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建立轴系装配草图模型，实现各零件的装配关系定义，在某传动零件重新设计后，可以方便地进行相关零件的设计修改，大大降低设计错误发生的可能性；同时，设计的自动化程度提高，可以提高设计效率，避免那些简单、重复劳动。因此，研究基于装配草图的轴类零件自动化设计具有重要的现实意义。
一、装配简图中产品数据模型的建立
1、传动件和辅助联接、定位零件数据模型的建立
传动件主要有齿轮、带轮、链轮等，它们都一些普遍的结构形式。除了结构参数之外，由于力学计算的需要，模型中还包括了传动参数（如齿轮的模数、齿数等）。这些模型的建立可通过与本系统配套的传动件CAD设计模块获得。
辅助联接、定位零件如链键、螺母等大多为标准件，可通过建立标准零件库直接提取。
2、轴的特征库的建立
特征的定义是零件造型的基础，本系统建立以下轴的特征库，可实现特征直接提取，实现最后轴类零件的特征定义。
形状特征：分为主特征和辅特征，主特征又分为圆柱体轴段和圆锥体轴段等；辅特征为轴段上的其它特征，如键槽，花键，螺纹等，根据不同类型可以再往下细分。
材料特征：轴所选取的材料。
精度特征：各种形状公差、位置公差等。
材料特征：材料牌号、热处理方式等。
3、装配关系
装配关系是零件之间实现约束的关键，通过对各种装配关系的功能要求、几何关系方面的分析，将装配关系分类成以下层次结构（只列出部分）：
（1） 定位关系 可分为平面贴合、柱面贴合、平面对齐、直线对齐及相切等。由于轴一般为圆柱体组合，所以传动件与轴的定位关系一般都有柱面或锥贴合关系。轴向定位關系主要属于平面贴合关系，在定义时可从平面贴合关系派生而来，具体归纳为：轴肩定位、轴套定位、圆螺母定位、弹性挡圈、锁紧挡圈及紧定螺钉等定位方式。
（2） 联接关系 可分为螺纹联接、平键联接、花键联接及销联接等。
（3） 运动关系 可分为相对运动和传动。
4、参数的推理机制
由于轴的结构是通过装配简图推算而来，故其结构参数应依存于装配简图中的各原始参数，并在简图数据发生时自动进行相应调整，在此采用参数映射表的方式，实现上述功能。
二、轴类零件设计系统的实现
（1） 在装配简图的定义过程中，主要从产品的功能出发，确定轴系部件的大致组成。
（2） 在装配简图定义结束后，根据传动件、支撑件的定义，可以得到轴的受力情况，从而建立受力模型，供结构设计时参考。
（3） 遍历传动件与轴的装配关系，自动为轴定义与装配关系相对应的特征。主要流程如下：首先判断装配类型，根据装配与特征映射关系选定轴上与其相应的特征，特征参数可以特征库得到，无法得到的由用户自行定义，并与装配关系中相关参数建立参数映射表。同时建立特征与该装配关系的联系，以便在装配关系发生变动时相应特征也相应变化。
（4） 某些特征（如轴段4等）在步骤（3）中产生不完全，还有一些特征（如倒角等）无法产生，还需由人工对特征进行选取、添加、编辑、修改。
（5） 在特征定义完全后，根据受力模型，进行强度、刚度分析。包括：弯矩、扭矩、合成弯长计算，危险截面判断，安全系数、挠度等的计算。
（6） 强度、刚度分析合格后，生成最后的具体零件图、装配图。
三、实例分析
假设简图包含以下信息：箱体位置确定，包括左右、内外箱壁位置。
联轴器参数选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用轴端挡板定位，右端面用轴肩定位，与轴联接方式采用普通平键联接。
左支承轴承类型选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面由轴承端盖定位，右端面用套筒定位，与轴联接方式采用过盈配合。
