過程如圖1所示:首先，對實際要解決的問題進行分析，根據(jù)實際問題確定關(guān)鍵的約束條件，這些約束條件必須能夠確定并且唯一確定一個造型;然后輸人約束參數(shù)，并進行參數(shù)有效性判定，即參數(shù)間不能有不相容條件存在，并據(jù)此判定是否需要修改參數(shù);最后，觀察繪制的模型是否符合要求，如果符合則保存設(shè)計好的產(chǎn)品造型，否則進行參數(shù)的修改重新進行繪制和判定。這樣就是參數(shù)化設(shè)計的整個過程。
   

    3齒輪參數(shù)化設(shè)計原理
   
    在直齒輪參數(shù)化設(shè)計的過程中，首先要根據(jù)齒輪繪制的特性，分析問題，提取問題的約定參數(shù);然后是分析齒輪模型，設(shè)計漸開線齒廓和齒根過渡曲線的關(guān)系，分析時，設(shè)定好參變量，預(yù)留程序設(shè)計接口，這是編程實現(xiàn)的基礎(chǔ);最后應(yīng)用高級編程語言，設(shè)計界面，編程實現(xiàn)。
   
    3.1提取約束參數(shù)
   
    這里以直齒輪為例，分析約束參數(shù)的提取過程，該方法可以擴展到其它產(chǎn)品模型約束參數(shù)的提取中。根據(jù)用戶在設(shè)計直齒輪圖樣時的需求，結(jié)合齒輪設(shè)計的關(guān)鍵尺寸約定，這里得到直齒輪的主要參數(shù)有:齒數(shù)z，模數(shù)m，分度圓壓力角a，齒頂高度h,頂隙系數(shù)c，變位系數(shù)e，拉伸厚度hou。這些是齒輪繪制時的常用參數(shù)，約定了這些變量，一個直齒輪便定制好了且是唯一的。
   
    3.2齒輪繪制算法分析
   
    齒輪繪制算法的設(shè)計主要是漸開線齒廓的算法設(shè)計，在這個過程中要掌握齒輪的設(shè)計原理，靈活應(yīng)用VB程序設(shè)計方法，充分利用SolidWorks的API函數(shù)進行設(shè)計。有關(guān)齒輪繪制算法的分析，這里以直齒輪的算法分析與設(shè)計為例，詳細論述了齒輪參數(shù)化繪制的方法，其主要包括以下幾個關(guān)鍵部分:
   
    (1)繪制齒根圓并拉伸:這里調(diào)用SolidWorks的AP1函數(shù)以正視圖為繪制平面，建立草圖，用CreateCircle畫齒根圓，半徑由約束參數(shù)計算為:rf=(z一2*h一2*c+2*e)*m，然后拉伸生成圓柱體，即:齒坯;
   
    (2)繪制漸開線齒形草圖:齒廓的生成主要有兩種方法，一種是用直線段逼近的方法，另一種是先確定齒廓上的部分點，用曲線擬合的方法。直線段逼近法計算量比較大，曲線擬合算法簡單同時在精度上也并不比直線段逼近法差，所以這里選擇曲線擬合的方法生成漸開線齒廓。