CATIA繪製飛機模型

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tags: CATIA    時間:2014-03-07 08:38:11
CATIA繪製飛機模型簡介
說起CATIA的名字,對於很多模友來講可能有些陌生。但如果提起法國達索公司,所有愛好飛機的人一定會覺得如雷貫耳。達索公司不僅因為其“幻影”系列戰鬥機和“……
CATIA繪製飛機模型正文

說起CATIA的名字,對於很多模友來講可能有些陌生。但如果提起法國達索公司,所有愛好飛機的人一定會覺得如雷貫耳。達索公司不僅因為其“幻影”系列戰鬥機和“隼”系列公務機在航空業界叱吒風雲,其開發的CATIA工業設計軟體更是成為目前風靡世界飛機設計軟體領域的絕對老大。從波音新一代737(A01)到洛克希德馬丁的F-35,以及中國國產的殲10、梟龍,都是在其平台上完成的圖紙繪製工作。與傳統CAD軟體相比,其具有參數化設計功能,設計人員的每一步操作都會被記錄下來。當對設計產品的某一個尺寸進行改動時,可以直接通過修改設計過程中的參數而得到。不需要再將所有步驟推倒重來。與其他三維設計軟體相比,CATIA絕對領先的曲面設計功能,在一個熟練的設計人員手裡,能夠繪製出任何“你能想象得到”的曲面外形。不同於3DMAX等美術軟體的曲面功能,CATIA能夠繪製出完全解析的外形曲面——也就是說,CATIA生成的曲面可以經過無數倍的放大,而仍然保持表面的絕對光滑。

CATIA已經成為世界飛機設計領域的通用技術標準,此外在汽車製造、造船及其他機械設計領域也得到了更加廣泛的應用。對於航模設計而言,雖然沒有真實飛機設計中許多複雜繁瑣的要求,可能3DMAX就能基本滿足一般用戶的需要。但是,CATIA能夠大大節省繪圖的時間,特別是在模型細節修改調整中顯著降低勞動量。因此,學習一下CATIA對於每一個喜歡航模設計的人來說,絕對是大有意義的。
相對於傳統學習CATIA的書來說,我們這裡更強調實用性,忽略掉一些在航模設計中很難遇到的東西,也不再一條一條學習軟體中的每個命令。在繪製模型的每一個步驟中,我們用到哪兒學到哪兒。
由簡入繁,我們先從設計一個兼具一點向真機性質的上單翼練習機開始做起。
螽斯A的設計
螽斯,又名“蟈蟈”,是一種善於鳴叫的昆蟲。我們這架飛機起名為“螽斯”,主要是因為其略顯肥胖的機身和“蟈蟈”十分相似。肥胖的機身雖然會在一定程度上增加飛機的阻力,但同時也帶來了較大的艙容。因此,該機十分適於裝載許多特殊設備進行飛行作業。
螽斯A飛機採用矩形機翼,翼展1.3m,翼面積0.24?,標準起飛重量在1.3kg左右。
準備工作:繪製飛機基本三面圖和翼型
我們將這架原創的飛機命名為螽斯A,經過經驗分析和設計計算,我們首先得到這架飛機的外形尺寸,並利用AUTOCAD軟體繪製飛機基本的三面圖或兩面圖。這張圖的作用主要是在以後建模過程中作為參考,因此尺寸不需要十分準確,只要能夠讓自己大概掌握飛機的外形輪廓即可。在完成繪製后,將其導出為DXF文件保存。(000)當然,如果自己對新飛機的外形已經心有成竹,那麼這一步完全可以跳過。
接下來使用Profili軟體,導入需要的翼型,在本模型上使用的是CLARK Y。關於Profili的使用,不是我們這篇文章的重點,因此只簡略敘述其過程。在Profili軟體環境下點擊左上角翼型圖標,打開翼型庫。(001)
在彈出的翼型庫窗口中,找到“Filter By Name”按鈕和其右側的文本框,在文本框中輸入“CLARK”,軟體將自動過濾出名稱中包含“CLARK”的所有翼型。從左側選擇框中找到“CLARK Y”,單擊使其變藍,選擇Ribs-templates—>Begin printing a rib or template for the selected airfoil,打開翼型繪製對話框。(002)
翼型繪製對話框中,只在Draw chord line(繪製翼弦)前打鉤,選擇確定。(003)
在翼型模板生成后,從屏幕上方找到DXF導出按鈕,將翼型導出為DXF文件。(004)
CATIA的初始準備
以上準備工作全部完成,下面開始進入我們的主要對象——CATIA軟體的工作環境。相信絕大多數讀者都是第一次使用,因此我們一步一步,從最開始的設置說起。
CATIA是一個隨意性很大的軟體,不僅在作圖方面,就連其操作界面也是如此。每一個使用CATIA的設計人員都很可能擁有不同形式的設計界面,以便儘可能符合自己的繪圖習慣。在第一次使用CATIA時,我們通常需要對CATIA的使用界面進行一些處理。目前使用最廣泛的是CATIA V5版本,以後的全部操作,我們都將在CATIA V5 R17版本下進行。
由於程序需要進行很多初始化工作,因此在絕大多是電腦上,進入CATIA需要花上兩到三分鐘時間。在進入CATIA后,一般會自動生成一個product文件,現在我們暫時不用管它,直接將其關閉即可。(005)
在空白頁面上,單擊上部菜單欄最左邊的開始,可以看到裡面有許多內容,其中包含機械零件設計、曲面設計、數控加工等等,可見CATIA作為工業設計軟體其功能的強大。這裡,我們因為是設計航模,只會用到其中很少的一部分。現在開始—>形狀—>創成式外形設計。(006)
然後會彈出一個對話框,讓輸入新建零部件號,直接點確定即可。下面即進入了創成式外形設計模塊。我們一般利用這個模塊繪製模型的外形曲面。(007)這是一個沒有經過調整的標準界面——很多工具都隱藏起來了,圖標布置得也很沒規律,一般需要我們手動調整一下。
 
