TopSolid全参数化.pdf

第 1 页 共 6 页 如何得到参数化的变截距弹簧？DCity 比如说我们需要这样一支变截距的弹簧：两端有并圈，中间的有效圈部分的截距也是变化的，分成 A-B-A 这样三段，就是说有效圈的两端部分截距相等，并且圈数也相等，最后要得到弹簧模型如下图：正常情况下，我们在建立我们的弹簧 3D 模型以前应该已经知道了弹簧在自由状态下的各个参数，所以我们可以使用“参数创建”命令首先创建这一部分参数，如下表：参数名称 单位 值/表达式 备注 D mm 30 弹簧中径 d mm 4 簧丝直径 n0 2 端部并圈数 n1 3 A 段圈数 n2 5 B 段圈数 Pa mm 10 A 段截距 Pb mm 15 B 段截距 L0 mm 2*n0*d+2*Pa*n1+Pb*n2 弹簧自由长度*注：创建 n0、n1、n2 时，输入值的时候，在命令提示行的单位选项里选择“没有单位”项。L0 可以直接输入已知的长度，但是 Pa、Pb 和 L0 最好有一个使用表达式，这样在修改的时候可以保证参数一致。参数创建完成以后，我们就可以进行弹簧的建模了。首先使用“曲线其他曲线螺旋线”命令，创建第一段螺旋线（端部并圈部分），螺旋线的参数设置如下图：*注：角度设置为 360*n0 DCity 8/7/2007 第 2 页 共 6 页 接下来创建第二段螺旋线。首先我们得新建一个坐标系，用来定位第二段螺旋线的中心位置。这里我们最好采用关联复制的方法，将原始的绝对坐标系复制一个。复制的方法是使用“编辑关联复制”命令，这时候在命令提示行里的下拉栏选择复制模式为“组合”，然后选择“平移”作为第一个变换，平移的方向选择 Z+，距离输入 d*n0；接下来选择“旋转”作为第二个变换，旋转轴选择 Z+，旋转角度输入 360*n0，这时候在命令提示行选择“停止”选项，结束变换，最后选择绝对坐标系作为要复制的对象，这样我们就得到了第二段螺旋线的中心定位坐标系，将其设置为当前，就可以开始创建我们的第二段螺旋线了。第二段螺旋线的参数设置，直径仍然为 D，纵向齿距为 Pa，角度为 360*n1。*注：这里之所以采用平移加旋转的组合复制模式，是为了前后段的螺旋线刚好首尾相接。依此方法，第三段螺旋线也使用平移加旋转的组合复制，平移方向 Z+，距离 Pa*n1，旋转轴 Z+，角度 360*n1，复制对象选择先前复制出来的第二段螺旋线的中心坐标系。第三段螺旋线的参数设置为：直径 D，纵向齿距 Pb，角度为 360*n2。第四段螺旋线也使用平移加旋转的组合复制，平移方向 Z+，距离 Pb*n2，旋转轴 Z+，角度 360*n2，复制对象选择先前复制出来的第三段螺旋线的中心坐标系。第三段螺旋线的参数设置为：直径 D，纵向齿距 Pa，角度为 360*n1。第五段螺旋线也使用平移加旋转的组合复制，平移方向 Z+，距离 Pa*n1，旋转轴 Z+，角度 360*n1，复制对象选择先前复制出来的第四段螺旋线的中心坐标系。第三段螺旋线的参数设置为：直径 D，纵向齿距 d，角度为 360*n0。另外再使用平移加旋转的组合复制复制一个坐标系作为弹簧端面的磨平坐标平面，平移方向 Z+，距离 d*n0，旋转轴 Z+，角度 360*n0，复制对象选择先前复制出来的第五段螺旋线的中心坐标系。这样得到的多端螺旋线和坐标系如下图所示：完成分段的螺旋线以后，我们需要将所有的螺旋线缝合为一整条曲线。选择“曲线其他操作缝合”命令，要缝合的曲线逐个选择所有的螺旋线，缝合精度为 0。然后使用“曲线光顺”命令，点数输入 200（点数的多少决定了光顺后的曲线与原始曲线的近似度，点数越大，光顺后的曲线越接近原始曲线，但是点数越多，需要的计算时间也越长，所以也不宜取得过多）。弹簧的整段螺旋线以后，就该画簧丝截面的圆。选择“工具坐标系”命令，然后再命令提示行上面的图标栏选择“曲线和点定义坐标系”图标（），接下来选择光顺后的整段螺旋线为参考曲线，选择一端的端点为坐标系原点，就新建了一个与螺旋线垂直的坐标系。将其设置为当前，以坐标系原点为中心画圆，直径输入 d-0.005（之所以没有直接输入d，是因为截面刚好相切或是相交的时候后面的扫掠会失败，所以减去个 0.005，小于我们的精度要求，不会有多大影响），如下图：DCity 8/7/2007 第 3 页 共 6 页 需要的导引线和轮廓都完成了，现在我们可以使用扫掠命令（外形其他外形扫掠曲面）得到我们的弹簧模型了。