中望3D三维CAD教程--【第10章 综合案例设计(一)】

第10章综合案例设计267第10章综合案例设计10.1环形弹簧设计如图10-1所示为环形弹簧设计实物图。1．参数分析1）弹簧构成环形弹簧由N圈相同的圆杆首尾连接而成，可以将其拆分出单圈弹簧，如图10-2所示，简化成线圈，如图10-3所示。图10-1环形弹簧图10-2单圈弹簧图10-3单圈弹簧简化为线圈2）设置相关参数相关参数以字母代替：（1）弹簧线圈直径为d；（2）弹簧绕圈半径为r；（3）弹簧环形半径为R；（4）弹簧线圈角度为；（5）弹簧圈数为n。3）尺寸分析弹簧线之间的尺寸关系如图10-4所示。若取值2r=20；/2=10°；d=2；n=36。则22(2)(2)2(2)(2)cos(/2)3.48623579crrrr268sin(/4)0.30384546gc2sin(/2)3.47296355er/tan(/4)39.696155fe49.392309Rfgr2．建模过程（1）新建一个零件文件，命名为环形弹簧。（2）创建半圆弧。选择命令【线框】→【圆弧】功能图标，选择“圆心”绘制方法，“对齐平面”选择YZ平面，圆心及端点坐标如图10-5所示。图10-4弹簧线之间尺寸关系图10-5创建圆弧（3）镜像另外一段半圆弧。选择命令【造型】→【基础操作】→【镜像】功能图标，选择上一步绘制的圆弧为镜像实体，XZ平面为镜像平面，如图10-6所示。第10章综合案例设计269图10-6镜像圆弧（4）将圆弧分别绕不同方向旋转10度。选择命令【造型】→【基础操作】→【移动】功能图标，选择“绕方向旋转”方法，各项参数设置如图10-7所示。图10-7旋转圆弧（5）用相同的方法旋转另一段圆弧。此处要注意定义相反的旋转方向（或者输入角度为-10），如图10-8所示。完成效果如图10-9所示。图10-8相反方向旋转另一段圆弧图10-9完成效果图（6）创建弹簧杆体。选择命令【造型】→【基础造型】→【杆状扫掠】功能图标，选择270上一步完成的曲线，输入杆体直径为2，勾选“杆状体连接”选项的复选框，如图10-10所示。图10-10创建弹簧杆体（7）阵列弹簧。选择命令【造型】→【基础操作】→【阵列】功能图标，选择“圆形”阵列方法，设置方向为0,1,0，即Y轴，数目为36，角度为10，如图10-11所示。（8）对所有实体进行布尔加运算，最终完成效果如图10-12所示。保存文件。图10-11阵列弹簧图10-12环形弹簧完成效果图10.2涡轮箱体设计涡轮箱体实物图如图10-13所示。（1）新建一个零件文件，命名为涡轮箱体。（2）创建基体。选择命令【造型】→【基础造型】→【六面体】功能图标，选择“中心-高度”创建方法，各项参数设置如图10-14所示。第10章综合案例设计271图10-13涡轮箱体图10-14创建六面体（3）修剪六面体。选择命令【造型】→【操作】→【修剪】功能图标，选择六面体为修剪体，XZ平面为修剪平面，保留Y轴正向一侧的基体。完成结果如图10-15所示。由于该涡轮箱体是关于XZ平面对称的，故只须完成一半，最终可通过镜像得到完整的模型。（4）对六面体的下边界进行倒圆角。选择命令【造型】→【操作】→【圆角】功能图标，半径设置为22mm，如图10-16所示。（5）对实体进行抽壳。选择命令【造型】→【操作】→【抽壳】功能图标，厚度设置为-5，开放面设置为选中2个，如图10-17所示。图10-16倒圆角图10-15修剪基体272图10-17抽壳（6）创建曲线列表。在绘图区单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择，曲线选择选中3个，如图10-18所示。图10-18创建曲线列表（7）拉伸实体。选择命令【造型】→【基础造型】→【拉伸】功能图标，选择“加运算”，轮廓选择曲线列表1，拉伸类型选择为2边，起始点设置为0，终止点设置为-8，偏移选择加厚，偏距1设置为0，偏距2设置为-11，如图10-19所示。