首先將滑鼠移至任何一個圖標附近,單擊右鍵,可以看到所有能夠顯示的工具條。一般情況下可以打開圖形屬性工具條,關掉ENOVIA V5。(008)
 
仔細觀察,可以看到工具條在屏幕右下角處顯示一個很淡的“》”圖標,這表示由於屏幕大小限制,有一部分圖標無法顯示。為了顯示所有圖標,我們還需要進一步改變工具條的位置。(009)
CATIA的工具條被許多小橫線隔成數段。點擊每一段前的橫線,即可拖動改變工具條的位置。這樣我們可以讓所有隱藏的圖標都顯示出來。(010)
另外,注意到很多工具圖標的右下角都有一個黑色的三角,這表示點擊該圖標可以進一步展開出多個操作按鈕。通過拖拽展開后工具條上的橫線部分,我們還可以把它也拖到方便的地方。比如,筆者個人很喜歡把視圖工具條展開,並放置在屏幕上方。(011)
就這樣,我們完成了CATIA創成式外形設計模塊第一次使用時的界面設置。有的時候,當我們發現工具條位置由於某些原因發生了改變,導致我們無法找到需要的工具圖標時,可以打開“工具—>定製”,單擊工具欄選項卡,點擊恢複位置按鈕,就可以將所有工具條恢復至初始默認位置。
下面,我們就可以開始進入翼型的繪製過程。

 

