ROE曲面特征的实例.ppt

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1、第十二讲 曲面特征（三）,12-2,步骤1：创建旋转曲面：FRONT为草绘平面,创建步骤如下：,圆弧的圆心对齐至RIGHT,绘制中心线为旋转轴,步骤2：创建扫描曲面：FRONT为草绘平面,扫描轨迹,扫描剖面,12-3,步骤3：延伸扫描曲面：依次选取【延拓】/【延拓方向】/【向上至平面】选项，选取图中所示的4条边，作一个实时基准平面（TOP基准面向上偏距40）为曲面延伸的终止面,步骤4：对扫描曲面和延伸的曲面作镜像,步骤5：将3个曲面合并：注意选择曲面的保留部分，合并结果如图所示,12-4,步骤6：创建薄板实体特征：依次选取【创建】/【实体】/【加材料】/【使用面组】/【薄板】选项，选曲面任意处

2、，薄壳厚度为1.5,剖截面,步骤7：创建圆角特征：在凹槽顶部的4条边倒圆角，半径为1。最后结如图所示。,倒圆角,12-5,例12-2 创建如图12-2 所示的实体模型。,图12-2 例12-2题图,12-6,创建步骤如下：,步骤1：创建长方体基础实体,步骤2：在长方体中央创建一基准面DTM1，以便于后续特征的创建,步骤3：以扫描方式创建左侧的曲面：DTM1为草绘平面,扫描轨迹,扫描剖面,三点位于同一竖直线上,12-7,步骤4：创建扫描曲面的顶面（为一个平整曲面）：首先用扫描曲面的顶边创建一条基准曲线（用【复合】方式），再将该曲线作镜像（以过两边线的实时基准平面为对称面）。作实时基准平面（过曲线

3、）作为草绘平面，长方体前侧面为参考平面，抓取两曲线作为平整曲面的边界，创建平整曲面，如图所示。,复合曲线,镜像曲线,两边线,平整平面,12-8,步骤5：创建右侧的曲面（为一个混合曲面）：将镜像曲线投影到长方体的顶面，然后用镜像曲线和投影曲线创建一个混合曲面,投影曲线（垂直于曲面）,混合曲面,12-9,步骤6：创建前侧的平整曲面,步骤7：将前侧的平整曲面作镜像以生成后侧的平整曲面,步骤8：合并所有的曲面，共5个,步骤9：用合并曲面创建实体特征,12-10,例12-3 设计如图12-3 所示的笔筒。,图12-3 例12-3题图,12-11,步骤1：创建基本外形实体:以TOP基准面为绘图平面，拉伸高

4、度为50,创建步骤如下：,笔筒的前端为一个梯形凹槽，左视图为一圆弧形，因此可以作两个曲面来创建此凹槽；笔筒的顶面为一曲面，由3条曲线组合而成。,画中心线对齐至FRONT,12-12,步骤2：创建第1个圆孔（草绘孔）：距离RIGHT基准面12.5、距离FRONT基准面15,步骤3：利用所建圆孔复制（平移、镜像）另外4个圆孔,12.5改为27.5，15改为30,30改为0,镜像,12-13,步骤4：由侧面用拉伸方式创建凹槽的圆弧形底面：FRONT为草绘平面，属性为【双侧都】,实体的前、后侧面为拉伸的终止面,生成的曲面,绘制剖面图,步骤5：由顶面用拉伸方式创建凹槽的梯形顶面,画中心线,实体的底面为拉

5、伸的终止面,生成的曲面,12-14,步骤6：合并两个曲面,步骤7：用切减材料方式创建凹槽,步骤8：创建笔筒外围及凹槽侧边的圆角：【创建】/【实体】/【倒圆角】/【简单】/【可变的】/【边链】/【依次】选项，依次选取图中的10条边、共20个端点指定半径值，然后依次输入4个20、8个15和8个12.5的圆角半径值,边1，R20,边2，R20,边3，R15,边4，R15,边5，R15,边6，R15,边7，R12.5,边8，R12.5,边9，R12.5,边10，R12.5,12-15,步骤9：创建笔筒外围四周所有面的拔模面：用【中平面】拔模，利用【环曲面】选取笔筒四周曲面，TOP基准面为中平面，拔模角

