基于Pro/E的同心圓圓規(guī)的設(shè)計(jì) 用圓規(guī)怎么畫同心圓
發(fā)布時(shí)間:2020-02-16 來源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:
摘 要 以同心圓圓規(guī)設(shè)計(jì)為研究對象,提出利用Pro/E進(jìn)行三維建模和模型渲染,以及利用PhotoShop進(jìn)行圖形處理后,完成同心圓圓規(guī)的設(shè)計(jì);從方案構(gòu)思到草圖設(shè)計(jì),再到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過程融合工程力學(xué)、心理學(xué)、美學(xué)、視覺傳達(dá)設(shè)計(jì),表明該設(shè)計(jì)具有一定的創(chuàng)新性、實(shí)用性和參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞 便捷型同心圓圓規(guī);Pro/E;設(shè)計(jì);問題
圓規(guī)的發(fā)明最早可追溯至中國夏朝,是繪圓用的繪圖工具。有兩只腳,上端鉸接,下端可隨意分開或合攏,以調(diào)整所繪圓弧半徑的大小。一只腳的末端為針尖,另一只腳的末端可裝入繪鉛筆線或墨。有的圓規(guī)裝上延伸桿,可畫出較大的圓。
對于現(xiàn)代模型設(shè)計(jì)來說,計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)已逐步取代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的紙和筆。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能夠保證設(shè)計(jì)精度,降低設(shè)計(jì)開發(fā)的成本,尤其是目前三維實(shí)體造型技術(shù)已日趨成熟,產(chǎn)品設(shè)計(jì)逐漸成熟化、細(xì)致化。本文主要以Pro/E為例,闡述同心圓圓規(guī)的設(shè)計(jì)過程。
1.Pro/E軟件與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)合
Pro/E(Pro/Engineer操作軟件)是美國參數(shù)技術(shù)公司(Parametric Technology Corporation,簡稱PTC)的重要產(chǎn)品,它提出了真正的全相關(guān)性、單一的數(shù)據(jù)庫、基于特征的參數(shù)化造型等概念[1]。它是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件,在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位,并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣,是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)是藝術(shù)與技術(shù)雙方面工作的有機(jī)結(jié)合,應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì),可以更直接地看出產(chǎn)品的效果,以便修正模型;可以進(jìn)行各種分析,更清楚地了解產(chǎn)品的缺陷,在制造物理模型之前提前解決這些問題[3]。
2.市場現(xiàn)有的圓規(guī)功能結(jié)構(gòu)
現(xiàn)有的圓規(guī)主要是兩只腳,在一次操作之中只能畫一個(gè)圓的圓規(guī)。這樣在制圖過程中存在很大的不便,在機(jī)械制圖中我們會(huì)遇到需要畫軸承等有很多同心圓的圖。如果僅僅使用現(xiàn)有的單腳圓規(guī),不僅因?yàn)槎啻握{(diào)整半徑而浪費(fèi)時(shí)間,而且相對精度也會(huì)降低,更重要的是多次移動(dòng)圓心針尖會(huì)會(huì)紙張損壞增大,影響制圖精度和美觀,所以設(shè)計(jì)一款便捷型同心圓圓規(guī)是有實(shí)際需要的。
3.基于Pro/E的同心圓圓規(guī)設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)思路
考慮到上述問題,將原有市場上兩只腿的圓規(guī)改裝成三只腿的圓規(guī),這樣可以在一次之中畫出兩個(gè)半徑不一的同心圓圓規(guī)。在基本結(jié)構(gòu)上不做改變,將裝鉛筆芯的那支腿改成雙支腿,雙支腿可在上方的橫梁上滑動(dòng),橫梁上面刻有度量尺寸。這樣不僅可以非常便捷的在一次操作之中畫兩個(gè)圓,誤差也相對減小,而且也使紙張的完整性得到了的提高。
因此,本文設(shè)計(jì)的同心圓圓規(guī)為專業(yè)和需要經(jīng)常制圖的繪圖人員設(shè)計(jì),是一種減少工作量和提高工作質(zhì)量的便攜理想圓規(guī)。
3.2 同心圓圓規(guī)草圖設(shè)計(jì)思路
草圖設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)思想的初步表達(dá)。繪制同心圓圓規(guī)的簡易原理圖,將初步原理和思想表達(dá)出來。(圖1)
基本原理:旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)內(nèi)外從動(dòng)軸同時(shí)旋轉(zhuǎn),內(nèi)外從動(dòng)軸相對固定,從而完成同心圓繪制。
方案選擇:針對內(nèi)外從動(dòng)軸的固定問題和圓規(guī)的整體支架問題,通過簡易原理圖選擇了幾種不同方案,并通過篩選確定出最適合的設(shè)計(jì)方案。