第10章综合案例设计273图10-19拉伸实体（8）对实体的侧边添加圆角。选择命令【造型】→【操作】→【圆角】功能图标，圆角半径设置为8mm，选择侧边，如图10-20所示。（9）在箱体顶面添加2个螺纹孔。选择命令【造型】→【操作】→【孔】功能图标，选择基体顶面为孔面。通过单击鼠标右键定义孔的位置，在弹出的快捷菜单中选择“曲率中心”，选择圆角边定义螺纹孔和圆角同心，螺纹孔参数设置如图10-21所示。图10-21添加2个螺纹孔（10）添加圆柱体。选择命令【造型】→【基础造型】→【圆柱体】功能图标，输入图10-20侧边倒圆角274圆台半径为15，长度为20，如图10-22所示。在定义圆台中心位置时，在绘图区单击鼠标右键打开快捷菜单，选择“从两条线”，对齐平面及参考线段的选择如图10-23所示，输入参考距离1为24、参考距离2为30。图10-22添加圆柱体图10-23“从两条线”设置（11）创建基准面1。选择命令【造型】→【参考】→【基准面】功能图标，几何体选择凸台的圆心，对齐平面选择XZ平面，其余参数使用默认值，如图10-24所示。（12）在基准面1上创建草图1。选择命令【造型】→【插入草图】功能图标,选择基准面1为草绘平面，单击“确定”按钮进入草图绘制界面。绘制曲线前增加参考曲线，选择命令【造型】→【参考】→【参考几何体】功能图标，在弹出的“参考几何体”对话框中选择“曲线”，选择圆形凸台的两底面作为参考线。绘制的草图轮廓和标注如图10-25所示。（13）拉伸草图1。布尔运算类型选择“加运算”，拉伸类型设置为“对称”，结束点设置为22，如图10-26所示。第10章综合案例设计275图10-24创建基准面1图10-25创建草图1轮廓反标注图10-26拉伸草图1（14）在步骤（13）的拉伸体顶平面上创建孔特征，选择命令【造型】→【操作】→【孔】功能图标，孔与圆角面保持同心，孔类型为简单孔，直径为8mm，孔深贯穿整个拉伸体，如图10-27所示。276图10-27在拉伸体顶平面上创建孔特征（15）在圆台的端平面上创建孔特征。孔与圆台保持同心，孔类型为简单孔，直径为20mm，孔深贯穿整个实体，结果如图10-28所示。（16）镜像实体。选择整个造型为镜像实体，XZ基准平面为镜像平面。完成镜像后，将两个造型进行布尔加运算，完成结果如图10-29所示。图10-28在拉伸体端平面上创建孔特征图10-29镜像实体并进行布尔加运算（17）在箱体侧面创建一个圆形凸台。凸台定位中心与圆柱面同心，参数设置及效果如图10-30所示。（18）在创建的圆形凸台上添加孔特征，孔中心与圆柱面同心，孔直径为16，结束端选择终止面，并选择壳体的内侧面为终止面，如图10-31所示。第10章综合案例设计277图10-30增加凸台图10-31在圆形凸台上创建孔特征（19）在箱体侧面添加一个方形凸台（六面体）。选择“角点-高度”创建方法，布尔运算类型选择“加运算”。点1的定义方法如下：在绘图区单击鼠标右键打开快捷菜单，选择“偏移”，然后选取如图10-32所示中实体边的中点作为参考点，输入Y轴偏移为6（如图10-33所示），单击“确定”按钮，系统返回到“六面体形式”对话框。点2不定义，保持空白。输入高度为5，长度为-12，宽度为-35，对齐平面如图10-34所示。（20）在箱体的另一侧面上创建圆台，圆台的定位中心选择圆弧中心，半径为45，长度为16，如图10-35所示。278图10-32设置“偏移”参考点图10-33Y轴偏移的设置图10-34创建方形凸台对齐平面图10-35创建涡轮箱体另一侧圆台第10章综合案例设计279（21）在步骤（20）基础上创建的圆台上创建台阶孔特征，孔的定位中心和圆台圆心同心，参数设置如图10-36所示，完成效果如图10-37所示。图10-36在新创建的圆台上创建孔特征图10-37孔特征效果图（22）在步骤（20）创建的圆台上再创建一个孔特征，定义孔中心时，在绘图区单击鼠标右键打开快捷菜单，选择“偏移”，然后选取圆台的圆心点作为参考点，输入Z轴偏移为-35（如图10-38所示）。