6、度为“-4”,步骤8：创建圆角（续）,拔模面,12-16,步骤10：创建凹槽内四周所有面的拔模面：用【中曲线】拔模，利用【环曲面】选取凹槽内四周所有曲面，利用【相切链】选取图中曲线为中曲线，TOP基准面为角度参考面，拔模角度为“4”,拔模面,中曲线,12-17,步骤11：创建平行混合曲面以裁剪笔筒的顶面：由3个截面混合生成，作实时基准平面（FRONT基准面偏距50）为草绘平面,实时基准面,画中心结对齐至此点,绘制第1条截面曲线,绘制第2条截面曲线,绘制第3条截面曲线（与第一条重合）,12-18,步骤12：用混合曲面以【切减材料】的方式创建笔筒的顶面,生成的混合曲面,步骤13：创建凹槽底边的不等

7、半径圆角：【倒圆角】/【简单】/【可变的】/【边链】选项，选取凹槽底面的任一边线，此时出现“”记号，将视角转为俯视图，依次选取图中的3个点以便于指定圆角半径，依次输入4个点的半径值为10、5、5、10,选取此边,“”记号,选取其余3个点,12-19,步骤14：创建笔筒外缘与凹槽外缘的圆角：用【常数】/【相切链】选取边，圆角半径为 3,先选此边,再选此边,12-20,注意：该圆角需两个边一起倒圆角才能成功，若只作单一边的圆角，则倒圆角后所剩的厚度将小于3，不足以作另一边的圆角。,先选此边,倒圆角,出错信息,倒圆角,再选此边,12-21,例12-4 汤匙的设计。（用边界方式创建曲面）,图12-4

8、例12-4题图,12-22,基本构想：利用汤匙的主轴线、轮廓线与骨架线来创建汤匙的 实体，其设计构思简述如下：,1.创建汤匙的主轴线：以【草绘】方式创建主轴线,2.创建轮廓线：利用汤匙的主、俯视图，以【两次投影】方式创建汤匙的轮廓线,主轴线,轮廓线的俯视图,轮廓线的主视图,完成的轮廓线,12-23,4.创建汤匙实体：将主轴线、轮廓线与骨架线以【边界】方式创建汤匙 的曲面，再以【使用面组】的方式创建汤匙实体,3.创建骨架线：以【经过点】方式创建汤匙的骨架线,12-24,步骤1：创建汤匙的主轴线：以FRONT基准面为草绘平面，绘制图中示的图线,创建步骤如下：,圆锥曲线,样条曲线,主轴线,12-25

9、,步骤2：创建汤匙轮廓线的主视图,首先创建辅助基准点：依次选取/【曲线】/【长度比例】选项，用【查询选取】选取图中的曲线段，输入比例值为“0”，完成的基准点PNT0如图所示,选取此段曲线,生成的基准点PNT0,然后创建轮廓曲线：以临时基准面（FRONT基准面偏距25）为草绘平面，绘制图线,直线，距离为1,画直线,画样条曲线,生成的曲线,12-26,步骤3：创建汤匙轮廓线的俯视图,以首尾两点画样条曲线1,以4点画样条曲线2,画3条中心线,生成的曲线,首先创建轮廓线的前半段：以TOP基准面为草绘平面，绘制图中的图线（画3条中心线分别对齐PNT0点和前两条曲线的端点）,12-27,步骤3：创建汤匙轮

10、廓线的俯视图（续）,再将前半段的轮廓线镜像至后半段（FRONT基准面为对称平面）,镜像的曲线,新建图层“curves”，将这3条曲线放入该图层,12-28,步骤4：创建汤匙的轮廓线,以两次投影的方法创建汤匙下半部的轮廓线：依次选取/【两次投影】选项，选取FRONT为草绘平面（TOP为参考面），抓取图中的3段曲线；然后将视角转为三维，再选取绘图平面为TOP基准面（FRONT为参考面），抓取图中的3段曲线，完成的曲线如图所示,FRONT为草绘平面（TOP为参考面）,抓取3段曲线,TOP为草绘平面（FRONT为参考面）,抓取3段曲线,生成的曲线,【两次投影】创建曲线：由两个视图分别做两条二维曲线后，

11、这两条二维曲线分别垂直其绘图平面长出两个曲面，此两个曲面的交线即为用【两次投影】生成的基准曲线。,12-29,步骤4：创建汤匙的轮廓线（续）,用同样的方法创建汤匙上半部的轮廓线,生成的曲线,将图层“curves”关掉，使一些曲线不显示在屏幕上，保留的曲线如图所示，这几条曲线为边界曲面第一方向的轮廓曲线,保留的曲线,12-30,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（即边界曲面第二方向的轮廓曲线）：创建第1条曲线,依次选取/【经过点】选项，选取图中左侧的3个点创建第1条曲线,选取3个点,第1条曲线,12-31,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第2条曲线,首先创建辅助基准点：依次选取/【曲线】/【长度比

