Программирование в САПР: Пространственное моделирование аппарата воздушного охлаждения в среде Autodesk Inventor

ПРОГРАММИРОВАНИЕ 

В САПР 

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ 

МОДЕЛИРОВАНИЕ АППАРАТА 
ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ 
В СРЕДЕ AUTODESK INVENTOR

В.Ф. ЛЯНГ

Москва
ИНФРА-М

2022

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся по укрупненной группе 

направлений подготовки 09.03.00 «Информатика и вычислительная техника» 

(квалификация (степень) «бакалавр») (протокол № 3 от 09.03.2022)

УДК 004.42(075.8)
ББК 32.973я73
 
Л97

Р е ц е н з е н т ы:

Н.И. Гданский, доктор технических наук, профессор, заведующий 

кафедрой систем автоматизированного управления Московского государственного университета технологий и управления;

Ю.А. Рюмин, кандидат технических наук, начальник отдела техни
ческой политики и инновационных технологий государственной компании «Российские автомобильные дороги»

ISBN 978-5-16-014572-3 (print)
ISBN 978-5-16-107071-0 (online)
© Лянг В.Ф., 2022

Лянг В.Ф.

Л97  
Программирование в САПР. Пространственное моделирование 

аппарата воздушного охлаждения в среде Autodesk Inventor : учебное 
пособие / В.Ф. Лянг. — Москва : ИНФРА-М, 2022. — 476 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/991757.

ISBN 978-5-16-014572-3 (print)
ISBN 978-5-16-107071-0 (online)
В учебном пособии подробно рассмотрено создание внешней подсис
темы к Autodesk Inventor на языке высокого уровня С# Microsoft Visual 
Studio аппарата воздушного охлаждения малопоточного. Рассматриваются такие вопросы, как работа в среде программирования Microsoft Visual 
Studio 2010, подключение библиотеки функций API Autodesk Inventor 
к внешней подсистеме пользователя, пространственное твердотельное моделирование элементов аппарата воздушного охлаждения, сохранение построенных объектов, проведение сборки аппарата из сохраненных модулей 
методом сопряжения базовых координатных плоскостей.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Информа
тика и вычислительная техника», при подготовке к лабораторным работам 
и экзамену. Может быть использовано студентами других специальностей 
при изучении курсов «Основы информатики», «Язык программирования 
высокого уровня» и «3D-моделирование машин и аппаратов». Полезно 
программистам, которые занимаются пространственным моделированием 
объектов.

УДК 004.42(075.8)

ББК 32.973я73

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

Предисловие

Машиностроительная или отраслевая система автоматизированного проектирования (машиностроительный САПР) — программный комплекс, предназначенный для автоматизации процесса 
проектирования машин, аппаратов и их элемен тов. Современные 
САПР, предназначенные для решения задач в машиностроении, 
имеют три основных модуля: пространственного твердотельного 
моделирования объектов, расчетов на прочность и динамику методом конечных элемен тов, организации построения чертежей, 
построенных пространственных моделей. Первые два модуля 
при многократном использовании позволяют проектировщику 
определить оптимальные размеры деталей конструкции, которые 
удовлетворяют заданному коэффициенту запаса прочности. К машиностроительным САПР относится Autodesk Inventor.
Система Autodesk Inventor имеет функции построения графических пространственных примитивов, таких как цилиндр, призма 
с произвольным поперечным сечением, тор, конус, функции зеркального и матричного размножения объектов и т.д. На основе этих 
функций созданы API функции, с помощью которых программным 
образом из графических примитивов можно создать весь проектируемый объект. Воспользоваться API функциями можно только 
в специально разработанных приложениях на языке, который 
указан в технической документации разработчика системы.
Функции API позволяют увеличить функцио нальность 
Autodesk Inventor и удовлетворить возрастающие потребности 
пользователей. Autodesk Inventor при определенных настройках 
является общей системой CAD, которая не нацелена ни на какую 
определенную отрасль и не предназначена для построения типовых 
моделей машин и аппаратов. Функции API предоставляют возможность адаптировать Autodesk Inventor под нужды предприятия. 
Например, можно создать программу, которая будет создавать пространственную модель самолета, кораб ля и т.д. 
Чтобы использовать API Autodesk Inventor, необходимо ознакомиться с API функциями как с объектами, установить их назначение и знать, как к ним обратиться. В структуре построения API 
существует иерархия объектов, которая показывает соединения 
между различными объектами и описывает последовательность 
соединения объектов в иерархии для получения доступа к определенному типу объекта. Главной особенностью иерархии является 

