02-0-第2章-立体的几何构型及三维软件INVENTOR

第2章立体的几何构型及三维软件INVENTOR§2-1几何立体分类§2-3组合体的构成方式§2-2基本体的构成方式§2-4三维软件INVENTOR2012基础知识§2-5INVENTOR草图设计任何机器或部件都是由若干零件按一定的装配连接关系和技术要求装配起来的。§2.1几何立体分类零件是构成机器或部件的最小单元。从几何构形的角度来看，大都由棱柱、棱锥、圆柱、圆锥等组成。按照立体构成的复杂程度，可将立体分为简单几何体和复杂几何体。简单几何体——基本体复杂几何体——组合体单一的几何体一次完整的构形操作所得到的实体基本体由若干个基本体按照一定的相对位置和组合方式有机组合而形成的较为复杂的形体称为组合体。将组合体分解成由若干基本体组成的方法，称为形体分析法。2.2基本体的构成方式依据现代三维设计理念，基本体都是通过扫描法构成的。扫描法是指一截面线串沿着某一条轨迹线移动，移动的结果即所扫掠过的区域可以构成的实体或片体。截面线串可以是曲线，也可以是曲面，又称为特征图形。（1）拉伸运算方式（2）旋转运算方式（3）扫掠运算方式（4）放样运算方式2.3组合体的构成方式2.3.1组合体的组合方式组合体中各基本体间的组合方式有三种形式：叠加（形体加运算）——填料切割（形体减运算）——除料交割（形体交运算）——求交切割和交割组合体在空间应相交。通常用CSG表示法直观地描述组合体的构成。2.3.2组合体的构成分析CSG表示法是用一棵有序的二叉树来表示组合体的集合构成方式。若干个相同的基本体，通过不同的布尔运算方式可以得到不同的结构。同一个组合体，以不同的组合方式分析，其构造过程不同，且有不同的截面线串。分析截面线串的真正意义是确立构成组合体的特定表面，截面线串又称为特征图形。构成组合体时，必须合理地分解组合体，要通过反复假想分解或还原而确立最佳的构造过程。以分解为符合基本体构成特点的数量最少、布尔运算过程最简单的立体为最佳。2.4三维软件INVENTOR2012基础知识2.4.1常用的三维造型软件及特点起源于美国麦道（MD）公司（该公司于1991年并入美国通用汽车公司EDS分公司）（1）UnigraphicsNX（简称UGNX）主要适用于航空航天、汽车设计、通用机械以及模具设计领域基于特征的实体造型、尺寸驱动的编辑功能，统一数据库是该软件的特点，还具有较强的数控编程能力，而Solidedge是该软件系统的微机版本。(2)Pro/Engineer（简称Pro/E）美国PTC公司（ParametricTechnologyCorporation）开发的三维CAD软件以先进的参数化技术和基于特征设计的实体造型而著称，具有完整统一的数学模型，集CAD/CAM于一体是该软件系统的特点。(3)I－DEAS美国SDRC公司（StructuralDynamicsResearchCorporation）推出的产品主要适用于机械工程，该产品1993年便进入我国CAD市场，以CAD/CAM一体化、造型功能强、易于使用而著称。其技术特点是具有复杂机械零件设计、高级曲面造型与数控加工、有限元建模和产品使用寿命分析等功能设计模块。(4)CATIA法国达索飞机公司（Dassault）的产品，在美国著名的CAD/CAM软件系统的基础上扩充开发的。主要用于航天航空领域，著名的波音777型飞机便是使用CATIA系统设计制造的。技术特点是：具有统一的用户界面、统一的数据管理以及兼容的数据库，为企业的信息集成与管理提供了方便。需要说明的是，上述软件的核心功能往往大同小异，都能够满足大多数产品的造型需求，重点是掌握正确的造型方法、思路和技巧。什么是正确学习三维造型软件的方法呢？下面给出几点建议：（1）从一开始就注重培养规范的操作习惯，使用效率高的操作方式。热键快捷键鼠标右键菜单工具图标文字菜单。（2）有选择地学习，集中在一个较短的时间内完成一个学习目标，并及时加以应用，避免面面俱到的马拉松式的学习。（3）对软件功能进行合理的分类，把握学习重点，提高记忆效率。AutodeskInventorProfessional2010软件简介AutodeskInventor是美国Autodesk公司最新开发的三维数字化设计软件。