CATIA实用教程(清华大学出版社)电子教案 第7章

第7章曲面设计7.1概述7.2生成线框元素的工具7.3生成曲面7.4曲面编辑和修改7.5曲线、曲面分析功能简介7.6曲线曲面设计工具和混合设计7.7曲面设计实例习题7.1概述CATIA机械设计配置MD2中包括线框和曲面模块WFS(WireframeandSurface)，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。择择菜单【Start】【Shape】【GeneralShapeDesign】，进入外形设计模块；或者择择菜单【Start】【MechanicalDesignShape】【WireframeandSurface】，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7-17.2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7.2.1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1.通过坐标确定点选择图7-3所示对话框Pointtype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（ReferencePoint）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2.在曲线上取点选择图7-3所示对话框Pointtype域的Oncurve项，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（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）Middlepoint：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）RepeatobjectafterOK：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。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、ReferencePoint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、ReferencePoint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心。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Pointtype域的Tangentoncurve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Pointtype域的Between项，对话框改变为图7-10的形式。在对话框的Point1、Point2、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。（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。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又如图7-12所示，Element域选择了一个曲面，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一：①MinRadius：与参考原点距离最近的点。②MaxRadius：与参考原点距离最远的点。③MinAngle：与参考方向角度最小的点。④MaxAngle：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7.2.2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对话框中各项的含义如下：（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Linetype域的Point-Direction项，对话框改变为图7-17的形式。分别在对话框的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。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。（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Tangenttocurve项，对话框改变为图7-19的形式。对话框各项的含义如下：（1）Element2域：选择一个对象，对象可以是点或曲线。①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。②选择另一个参考曲线生成两曲线的公切线，见图7-21。（2）Type：切线的类型，有两种选择：①Mono-Tangent：确定了直线方向为曲线的一个切线方向，如图7-19所示。②BiTangent：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线。其余各项的含义同前。图7-19生成曲线上一点与曲线相切的直线图7-20生成曲线外一点与曲线相切的直线图7-21生成两曲线的公切线5．生成曲面某点的法线选择图7-15所示对话框Linetype域的Normalt