利用草圖工具繪製翼型
單擊“文件—>打開”找到我們從Profili中導入的基本翼型數據文件。這時CATIA會自動進入工程圖繪製模式,並打開指定的DXF文件。按下滑鼠左鍵,拖出選擇框選擇整個翼型曲線,當全部曲線變成橙色顯示時,則表示選擇成功。按下鍵盤“Ctrl + C”快捷鍵,或者單擊菜單“編輯—>複製”以將翼型存入剪貼板(012)
單擊窗口,找到我們剛才創立的曲面文件,單擊回到曲面造型界面。(013)
用滑鼠左鍵單擊左側特徵樹下的“ZX平面”將其置於高亮,單擊工具欄上草圖繪製工具(014)
進入草圖繪製模式后,照例先收拾一下工具欄,將其儘可能展開並放置在比較好看的位置上。這裡有一個需要注意的地方,找到工具欄上“網路”和“點對齊”圖標。其功能分別是顯示背景網格和網格節點的捕捉,類似AUTOCAD下的柵格捕捉功能。一般我們用不到它,因此單擊使其取消點亮狀態。(015)
按下“Ctrl + V”快捷鍵或者點擊菜單欄“編輯—>粘貼”就可以將剛才工程圖模塊中複製的翼型曲線複製過來。這時曲線會顯示成黑色的。(016)
在粘貼的過程中,我們可能會遇到一個問題,按下粘貼鍵后,並沒有看到翼型顯示在屏幕中。不用著急,這時很可能需要進行一下屏幕的放大縮小操作。方法是:按緊滑鼠中鍵(滾輪),單擊右鍵(注意不是按住不放),這時上下拖動滑鼠即能完成屏幕的方法和縮小操作。順帶在此再講一下屏幕的旋轉操縱,方法是:按緊滑鼠中鍵,然後按緊右鍵,這時拖動滑鼠即是屏幕顯示的旋轉操縱。需要平移屏幕時,按緊滑鼠中鍵同時拖動滑鼠即可。當我們需要回到草圖的“法向”也就是從正上(下)方觀察草圖狀態,單擊工具欄上“法線視圖”圖標。(017)
這時,我們不需要對曲線進行任何處理,單擊“退出工作台”圖標完成基本翼型的導入。(018)
再次單擊左側特徵樹下的“ZX平面”,單擊草圖工具欄上“草圖”圖標。這時可以看到上一張草圖已經成為了我們現在的背景。現在需要借用它一下,點擊上一張草圖中的曲線將其置於高亮,按下工具欄“投影三維元素”圖標,這樣可以把背景中的圖線投影到當前草圖中。如果投影成功,曲線會顯示為黃色。(019)
選擇翼型表面曲線和翼弦線,點擊“構造/標準元素圖標”圖標,將其轉化為虛線。虛線即“構造元素”,一旦退出當前草圖,所有虛線將不再顯示,就相當於我們作圖時候輔助線的作用。對虛線再次點擊“構造/標準元素圖標”圖標,又可以把它改變會標準元素。(020)
在上面一步操作中,如果之前的那張草圖有些礙事,影響了對曲線的選擇,那麼可以右鍵單擊特徵樹下的上一個草圖,選擇“隱藏/顯示”即可暫時隱藏掉。再重複一遍這個操縱,又可以把它再顯示出來。(021)
放大當前投影的翼型曲線,我們可以看到“CLARK-Y”翼型的后緣並不是尖的,為了相對作圖準確,我們需要採用一定的輔助線方法。點擊工具欄上“直線”工具,並移動滑鼠到翼型后緣端點。這時滑鼠箭頭邊會顯示出端點捕捉的圖標“”(022)
