绘制两个圆柱组成的构件的展开图,需要准确展开其相贯线。为绘制相贯线的展开图,应先对构件作实体造型预处理。两个圆柱按各自的大小和位置造型后,只要进行合并运算便可得到相贯线,如图9-3所示。再用适当的平面截切构件,可得到相贯线上的点,如图9-4所示。然后生成二维投影图,该图作为建立相贯线展开图参数方程的几何模型,如图9-5所示。对参数化设计而言,所选图例实际包含了两圆柱相贯的各种情况。两圆柱面偏斜交涉及的参数有两个圆柱面的半径r、R,以及轴线的夹角ϕ和偏心距e四个参数,改变半径可得到大小不同的圆柱面,调整夹角φ和偏心距e可以改变两个圆柱的相对位置。这样设计出来的绘图程序就有一般性。
图9-4 相贯线上的点
为了建立相贯线和展开线的方程,先建立空间坐标系,画出三坐标轴的投影,并将已知参数r、R、φ、e等标注在图9-5上,根据相贯线的作图方法,另设两个参数u、v,其中参数v控制截平面的位置,参数u控制相贯线上的点I(i,i′)在圆柱素线上的位置。由图9-5中V面投影可知,在所设坐标系中,为求点I(i,i′)的坐标与已知参数和新设参数之间的关系构造了△i′k′j′,从此三角形中可见,i′k′、i′j′、u、v、φ、R、r、z等参量之间有式(9-3)、式(9-4)所示的关系。
图9-5 斜偏交圆柱投影图
结合水平投影可得点I(i,i′)的坐标即为式(9-5)。由水平投影和新投影可得参数u、v之间的关系为式(9-6)。式(9-7)表示了参数u的取值范围。
若以z为直立圆柱展开图的纵坐标,s为横坐标,则直立圆柱相贯线的展开线方程为
若以u为参数,则利用式(9-8)中第三式关系即可得
而斜圆柱面上相贯线的展开线可以这样求得,在投影体系中,以反映斜圆柱轴线实长的方向为纵坐标z1,以s1为横坐标,则斜圆柱面上相贯线的展开线方程为
式(9-10)中的第一式推导如下:
在图9-5所示的V面投影中,i′点的z1坐标为o′k′,而o′k′=o′j′-k′j′;(www.xing528.com)
有了相贯线及其展开线的数学方程,就可以设计程序,由计算机绘制图形。
设计的相贯线绘图程序LP9-2.lsp可通过扫描二维码观看;图9-6所示是程序运行后得到的相贯线的空间图形和其投影,当输入不同的参数时,就可得到对应的相贯线。设计的直立圆柱面展开线绘图程序LP9-3.lsp可通过扫描二维码观看;图9-7所示是运行程序后得到的直立圆柱面的展开线。设计的斜圆柱面展开线绘图程序LP9-4.lsp可通过扫描二维码观看;图9-8所示是运行程序后得到的斜圆柱面的展开线。
LP9-2.lsp程序
图9-6 两圆柱相贯线
a)相贯线的空间形状 b)相贯线的投影
LP9-3.lsp程序
图9-7 直立圆柱面的展开线
LP9-4.lsp程序
图9-8 斜圆柱面的展开线
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