12、例】选项，用【查询选取】选取图中的曲线段，输入比例值为“0.5”，生成基准点PNT1,选取此段曲线,基准点PNT1,创建辅助基准轴：依次选取/【过点且垂直平面】选项，选取FRONT为基准轴的垂直面，PNT1为通过的点，生成轴A_1,12-32,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第2条曲线（续）,创建辅助基准面：通过A_1轴，RIGHT基准面旋转-18，生成基准面DTM2,创建辅助基准点：以【曲线曲面】方式，选取图中的曲线1和DTM2基准面，完成的基准点为PNT2；用同样的方式选取曲线2和DTM2基准面，完成的基准点为PNT3,曲线1,曲线2,创建基准曲线：以【经过点】方式，依次选取PNT2

13、、PNT1与PNT3三个点，生成第2条曲线,第2条曲线,12-33,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第3条曲线,首先创建辅助基准点：依次选取/【曲线】/【长度比例】选项，用【查询选取】选取图中的曲线段，输入比例值为“0.5”，生成基准点PNT4,选取此段曲线,基准点PNT4,创建辅助基准轴：依次选取/【过点且垂直平面】选项，选取FRONT为基准轴的垂直面，PNT4为通过的点，生成轴A_2,12-34,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第3条曲线（续）,创建辅助基准面：通过A_2轴，RIGHT基准面旋转-24，生成基准面DTM3,创建辅助基准点：以【曲线曲面】方式，与前述方法相同，创建

14、基准点PNT5和PNT6,创建基准曲线：以【经过点】方式，依次选取PNT5、PNT4与PNT6三个点，生成第3条曲线,第3条曲线,12-35,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第4条曲线（续）,首先创建辅助基准面：过PNT0点且平行RIGHT基准面，生成基准平面DTM4,创建辅助基准点：以【曲线曲面】方式，选取图中的曲线1和DTM4创建点PNT7；选取曲线2和DTM4创建点PNT8,曲线1,曲线2,创建基准曲线：以【经过点】方式，依次选取PNT7、PNT0与PNT8三个点，生成第4条曲线,第4条曲线,12-36,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第5条曲线,首先创建辅助基准点：依次选取

15、/【曲线】/【长度比例】选项，用【查询选取】选取图中的曲线段，输入比例值为“0.5”，生成基准点PNT9,选取此段曲线,首先创建辅助基准面：过PNT9点且平行RIGHT基准面，生成基准平面DTM5,12-37,步骤5：创建汤匙的骨架曲线（续）：创建第5条曲线（续）,创建辅助基准点：以【曲线曲面】方式，选取图中的曲线1和DTM5创建点PNT10；选取曲线2和DTM5创建点PNT11,曲线1,曲线2,创建基准曲线：以【经过点】方式，依次选取PNT10、PNT9与PNT11三个点，生成第5条曲线,第5条曲线,12-38,步骤6：创建汤匙的边界曲面：依次选取【创建】/【曲面】/【新建】/【高级】/【边

16、界】/【混合曲面】选项，【第一方向】选取图中所示的3条曲线；【第二方向】选取图中所示的5条曲线，生成曲面,【第一方向】：选取3条红色曲线,【第二方向】：选取5条黑色曲线,生成的曲面,12-39,步骤7：创建汤匙的薄壳实体：依次选取【创建】/【实体】/【加材料】/【使用面组】/【薄板】选项，选取汤匙曲面的任一点，使材料向曲面下方长出薄壳实体，输入薄壳厚度为“0.7”，选取【曲面法向】选项，生成薄壳实体,步骤8：将所有基准曲线放入图层“curves”并关闭该图层，使曲线不显示在屏幕上,12-40,步骤9：创建汤匙把手尾端的圆角：以【相切链】分别选取的把手尾端的上下棱边，输入圆角半径值“2.5”,选

