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鸟巢空间曲线图的设计方案

【摘要】:任务描述用草绘曲线、旋转、镜像等曲线创建方法构建如图3-1-1所示鸟巢的空间曲线。空间曲线的旋转需要一根旋转轴,所以在做旋转前需要建基准轴,此基准轴垂直于底部,位于图形的正中间。图3-1-9创建基准轴A-1步骤4通过“旋转”命令将第一条空间曲线绕A-1旋转180°,得到空间曲线二,具体操作如下所述。图3-1-15创建基准平面DTM3步骤2草绘空间曲线三,在选择草绘平面时选择刚新创建的DTM3,然后再进行草绘空间曲线的操作。

任务描述

用草绘曲线、旋转、镜像等曲线创建方法构建如图3-1-1所示鸟巢的空间曲线。

图3-1-1 鸟巢空间曲线

任务实施

一、新建进入实体建模模块

步骤 选择“新建”→选择“零件”模块→输入公用名称“3-1-1”→将“使用缺省模板”的钩去掉→单击“确定”,如图3-1-2所示。进入实体建模模块。

图3-1-2 “新建”对话框

二、进入草绘模块

步骤1 鼠标左键点选“草绘”命令,如图3-1-3所示。

图3-1-3 “草绘”工具

步骤2 在弹出的草绘对话框中选FRONT面作为绘图平面,其他默认,单击“确定”,如图3-1-4所示,进入草绘模块。

图3-1-4 “草绘”对话框

三、草绘第一条空间曲线

步骤 在FRONT面上绘制第一个截面草图,如图3-1-5所示,完成后打“√”,退出草绘模块,重新回到实体建模界面,打开基准平面,在缺省视图看第一条空间曲线,如图3-1-6所示。

图3-1-5 草绘曲线

图3-1-6 第一条空间曲线

四、创建第二条空间曲线(第一条曲线的对面曲线)

创建第二条空间曲线的方法有很多,可以类似创建第一条空间曲线那样,直接草绘曲线,也可以用编辑命令来进行创建,下面以编辑命令中的旋转为例进行说明。

空间曲线的旋转需要一根旋转轴,所以在做旋转前需要建基准轴,此基准轴垂直于底部,位于图形的正中间。

要做基准轴就先要做基准面,所以在图形横、竖两个方向的正中间各建一个基准面,两个基准平面的交线就是基准轴的所在位置。

步骤1 通过平移创建基准平面,操作步骤如图3-1-7所示。完成基准面DTM1。注意输入距离-76/2,说明创建的基准平面位于76的中间,负号表明移动方向向后。

图3-1-7 创建基准平面

步骤2 用类似的方法创建基准平面DTM2,如图3-1-8所示,完成另一方向基准平面的创建。

图3-1-8 基准平面创建对话框

步骤3 创建基准轴,采用穿过基准平面DTM1和DTM2的方式创建基准轴A-1,具体操作如图3-1-9所示。

图3-1-9 创建基准轴A-1

步骤4 通过“旋转”命令将第一条空间曲线绕A-1旋转180°,得到空间曲线二,具体操作如下所述。

①选择空间曲线一,方法:鼠标左键点选整条空间曲线,移开鼠标,此时曲线为浅红色,如图3-1-10所示。再次选择该曲线,曲线呈现红色,如图3-1-11所示。

②“复制”曲线、“选择性粘贴”曲线,操作如图3-1-12所示,弹出对话框如图3-1-13所示。

③在选择性粘贴仪表盘处选择“旋转”,旋转轴选A-1,输入旋转角度180°,在选项处将“隐藏原始几何”前的“√”去掉,操作如图3-1-13所示,完成后如图3-1-14所示。

图3-1-10 首次选择空间曲线

图3-1-11 再次选择空间曲线

图3-1-12 复制、粘贴曲线

图3-1-13 粘贴曲线选项

图3-1-14 完成粘贴曲线

五、草绘第三条空间曲线(右侧空间曲线)

按照前面第三、第四步方法,草绘空间曲线三。在草绘曲线前需要先创建基准平面,步骤如下所述。

步骤1 创建基准平面DTM3,通过穿过两条轴发方法创建DMT3,如图3-1-15所示。

图3-1-15 创建基准平面DTM3

步骤2 草绘空间曲线三,在选择草绘平面时选择刚新创建的DTM3,然后再进行草绘空间曲线的操作。为了不让线条重复,草绘时只画R126的圆弧及一段直线。圆弧左右端点采用“参照”的方法获得,“参照”方法见加油站。完成效果图如图3-1-18所示。

