基于Solidworks的汽车底盘零件参数化设计研究

摘要：在研究Solidworks和其提供的二次开发接口API函数的基础上，应用VB对Solidworks进行二次开发，建立底盘产品的参数化设计系统。根据底盘特征建立零件样板库，结合底盘产品的实例，介绍了零件的自动生成过程。实践证明该方法可显著提高底盘设计质量与效率，快速响应市场需求。

关键词：汽车底盘；设计；参数化；Solidworks；二次开发

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)01-0245-02

A Parametric Design Research on the Parts of Automobile Chassis Applied Solidworks

LIU Guo-Tian1, YAN Gang2, YANG Hai-ming1

(1.Engineering Research Center of Safety Critical Industrial Measurement and Control Technology, Ministry of Education, Hefei University of Technology, 2. Anhui JAC Automobile Co., Ltd, Hefei, 230009, China)

Abstract: Based on the method of Solidworks and its application Programming interface function for further development, this paper gives the secondary development for Solidworks in Visual Basic and established a parametric system. Based on key parts library and the instance of chassis’s product, this paper introduces the course of developing part and enhances the quality and efficiency. By the method of developing the key product for automobile chassis, it has been proved that the system can satisfy the market rapidly.

Key words: automobile chassis； design; parametric；Solidworks；further development

Solidworks是基于Windows平台的三维设计软件，工程设计中使用非常广泛。设计过程中，工程人员经常要用到标准件和专用件，这些元件将在设计装配体时重复使用，不同位置的装配所需零件的规格不尽相同，若有一个能自动生成样板零件的软件程序，在需要样板零件时直接根据程序要求输入零件参数，软件自动完成原本需要手动完成的绘图过程，相对于重复手动绘制同类零件，这将大大节约设计的时间，提高设计的效率和质量。

Solidworks提供的API（Application Program Interface,应用程序接口）函数方便用户进行二次开发。利用VB对Solidworks进行二次开发，编制能自动生成Solidworks零件的程序，可完成一个可视的软件界面。使用时，用户可根据使用要求，选择所需要的零件类型，输入零件某些参数，就可以在Solidworks环境下自动生成用户所需要的零件，可生成一系列的同类型零件保存使用，使用非常简单、方便。

底盘是汽车最重要的部件之一，底盘设计是一个非常复杂漫长的过程，如何在最短的时间里设计出合理的底盘将会是汽车工业的一个重大突破。通过对底盘零件的参数化设计，建立底盘零件库，可以快速提高底盘设计的效率和质量，具有非常大的使用价值和经济效益。该方法可以应用到汽车底盘产品关键零件的参数化设计过程中。

1 系统构架设计

系统构架设计的基本思路是：首先须分析零件尺寸形状，如何在最短的时间里以最简单的方法在Solidworks环境中绘制出零件，并且该绘制过程应该适于调用宏程序生成零件，确定便于派生零件类型的拓扑信息，按照设计规则和约束条件（包括几何关系和尺寸约束）绘制标准件的模型，在绘制模型的同时录制宏程序代码，使用VB对录制好的宏文件进行必要的修改，使其可以在Solidworks环境下可以自动生成原先绘制的零件模型。然后通过VB编辑宏，根据用户需要定义其中的一些变量函数（变量可以通过在最终的软件界面输入），再根据这些需要用户给定的变量正确定义其他次要变量，这些次要变量是不需要用户直接定义的，而是根据用户定义的变量间接定义，调用宏函数实现零件的自动生成。用户需要生成某一规格的零件时，可以根据给定的相关约束变量参数值，对已定义好的标准模型的相应约束关系进行修改，使其几何元素和特征的集合或拓扑信息发生改变，并引起相关图形元素及关系的联动，生成所需的零件，直接使用。具体的定义关系可以在实现界面化的过程中根据标准零件的尺寸形状在程序中规定，这就是尺寸驱动法。尺寸驱动法是指在保持零件结构不变的情况下，将零件的尺寸标注视为变量，给予不同的尺寸值，便能获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件，它允许用户在定义一个典型零件时，不必考虑零件中几何元素的准确位置，而只需要保证起拓扑结构正确，同时进行必要的尺寸参数标注，通过尺寸参数值的变化来生成结构相同而参数不同的零件，它在零件的重新生成与修改方面显示出极大的方便性。系统采用尺寸驱动法，不用手动绘制，程序代码量少，可读性高，易获得零件图形。整个开发过程流程图如图1。本文以U形螺栓为例，具体介绍使用VB开发Solidworks零件的过程。