從后緣點處單擊滑鼠左鍵後向上移動滑鼠,隨著滑鼠位置的變化系統會自動繪製出一條直線。移動滑鼠至后緣點正上方處,直線會變成藍色,表示捕捉到垂直方向。再次單擊左鍵完成直線的創建。如果直線顯示為粗實線,不要忘記點擊“構造/標準元素”將其轉化為虛線。(023)
這時,我們可以看到一條綠色的虛線,旁邊有一個“V”子。綠色表示該直線約束完備,“V”表示這條直線與草圖“豎直”方向平行。(024)
下面,選擇工具欄上的“樣條線”圖標,在撲捉到前緣端點后間隔一定距離依次撲捉曲線上各點繪製翼型上表面曲線。由於前緣部分曲率變化較大,因此需要適當將點的數量增加。越靠近后緣,翼型表面曲線越發接近直線,曲率變化較小需要的控制點數也就越少。因為我們製作的是一個尺寸較小的航模,在繪製翼型表面曲線的過程中,不需要將曲線的控制點取得太密,這樣既節省時間,又可以提高軟體運行的速度。另外需要注意的是,在樣條線繪製過程中不能進行“構造/標準元素”的轉化。(025)
在連接后緣點的時候,有兩個方法:最簡單的是直接利用捕捉,將滑鼠端點移動至后緣處翼型曲線與繪製的豎直線相交點處,當圖標顯示捕捉信號,並且翼型曲線和直線都變為橙色時,點擊滑鼠左鍵就可以捕捉到合適的坐標點。然後連續兩次按下鍵盤ESC鍵完成曲線繪製(026)。
另一種方法是,將滑鼠移動至任意一點,雙擊滑鼠完成曲線繪製。之後,單擊選擇曲線最後生成的端點,在按住鍵盤Ctrl鍵同時選擇我們畫的那條豎直線。接下來點擊約束定義圖標,在彈出的對話框中選擇“相合”並單擊確定。這時我們會發現,剛才選擇的點自動移動到了直線上。同時,其旁邊出現了一個“○”表示與另一元素具有相合約束。接下來,再次選擇這一點和上一層投影下來的翼型曲線,創建一個相合約束。兩種方法效果完全一樣,在完成約束創建后可以發現,端點變成了綠色,表示該元素被完全約束了。(027)
按照上面方法同理可以完成翼型下表面曲線的繪製。只有一點需要注意的是,CATIA裡面認為,如果一個點在某條線段的延長線上,即使該點沒有落在線段內部,仍然認為改點與線段“相交”。也就是說,繪製下表面后緣點時,沒必要再繪製一條向下的參考豎直線。只需利用之前那條即可。最後,利用一條直線連接上下曲線在後緣處的端點,單擊退出草圖圖標,完成整個翼型的繪製。(028)
上面步驟完成後,我們可以看到描點得到的新翼型草圖。為了後面使用過程中不至於搞混,我們將原始翼型草圖隱藏起來。(028A)
可能會有細心的讀者要問,為什麼我們不直接利用導入粘貼過來的翼型,而非要在它上面“描”一個出來呢?原因是:直接導入的翼型在CATIA裡面被認為是一條多段折線,因為它的控制點數很多,因此看上去接近於曲線。在它的上面用樣條線描一遍,使其成為一條真正的光滑曲線。光滑曲線的控制點數量遠少於多段折線,在生成後面的整體模型時運行速度能夠快很多。
上面,我們完成了翼型的導入。下面將要開始進行機翼的繪製。