选择命令后，在选择“一条导引线和一条截面线”选项（弹出大图标的第一个），扫掠模式使用“法向”，然后选择光顺了的螺旋线为导引线，垂直方向选择当前坐标系下指示的螺旋线的轴线方向（比如说我们重新将绝对坐标系设置为了当前坐标系，垂直方向就可以选择 Z+），然后选择我们的小圆作为扫掠截面线，类型=实体，得到的结果如下：最后，使用端面的两个坐标系所代表的平面，将弹簧的端部裁减平就得到最前面所示图片的形状。到目前为止，一个参数化的弹簧就完成了，我们可以直接修改我们前面设定的参数来驱动我们弹簧外形（使用“参数编辑列表”命令），甚至几个圈数也可以修改成不是整数，我们看见弹簧外形也会随之修改，如下图：DCity 8/7/2007 第 4 页 共 6 页 目前完成的弹簧的参数修改只能反映自由状态的修改，如果需要反映安装压缩状态，则还需要增加一些参数。我们现在接着再定义如下几个参数：参数名称 单位 值/表达式 备注 L mm 100 弹簧安装长度 k (L-2*d*n0)/(L0-2*d*n0)压缩系数 Pa0 mm 10 A 段自由状态截距 Pb0 mm 15 B 段自由状态截距 然后，我们再将原来的 Pa 和 Pb 的值分别修改成“Pa0*k”和“Pb0*k”，L0 的值修改为“2*n0*d+2*Pa0*n1+Pb0*n2”现在我们的参数列表就包含了如下的参数：参数名称 单位 值/表达式 备注 D mm 30 弹簧中径 d mm 4 簧丝直径 n0 2 端部并圈数 n1 3 A 段圈数 n2 5 B 段圈数 Pa mm Pa0*k A 段截距 Pb mm Pb0*k B 段截距 L0 mm 2*n0*d+2*Pa0*n1+Pb0*n2 弹簧自由长度 L mm 100 弹簧安装长度 k (L-2*d*n0)/(L0-2*d*n0)压缩系数 Pa0 mm 10 A 段自由状态截距 Pb0 mm 15 B 段自由状态截距 现在，我们就可以直接通过修改 L（弹簧安装长度）来得到不同安装长度下的不同压缩状态了（各段的截距会自动调整），比如我们将 L 的值修改为 80，如下图：这时候，我们将完成的弹簧模型定义为一个零件（“装配定义零件”命令），同时定义 L 为驱动元素（“装配定义组件定义驱动”命令），然后再定义一个辅助元素（“装配定义组件定义辅助元素”命令，要插入的辅助元素选择绝对坐标系），这样我们一个参数驱动的变截距弹簧就完成了。保存先前的文件，然后新建一个文件空白文档。在空白文档里面画一个厚度为 5 的任意大的方块，然后使用“编辑关联复制”命令，选择“平移”“Z+”，输入距离为 80，将我们的方块再复制一个，如下图：DCity 8/7/2007 第 5 页 共 6 页 使用“装配调入子装配/零件”命令，“浏览”选择刚才保存的弹簧文件，这时候命令提示行会提示：“弹簧安装长度=100”，默认值是原始的 100。这时候不要点“确定”，而选择系统图标工具的（参数），然后在命令提示行上面的功能图标栏选择（距离参数），命令提示上选择“平面”，参考面选择下板的上表面，第二个元素仍然选择“平面”选项，参考平面选择上板下表面，输入一个参数名称，比如说“a”，这时候命令提示行就变成了“弹簧安装长度=a”，“确定”。这时候压缩状态的弹簧就调进来了，任意点一点确定一个位置，再用一个“平面对平面”的约束将弹簧定位到下板的上面，如下图：如果我们还需要定位弹簧的轴线位置，则需要用到我们在定义弹簧零件时定义的“辅助元素”。使用“修改”（图标）命令，要修改的元素选择弹簧，选择命令提示行的“辅助 DCity 8/7/2007 第 6 页 共 6 页 元素”选项，要添加的辅助元素选择“所有”选项，这时候弹簧轴线位置的辅助坐标系就显示出来了，如下图：这样就可以添加弹簧的轴向位置约束了。*注意：现在的参数设置，只有当 L（安装长度）70 时，才能得到正确的弹簧模型，小于 70 以后，A 段的截距将小于簧丝直径 d，会出现错误。如果要避免这种情况的发生，则需设定更多更复杂的判断参数，使用“when(判断条件，条件满足时取值，条件不满足时的取值)”表达式，表达式可以嵌套使用。如有未清楚地地方，欢迎咨询 。DCity 8/7/2007