2 开发过程

2.1 实体建模和录制宏

针对零件进行结构分析，根据Solidworks创建实体的特点，确定先建立哪个特征，每个特征如何建立，选择草图面的时候应尽量简单，选择软件易识别的基准面，尽量使用三视面，特别地可以多次使用前视基准面（或者右视基准面、上视基准面）。值得注意的是，在完整详细地表征出实体的时候，应使特征参数尺寸数量和需要完成的步骤尽可能的少，建立的特征尽可能的简单，以便在以后的参数化过程中和零件生成调用尺寸驱动时，效率会更高。根据分析结果利用Solidworks的各种高效功能，如拉伸、旋转、扫描和放样等创建三维实体模型，进而再使用切割等完成模型制作。

以底盘上变化最多的U形螺栓为例，零件绘制需要绘制6个草图，绘制实体很简单，但是如何安排这些操作关系到程序是否能成功生成零件实体，经过分析，扫描-切除的的特征选择比较复杂，软件易发生特征对象选择错误，首先绘制螺栓草图，可以将扫描-切除的轮廓草图绘制在一个基准面上，本例中采用前视基准面，本例需要生成的三个不同的草图，可以在一个基准面上绘制。很多工程人员在实际中并不是这样绘制U形螺栓的，但是绘制方法的选择对程序的编制是有很大的帮助的，有利于提高程序运行的稳定性和可靠性。

设计中绘制出的三维模型只能做模型参照用，实际用到的是VBA录制的宏程序。绘制零件前应点击宏录制按钮开始录制，零件绘制完毕停止录制并保存。

2.2 修改宏程序

录制的宏文件可以根据要求进行修改。Solidworks自带了VBA宏编程器，利用这个编程器可以实现对宏文件的修改，删除其中一些多余的程序段，例如程序段中出现很多动态显示零件的子程序段，这些程序增加了程序的运行负担，都可以删除。修改后的程序一般可以在Solidworks环境下运行，并且可以自动生成与先前绘制的实体模型一模一样的零件。当然这个过程也可以直接在VB中完成，但是需要修改Solidworks对象的定义，否则程序无法在VB中实现参数化。定义程序修改如下：

Set swApp = CreateObject("SldWorks.Application")

宏程序修改的目的是在Solidworks环境下运行可以自动生成原先绘制的零件实体。

2.3 建立用户界面

VB是Windows下常用的编程语言，可以创建良好的用户界面和完成函数程序的调用，同时Solidwork为它提供了二次开发的接口。用户界面如图2所示，通过它可以实现程序函数的调用，定义其中的主参数，完成零件参数化，并将零件在Solidworks环境下显示。用户定义了主参数后，系统自动将这些参数赋值给程序中相应的变量，调用函数进行尺寸驱动，在Solidwork中获得该尺寸规格的零件图，用户可根据需要再对零件做必要的修改。

2.4 编写程序代码

程序的最终目的是根据用户指定的参数自动生成零件模型，经过修改的宏程序还无法实现这一功能。利用VB提供的方法和属性，调用Solidworks API函数编写程序代码，完全实现三维模型的参数化设计以及模型的编辑，实现复杂形体的零件造型。这个过程要求开发者对SlidworksAPI函数非常熟悉。宏操作代码中已经包含了若干符合标准的Solidworks API函数，将其复制添加到VB程序代码的相应部分，然后编辑、修改、调试以达到程序设计要求，通过程序驱动设计变量实现模型的创建。用户界面制作完成后，双击界面的任意部分，粘贴宏程序原代码，系统会自动对程序做处理识别。此时的主要工作是定义主函数名、变量参数名。主函数用于调用程序生成实体零件，变量是用户输入的，主函数下的变量定义螺栓的各个尺寸。

U形螺栓VB程序代码略。

2.5 运行程序

程序代码编写好以后运行程序，用户只需要输入零件参数，即刻得到所需要的零件实体。本文中，执行程序后的零件实体见图3。

程序流程图如图4。

3 结束语

完成的程序在VB和Solidworks下调试与运行，实现了预期的目标和任务，可以在Solidworks环境下自动生成用户所需零件的三维实体模型，在汽车底盘产品关键零件的参数化过程中，根据底盘特征建立零件样板库，方便用户建立和派生所需零件，可大大提高产品设计效率和质量，具有很高的经济效益。此设计方法对标准化、系列化的产品的设计以及产品的二次开发有着广泛的应用价值。

参考文献：

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