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1、第31卷第4期东华大学学报(自然科学版)Vol.31,No.42005年8月JOURNALOFDONGHUAUNIVERSITYAug.2005*轴、齿轮类零件三维建模类库的构造李敏,刘林(华南理工大学机械工程学院,广东广州,510640)摘要论述了在三维零件的设计中,通过对零件特征参数及相应数据结构的归纳与相应方法、函数的划分,提出了构造相应零件类,继而建立零件类库的设计思想。从最基本的公共特征父类再通过派生而得到具体的零件子类。既能提供常用零件的类,又能在常用零件类上加以扩充生成新的零件类。关键词:三维零件设计,类库,跨平台中图分类号:TP391
2、在三维建模软件的二次开发里有很多的零件模型库,为用户提供了大量的零件模型,提高了机械设计的效率。但是在零件各种各样的外形尺寸以及加工参数方面却没有很好地进行归纳分类,而且在跨平台跨软件的二次开发上面,对于机械零件的数据与函数往往[1]没有注意到对以往代码的维护与利用。此外对模型库的扩充也会因为没有很好地利用以往代码而导致效图1轴、齿轮的部分三维特征[2]率和灵活性都受到影响。件的子类。从而实现从一般到特殊的设计过程,如果将设计中要用到的机械零件做成一个类如图2所示。库,这样就可以脱离平台,在软件开发方面会变得非常简易与快捷。1设计思想机械零件的三维特
3、征千差万别,例如一根普通的轴包含的三维特征就有轴段数目,各轴段长度、直径,键槽的长、宽、高等等;从外形到加工过程各有不同,在轴的加工上面就有端面倒角、中心孔、螺纹、退刀槽、越程槽等等,同样在齿轮方面也有自身的三维特征,细节如齿廓的外形类型、拟合方法,整图2从零件基类到具体零件类体如齿轮的厚度、基圆直径、齿数以及加工特征如在类的设计完成之后,还可以有选择地将类中键槽的类型、参数,如图1所示。也可以说每种零的数据输出到文件进行存贮,例如在轴的建模中重件就是不同特征的集合。要想给这些零件建立一要的参数———轴段数目,各轴段长度、直径参数数个类库,就需要对特
4、征进行仔细的划分,否则将会组,键槽参数数组……,在以后需要对零件中的参浪费大量的时间与精力。数修改的时候,将会很方便地查找到以前的各项参对此采用面向对象程序设计的思想,对机械零数数值,可以将数据汇总到一个列表中,快速修改件三维建模的相同之处进行提取,构造一个基类。需要的参数,而不是需要反复回到建模软件中去查在此基础之上对基类再重重扩充而得到各具体零找修改选项,对复杂建模能极大地提高效率。可以*收稿日期:2004121524东华大学学报(自然科学版)第31卷看到类的作用不仅能完成建模的功能,也能完成对重要的数据存储到文件(如重要的参数数值),从文零件各
5、项参数的管理。件中读取重要数据到基类,设计成虚函数是为了能让子类对其重载。2对象模型2.2具体零件类设计在对基类的设计完成之后就可以对具体零件2.1基类的设计类的设计了,在此列举对机械零件中使用最频繁最对于零件基类,需要实现三维建模最基本的功有代表性的轴与齿轮的类设计。轴与齿轮类里的能,在三维建模中特征修改是最重要的建模信息,数据结构与基本方法函数如图4、5所示。所以基类就需要记录对零件特征的创建与修改以及正在进行操作的步骤序号。在这两个基本的功能需求之上来对基类进行构造与实现。基本设计结构如图3所示。图4轴类结构示意图图5齿轮类结构示意图在轴类的设
6、计图中可以看到,轴类的数据包含以下基本数据:轴段数目,各轴段参数数组,槽参数,外型特征数组,加工特征数组,参数存储、读取函数。轴段数目:决定轴段数目,影响到后面其他参数及特征定位。图3基类结构及建模特征链表示意图各轴段参数数组:尽管轴段数目不确定,但是从图3中看到基类包含如下数据结构:建模特数组个数取较大值为10也在常理之内。数组为二征链表、步骤序号、特征名、链表操作函数、参数存维数组,分别记录轴段直径、轴段长度。储读取函数。键槽参数:包含键槽的类型代号(枚举类建模特征链表:这个链表实现对零件的所有特征型———平键、圆键、楔键)以及键槽的长、宽、高。
7、的创建、修改、参数的记录。因为每种类型零件的特征外型特征数组:包含外型过程要求类型的数组,类型与数目并不确定,所以特征记录的数据结构设计为数组号码依次表示倒角、中心孔、螺纹的位置代号(枚链表结构。里面的参数结构也设计为链表结构也是基举类型———前端、两端、后端)以及相应尺寸参数。于参数数目不确定的考虑。在后面的实例里面给出了加工特征数组:包含加工过程要求类型的数一个轴的建模特征链表,记录了轴的建模顺序。组,数组号码对应段数号码,第一维表示是否应用步骤序号:该数据记录零件需要进行操作的序退刀槽,第二维表示是否应用越程槽。号,在零件类中没有使用函数直接调
8、用,因为在零参数存储、读取函数:对基类函数重载之后完件特征操作函数先后上很容易相互影响以及设计成将轴类特有重
