清华大学CATIA曲面设计教程.pptx
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1、 7.1概述CATIA机 械 设 计 配 置 MD2中 包 括 线 框 和 曲 面 模 块 WFS(Wireframe andSurface),混合设计配置HD2(HybridDesign)中除包括WFS模块外,还包括创成式外形设计模块GSD(GenerativeShapeDesign)。两个模块均提供了完备的曲线和曲面生成、修改和分析工具。与WFS模块相比,GSD增加了曲面倒圆角以及曲面拔模角、曲率分析工具,并且在某些功能上有所加强。第1页/共187页 择择菜单【Start】【Shape】【GeneralShapeDesign】,进入外形设计模块;或者择择菜单【Start】【Mechanic
2、al DesignShape】【Wireframe andSurface】,进入线框和曲面模块;也可以从图7-1所示Workbench中选择WireframeandSurface或GeneralShapeDesign图标,进入线框和曲面或外形设计模块。两模块产生的文件后缀是“.CATPart”。图7-1 第2页/共187页7.2生成线框元素的工具 图7-2所示为生成线框元素工具的【Wireframe】及其下级工具栏。图7-2【Wireframe】及其下级工具栏 第3页/共187页 生成点 该图标的功能是生成点。可以通过输入点的坐标、在曲线、平面或曲面上取点、获取圆心点、与曲线相切的点以及两点之
3、间据距比例系数等方式生成点。单击该图标,弹出如图7-3所示定义点的对话框。通过Pointtype下拉列表可以选择生成点的方法。图7-3生成点的对话框 第4页/共187页1.通过坐标确定点 选择图7-3所示对话框Point type域的Coordinates项,对话框改变为图7-4的形式。分别在对话框的X、Y、Z域输入相对于参考点(Reference Point)的X、Y、Z坐标值,单击OK按钮,即可得到该点。参考点可以是坐标原点或已有对象的点,默认的参考点是坐标原点。图7-4通过坐标确定点的对话 第5页/共187页2.在曲线上取点 选择图7-3所示对话框Pointtype域的Oncurve项,
4、对话框改变为图7-5的形式。该对话框各项的含义如下:图7-5在曲线上取点的对话框 第6页/共187页(1)Curve:单击该域,选择曲线。(2)Distanceoncurve:若该按钮为开,根据距离确定点。(3)Ratioofcurvelength若该按钮为开,根据长度比例系数确定点。(4)Length/Ratio:若根据距离方式取点,该项为长度,若据距长度比例系数取点,该项为系数。(5)Geodesic:若该按钮为开,距离为曲线距离(弧长)。(6)Euclidean:若该按钮为开,距离为直线距离。(7)Nearestextremity:单击该按钮,距离参考点最近的那个端点为生成的点。(8)M
5、iddlepoint:单击该按钮,曲线的中点为生成的点。(9)ReferencePoint:单击该域,输入距离的参考点,默认的参考点是曲线的端点。(10)ReverseDirection:单击该按钮,另一个端点为参考点(11)Repeat objectafterOK:若该按钮为开,可以在此命令结束后多次重复生成点的命令。重复的次数在弹出的对话框中输入,参数作相应调整。例如在Length域输入30,单击Apply按钮,结果见图7-5。第7页/共187页3在平面上取点 选择图7-3所示对话框Pointtype域的Onplane项,对话框改变为图7-6的形式。分别在对话框的Plane、H、V、Ref
6、erence Point域输入平面、H、V坐标值以及参考点,单击OK按钮,即可得到该点,也可以直接用鼠标在平面上取点。参考点可以是平面上的任意点,默认的参考点是坐标原点。图7-6在平面上取点的对话框 第8页/共187页4.在曲面上取点 选择图7-3所示对话框Pointtype域的Onsurface项,对话框改变为图7-7的形式。图7-7在曲面上曲点的对话框 分别在对话框的Surface、Direction、Distance、Reference Point域输入曲面、方向、距离值以及参考点,单击OK按钮,即可得到该点,也可以直接用鼠标在曲面上取点。参考点可以是曲面上的任意点,默认的参考点是曲面中