齿轮参数选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用套筒定位，右端面用轴肩定位，联接方式为普通平键联接。
右支承型号与左支承一致，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用轴肩定位，左端面用轴承端盖定位，联接方式为过盈配合。
轴的材料，输入、输出已知。
根据以上数据，产生轴相应特征，得到最小轴径。
按传动件在轴上位置从左至右：
联轴器所在轴段选定轴径（≥最小轴径），根据柱面贴合关系，产生轴段0特征；根据联轴器左端面的轴端挡板定位关系（平面贴合关系），选定轴端挡板参数，同时轴段0产生中心孔0特征；根据联轴器右端面的轴肩定位关系，在与联轴器右端面位置相同处加入轴段1，轴段1的轴径（d1）为轴段0的轴径加上轴肩高度（h1），轴肩高度给出推荐值，同时轴段0的宽度（10）确定（为联轴器与轴配合宽度（b1）减去w1），各参数产生映射关系（d1=d0+h1；10=b1-w1）；根据联轴器与轴的平键联接关系，产生平键特征。结合轴段0直径，选取平键0参数。
左支承根据支承类型，参考左边相邻轴段（轴段1）的轴径（必须大于等于其轴径）为支承选出具体轴承型号。根据轴承与轴的柱面贴合关系，为轴加入轴段2特征，该轴段的轴径（d2）等于轴承的内圈内径（sd1），并产生映射关系（d2=sd1）；根据轴承右端面与套筒定位关系，为轴系加入零件套筒0，其右端面位置确定；根据左端面与轴承端盖的定位关系，为轴系加入轴承端盖0，其主要参数由用户指定。
齿轮1根据柱面贴合关系和轴肩定位关系产生轴段3，轴段4，方法与上述类似，左端面套筒定位，从轴系中已有套筒中选取套筒0，则套筒0右端面位置确定。
右支承与左支承类似。
经过上述设计过程后，即可轻松地设计出零件图及装配图。
四、小结
基于装配草图的设计对Top-Down设计思想进行了良好的贯彻。从传动方案入手，支持概念设计，易于保持轴的设计与整体方案的一致性。根据功能与结构的映射关系，达到了功能与结构的统一。提高了设计的自动化程度，对设计人员的思维进行了部分模拟。
一、装配简图中产品数据模型的建立
1、传动件和辅助联接、定位零件数据模型的建立
传动件主要有齿轮、带轮、链轮等，它们都一些普遍的结构形式。除了结构参数之外，由于力学计算的需要，模型中还包括了传动参数（如齿轮的模数、齿数等）。这些模型的建立可通过与本系统配套的传动件CAD设计模块获得。
辅助联接、定位零件如链键、螺母等大多为标准件，可通过建立标准零件库直接提取。
2、轴的特征库的建立
特征的定义是零件造型的基础，本系统建立以下轴的特征库，可实现特征直接提取，实现最后轴类零件的特征定义。
形状特征：分为主特征和辅特征，主特征又分为圆柱体轴段和圆锥体轴段等；辅特征为轴段上的其它特征，如键槽，花键，螺纹等，根据不同类型可以再往下细分。
材料特征：轴所选取的材料。
精度特征：各种形状公差、位置公差等。
材料特征：材料牌号、热处理方式等。
3、装配关系
装配关系是零件之间实现约束的关键，通过对各种装配关系的功能要求、几何关系方面的分析，将装配关系分类成以下层次结构（只列出部分）：
（1） 定位关系 可分为平面贴合、柱面贴合、平面对齐、直线对齐及相切等。由于轴一般为圆柱体组合，所以传动件与轴的定位关系一般都有柱面或锥贴合关系。轴向定位關系主要属于平面贴合关系，在定义时可从平面贴合关系派生而来，具体归纳为：轴肩定位、轴套定位、圆螺母定位、弹性挡圈、锁紧挡圈及紧定螺钉等定位方式。
（2） 联接关系 可分为螺纹联接、平键联接、花键联接及销联接等。
（3） 运动关系 可分为相对运动和传动。
4、参数的推理机制