объект Приложение (Application). Этоn объект находится наверху 
иерархии объектов. Получая доступ к Приложению, можно обратиться к любому другому объекту API.
Весь набор объектов API Autodesk Inventor описывается через 
библиотеку типов. Библиотека типов Autodesk Inventor (названная 
RxInventor.tlb) поставляется вместе с Inventor. При создании 
программы под установленный Inventor система организует доступ ко всем функциям API Autodesk Inventor. Чтобы сослаться 
на библиотеку типов в программе, следует использовать команду 
«References» (Ссылки). В Visual C++ используется оператор 
«#import». Учебные заведения могут получить программный комплекс Autodesk Inventor бесплатно.
Autodesk Inventor содержит функции API для нескольких 
языков программирования: С++, С# и VBA. Язык программирования VBA встроен в Autodesk Inventor, но он может быть использован и во внешней среде. Различают встроенные и внешние 
приложения или подсистемы, которые применяют функции API. 
Встроенная подсистема инициализируется только в среде Autodesk 
Inventor. Вызов встроенной подсистемы осуществляется выбором 
созданной команды в падающем меню либо нажатием специально 
созданной кнопки на ленте. Внешнее приложение не требует создания в среде Autodesk Inventor каких-либо элемен тов, но при 
обращении к функциям API при построении моделей Autodesk 
Inventor должен быть открыт. Таким образом, внешняя подсистема 
легко переносима, не требует специальных программ установки 
и может работать практически на любом компьютере, где установлен Autodesk Inventor любой версии.
В учебном пособии подробно рассмотрено создание внешней 
подсистемы к Autodesk Inventor на языке высокого уровня С# 
Microsoft Visual Studio 2010 по пространственному моделированию аппарата воздушного охлаждения малопоточного двух 
видов с длиной основного корпуса 1.5 м и одним диффузором, 3 м 
и двумя диффузорами. Версия языка программирования не зависит 
от версии Autodesk Inventor и не оказывает существенного влияния 
на качество создаваемого приложения. Это учебное пособие можно 
использовать при создании колонного аппарата на языке С# 
Microsoft Visual Studio более поздних выпусков.
Аппарат воздушного охлаждения разбивается на четыре составные части: корпус длиной 1.5 или 3 м, диффузор, фланцы 
и опоры. Все размеры составных частей задаются или выбираются 
из предложенного списка с экрана монитора. Каждая построенная 
модель сохраняется в формате «.ipt» Autodesk Inventor. После по

строения и сохранения всех составных частей аппарата проводится 
его сборка по сопряжению базовых координатных поверхностей. 
Базовой координатной поверхностью называется поверхность исходной системы координат, в которой задаются все эскизные поверхности.
В конце учебного пособия находятся задания для самостоятельной работы и приводится таблица использованных функций 
API Autodesk Inventor.
Учебное пособие относится к базовой части профессио нального 
цикла бакалавриата по направлению «Информатика и вычислительная техника», закладывает основы знания по языку программирования C# и использованию функций API Autodesk Inventor 
при пространственном моделировании объектов. Для успешного 
овладения курсом «Программирование в САПР» необходимы 
предварительные знания предметов:
 
• информатика как средство сбора и анализа исходных данных 
для проектирования;
 
• среда и язык программирования Microsoft Visual Studio;
 
• аналитическая и начертательная геометрия как средство для построения эскизов и твердотельных моделей.
В результате освоения дисциплины студент должен обладать 
следующими компетенциями:
 
• использовать основные законы естественнонаучных дисциплин 
в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
 
• осознавать сущность и значение информации в развитии современного общества;
 
• владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;
 
• разрабатывать модели компонентов информационных систем, 
включая модели баз данных;
 
• разрабатывать компоненты программных комплексов и баз 
данных, использовать современные инструментальные средства 
и технологии программирования.
В результате освоения дисциплины студент будет:
знать
 
• теорию алгоритмов и алгоритмических языков, современные 
программные средства взаимодействия с ЭВМ, технологию разработки алгоритмов и программ;

 
• методы отладки и решения задач на ЭВМ, основы системного 
программирования, основы объектно-ориентированного подхода к программированию;
уметь
 
• работать с компьютером как средством управления информацией;
 
• ставить задачу и разрабатывать алгоритм ее решения, использовать прикладные системы и средства программирования для решения практических задач;
 
• инсталлировать и испытывать разработанное программное обеспечение;
владеть
 
• языком процедурного и объектно-ориентированного программирования С#;
 
• навыками работы с функциями API Autodesk Inventor при пространственном моделировании объектов.
Учебное пособие предназначено для бакалавров, магистров, студентов высших учебных заведений машиностроительного профиля 
и всех желающих овладеть навыками твердотельного моделирования в среде Autodesk Inventor на языке С#.

Глава 1. 
СОЗДАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

1. Откройте Visual Studio 2010 (рис. 1.1) и создайте новый 
проект. На рис. 1.1 вторая подчеркнутая строка в левой части диалогового окна.

Рис. 1.1. Главное окно Visual Studio 2010

2. Выберите шаблон «Приложение Windows Forms». В поле 
«Имя» (рис. 1.2) введите кириллицей свою фамилию. Желательно 
не использовать знаки: точка, наклонная черта пробел и т.д. Нажмите «OK». На приведенном рисунке указано имя «АВОМ», которое представляет аббревиатуру названия «Аппарат воздушного 
охлаждения малопоточный».

Рис. 1.2. Диалоговое окно «Создать проект»

Глава 2. 
ИНТЕРФЕЙС ДИАЛОГОВОГО ОКНА 
ПРОГРАММЫ

1. После создания приложения «Windows Forms» перед вами 
будет главное диалоговое окно программы (рис. 2.1) размером 
300×300 точек. Щелкните на диалоговом окне «Form1» в любом 
месте левой кнопкой мышки. Внизу справа под окном «Обозреватель решения» появится окно «Свойства» окна «Form1» (рис. 2.2). 
На представленном рисунке уже внесены изменения в размеры 
(900×800 точек) и заголовок диалогового окна.

Рис. 2.1. Главное диалоговое окно программы

2. В окне «Свойства» найдите строку «Text» и в текстовом поле 
вместо «Form1» введите новое название диалогового окна «Аппарат воздушного охлаждения» (см. рис. 2.2), которое будет отражать суть программного продукта.

Рис. 2.2. Изменение названия диалогового окна в окне «Свойства»

3. Измените размер диалогового окна в поле «Size», как 
это показано на рис. 2.3. Выберите значение «WindowState» — 
«Maximized», которое при запуске программы будет раскрывать 
диалоговое окно во весь экран.

Рис. 2.3. Окно «Свойства» главного диалогового окна