定义孔直径为9，贯通圆台，如图10-39所示。图10-38Z轴偏移的设置图10-39再创建一个新的孔特征（23）阵列孔。选择命令【造型】→【基础操作】→【阵列】功能图标，选择上一步创建的孔特征为阵列特征，圆台中心轴为阵列旋转轴，输入数目为3，角度为120度，其余参数使用默认值，如图10-40所示。（24）对箱体内侧边倒圆角。圆角半径为3，如图10-41所示。（25）到此完成零件的建模，最终完成的涡轮箱体效果如图10-42所示。保存文件。280图10-40阵列孔图10-41对内侧边倒圆角图10-42涡轮箱体设计完成效果图10.3落地扇设计设计的落地扇实物图如图10-43所示。（1）新建一个零件文件，命名为落地扇。（2）在XZ平面上绘制草图1。选择命令【造型】→【插入草图】功能图标，选择XZ平面为草绘平面，草图轮廓及标注如图10-44所示。（3）创建旋转实体。选择命令【造型】→【基础操作】→【旋转体】功能图标，旋转轮廓选择草图1的曲线，旋转轴选择Z轴。起始角度设置为0，结束角度设置为360，完成效果如图10-45所示。（4）创建拉伸实体。选择命令【造型】→【基础操作】→【拉伸】功能图标，选择如图10-46所示的拉伸轮廓，起始点设置为0，结束点设置为60。第10章综合案例设计281图10-43落地扇图10-44绘制草图1图10-45创建旋转实体图10-46拉伸实体（5）创建基准平面1。选择命令【造型】→【参考】→【基准面】功能图标，选择XY面，输入偏移值为70，其余参数使用默认值，如图10-47所示。图10-47创建基准平面1282（6）使用与步骤（5）相同的方法创建基准平面2，设置偏移值为80，完成效果如图10-48所示。（7）在基准平面1上绘制草图2，草图2的轮廓及标注如图10-49所示。图10-48创建基准平面2图10-49绘制草图2（8）在基准平面2上绘制草图3，草图轮廓及标注如图10-50所示。（9）选择步骤（8）的高亮轮廓，对其进行拉伸，起始点设置为20，结束点设置为40，效果如图10-51所示。图10-50绘制草图3图10-51拉伸实体（10）创建放样实体。选择命令【造型】→【基础操作】→【放样】功能图标，依次选择4个轮廓，连续方式选择相切（可以通过单击“起点→切换面”和“终点→切换面”更改相切面），如图10-52所示。若放样图形出现扭曲现象，是因为母线未对齐所致，此时可以切换到“高级”选项卡对母线进行调整，如图10-53所示。先单击“自动”按钮生成白色连接母线，如图10-54所示，再单击“修改”按钮，光标自动切换到弹出的对话框的“线条”一项，将鼠标靠近需调整的轮廓箭头处选择白色母线，通过移动鼠标将母线拖到想放置的位置，直至每个轮廓的母线对齐，如图10-55所示。第10章综合案例设计283图10-52创建放样实体图10-53设置放样“高级”选项卡图10-54自动创建的母线图10-55对齐母线284（11）复制基准面。选择命令【造型】→【基础操作】→【复制】功能图标，选择“沿方向复制”方法，选择XZ基准平面为复制实体，方向为Z轴正向，距离设置为108，如图10-56所示。图10-56复制基准面（12）创建新基准面，选择步骤（11）创建的基准面，输入偏移距离为15，得到基准平面3，完成效果如图10-57所示。（13）使用与步骤（12）相同的方法，再创建一个新基准平面，此时偏移距离为-10，得到基准平面4，完成效果如图10-58所示。图10-57创建基准面3图10-58创建基准面4（14）在基准平面3上绘制草图4，草图轮廓及标注如图10-59所示。（15）在复制的基准平面上绘制草图5，草图轮廓及标注如图10-60所示。图10-59绘制草图4图10-60绘制草图5第10章综合案例设计285（16）在基准平面4上绘制草图6，草图轮廓及标注如图10-61所示。（17）创建放样实体，依次选择草图4、草图5和草图6的轮廓（注意控制方向），如图10-62所示。图10-61绘制