方案確定完成后,繪制出最終方案的簡易支架圖和工作狀態(tài)圖。(圖2)
草圖的設(shè)計(jì)過程旨在通過層層深入的方法將便捷型圓規(guī)的工作原理、大體結(jié)構(gòu)圖、基本實(shí)圖以及工作狀態(tài)詳圖展現(xiàn)在上方。并通過多次修改確定最終的設(shè)計(jì)方案,為下一步三維建模做好準(zhǔn)備。
4.便捷型同心圓圓規(guī)的三維建模
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為人類的生產(chǎn)和生活帶來了許多的便利。此次同心圓圓規(guī)的設(shè)計(jì)采用實(shí)體建模方法,通過Pro/E軟件將模型完成。
4.1 固定圓規(guī)兩條腿的“貝”形零件的制作
該部分主要是通過在中畫草繪輪廓,通過拉升制成,然后對其中間部分進(jìn)行拉伸剪切。最后通過對輪廓倒角,這樣便能將手抓部分制作出來。其尺寸主要見Pro/E附件。
4.2 抓手部分和固定腳部分的制作
抓手部分在用軟件制作的時(shí)候,主要是通過旋轉(zhuǎn)的命令制作而成。首先在草繪界面畫中心軸,并且按照尺寸畫出一半的形狀(封閉的)通過旋轉(zhuǎn)命令變能強(qiáng)該部分制作好。固定腳部分主要也是通過拉伸命令,然后通過拉伸剪切,最后對其進(jìn)行倒角制作而成。在對這部分進(jìn)行制作的時(shí)候,要特意注意一下尺寸。倒角的時(shí)候也要注意一下上下兩端的不用倒角。另外,固定腿的上半部分可一通過拉伸命令制作。(圖3、4)
4.3 主旋轉(zhuǎn)腿的制作
其做法和固定腿的做法差不多,主要就是在尺寸上面多注意一下,不要出現(xiàn)太大的誤差。
4.4 橫梁的制作
橫梁主要是為了將兩根畫線軸固定和確定其距離。在制作橫梁的時(shí)候很簡單,首先在草繪區(qū)畫圖,然后凍過拉伸命令以及拉伸剪切命令,便能將大體形狀制作出來,最后在上面剪切主來刻度,這樣橫梁便可制作出來。
4.5 裝鉛筆的軸的制作
裝鉛筆的軸主要有上下兩部分,上部分這主要是一個(gè)圓柱,其可以通過拉伸或旋轉(zhuǎn)制作。下半部分主要是裝鉛筆的一端,其主要是通過混合制作,然后對其進(jìn)行抽殼而成。
4.6 圓規(guī)尖和模擬鉛筆的制作
這個(gè)主要是通過混合命令制作而成,非常簡單。(圖5)
4.7 螺帽和螺桿的制作
這部分主要是通過旋轉(zhuǎn)制作而得,然后通過旋轉(zhuǎn)剪切。
5.造型總結(jié)
5.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
作為一款便捷型圓規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),秉承簡單、實(shí)用、舒適和便捷的設(shè)計(jì)風(fēng)格,設(shè)計(jì)出的同心圓圓規(guī)在結(jié)構(gòu)上和功能上滿足設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)。整體框架結(jié)構(gòu)沿襲傳統(tǒng)圓規(guī)的簡潔輕便的樣式,降低生產(chǎn)難度和成本。
在整體設(shè)計(jì)方面體現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面的局限性,然而正是這種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和讓人熟悉的造型,人們更加便于接受和使用,更能隨意、輕松、快捷的使用同心圓圓規(guī)。
5.2 Pro/E三維建模
三維實(shí)體建模是Pro/E中最富有特色的一個(gè)部分,它具有強(qiáng)大的功能。相對于二維草繪來說,三維建模設(shè)計(jì)的知識面更加廣泛,其理論知識更加豐富。其建模方式最常用的就是基于特征建模和參數(shù)化設(shè)計(jì)建模;谔卣魇侵赣脩艨梢酝ㄟ^定義特征來創(chuàng)建零件,這些特征包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、打孔、切削和倒角等,應(yīng)用十分方便。
最后向大家展示的是用Pro/E制作好的便捷型同心圓圓規(guī)的模型圖。(圖6、7)
6.結(jié)語
Pro/E產(chǎn)品系列的參數(shù)比和基于特征建模的能力,能迅速完成零件的設(shè)計(jì)、裝配,給設(shè)計(jì)提供了極大簡便而靈活的環(huán)境。本文針對同心圓圓規(guī)的分析設(shè)計(jì),利用Pro/E軟件完成了同心圓圓規(guī)的造型設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展日新月異,設(shè)計(jì)師越來越會(huì)借助計(jì)算機(jī)將設(shè)計(jì)造型更加的完善,造型設(shè)計(jì)在未來設(shè)計(jì)界展示給人的將是直觀的和深入的。
參考文獻(xiàn)
[1] 楊青,陳東祥,胡冬梅,等. 基于Pro/Engineer的三維零件模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì),2006(9).
[2] 朱新云,顧寄南. 基于Pro/E三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)[J]. 中國制造業(yè)信息化,2006(3).
[3] 劉永翔,蔡碩. 計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009(6).
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