17、取两条边,圆角,完成的汤匙,12-41,例12-5 齿轮的设计。,在齿轮设计中，最重要的问题是获得渐开线齿轮轮廓，因此我们首先使用方程式创建渐开线曲线，然后利用该曲线拉伸生成齿轮轮廓曲面，再使用曲面切出齿轮轮廓，最后阵列轮齿结构生成齿轮。通过本例，同学们可以进一步理解参数化设计的含义以及其巨大的设计优越性。用参数控制的模型，可以通过变更参数而获得不同的设计结果。,12-42,创建步骤如下：,步骤1：设置参数：依次选取【零件】/【设置】/【参数】/【零件】/【创建】选项，在【增加参数】菜单中选取【整数】选项，根据系统提示输入参数名“z”，按回车键后输入该参数的值“25”，然后再按回车键。按照下面

18、的表建立除“z”以外的其它参数,向模型中添加的参数,（设置初值为“0.00”的参数的数值将通过后面的关系式进行计算）,12-43,步骤2：创建基本曲线,用【草绘】方式创建曲线：以FRONT为绘图平面（TOP为参考面），画3个同心圆，不用更改系统默认尺寸，其具体数值将在随后通过关系式来确定。生成的曲线如图所示,在【零件】菜单中选取【关系】选项，选取刚创建的曲线，这时系统将显示3条曲线的符号尺寸标注,草绘3个同心圆,生成的曲线,符号尺寸,12-44,步骤2：创建基本曲线（续）,在【关系】菜单中选取【编辑关系】选项，系统弹出记事本编辑对话框，输入以下关系式：d=m*zdb=m*z*cos(angle

19、)da=m*(z+2*ha)df=m*z-2*m*(ha+c)d0=dfd1=dbd2=d完成后在记事本编辑对话框的【文件】下拉菜单中单击【保存】选项，然后关闭对话框,在【零件】菜单中选取【再生】选项，系统将根据添加的关系式，自动计算各圆的直径，并再生图形，最后生成的3条曲线（齿根圆、基圆、分度圆）如图所示,按关系式生成的3条曲线,分度圆曲线,基圆曲线,齿根圆曲线,12-45,步骤3：创建渐开线曲线：以【从方程】方式创建曲线：坐标系为系统标准坐标系，坐标类型为【柱坐标】。系统弹出文本框，按照记事本的内容输入渐开线曲线的参数方程（该参数方程由渐开线方程推导获得，具体过程请参看相关书籍），保存该文

20、档后关闭记事本，单击模型对话框上的“确定”按钮，最后完成曲线,渐开线曲线,12-46,步骤4：创建过渡圆弧曲线,注意：由机械原理的基本知识可知，基圆以内没有渐开线。但当齿轮的基圆半径大于齿根圆半径时，还应该在基圆以内切出齿槽。不过由于这段曲线不影响齿轮的啮合，可以不再使用渐开线，为了简化操作，设计中将使用圆弧曲线,用【草绘】方式绘制圆弧曲线：以FRONT基准面为绘图平面（TOP为参考面），进入草绘模式后，抓取渐开线，选取渐开线上靠近基圆的端点为起点绘制一段圆弧，圆弧的另一个端点落在齿根圆圆弧以内,抓取的渐开线曲线,新绘制圆弧,删除抓取的渐开线曲线，只剩圆弧曲线,12-47,步骤4：创建过渡圆弧

21、曲线（续）,标注图中所示的3个尺寸，修改圆弧半径为“d/8”，修改圆弧曲线左边端点到竖直中心线的距离为“0.45*df”，修改圆弧圆心到竖直中心线的距离为“db/2”，系统重新计算后的尺寸如图所示,按关系式计算的尺寸,标注3个尺寸,过渡圆弧曲线,12-48,步骤5：创建齿廓曲线,首先创建基准点：以【曲线相交】方式选取分度圆曲线与渐开线曲线，创建过两曲线的交点的基准点PNT0；同理选取齿根圆曲线与圆弧曲线，创建过两曲线的交点的基准点PNT1,创建基准轴线：以【2平面】方式选取TOP基准平面和RIGHT基准平面，两平面的交线即为所建基准轴A_1,创建基准平面：分别【穿过】A_1基准轴和PNT0基准

22、点，建立基准平面DTM1,12-49,步骤5：创建齿廓曲线（续）,镜像曲线：依次选取【特征】/【复制】/【镜像】/【独立】选项，选取渐开线曲线和圆弧曲线；新建实时基准面DTM2为镜像参照：【穿过】A_1基准轴，以【角】方式选取DTM1基准面，输入角度值“360/4/z”，创建的镜像曲线如图所示。（在输入角度时应保证复制的曲线和原曲线围成齿廓而不是围成轮齿，否则应输入“-360/4/z”。这里输入角度“360/4/z”是因为在分度圆周上齿厚和齿槽宽相等，镜像参照应该由DTM1绕轴线转过半个齿厚的角度，即360/4/z=90/z。）,镜像曲线,12-50,步骤6：裁剪基准曲线,创建基准点：以【曲线