7、心。第9页/共187页5.生成圆心点 选择图7-3所示对话框Pointtype域的Circlecenter项,对话框改变为图7-8的形式。在对话框的Circle域输入圆或圆弧,单击OK按钮,即可得到该园或圆弧的圆心点。图7-8生成点对话框-Circlecenter选项 第10页/共187页6生成给定切线方向的曲线上的切点 选择图7-3所示对话框Point type域的Tangent oncurve项,对话框改变为图7-9的形式。在对话框的Circle、Direction域输入曲线和方向,单击OK按钮,即可得到给定切线方向的该曲线上的切点。图7-9生成给定方向的曲线切点的对话框 第11页/共18
8、7页7据距比例系数生成两点(连线)之间的一个点选择图7-3所示对话框Point type域的Between项,对话框改变为图7-10的形式。在对话框的Point1、Point 2、Ratio域分别输入两个点和一个系数值,单击OK按钮,即可得到两点之间据距比例系数确定一个点。图7-10生成两点之间一个点的对话框 第12页/共187页8.生成极点 按照给定的方向,根据最大或最小距离规则在曲线、曲面或形体上搜寻出极大或极小元素(点、边或表面)。单击该图标,弹出图7-11所示对话框。对话框各项的含义如下:(1)Element域:输入曲线、曲面或形体,输入元素的种类不同,需要输入方向的数量就可能不同。(
9、2)Direction:输入一个方向。(3)Max:单击控制钮,在指定方向上生成最上的点或元素。(4)Min:单击控制钮,选择了在前面输入方向上最下的点或元素。(5)Direction2和Direction3:曲面或形体在一个方向的极值可能是一条线,此时需要再输入一个或两个方向才能求出极值点。第13页/共187页 例如,Element域选择了一条曲线,Direction域选择了zx平面,即y轴方向,单击Max控制按钮,则在曲线上产生沿着y轴方向极大值点,如图7-11所示。图7-11生成曲线在某方向的极大值点 第14页/共187页 又 如 图 7-12所 示,Element域 选 择 了 一 个
10、 曲 面,Direction域选择了zx平面,即y轴方向(竖直向上),单击Max控制按钮,则搜寻到曲面的上表面为y方向的极大值面,此时再在Direction2域和Direction3域选择了另外两个方向,单击Max控制按钮,则搜寻到如图7-12所示的顶点为极值点。图7-12生成曲面在给定方向的极值点 第15页/共187页9.生成极坐标下的极点 在平面轮廓曲线上搜寻出相对于参考点和轴线的半径,角度极大或极小值点。单击该图标,弹出图7-13所示对话框。对话框各项的含义如下:(1)Type域:选择搜寻的种类,可以是以下四种类型之一:MinRadius:与参考原点距离最近的点。MaxRadius:与参
11、考原点距离最远的点。MinAngle:与参考方向角度最小的点。MaxAngle:与参考方向角度最 大的点。图7-13生成曲线极值点的对话框 第16页/共187页上述四种情况参考图7-14所示。(2)Contour:输入平面轮廓曲线,注意曲线须闭合,不允许分叉。(3)Support:输入平面轮廓曲线所在的基础平面。(4)Origin:输入参考原点。(5)Referencedirection:输入参考方向。(6)Analysis域:显示分析参数类型和结果。图7-14生成曲线的极坐标极值点类型 第17页/共187页生成直线 该功能是生成直线。可以通过输入直线的端点、起点和直线方向、与给定曲线的切线成
12、一定角度、曲线的切线、曲面的法线以及角平分线等方式生成直线。单击该图标,弹出如图7-15所示定义直线的对话框。通过Linetype下拉列表可以选择生成直线的方法。图7-15生成直线对话框 第18页/共187页1通过两个点生成直线 选择图7-15所示对话框Linetype域的Point-Point项,对话框改变为图7-16的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Support、Start、End域输入两点、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值,单击OK按钮,即可得到一个线段。支撑面可以不选,默认的支撑面是经过起始点的平面。图7-16通过两个点生成直线 第19页/共187页对话框中各项的含
