在机械工程领域，弹簧、齿轮机构、凸轮机构等应用十分广泛,所以在设计过程中，经常需要设计此类零件。这类零件三维模型的参数化设计关键在于精确的构造出螺旋线、渐开线等规律曲线，以满足造型的准确性，更可靠的满足强度计算和实际生产的需要。此时，如何构造精确的规律曲线成为了一个难题。

 

青翼CAD把点曲线绘制功能与Excel电子表格确定的数据文件无缝连接在一起，充分利用了Excel计算处理方面的优势，使用数学分析方法确定的数据，用Excel编程处理后生成的数据表格，再用青翼CAD生成点曲线，从而造出按精度要求的函数曲线设计模型。

 

本文针对在产品设计中遇到的一些复杂曲线的情况，通过一个简单的实际案例，介绍如何利用青翼CAD进行曲线的参数化设计。
 

1.  打开 “按表创建曲线”

 

在青翼CAD中先创建模型。在“曲面处理”选项卡中点击“关键点”——“按表创建曲线”，然后选择新建或者选择已经创建好的电子表格文件。

图1 打开“按表创建曲线”

 

2.  在表格中输入函数创建整圆曲线

 

青翼CAD会读取电子表格中A、B、C列，代表X、Y、Z的坐标，后续列不会读取，可用作函数的变量或常量。
分别按照以下步骤输入函数：

• D列输入常数：0~359，表示角度
• E列输入常数：25，表示圆的半径
• C列输入常数：0，表示在Z轴的坐标值
• A列输入函数：COS(D1/360*2*PI())*E1，表示在X轴的坐标值
• B列输入函数：SIN(D1/360*2*PI())*E1，表示在Y轴的坐标

图2 在表格中输入函数

 

关闭电子表格，在青翼CAD中得到整圆曲线，半径为25，通过调整参数步骤控制曲线为开放曲线还是闭合曲线：
设置曲线拟合为：光顺关，曲线端点条件为：封闭

图3 创建整圆曲线

 

3.  通过编辑将整圆曲线修改为螺旋线曲线

 

通过编辑数据点步骤，打开Excel修改函数

• F列输入常数：100，表示螺旋线高度
• C列输入函数：D1/360*F1

需要重新调整曲线端点条件为：开放
得到一个半径为25，高度为100，圈数为1的螺旋线

图4 修改表格函数

 

给螺旋线指定圈数，重新打开Excel，按照以下内容修改函数：

• G列输入常数：5，代表螺旋线圈数
• A列修改函数：COS(D1/360*2*PI()*G1)*E1
• B列修改函数：SIN (D1/360*2*PI()*G1)*E1
• 关闭电子表格，得到圈数为5，高度为100，半径为25的螺旋线曲线

图5 螺旋线曲线

 

使用按表创建曲线，可以方便的创建参数化曲线，使您可以更好地导入及管理设计的曲线。参数化曲线设计的关键在于excel中的编程，excel中生成点的数量和精度将决定绘制的曲线的精度。理论上，只要能在excel中生成数据点的曲线，包括诸如凸轮的外轮廓曲线、螺旋桨叶面曲线等都能绘制，只是难度和复杂度不一而已。

 

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