加油站:

如何在草绘时添加“参照”图素。

①单击菜单栏“草绘”→“参照”,如图3-1-16所示,在弹出的对话框中进行添加“参照”。

图3-1-16 参照命令

②如图3-1-17所示,在弹出的对话框中进行添加参照图素操作,这一操作可以添加参照也可以删除参照,参照出来的图素就能方便地在草绘过程中捕捉到了。参照时,如果不容易选择点,可以转到空间视图来进行选择。

图3-1-17 “参照”对话框

完成效果图如图3-1-18所示。

图3-1-18 完成效果图

六、创建第四条空间曲线

第四条空间曲线的创建方法同样采用编辑命令中的“旋转”来进行创建,其方法步骤参照前面第四步里面的“旋转”命令来完成。

步骤1 选择旋转曲线→“复制”→“选择性粘贴”,具体操作如图3-1-19所示。

图3-1-19 复制、粘贴命令

步骤2 完成旋转相关设置,旋转角度180°,不隐藏原始几何,如图3-1-20所示。最后完成效果图如图3-1-21所示。

图3-1-20 选择性粘贴命令

图3-1-21 完成后效果图

任务拓展

创建曲线的方法有很多,上面介绍的是较为常用的方法之一——“草绘”曲线,下面再介绍几种常用的创建曲线的方法。

一、经过点创建曲线

1.创建样条曲线

步骤1 自由创建一个四方体200×100×50,单击“创建曲线”→“经过点”→完成,如图3-1-22所示。

图3-1-22 曲线创建

步骤2 完成后弹出新的对话框,选择“样条”→选择“通过点”,如图3-1-23所示。单击“完成”→单击“确定”,完成效果图如图3-1-24所示。

图3-1-23 样条曲线创建

图3-1-24 完成效果图

2.创建直线,等半径过渡

在图3-1-24的基础上将样条曲线删除。重复上面步骤1,在弹出的对话框中选择“单一半径”→选择要通过的点,选到第三个点时在弹出的对话框中输入折弯半径,如图3-1-25所示。输入完成后继续往下选点,直至完成,完成效果图如图3-1-26所示。

3.创建直线,非等半径过渡

在图3-1-26的基础上将曲线删除。重复上面步骤1,在弹出的对话框中选择“多重半径”→选择要通过的点,选到第三个点时在弹出的对话框中输入折弯半径,如图3-1-27所示。

继续选择要通过的下一个点,选择“新值”,在弹出的对话框中输入折弯半径“10”,打“√”,如图3-1-28所示。然后再选择下一个要通过的点,选择“新值”,在弹出的对话框中输入折弯半径“5”,打“√”,如此类推,直至完成,完成效果图如图3-1-29所示。