13、义如下:(1)Point1:输入直线的起点。(2)Point2:输入直线的终点。(3)Support:输入支撑面(曲面或平面),生成的线是起始点连线在支撑面上的投影,如果支撑面是平面,投影为直线,如果支撑面是曲面,投影线可能是曲线。(4)Start:输入起点的外延长值(从Point1点开始)。(5)End:输入终点的外延长值(从Point2点开始)。(6)Mirroredextent:单击此按钮,则Start输入域变成灰色,其值等于End域值。2通过一个点、方向以及起始界限生成直线 选择图7-15所示对话框Line type域的Point-Direction项,对话框改变为图7-17的形式。分
14、别在对话框的Point、Direction、Support、Start、End域输入起始点、一个方向、一个支撑平面或曲面、两个外延距离值,单击OK按钮,即可得到一个线段。支撑面可以不选,默认的支撑面是经过起始点的平面。第20页/共187页对话框中各项的含义如下:(1)Point:输入直线的起点。(2)Direction:输入直线的方向,可以选择直线或平面。(3)ReverseDirection:单击此按钮,线段改变为相反的方向。其余各项的含义同前。图7-17通过一个点、方向以及起始界限生成直线 第21页/共187页3生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线 选 择 图 7-15所 示
15、对 话 框 Linetype域 的Angle/Normaltocurve项,对话框改变为图7-18的形式。分别在对话框的Curve、Support、Point、Angle、Start、End域输入一条参考曲线、一个支撑平面或曲面、起始点、一个角度值、两个外延距离值,单击OK按钮即可。如果参考曲线在支撑面上,起始点在参考曲线上,则生成的直线是和参考曲线在起始点的切线成给定角度的直线,并且处于支撑面在起始点处的切平面上。对话框中各项的含义如下:(1)Curve:输入一条曲线。(2)Angle:输入一个角度值。(3)Geometryonsupport:单击此按钮,则生成的是空间直线在支撑面上的投影。
16、第22页/共187页(4)NormaltoCurve:单击此按钮,则生成的线是曲线的法线,即Angle值为90度。(5)RepeatobjectafterOK:单击此按钮,则应用上面的输入参数(除角度Angle外)再生成多条直线,数目由弹出的对话框输入,Angle值分别等于第一个输入角度值乘以倍数。其余各项的含义同前。图7-18生成与给定曲线的切线成一定角度的直线或曲线的法线 第23页/共187页4生成曲线上一点与曲线相切的直线、曲线外一点与曲线相切的直线或作两曲线的公切线。选择图7-15所示对话框Linetype域的Tangent tocurve项,对话框改变为图7-19的形式。对话框各项的
17、含义如下:(1)Element2域:选择一个对象,对象可以是点或曲线。选择一个点生成曲线上过该点的切线,见图7-19,或过曲线外的一点与曲线相切的直线,见图7-20。选择另一个参考曲线生成两曲线的公切线,见图7-21。第24页/共187页(2)Type:切线的类型,有两种选择:Mono-Tangent:确定了直线方向为曲线的一个切线方向,如图7-19所示。BiTangent:经过此点作曲线的切线,必须指定Support支撑面,见图7-20。如图7-20所示。Element2:输入起始点,若它在上面选择的曲线上,则生成曲线在此点的切线。(3)Nextsolution:在生成的两条切线中选择一条切
18、线。其余各项的含义同前。第25页/共187页图7-19生成曲线上一点与曲线相切的直线 第26页/共187页图7-20生成曲线外一点与曲线相切的直线 第27页/共187页图7-21生成两曲线的公切线 第28页/共187页5生成曲面某点的法线 选择图7-15所示对话框Linetype域的Normaltosurface项,对话框改变为图7-22的形式。对话框各项的含义同前。分别在对话框的Surface、Point、Start、End域输入一个曲面、起始点、两个外延距离值,单击OK按钮,即可得到一个线段。图7-22生成曲面某点的法线 第29页/共187页6生成两相交直线的角平分线 选择图7-15所示对
19、话框Linetype域的Bisecting项,对话框改变为图7-23的形式。对话框中各项的含义如下:(1)Line1:输入一条直线。(2)Line2:输入另一条直线。其余各项的含义同前。图7-23生成两相交直线的角平分线 第30页/共187页 生成平面 该功能是生成平面。可以通过偏移平面、过点平行平面、和平面成一定角度、经过三点、通过两条直线、通过点和直线、通过平面曲线、曲线的法平面、曲面的切平面、线性方程以及最小二乘等方式生成平面。单击该图标,弹出如图7-24所示定义平面的对话框。通过Planetype下拉列表可以选择生成点的方法。图7-24生成平面对话框 第31页/共187页1生成与给定平
