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【摘 要】本文介绍了以SolidWorks为开发平台的基础上，利用Visual C++对SolidWorks进行二次开发的方法，并实例验证了齿轮零件参数化建模的过程。实例表明通过SolidWorks进行二次开发，实现齿轮零件三维模型的参数化建模，提高了设计的效率。
【关键词】齿轮设计；SolidWorks；二次开发；Visual C++；参数化建模
1 引言
SolidWorks是基于Windows 平台的CAD/CAM/CAE/PDM桌面集成系统，以参数化和特征建模的技术，为设计人员提供了良好的设计环境。在SolidWorks环境中，模型的尺寸、相互关系和几何轮廓可以随时修改，零部件之间和零部件与图纸之间的更新完全同步，能自动进行动态约束检查，具有强劲的复杂曲面造型功能，现已成为主流三维设计软件之一。
SolidWorks为用户提供的API二次开发接口，由以数百个的功能函数构成，这些API函数使得程序员可以通过程序直接访问SolidWorks。所有的函数都是有关对象的方法或属性，通过对这些对象属性的设置和方法的调用，用户可以在自己开发的程序中对SolidWorks进行各种操作控制，从而完成零件草图的绘制和三维模型的建立。
本文是基于Windows基础的COM （Compenent Object Model）技术。基于COM技术的Visual C++编程语言开发的DLL（Dynamic Link Library）文件，可以直接嵌入到SolidWorks内部，当成功加载后，应用程序的菜单就直接出现在SolidWorks主菜单上，与SolidWorks自带的插件一样，而且还可以单独测试，进行操作时极大地提高了设计效率，所以是首选的开发方法。
2 Visual C++对SolidWorks进行二次开发的方法
2.1 DLL的创建
基于COM技术的Visual C++编程语言所开发的DLL文件，可以通过三种方式创建：一种是使用SWizard.swx工程向导，第二种是使用ATLObjectWizard向导，第三种是使用用户自定义向导。第二种向导创建DLL文件，相对来说简单实用，开发时间短。在Visual C++中用该向导创建DLL工程，加入自己应用程序的代码，编译链接后生成*.dll文件，也就是插件。
2.2 DLL的加载
将动态链接库文件*.dll加载到SolidWorks中，有两种常用的方法：一种是先运行SolidWorks软件，然后点击SolidWorks菜单栏中的[文件]/[打开]菜单命令，在弹出的过滤器中选择Add-Ins（*.dll），最后选择所需的DLL文件加载，确定即可；另一种是先将DLL在注册表中注册成为SolidWorks系统的插件，然后运行SolidWorks，点击[工具]/[插件]菜单命令，在弹出的插件对话框中选择要加载的插件即可。此操作对于一个动态库文件只需做一次，以后启动SolidWorks软件无需再进行加载操作。
3 齿轮建模过程
3.1 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数设计
主要有模数M、齿数Z、压力角α、齿宽Thick、凸台直径A、凸台厚度B、轴孔直径C、键槽尺寸D1*D2。
3.2 齿轮参数化设计基本思路
如图1所示。
3.3 齿轮参数化建模
本文建模采用了Visual C++ 6.0编程语言对Solid-Works 2012进行二次开发、参数化建模的应用，此环境还需要安装SolidWorks API SDK。
（1）启动Vsiua1 C++，单击[文件]/[新建]->[工程]选项卡->[ATL COMAppWizard]，输入工程的位置和名称：gear，单击[确定]。
（2）在[Server Type]->[Dynamic Link Library（DLL）]选项和[Support MFC]选项，单击[完成]，系统会给出新建工程信息，核对无误后单击[确定]。
（3）在Visua1 C++的[Class View]标签中，用鼠标右键单击顶部的类图标（gear classes），在下拉列表中选择[NewATL Object]。在弹出的对话框中的[Category]列表中，选择[Solidworks]->[SwAddIn]图标，单击[下一步]，在[ATL ObjectWizard]->[Names]标签中，在[Short Name]中输入使用的ATL对象类名：gearobj。其他标签选用默认的设置，点击[确定]按钮。
（4）在[Class View]标签中，右击Igearobj接口，选择[Add Method]，在弹出的[添加方法至界面]对话框的文本框中输入函数名：gearmethod，单击[确定]按钮。
（5）在[Resources View]->双击[String Table]，双击表中的空白行，在表中添加三个String资源，分别是：ITEM、METHOD和HINT，如图1所示。然后对gearobj.cpp文件的AddMenus（）函数进行编辑，在零件菜单下添加代码，如图3所示。
图2 添加“String”资源
Fig.2 Adding the resource of String
图3 添加AddMenus（）的代码
