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畫法幾何與工程制圖DescriptiveGeometryandEngineeringDrawing 河南理工大學機械與動力工程學院SchoolofMechanicalandPowerEngineeringinHenanPolytechnicUniversity 三維造型簡介 3DModelling 基本體三維造型 組合體三維造型 三維造型工具簡介 SolidWorks2007 一 幾何造型概念 指用計算機及其圖形系統(tǒng)來表示和構(gòu)造形體的幾何形狀 建立計算機內(nèi)部模型的過程 幾何造型是CAD CAM系統(tǒng)的核心技術(shù) 是實現(xiàn)CAD CAM技術(shù)集成的基礎 實現(xiàn)過程 將物體的形狀及其屬性 如顏色 紋理等 存儲在計算機內(nèi) 形成該物體的三維幾何模型 該模型是對原物體的確切的數(shù)學描述或是對原物體某種狀態(tài)的真實模擬 它為各種不同的后續(xù)應用提供信息 已廣泛應用于機械產(chǎn)品的設計 制造 裝配和工程分析等機械產(chǎn)品生產(chǎn)的各個領域 階段 線框模型 表面模型 實體模型 4 4基本體三維造型 1 線框模型 只存儲物體點和線的信息 不包括物體面信息和體信息 2 表面模型 增加面 邊的拓撲關系 不包含實體信息以及體 面間的拓撲關系 無法進行實體運算 3 實體模型 包含較復雜的形體幾何信息和拓撲信息 實體模型的構(gòu)形方法是用機內(nèi)存儲的體素 Primitive 經(jīng)交 并 差運算構(gòu)成復雜形體 所謂體素是一些簡單的基本幾何體 如棱柱 圓柱 圓錐 球等 a 并運算b 差運算c 交運算兩圓柱交并差運算 二 參數(shù)化特征造型1 概念 以實體造型為基礎 用具有一定的設計或加工功能的特征作為造型的基本單元建立零部件的幾何模型 參數(shù)化技術(shù)是特征造型的主要特點 參數(shù)化是指使用約束來定義和修改幾何模型 約束主要包括尺寸約束 拓撲約束 2 特征造型的幾個概念1 特征 草圖 2 草圖草圖繪制是三維造型的基礎 有了草圖 再按照一定的特征生成方式 如拉伸 旋轉(zhuǎn)等方式 就可以生成不同的實體 草圖一般是二維平面圖形 也可以是三維曲線 a 草圖 b 拉伸特征草圖及特征 3 草圖平面繪制草圖 首先應確定繪制草圖的平面 草圖平面可以是系統(tǒng)默認的坐標面 實體平面 以及借助 工作平面 工作軸 工作點 工具創(chuàng)建的平面 4 特征生成方式特征生成方式是從草圖到特征的過程描述 特征生成方式主要有 拉伸 旋轉(zhuǎn) 掃描 放樣等 特征生成時 需要進行參數(shù)的確定和運算方式的選擇 運算方式包括并 差 交 并運算為 填料 差運算為 除料 a 并運算生成圓柱體 b 差運算生成圓柱孔并運算和差運算拉伸 拉伸特征的創(chuàng)建 三 常見的特征生成方法及基本體造型 旋轉(zhuǎn)特征的創(chuàng)建 放樣特征的創(chuàng)建 掃描特征的創(chuàng)建 置放性特征的創(chuàng)建 草圖2 四 截切體與相貫體的造型1 截切體可看成基本體與被切去形體的差運算結(jié)果 a 按回轉(zhuǎn)特征生成半球體 b 在過球心的平面上繪制草圖 按差運算方式雙向拉伸形成開槽半球體 草圖2 2 相貫體關鍵是確定兩相交體素的特征和相對位置 a 選擇平行與xoy坐標面和球面的平面為草圖平面b 