由于轴的结构是通过装配简图推算而来，故其结构参数应依存于装配简图中的各原始参数，并在简图数据发生时自动进行相应调整，在此采用参数映射表的方式，实现上述功能。
二、轴类零件设计系统的实现
（1） 在装配简图的定义过程中，主要从产品的功能出发，确定轴系部件的大致组成。
（2） 在装配简图定义结束后，根据传动件、支撑件的定义，可以得到轴的受力情况，从而建立受力模型，供结构设计时参考。
（3） 遍历传动件与轴的装配关系，自动为轴定义与装配关系相对应的特征。主要流程如下：首先判断装配类型，根据装配与特征映射关系选定轴上与其相应的特征，特征参数可以特征库得到，无法得到的由用户自行定义，并与装配关系中相关参数建立参数映射表。同时建立特征与该装配关系的联系，以便在装配关系发生变动时相应特征也相应变化。
（4） 某些特征（如轴段4等）在步骤（3）中产生不完全，还有一些特征（如倒角等）无法产生，还需由人工对特征进行选取、添加、编辑、修改。
（5） 在特征定义完全后，根据受力模型，进行强度、刚度分析。包括：弯矩、扭矩、合成弯长计算，危险截面判断，安全系数、挠度等的计算。
（6） 强度、刚度分析合格后，生成最后的具体零件图、装配图。
三、实例分析
假设简图包含以下信息：箱体位置确定，包括左右、内外箱壁位置。
联轴器参数选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用轴端挡板定位，右端面用轴肩定位，与轴联接方式采用普通平键联接。
左支承轴承类型选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面由轴承端盖定位，右端面用套筒定位，与轴联接方式采用过盈配合。
齿轮参数选定，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用套筒定位，右端面用轴肩定位，联接方式为普通平键联接。
右支承型号与左支承一致，在轴上位置已知，定位方式采用左端面用轴肩定位，左端面用轴承端盖定位，联接方式为过盈配合。
轴的材料，输入、输出已知。
根据以上数据，产生轴相应特征，得到最小轴径。
按传动件在轴上位置从左至右：
联轴器所在轴段选定轴径（≥最小轴径），根据柱面贴合关系，产生轴段0特征；根据联轴器左端面的轴端挡板定位关系（平面贴合关系），选定轴端挡板参数，同时轴段0产生中心孔0特征；根据联轴器右端面的轴肩定位关系，在与联轴器右端面位置相同处加入轴段1，轴段1的轴径（d1）为轴段0的轴径加上轴肩高度（h1），轴肩高度给出推荐值，同时轴段0的宽度（10）确定（为联轴器与轴配合宽度（b1）减去w1），各参数产生映射关系（d1=d0+h1；10=b1-w1）；根据联轴器与轴的平键联接关系，产生平键特征。结合轴段0直径，选取平键0参数。
左支承根据支承类型，参考左边相邻轴段（轴段1）的轴径（必须大于等于其轴径）为支承选出具体轴承型号。根据轴承与轴的柱面贴合关系，为轴加入轴段2特征，该轴段的轴径（d2）等于轴承的内圈内径（sd1），并产生映射关系（d2=sd1）；根据轴承右端面与套筒定位关系，为轴系加入零件套筒0，其右端面位置确定；根据左端面与轴承端盖的定位关系，为轴系加入轴承端盖0，其主要参数由用户指定。
齿轮1根据柱面贴合关系和轴肩定位关系产生轴段3，轴段4，方法与上述类似，左端面套筒定位，从轴系中已有套筒中选取套筒0，则套筒0右端面位置确定。
右支承与左支承类似。
经过上述设计过程后，即可轻松地设计出零件图及装配图。
四、小结
基于装配草图的设计对Top-Down设计思想进行了良好的贯彻。从传动方案入手，支持概念设计，易于保持轴的设计与整体方案的一致性。根据功能与结构的映射关系，达到了功能与结构的统一。提高了设计的自动化程度，对设计人员的思维进行了部分模拟。