Fig.3 Adding the code in AddMenus（）
（6）在[Resources View]标签中，用右键的快捷菜单[Insert Dialog]增加一个对话框，用与输入齿轮的各项参数，对话框如图4所示。
图4 齿轮参数输入对话框 Fig.4 The input dialog of Gear Parameters
（7）双击对话框，建立对话框类GearParameter，并建立Edit对应的变量m_M、m_Thick、m_A、m_B、m_C、m_D1、m_D2，均是Double值，m_Z为Int值，初值在GearParameter.cpp中设定，如图5所示。同时在gearobj.cpp文件中添加包含对话框头文件的语句#include "GearParameter.h"和#include "resource.h"，建立相应的响应函数。
图5 建立Edit对应的变量
Fig.5 Building relevant Variables of Edit
图6 消息映射对话框
Fig.6 The dialog of Message mapping
（8）成员函数和变量建好后，可以编辑代码：
打开GearParameter.cpp编写如下：
1）BEGIN_MESSAGE_MAP（GearParameter， CDialog）
2） //{{AFX_MSG_MAP（GearParameter）消息映射
3）ON_BN_CLICKED（IDIDOK，OnOK）
4）ON_BN_CLICKED（IDIDOK，OnCancel）
5）//}}AFX_MSG_MAP
6）END_MESSAGE_MAP（）
（9）在gearobj.cpp文件中对Cgearobj：：gearmethod（）函数进行编辑，添加的部分代码如下：
AFX_MANAGE_STATE（AfxGetStaticModuleState（））
HRESULT retval；
//得到当前活动文档
CComPtrpModel；
m_iSldWorks->get_IActiveDoc2（&pModel）；//创建ModelDoc2接口指针
retval=pModel->InsertSketch（）；//插入一个草图
......
//相关参数计算
d=m*z；//分度圆直径：
db=d*cos（alpha）；//基圆直径：
df=d-2*m；//齿根圆直径
da=d+2*m；//齿顶圆直径：
//渐开线的参数方程：
rb=db/2；
alphak=t*45；
r=rb/cos（alphak）；
theta=tan（thetak）-thetak；
x=r*cos（theta）+r*sin（theta）*theta*pi/180；
y=r*sin（theta）-r*cos（theta）*theta*pi/180；
......
//利用特征函数，生成旋转实体
CComPtrpFtManager；
pModel->get_FeatureManager（&pFtManager）；//获取FeatureManager的接口指针
CComPtrpFeature；
pFtManager->FeatureExtusion2（True，False，False，0，0，A，0，False，False，False，False，0，0，False，False，False，False，True，True，True，0，0，False）；//调用旋转特征函数生成拉伸特征，即得到齿轮实体
（10）打开gear.cpp文件，在头文件的语句中，写上#include "GearParameter.h"和#include "resource.h"后，通过菜单栏上的[编译]/[全部重建]，对所编制的齿轮设计建模程序进行编译。
4 加载与运行
编译通过后，运行SolidWorks软件，打开新建零件，再单击菜单栏[文件]/[打开]菜单命令，在弹出的过滤器中选择Add-Ins （*.dll），最后选择所需的DLL文件，加载插件“Gear”及子菜单“齿轮设计”，如图7所示。
单击“齿轮设计”子菜单，会弹出如图4的“齿轮参数输入对话框”，在对话框中输入相应的参数，就会在SolidWorks中自动生成一个齿轮实体，如图8所示。改变对话框中的数据大小，就会得到不同的齿轮实体，这就是参数化变量驱动的结果。
图7 加载插件
Fig.7 Loading the Plugin
图8 齿轮设计建模结果
Fig.8 the modeling result of designing a gear
5 结论
本文分析研究了基于SolidWorks平台，利用Visual C++进行二次开发，实现机械零件参数化建模的过程。在实际应用中，通过以上介绍的方法，解决了重复零件的设计问题，此插件可以定制用户经常使用的零件模板，极大地改善了结构相似的零部件修改和设计的手段，提高了产品的设计效率，缩短了新产品的设计周期，具有较强的应用价值。
参考文献：
[1]吴晓燕.基于SolidWorks二次开发的机械零件参数化建模研究[J].科技信息，2010（08）.
[2]姚敏敏等.基于SolidWorks二次开发的精冲模设计系统[J].锻压装备与制造技术，2009（01）.
[3]李慧平.基于SolidWorks二次开发的专用夹具CAFD系统研究[D].郑州大学.2010.