在草圖平面上繪制草圖c 按拉伸方式生成特征 1 半球與三棱柱相交 a 在草圖平面上繪制草圖b 按并運算拉伸生成特征c 按差運算拉伸生成特征 2 半球與圓柱相交 5 5組合體三維造型 1 CSG表示法三維實體模型的計算機內(nèi)部表示 其實質(zhì)是利用正則集合運算 即運用并 交 差 將復雜形體定義為簡單體素的合成 2 組合體的CSG表示法用一棵有序的倒置二叉樹來表示組合體的集合構(gòu)成方式 二叉樹的樹根表示組合體 S 二叉樹的樹梢對應構(gòu)成組合體的體素 樹梢體素 Si 樹杈為歸范化布爾運算 交 并 差 運算符號 不同位置樹杈的集合構(gòu)形方式對應著不同層次的組合體 較低層次組合體又成為構(gòu)造更高層次組合體的體素 一 組合體的CSG描述 CSG表示法表示的是構(gòu)建組合體的一種過程模型 同一組合體可以有不同的CSG表示法 對應于對同一個組合體構(gòu)成的不同理解 a 組合體 b 表示法1 c 表示法2組合體的構(gòu)形過程也可以用一個集合表達式來描述 通常稱該集合表達式為組合體構(gòu)形表達式 表示法1 S S1 S2 S3表示法2 S S2 S1 S3 二 組合體的造型方法 組合體造型的步驟如下 1 形體分析 分析組合體的構(gòu)型過程 用組合體CSG表示法確定造型順序 并確定各體素的草圖和特征形成方式 CSG表示可能有多種 不適當?shù)谋硎究赡軙a(chǎn)生不正確的造型結(jié)果 一般應先并運算后差運算和交運算 確定合理的CSG表示 2 確定并構(gòu)建基特征 3 按順序構(gòu)建各附屬特征 先根據(jù)與基特征的相對位置關系 確定草圖平面的位置 再繪制草圖 選擇適當特征生成方式 4 添加必要的置放性特征 完成組合體的造型 例5 13完成圖 a 所示的組合體造型S1為基特征 可看作在四棱柱的基礎上挖掉4個小圓柱和四個圓角 挖掉的圓柱體通過草圖面拉伸獲得 使用圓角特征命令 分別選擇各棱線可生成圓角 形體2 形體3 形體4為從屬特征 形體2可看作是在大圓柱的基礎上挖掉兩個小圓柱而形成 挖掉的圓柱體按孔特征獲得 也可通過草圖面按拉伸方法獲得 S3和S4按筋板特征獲得 也可通過草圖按雙向拉伸的方法獲得 例5 14完成圖 a 所示的組合體造型該立體可看作切割型組合體 是由四棱柱體S1經(jīng)過4次切割形成 切下的形體2 3 4 5 6五部分 均可在四棱柱S1的基礎上根據(jù)各自的草圖 反映形狀特征的平面 用拉伸的方法獲得 S1為基特征 其他形體 或其對應的基本體 為附屬特征 如形體5對應的附屬特征應為在S1基礎上切下的三棱柱而不是形體5本身 不同的切割順序?qū)腃SG樹不同 SolidWorks是一套優(yōu)秀的三維機械設計軟件 在機械 電子 汽車 航空等行業(yè)有著廣泛的應用 它從根本上改變了傳統(tǒng)的設計 生產(chǎn) 組織模式 采用非全約束的三維參數(shù)化實體特征建模技術(shù) 其設計過程相關性可在設計過程的任何階段修改設計 同時牽動相關部分的改變 SolidWorks將2D繪圖與3D造型技術(shù)融為一體 具有杰出的機械裝配設計和制圖性能 可以將零件環(huán)境 裝配環(huán)境中生成的各類零件 裝配件等實體進行投影 生成二維工程圖 極大地方便了機械零部件的設計 三維造型工具簡介 SolidWorks2007 借助SolidWorks制作的習題集中圖樣的部分實體模型 返回 借助SolidWorks制作的習題集中圖樣的部分實體模型 ThankYou