2 特征库的建立和特征设计模块
2．1特征库的建立
特征的定义很多，本系统采用以下定义：把零件的结构和工艺信息(表面粗糙度、公差等)按它们的性质划分为可识别的结构单元。特征类的操作使用户可方便地构造用户自定义的各种特征，并可根据自身的需要将本企业常用的结构集成为一个特征(为自定义特征类实例)存放在特征库中。系统特征库包含有最常用零件的各种特征，特征数据库是特征类信息的源泉，特征类方法是特征参数化的基础。
2．2特征设计模块
特征设计模块由零件类方法提供，主要有CSG法(实体几何构造表示法)、B-Rep法(边界表达法)、参数法等。我们采用参数法。它是方法库中重要一环，接受设计计算出的各个参数， 形成主特征。 并在人机交互界面， 由设计者选择齿轮总体设计后的辅特征，同时输入特征的各种参数，包括尺寸大小、表面粗糙度、 公差等进行特征设计。对于齿轮主特征，设计者亦可改变设计结果， 同时完成各特征间的几何拼合、交、切运算，保证齿轮轮廓的几何拓朴关系不变。
3 方法库、数据库的建立
3．1方法库
方法库是齿轮CAD系统的核心，是构架数据库、图形库和人机交互窗口的桥梁。
3．1．1初始设计计算模块
本CAD系统是在Visual C++下用ARX开发的，设计计算方法全部由VC编写并编译生成动态链接库，由具体的齿轮类方法调用。
3．1．2优化设计模块
齿轮的优化设计以体积最小、传动功率最大、胶合强度最大等为目标函数；设计变量有模数(m)、齿数(z)、齿宽(B)、变位系数(χ)、螺旋角(β)、齿宽系数(Φd)、啮合角(α)、齿顶系数(h*a)、等；约束条件有边界约束(齿数限制、模数限制、齿宽限制、螺旋角限制、压力角限制、齿顶高系数限制)、性能约束(接触强度限制、弯曲强度限制、胶合强度限制、啮合质量指标限制、重合度限制)齿轮优化设计的数学模型为：
minFm(X)=minFm(x1,x2,x3，……，xn)
式中： F－－目标函数；
m－－1～3；
x－－设计变量；
n－－3～6。
齿轮优化设计的约束函数为gl(x)≤0，式中l=11。优化设计计算采用惩罚函数法，将所有的设计变量作为连续变量处理，在求得最优解后，系统自动圆整。
3．1．3有限元分析模块
由前处理程序、有限元计算程序、后处理程序组成。前处理程序实现网格的自动生成，并提供下一步分析计算数据接口文件，程序采用Super91计算。
3．2数据库
数据库采用VisualFoxPro语言的关系数据库建库技术，具有开放性，可动态添加企业自定义标准和公差配合标准。它包括机械手册标准和公差配合标准。
3．2．1手册数据库
包括手册中各类齿轮的标准设计参数、线图和区域图。对于线图、区域图，采用数学方法拟合为数学公式，以动态链接库的形式存放在方法库中，供各设计模块调用。
3．2．2特征库(见2．1)
4 系统的工作过程
系统设计流程见图4。
图4 系统工作流程图
5 结论
本系统采用VC++ ARX开发的CAD系统，数据库管理系统采用管理并基于特征参数化绘图，比传统的齿轮CAD系统灵活高效。 建立方法库的结构形式可使系统功能不断扩充和完善。零件类的结构形式大大地提高了系统的可重用性及可维护性。本系统的设计思想也适用于其它机械通用件CAD系统的开发。