[4]江洪等.SolidWorks二次开发实例解析[M].北京：机械工业出版社，2004.
【关键词】齿轮设计；SolidWorks；二次开发；Visual C++；参数化建模
1 引言
SolidWorks是基于Windows 平台的CAD/CAM/CAE/PDM桌面集成系统，以参数化和特征建模的技术，为设计人员提供了良好的设计环境。在SolidWorks环境中，模型的尺寸、相互关系和几何轮廓可以随时修改，零部件之间和零部件与图纸之间的更新完全同步，能自动进行动态约束检查，具有强劲的复杂曲面造型功能，现已成为主流三维设计软件之一。
SolidWorks为用户提供的API二次开发接口，由以数百个的功能函数构成，这些API函数使得程序员可以通过程序直接访问SolidWorks。所有的函数都是有关对象的方法或属性，通过对这些对象属性的设置和方法的调用，用户可以在自己开发的程序中对SolidWorks进行各种操作控制，从而完成零件草图的绘制和三维模型的建立。
本文是基于Windows基础的COM （Compenent Object Model）技术。基于COM技术的Visual C++编程语言开发的DLL（Dynamic Link Library）文件，可以直接嵌入到SolidWorks内部，当成功加载后，应用程序的菜单就直接出现在SolidWorks主菜单上，与SolidWorks自带的插件一样，而且还可以单独测试，进行操作时极大地提高了设计效率，所以是首选的开发方法。
2 Visual C++对SolidWorks进行二次开发的方法
2.1 DLL的创建
基于COM技术的Visual C++编程语言所开发的DLL文件，可以通过三种方式创建：一种是使用SWizard.swx工程向导，第二种是使用ATLObjectWizard向导，第三种是使用用户自定义向导。第二种向导创建DLL文件，相对来说简单实用，开发时间短。在Visual C++中用该向导创建DLL工程，加入自己应用程序的代码，编译链接后生成*.dll文件，也就是插件。
2.2 DLL的加载
将动态链接库文件*.dll加载到SolidWorks中，有两种常用的方法：一种是先运行SolidWorks软件，然后点击SolidWorks菜单栏中的[文件]/[打开]菜单命令，在弹出的过滤器中选择Add-Ins（*.dll），最后选择所需的DLL文件加载，确定即可；另一种是先将DLL在注册表中注册成为SolidWorks系统的插件，然后运行SolidWorks，点击[工具]/[插件]菜单命令，在弹出的插件对话框中选择要加载的插件即可。此操作对于一个动态库文件只需做一次，以后启动SolidWorks软件无需再进行加载操作。
3 齿轮建模过程
3.1 渐开线直齿圆柱齿轮的基本参数设计
主要有模数M、齿数Z、压力角α、齿宽Thick、凸台直径A、凸台厚度B、轴孔直径C、键槽尺寸D1*D2。
3.2 齿轮参数化设计基本思路
如图1所示。
3.3 齿轮参数化建模
本文建模采用了Visual C++ 6.0编程语言对Solid-Works 2012进行二次开发、参数化建模的应用，此环境还需要安装SolidWorks API SDK。
（1）启动Vsiua1 C++，单击[文件]/[新建]->[工程]选项卡->[ATL COMAppWizard]，输入工程的位置和名称：gear，单击[确定]。
（2）在[Server Type]->[Dynamic Link Library（DLL）]选项和[Support MFC]选项，单击[完成]，系统会给出新建工程信息，核对无误后单击[确定]。
（3）在Visua1 C++的[Class View]标签中，用鼠标右键单击顶部的类图标（gear classes），在下拉列表中选择[NewATL Object]。在弹出的对话框中的[Category]列表中，选择[Solidworks]->[SwAddIn]图标，单击[下一步]，在[ATL ObjectWizard]->[Names]标签中，在[Short Name]中输入使用的ATL对象类名：gearobj。其他标签选用默认的设置，点击[确定]按钮。
（4）在[Class View]标签中，右击Igearobj接口，选择[Add Method]，在弹出的[添加方法至界面]对话框的文本框中输入函数名：gearmethod，单击[确定]按钮。
（5）在[Resources View]->双击[String Table]，双击表中的空白行，在表中添加三个String资源，分别是：ITEM、METHOD和HINT，如图1所示。然后对gearobj.cpp文件的AddMenus（）函数进行编辑，在零件菜单下添加代码，如图3所示。
图2 添加“String”资源
Fig.2 Adding the resource of String
图3 添加AddMenus（）的代码
Fig.3 Adding the code in AddMenus（）
（6）在[Resources View]标签中，用右键的快捷菜单[Insert Dialog]增加一个对话框，用与输入齿轮的各项参数，对话框如图4所示。