23、相交】方式选取齿根圆曲线与复制的圆弧曲线，创建过两曲线的交点的基准点PNT2,以【分割】方式创建曲线：用PNT1和PNT2基准点裁剪齿根圆曲线和两段圆弧曲线,12-51,步骤7：创建曲面特征：以【拉伸】方式创建曲面，选取FRONT基准平面为绘图平面（TOP为参考面），进入草绘模式后，抓取图中的曲线，拉伸深度为“b”，生成的曲面如右图所示,抓取曲线,生成的曲面,12-52,步骤8：创建拉伸实体特征：使用以前的草绘平面，拉伸方向朝向屏幕内，绘制如图13-13所示的圆（齿顶圆），修改直径尺寸为“da”，拉伸深度为“b”,绘制齿顶圆,拉伸实体特征,12-53,步骤9：复制曲面特征：依次选取【创建】/【

24、曲面】/【转换】【移动】/【复制】选项，选取刚建的曲面，再选取【旋转】选项，选取A_1轴线为旋转轴，输入旋转角度“360/z”。复制结果如图所示。(此处不能用【特征】/【复制】选项复制曲面，这种方法复制的曲面不能进行组创建和特征阵列。),复制的曲面,12-54,步骤10：使用曲面特征生成实体特征（切出第一个齿槽）：依次选取【创建】/【实体】/【切减材料】/【使用面组】/【实体】选项，选取复制的曲面，切减方向单击 按钮，最后创建的实体特征如图所示,切出齿槽,12-55,步骤11：创建圆角：选取图中所示的4条边倒圆角，圆角半径为“d/200”,4条边,步骤12：创建组：依次选取【零件】/【特征】/

25、【组】/【局部组】选项，输入组名“gear”，从模型树中选取最后3个特征,12-56,步骤13：阵列切减实体特征：在【组】菜单中选取【阵列】选项，选取刚创建的组“gear”，以角度尺寸作为阵列驱动尺寸，输入阵列尺寸增量为“360/z”，输入阵列特征总数为“25”,阵列驱动尺寸,步骤14：由于在阵列特征时不允许使用参数作为阵列尺寸总数，为了方便模型的修改，现在在阵列特征的3个参数中加入关系式,在【零件】菜单中选取【修改】选项，然后任意选取一个阵列轮齿，系统将显示特征的3 个参数：阵列驱动尺寸、阵列特征总数、阵列尺寸增量，如图所示,在【零件】菜单中选取【关系】选项，系统将尺寸标注改为符号形式,在【

26、关系】菜单中选取【增加】选项，添加以下关系式：d72=360/z d74=360/z p73=z,12-57,步骤15：在齿轮中心创建孔结构：以【拉伸】/【切减材料】方式创建实体，使用以前的绘图平面，绘制剖面图，修改圆的半径尺寸为“d/5”、键槽宽度为“d/6”、键槽高度为“d/15”，拉伸深度为【穿过所有】。结果如图所示,12-58,步骤16：将全部基准曲线和最初创建的曲面特征放入图层“curves”隐藏。最后结果如图所示,步骤17：变更参数，改变齿轮设计：依次选取【零件】/【设置】/【参数】/【修改】选项，然后在【参数】菜单中选取该模型的基本参数，根据系统提示输入新的参数数值后，在【零件】

27、菜单中选取【再生】选项，即可获得新的设计结果。,12-59,修改零件不同参数的数值获得的各种设计结果,m=3z=18b=20,m=5z=25b=20,m=3z=34b=20,m=3z=25b=50,注意：上述参数的修改范围并不是任意的，实例中的齿廓曲线由渐开线和圆弧组成，这样的齿轮其基圆半径大于齿根圆半径。而当齿轮的基圆半径小于齿根圆半径时，整个齿廓曲线全为渐开线，因而再使用前述创建方法创建模型时将会失败。对于单一渐开线齿廓的模型，创建过程更为简单，可以另设创建方法。临界齿数的计算可使用公式：z0=2*(ha+c)/(1-cos(angle)对于本例，z0=41，但考虑到齿廓圆角的原因，实际上当z=35时已经出现特征再生失败，因而必须另建模型创建方法创建z z0的齿轮。,12-56,