20、面一定距离的平面 选择图7-24所示对话框Planetype域的Offsetfromplane项,对话框改变为图7-25的形式。对话框各项的含义如下:(1)Reference:输入一个参考平面。(2)Offset:与参考平面的偏移距离。其余各项的含义同前。在对话框的Reference、Offset域输入一个参考平面和偏移距离值,单击OK按钮,即可得到一个平面。图7-25生成与给定平面一定距离的平面 第32页/共187页2生成过一个点与给定平面的平行平面 选择图7-24所示对话框Planetype域的Parallelthroughpoint项,对 话 框 改 变 为 图 7-26的 形 式。分
21、别 在 对 话 框 的Reference、Point域输入一个参考平面和一个点,单击OK按钮,即可得到一个平面,经过输入点并且平行于输入参考平面。图7-26生成过一个点与给定平面的平行平面 第33页/共187页3生成过一条直线与给定平面成一定角度的平面 选择图7-24所示对话框Planetype域的Angle/Normaltoplane项,对话框改变为图7-27的形式。对话框各项的含义如下:(1)Normaltoplane:单击此按钮,平面和参考平面垂直。(2)Rotationaxis:输入一个旋转轴线(轴线必须在参考平面上)。(3)Angle:输入一个旋转角。其余各项的含义同前。分别相应域输
22、入旋转轴线、参考平面和一个角度值,单击OK按钮,即可得到一个平平面。图7-27 第34页/共187页4通过不在同一直线的三点生成平面 选 择 图 7-24所 示 对 话 框 Plane type域 的 Throughthreepoints项,对话框改变为图7-28的形式。分别在对话框的Point1、Point2、Point3域输入三个点,单击OK按钮,即可得到过这三个点的平面。图7-28通过不在同一直线的三点生成平面 第35页/共187页5过两条直线生成平面 选 择 图 7-24所 示 对 话 框 Plane type域 的 Throughtwolines项,对话框改变为图7-29的形式。分别
23、在对话框的Line1、Line2域输入两条直线,单击OK按钮,即可得到一个平面,经过上述两条直线。图7-29过两条直线生成平面 第36页/共187页6通过一个点和一条直线生成平面。选 择 图 7-24所 示 对 话 框 Plane type域 的 Throughpointandline项,对话框改变为图7-30的形式。分别在对话框的Point、Line域输入一个点和一条直线,单击OK按钮,即可得到一个平面,经过上述输入点和直线。图7-30通过一个点和一条直线生成平面 第37页/共187页7通过一条平面曲线生成平面。选 择 图 7-24所 示 对 话 框 Plane type域 的 Throug
24、hplannarcurve项,对话框改变为图7-31的形式。在对话框的Curve域输入一条平面曲线,单击OK按钮,即可得到经过给定平面曲线的一个平面。图7-31通过一条平面曲线生成平面 第38页/共187页8生成一条曲线某点的法面 选择图7-24所示对话框Planetype域的Normaltocurve项,对话框改变为图7-32的形式。分别在对话框的Curve、Point域输入一条曲线和一个点,单击OK按钮,即可得到一个平面,经过上述输入点,并且垂直于曲线在此点的切线。图7-32生成一条曲线某点的法面 第39页/共187页9生成曲面在某点的切面 选择图7-24所示对话框Planetype域的T
25、angent tosurface项,对话框改变为图7-33的形式。分别在对话框的Surface、Point域输入一个曲面和一个点,单击OK按钮,即可得到一个平面,经过输入的点,并与曲面在此点相切。图7-33生成曲面在某点的切面 第40页/共187页10通过平面方程Ax+By+Cz=D确定平面 选择图7-24所示对话框Planetype域的Equation项,对话框改变为图7-34的形式。分别在对话框的A、B、C、D域输入四个参数,单击OK按钮,即可得到一个平面,是由方程Ax+By+Cz=D确定的平面。图7-34通过方程Ax+By+Cz=D确定平面对话框中以下两项的含义如下:(1)Normalt
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