图4 齿轮参数输入对话框 Fig.4 The input dialog of Gear Parameters
（7）双击对话框，建立对话框类GearParameter，并建立Edit对应的变量m_M、m_Thick、m_A、m_B、m_C、m_D1、m_D2，均是Double值，m_Z为Int值，初值在GearParameter.cpp中设定，如图5所示。同时在gearobj.cpp文件中添加包含对话框头文件的语句#include "GearParameter.h"和#include "resource.h"，建立相应的响应函数。
图5 建立Edit对应的变量
Fig.5 Building relevant Variables of Edit
图6 消息映射对话框
Fig.6 The dialog of Message mapping
（8）成员函数和变量建好后，可以编辑代码：
打开GearParameter.cpp编写如下：
1）BEGIN_MESSAGE_MAP（GearParameter， CDialog）
2） //{{AFX_MSG_MAP（GearParameter）消息映射
3）ON_BN_CLICKED（IDIDOK，OnOK）
4）ON_BN_CLICKED（IDIDOK，OnCancel）
5）//}}AFX_MSG_MAP
6）END_MESSAGE_MAP（）
（9）在gearobj.cpp文件中对Cgearobj：：gearmethod（）函数进行编辑，添加的部分代码如下：
AFX_MANAGE_STATE（AfxGetStaticModuleState（））
HRESULT retval；
//得到当前活动文档
CComPtr
m_iSldWorks->get_IActiveDoc2（&pModel）；//创建ModelDoc2接口指针
retval=pModel->InsertSketch（）；//插入一个草图
......
//相关参数计算
d=m*z；//分度圆直径：
db=d*cos（alpha）；//基圆直径：
df=d-2*m；//齿根圆直径
da=d+2*m；//齿顶圆直径：
//渐开线的参数方程：
rb=db/2；
alphak=t*45；
r=rb/cos（alphak）；
theta=tan（thetak）-thetak；
x=r*cos（theta）+r*sin（theta）*theta*pi/180；
y=r*sin（theta）-r*cos（theta）*theta*pi/180；
......
//利用特征函数，生成旋转实体
CComPtr
pModel->get_FeatureManager（&pFtManager）；//获取FeatureManager的接口指针
CComPtr
pFtManager->FeatureExtusion2（True，False，False，0，0，A，0，False，False，False，False，0，0，False，False，False，False，True，True，True，0，0，False）；//调用旋转特征函数生成拉伸特征，即得到齿轮实体
（10）打开gear.cpp文件，在头文件的语句中，写上#include "GearParameter.h"和#include "resource.h"后，通过菜单栏上的[编译]/[全部重建]，对所编制的齿轮设计建模程序进行编译。
4 加载与运行
编译通过后，运行SolidWorks软件，打开新建零件，再单击菜单栏[文件]/[打开]菜单命令，在弹出的过滤器中选择Add-Ins （*.dll），最后选择所需的DLL文件，加载插件“Gear”及子菜单“齿轮设计”，如图7所示。
单击“齿轮设计”子菜单，会弹出如图4的“齿轮参数输入对话框”，在对话框中输入相应的参数，就会在SolidWorks中自动生成一个齿轮实体，如图8所示。改变对话框中的数据大小，就会得到不同的齿轮实体，这就是参数化变量驱动的结果。
图7 加载插件
Fig.7 Loading the Plugin
图8 齿轮设计建模结果
Fig.8 the modeling result of designing a gear
5 结论
本文分析研究了基于SolidWorks平台，利用Visual C++进行二次开发，实现机械零件参数化建模的过程。在实际应用中，通过以上介绍的方法，解决了重复零件的设计问题，此插件可以定制用户经常使用的零件模板，极大地改善了结构相似的零部件修改和设计的手段，提高了产品的设计效率，缩短了新产品的设计周期，具有较强的应用价值。
参考文献：
[1]吴晓燕.基于SolidWorks二次开发的机械零件参数化建模研究[J].科技信息，2010（08）.
[2]姚敏敏等.基于SolidWorks二次开发的精冲模设计系统[J].锻压装备与制造技术，2009（01）.
[3]李慧平.基于SolidWorks二次开发的专用夹具CAFD系统研究[D].郑州大学.2010.
[4]江洪等.SolidWorks二次开发实例解析[M].北京：机械工业出版社，2004.