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陝西西京磚機:CAXA電子圖板“公式曲線”應用技巧

2010-03-10    作者:    來源:有獎征文

CAXA電子圖板是一款優秀的國產計算機輔助設計軟件,目前已經在製造行業的機械設計中得到廣泛應用,成了設計工程師的一件得心應手的繪圖工具。

在設計具有曲麵外形的機械零件,如螺旋鉸刀等零件時,使用該軟件的“公式曲線”,繪製出來的設計圖樣,外形美觀,尺寸精確,快捷方便,效果不錯,與昔日的描點近似畫法,不可同日而語。下麵的圖1,就是用公式曲線繪製的螺旋鉸刀零件圖。

圖1 用公式曲線繪製的螺旋鉸刀零件圖

所謂公式曲線,是數學表達式的曲線圖形,也就是根據函數方程(如參數方程等)繪製出的函數圖像。根據坐標係的類型,公式的給出,可以是參數方程,也可以是極坐標方程,以表達簡練準確為原則。公式曲線為用戶提供了一種方便、精確的作圖手段,以滿足某些精確型腔、軌跡線型或具有某些曲線輪廓外形的零件的作圖設計。使用者隻要交互輸入數學公式,給定參數,計算機便能自動生成該公式描述的曲線。

        如何正確使用CAXA電子圖板“公式曲線”畫出所需要的曲線,對初學者來說有時不是一件容易的事。由於軟件附帶的《CAXA用戶指南》對公式曲線的使用方法敘述的比較簡略,剛開始使用該命令繪製曲線時,常常不得要領,頗難操作。

我多年從事建材機械設計,一直使用國產軟件CAXA電子圖板。在設計實踐中經過反複試驗摸索,終於總結了幾條規則,掌握了這些規則,就可以快速生成需要的公式曲線,據此繪製出美觀、正確含有所需曲線的機械零件圖樣。

現將這幾條規則分述如下:

1、電子圖板的“公式曲線”命令,可以使用參數方程或極坐標方程,來表述欲繪製的曲線,人們常常使用參數方程。

打開的CAXA公式曲線窗口如圖2。

圖2  CAXA電子圖板對話框

在公式曲線對話框中輸入公式時,要在已顯示的“x(t)=”和“y(t)=”之後的文本框裏輸入需要的公式,不可將“x(t)=”和“y(t)=”或“=”重複輸入;
       2、函數代號後的變量一定要用括弧括起來,不得連著寫,如三角函數隻能寫為sin(t)、sin(t/300)、sin(20*t),不得寫成sint,sint/300,sin20t;同樣,對數log、開平方sqrt等函數之後的自變量也必須用括號括起來,如log(t)、sqrt(t)不可以寫成logt、sqrtt等等。

在數學領域,上述兩種寫法是等效的,而且通常采用後麵的簡潔寫法。然而在CAXA電子圖板裏卻行不通,必須按照上述的規則正確輸入。
       3、乘號以符號*表示,不能省略。

代數中的字母連寫表示相乘的規則在這裏不適用。字母、常數、函數之間如果是相乘關係,必須使用*連接,符號*不得省略。

如3t 、3sint、 tsint等在數學裏是合法而正確的,不會引起誤解,而在使用CAXA電子圖版的“公式曲線”時,則必須寫成 3*t、 3*sin(t)、 t*sin(t)等,否則不能自動生成所需要的曲線。
        4、自變量使用大、小寫字母均可,但是區分大小寫;
        5、冪的表達符號為^,如x的4次方,可寫為x^4,餘類推。

6、繪製用直角坐標方程表達的曲線y=f(x)時,應該先轉換成參數方程或極坐標方程,然後使用這些方程繪製曲線。

如繪製直線y=ax+b時,可先改變成參數方程表達式:    

x(t)=t        

y(t)=a*t+b

遵循以上規則,就可以順利生成公式曲線。

在機械工業中的很多領域,尤其在我們建材機械行業,常常使用具有螺旋麵的機械零件,用來輸送物料或使原料擠壓成型。這些零件常見的如擠出機中的螺旋鉸刀,螺旋輸送機的輸送葉片等等。

由於螺旋線在平行於其軸線的投影麵上的投影是正弦曲線或餘弦曲線,所以在設計此類具有螺旋麵的零件圖時常常要畫正弦曲線或餘弦曲線作為其輪廓線,使用電子圖版的“公式曲線”可以很方便快速地完成該項工作。

在三角函數之中,由於sinx=cos(x+π/2),所以函數y=sinx與y=cosx的圖像完全相同,僅僅是位置不同罷了,也就是說,通過移動y=sinx的圖像就可以得到y=cosx的圖像。這樣,我們隻要掌握了y=cosx的圖像的繪製方法也就等於掌握了y=sinx的圖像的畫法。

經驗表明,通過用CAXA電子圖板的公式曲線生成餘弦曲線,就可以方便地繪製有關零件圖。進一步說,我們隻要學會用軟件生成三角函數y=Acos(x360/B)的圖像,也就得到了繪製有關圖形的曲線。在這個公式中,振幅A對應於螺旋鉸刀的半徑,常數B對應於螺距。

下麵通過繪製一個外徑等於500毫米、螺距等於400、螺距數為2的螺旋鉸刀的實例,說明如何用CAXA電子圖板的公式曲線生成繪製螺旋形零件需要的餘弦曲線。

其步驟如下:

第一步:在“公式曲線”對話框內先進行必要的設置。

選直角坐標係,角度單位為角度,參變量為t,起始值0,終止值800,公式名“餘弦曲線”(可根據需要命名),精度控製0.1。

第二步:按規則輸入參數方程(隻需輸入等號後麵部分):            

x(t)=t            

y(t)=250*cos(360*t/400)

檢查輸入的參數與公式表達無誤後,單擊確定,在繪圖窗口生成的餘弦曲線(見圖3),正是繪製外徑為500,螺距為400,螺距數為2的螺旋鉸刀所需要的輪廓線。

圖3  用公式曲線生成的餘弦曲線
   

下麵給出一個標準通用的參數方程,並定義係數與鉸刀對應參數的關係,這樣就可以根據需要用CAXA電子圖板快速繪製螺旋鉸刀類零件了。    

x(t)=t            

y(t)= A*cos(360*t/B)   

式中:   

 A:三角函數中叫振幅,與螺旋鉸刀半徑對應。            

 t:自變量             

 B:與螺距對應。 

終止值= NB

式中:    N螺距數。

N可以是整數,也可以是小數。當N=0.5時,生成的曲線可以畫半個螺距,N=2時,可畫2個螺距,餘類推。

當然,公式曲線也可以繪製常見的其它曲線,如拋物線、漸開線、笛卡葉形線、玫瑰線、心形線及星形線等。我們隻要遵守上述規則,細心無誤地輸入參數方程式或極坐標方程式,指定相應的參數,就可以生成所需要的曲線,進一步繪製出所需要的圖形,

CAXA電子圖板的許多命令,像“公式曲線”那樣,看起來簡單,但是卻包含著極其豐富的內容。我們必須認真學習,反複實踐,不斷總結,舉一反三,觸類旁通,才可以真正地掌握並熟練地使用這些命令繪製機械圖樣,才能使CAXA電子圖板更好地在機械設計工作中發揮強大的作用。

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