美国Autodesk公司创立于1982年，其主要产品AutoCAD已经成为设计领域计算机辅助设计的代名词，其不仅拥有广泛的用户群，其文件格式（.DWG）已成为行业数据格式标准。全球超过5万所院校使用Autodesk公司的软件。AutodeskInventor是Autodesk公司针对机械制造业和相关产业于1999年底推出的三维参数化设计软件。AutodeskInventorProfessional2010软件简介AutodeskInventor最显著的特点1）参数化三维特征造型，并融入变量化技术。2）简捷独特的人机界面设计3）非凡的大型装配处理功能，实现基于装配的关联设计，有效地管理和使用设计数据流。4）具有突破性的自适应技术，进一步完善了参数化设计方案。5）三维运算速度和显示着色功能取得突破，提供了最简单的方式却增强了零部件模型的材质、光照和颜色的真实感。6）世界领先的DWG兼容性，方便地导入和导出DWG数据，使人们最大限度地利用原有的设计数据和资源。AutodeskInventorProfessional2010软件简介AutodeskInventor最显著的特点7）利用创建的三维数字样机验证设计的外形、结构、功能等，加速概念设计到产品制造的整个流程。8）利用已验证的三维数字样机生成制造文档，有助于在加工前减少错误和相关的工程变更。9）具有内嵌的、易于使用的运动仿真和应力分析功能，工程师可以在产品投产前利用这些功能和数字样机来优化、预测产品未来的实际工作情况。10）融合了直观的三维建模环境与功能设计工具。前者用于创建零件和装配模型，后者支持工程师专注于设计中的功能实现。11）可快速、精确地从三维模型中生成工程图，并利用捆绑的AutoCADMechanical软件从事高效的二维机械绘图。AutodeskInventor是一套全面的设计工具，包括五个基本模块：零件、钣金、装配、表达视图、工程图；四个子模块：焊接、结构件生成器、设计加速器；InventorStudio。四个附加模块：三维布管设计、三维布线设计、应力分析、运动仿真。2.4.2INVENTOR2012的用户界面及基本操作双击图标，需要等待几秒钟，系统才能启动并进入Inventor2012的启动界面。新建文件的类型有钣金零件模板、二维工程图、部件模板、表达视图、零件模板、焊接件部件模板等。一个文件在磁盘上仅以一种文件类型表示。InventorProfessional通过项目来管理用户的设计数据、编辑文件的存储信息并维护文件之间的有效链接，因此通常为新设计创建新的项目即单独建立文件夹。草图选项卡模型选项卡工具选项卡视图选项卡因误动作关闭了绘图区中的导航栏、状态栏、浏览器等，可以在〖视图〗菜单中的“窗口/用户界面”中找回来。2.5INVENTOR草图设计要构成立体，重点是绘制其特征图形。在INVENTOR系统中，用户通常是用草图设计特征图形，再通过对草图进行几何约束和尺寸约束，精确定义图形的几何形状，然后通过拉伸、旋转、扫描等运算方式生成基本体，再通过布尔运算生成组合体。草图与通过草图生成的实体具有相关性，此后进行模型的编辑修改时，在相应的草图中完成相关操作后即可更新模型。2.5.1草图设计原则：1)在绘制草图时，应尽量简单，草图越简单越好。2)尽可能将原始坐标系的原点、坐标轴和坐标平面的投影作为所绘几何图形的中心、对称线等参考要素。3)生成实体所用的草图应为闭合的截面轮廓，不闭合的轮廓一般只能生成面。截面轮廓不能出现自交叉的情况。4)草图中一般是先画出轮廓的大致形状，但应尽量接近实际形状，否则在添加约束时容易使绘制的草图变形。5)草图绘制完成后要首先进行几何约束，然后再进行尺寸约束，约束一定要完全。添加约束的顺序对草图的结果是有影响的，不合理的添加顺序甚至会造成无法完成正确的草图；6)添加约束时应尽量采用“先定形状，后定大小”的策略，即在标注尺寸前应先固定轮廓的几何形状。尽可能用几何约束来确定几何元素的位置，而不是采用尺寸定位。7)可用投影工具将不在当前草图上的几何图元投影到当前草图中，并尽可能使投影结果与原始图形之间建立某种关联关系。单击“工具”“选项”“文档设置”“草图”选项卡，可以调整网格的参数。草图坐标系的原点和方向也可以由用户设置，单击“工具”“选项”“应用程序选项”“草图”选项卡扳手草图设计实例手柄草图设计实例