基于SolidWorks二次开发的牙嵌式离合器参数化建模技术

0 引言

    SolidWorks是世界上第一款基于Windows平台的三维机械设计软件，是Windows原创软件的典型代表，由于其优异的性能、易用性和高效性，极大地提高了机械设计效率，在全球机械行业中应用十分广泛。然而，由于国外的设计标准与国内有诸多不同，从而造成SolidWorks中的标准件库不能满足国内的设计要求；另一方面，针对实际生产中非标准件繁杂重复的设计工作，有必要对其进行二次开发，以减少设计工作量、提高生产效率。

    牙嵌式离合器在国内多年的设计积累中，已经形成一套尺寸标准，但由于其类型繁多，建模尺寸重复繁琐，本研究以SolidWorks软件为基础，对矩形牙嵌式离合器进行参数化快速建模，利用SolidWorks API函数和VB语言，设计控制模型的程序和人机交互界面，用户可以在SolidWorks环境下，根据所需尺寸在交互界面中选取和计算相应的尺寸参数，自动生成离合器模型，达到参数化设计目的。

1 SolidWorks参数化建模原理和方法

1．1 建模原理

    参数化建模是将三维建模与程序控制相结合，根据已有三维模型，针对该系列零件模型进行尺寸分析，进行参数化编程，实现参数的快速检索，修改参数值能快速生成新的三维模型。参数化开发过程如图1所示。

    图1 参数化开发过程

1．2 建模方法

    SolidWorks软件参数化设计主要有两种方法。一种是利用SolidWorks的参数化尺寸驱动特性，通过尺寸标注的方式描述，将草图、特征的尺寸与已知的驱动尺寸相关联，修改驱动尺寸则与之相关联的草图、特征的尺寸随之改变，实现程序和图纸的联动，从而实现参数化设计的功能；另一种是程序驱动法，利用编写的程序语言来控制建模的各种操作，实现零件的自动化生成。本研究采用程序驱动法进行参数化建模。

1．2 建模方法

    SolidWorks软件参数化设计主要有两种方法。一种是利用SolidWorks的参数化尺寸驱动特性，通过尺寸标注的方式描述，将草图、特征的尺寸与已知的驱动尺寸相关联，修改驱动尺寸则与之相关联的草图、特征的尺寸随之改变，实现程序和图纸的联动，从而实现参数化设计的功能；另一种是程序驱动法，利用编写的程序语言来控制建模的各种操作，实现零件的自动化生成。本研究采用程序驱动法进行参数化建模。

2 牙嵌式离合器的参数计算和选用

    牙嵌式离合器在国内已经标准化，其尺寸参数主要根据其传递的转矩决定，设计计算公式如下：

    根据上式计算出轴直径后，离合器其他主要尺寸参数如下所示：

    用户可根据已有数据计算出离合器的外形尺寸，也可根据实际使用需要在机械设计手册中查询离合器的标准尺寸表，选择离合器型号，获取尺寸参数。

3 基于SolidWorks二次开发技术的参数化设计关键技术

3．1 开发工具的选择

    SolidWorks开发的工具比较多，主要有Visual Basic、Visual c++、VBA、Delphi与c语言等，各种开发工具都各有自己的优点。但因VB功能齐全、易学易用，在应用Visual Basic进行二次开发时，SolidWorks系统本身提供宏的录制、编辑功能，由于宏的语法就是基于Visual Basic的，开发人员可利用录制宏代码，对代码进行适当的修改就可以添加到自己的程序代码中，从而减少了编程的工作量。本研究选择Visual Basic作为二次开发工具。

3．2 宏的录制与修改

    SolidWorks本身包含数百个API函数随，每个API函数又包含若干个参，采用直接编程来实现SolidWorks二次开发的难度相对比较大。采用录制宏对SolidWorks进行二次开发的方法相对比较容易。SolidWorks宏可以记录SolidWorks用户接口执行的各种操作，并在后台自动生成相应的VB程序。研究者通过宏录制获取相应的API函数，并对其进行分析后修改一些相应的参数，然后编译调试生成可执行文件。

    SolidWorks环境中提供了一个宏工具条，用户通过宏操作的命令按钮来进行宏的录制，点击“开始录制宏”后，画矩形牙嵌式离合器的三维模板图，获取相关AP1函数代码，提取相关尺寸参数，然后用相关代码取代相关参数，通过改变参数的数值来实现参数化设计。

4 矩形牙嵌式离合器的开发应用

4．1 编制矩形牙嵌式离合器VB插件

    用VB做歼发语言时，可以把程序做成exe文件独立使用，也呵利用SolidWorks API中的SwAddin．ConnectT0SW和SwAddin．DisctmnectFromSW 函数将编制成DLL捅件文件与SolidWorks接口相接合，并集成于SolidWorks环境中。由SolidWorks程序进行管理。插件形式简便易用，本研究选择该种形式，编辑好的捅件文件注册到SolidWorks环境中的插件效果如图2所示。

    图2 插件效果

4．2 数据库选择与建立

    Access界面易于掌握，为数据库管理提供了简单易用而又功能强大的平台，适用于建立复杂程度低的小型数据库。该设计采用Access2003软件来创建矩形牙嵌式离合器的数据库，查询机械设计手册获取牙嵌离合器的尺寸参数，建立数据库如图3所示。

    图3 牙嵌式离合器数据库