图3-1-25 单一半径曲线

图3-1-26 完成效果图

图3-1-27 多重半径曲线

图3-1-28 多重半径值设定

图3-1-29 完成效果图

二、曲面求交做线

使用曲面拉伸命令,注意,在进入拉伸命令后,选择“曲面”选项,如图3-1-30所示。

图3-1-30 拉伸曲面选项

先在TOP面画样条曲线,然后进行拉伸,完成后如图3-1-31所示。在FRONT面画样条曲线,进行两侧拉伸,完成后如图3-1-32所示。

图3-1-31 拉伸曲面一

图3-1-32 拉伸曲面二

选定曲面1、2,选择菜单栏中“编辑”→“相交”,如图3-1-33所示,完成后的空间曲线如图3-1-34所示。

图3-1-33 曲面相交

图3-1-34 相交曲线效果

三、投影曲线

在FRONT面草绘一条样条曲线,双侧拉伸,完成一个面。在该面上方做一圆,如图3-1-35所示,将圆投影到曲面上。

图3-1-35 投影曲线

步骤1 选择要投影的曲线→“编辑”→“投影”,如图3-1-36所示。

图3-1-36 投影命令

步骤2 选择投影曲面,完成投影。相关投影设置如图3-1-37所示。

图3-1-37 曲线投影选项

投影曲线是利用光学的原理,即光线沿着投影方向照射曲线,在投影面上形成曲线的影子,这个影子就是投影得到的曲线,该曲线的长度与原曲线的长度一般情况下都是不相同的。

四、包络曲线

包络曲线的构图原理如同将一根绳子绕在一个曲面上,在曲面上形成的这个曲线就是包络做出来的曲线。

如图3-1-38所示,将一根直线包络在一个圆柱上,完成后如图3-1-39所示。方法:选择要投影的曲线→“编辑”→“投影”,如图3-1-40所示。

图3-1-38 包络曲线

图3-1-39 包络效果

步骤 选择要投影的曲线→“编辑”→“投影”,如图3-1-40所示。

图3-1-40 包络命令

五、曲线求交

两条曲线,分别位于两个相互垂直的平面上,通过“曲线相交”命令可得出一条新的曲线的方法。

在一个100×100×50的长方体上,上面是一个直径为40的圆,正面是一个直径为40的半圆,位置均处于中间,如图3-1-41所示。通过曲线求交命令,得出空间曲线,完成后原来的空间曲线1、2都已经被隐藏,可以在模型树中重新找到,如图3-1-42所示。

该空间曲线是怎样获得的呢?其实相当于给上面的圆做了一个上下拉伸曲面,前面的半圆也是做了一个前后拉伸曲面,这两个曲面相交得到的曲线。具体操作如图3-1-43所示。

步骤 选择“曲线1”→按键盘上的“Ctrl”键,选择曲线2→“编辑”→“相交”。

图3-1-41 求交的两条曲线

图3-1-42 求交后效果图

图3-1-43 曲线相交命令

六、曲线偏移

曲线偏移是指将曲线或者曲面的边界线进行偏移,得到新的曲线的方法。

如图3-1-44所示,把曲面其中一条边界线进行偏移,得到新的曲线,如图3-1-45所示。

图3-1-44 曲面效果图

图3-1-45 偏移曲线效果

步骤1 选取曲面边界→移开鼠标→再次选取该曲线(此时曲线为粗红色)→“编辑”→“偏移”,如图3-1-46所示。

图3-1-46 选取曲线

步骤2 输入偏移位置、距离等相关参数,如图3-1-47所示。

七、曲线复制

曲线复制是指把实体或者曲面的边界复制出来,形成曲线的方法。

如图3-1-48所示,将曲面其中一条边界线进行复制,得到新的曲线,如图3-1-49所示。

图3-1-47 曲线偏移选项

图3-1-48 复制前

图3-1-49 复制的曲线

步骤 选取曲面边界→移开鼠标→再次选取该曲线(此时曲线为粗红色)→“复制”→“粘贴”→完成,如图3-1-50所示。

图3-1-50 复制、粘贴命令

八、曲线修剪

对曲线进行修剪的工具有很多,可以是基准点,也可以是曲线或者平面。但其操作方法都大同小异,下面以使用基准点对曲线进行修剪为例给大家介绍曲线的修剪方法。

如图3-1-51所示,曲线是曲面上的任意一段曲线,在曲线的1/2位置处加一个点,如图3-1-52所示。

图3-1-51 要修剪的曲线

图3-1-52 修剪后的曲线

步骤1 单击“基准点”→选择“曲线”→输入比率“0.50”→单击“确定”,如图3-1-53所示。

图3-1-53 创建基准点

步骤2 选择要修剪的曲线→单击“修剪”工具→选择要保留的边(黄色箭头表示要保留的边,修剪需要保留的边有3种选择,分别为点的左侧、右侧及双侧,双侧的意思是剪断,但不删除任何侧),如图3-1-54所示。

图3-1-54 曲线修剪命令

以上是使用基准点对曲线进行修剪的方法介绍。需要注意的是修剪后曲线保留部分的选择,可以重复单击“保留侧”按钮,调整要保留的曲线,直至达到用户想要的效果。修剪后曲线的保留有3种情况,分别是左、右及双侧。所需要的部分由黄色部分显示。利用曲线或面对曲线进行修剪的方法类似,在这里就不一一介绍了,请读者自行操作。

拓展练习

1.使用曲线造型,完成图3-1-55所示的空间曲线造型。

图3-1-55 练习1图

2.使用曲线创建等命令,完成图3-1-56所示造型图。

图3-1-56 练习2图