 

 
機翼曲面及結構的繪製
因為機翼的平面形狀相對比較簡單,我們一般不需要AUTOCAD中導出三面圖支持就可以完成。
首先繪製的是機翼中段結構部分。中段機翼主要採用輕木和桐木兩種材料,翼梁部分採用層板進行加強。機翼中段是全機在飛行過程中受載最大的部分,因此在其結構設計上必須充分考慮載荷傳遞的要求。下圖中,藍色部分為桐木,綠色部分為層板,橙色部分為輕木,黑色為碳銷,蒙板處的輕木為了顯示內部結構方便而設置為透明。中段機翼通過前緣處兩個碳銷和后緣處的兩個螺栓與機身連接,向機身結構傳遞機翼扭矩和不對稱升力產生的彎矩。內外翼之間的彎矩通過翼梁處的層板加強件(圖中沒有繪出)傳遞,扭矩通過蒙皮處和內外翼過渡加強肋之間的粘接部分撐剪傳遞。(029)
下面馬上進入零件的繪製過程。為了給後面的零件的繪製提供一個基準,我們先繪製一個機翼中段結構的俯視圖。選擇左側特徵樹最上面的XY平面,點擊工具欄草圖繪製圖標進入草圖繪製模式。先用直線或矩形工具繪製出機翼的平面形狀。(030)
在沒有利用捕捉的一般情況下,生成的所有支線一般都是白色的,表示沒有約束充分。可以注意到,直線上的“H”圖標表示該條直線與草圖水平方向平行。“V”圖標表示直線與草圖豎直方向平行。這兩種約束都是自動生成的。
下面創建其他必須的約束條件。首先,我們需要通過快速約束工具確定記憶中段的尺寸:先單擊工具欄上的快速約束按鈕,然後依次選擇兩條平行的直線。這時會生成一個活動的箭頭,旁邊附有兩條線之間的距離。將其拖拽到合適的位置然後單擊滑鼠左鍵就可以完成距離約束的創建。
可以注意到在上面過程中,點擊第一條直線時也會出現一個標註的箭頭。此時產生的約束是一個長度約束。長度約束和距離約束在後面的使用中會略有不同,後面遇到的時候再詳細說明。
完成標註后,雙擊箭頭旁邊的數字就可以在彈出的窗口中修改尺寸值(031)。
有可能會遇到這樣的問題:如果使用直線工具繪製圖形,在不小心的時候也許會畫得四邊形對邊不平行。此時如果使用快速約束工具,系統默認是進行角度的標註。因此需要採用手動方式創建約束。
首先按住鍵盤Ctrl鍵,依次選擇想要標註距離的兩條直線。然後點擊工具欄上的手動約束創建圖表,在彈出的窗口中選擇距離。軟體會自動將原本不平行的直線改為平行,並標註兩直線之間的距離。(032)
機翼中段展長為150mm,弦長200mm。在完成尺寸的標註后,直線仍然是白色的,說明約束仍然不完備。如果用滑鼠拖動標註完的圖形,可以發現圖形的空間位置可以隨意改變。因此,我們下一步將要創建圖形的空間位置約束。
同時選擇四邊形最右側的直邊和草圖的縱軸,然後點擊手動創建約束圖標,選擇相合。這樣完成了圖形水平方向位置約束的創建。相合約束創建完成後,具有相合關係的兩條直線旁會顯示一個相合約束圖標“○”。當與坐標軸設置相合約束時,坐標軸處的相合標誌會自動隱藏。當滑鼠移動至一個圖形上的相合約束標誌時,會自動高亮顯示兩個相合元素。選擇一個元素旁的相合標誌將使另外一個元素旁的相合標誌也變為高亮顯示。這在複雜的圖形修改過程中是很有用的。(033)
我們的飛機機翼是對稱的,因此我們還需要創建一個對稱約束。對稱約束的創建有著固定的點擊順序要求:依次選擇機翼左右翼梢處的直線,然後選擇草圖中的水平軸線(圖中紅線標出),再通過手動約束按鈕創建“對稱”約束。直線選擇的先後順序將關係到哪條直線成為對稱軸,因此需要特別注意。對稱約束創建后,可以看到滿足對稱關係的兩條直線上標有“◄│►”樣的圖標。(034)
接下來,需要為後面的零件設計進行準備,我們先要繪製出表示各零件相對位置的草圖。草圖主要內容和說明見下圖。零件沿草圖的水平軸上下對稱,兩側外伸出來的2mm板件為內外翼連接加強梁。由於存在上反角,這裡外伸的80mm只是一個示意,為了保證零件之間嚴格的配合,其最終尺寸將在外翼段繪製完成後確定。需要特別注意的是,雖然我們打算切掉中央翼部分的后緣,但仍需要在草圖中保留中央翼弦長的標註(紅框中的200),後面我還還將用到它。(035)
在繪製上面的草圖過程中,可能需要用到這樣兩個工具:修剪和快速修剪。兩個工具都是用於對交叉的直線進行修剪,在沒有展開時,兩個工具會和斷開、關閉和補充工具集中在同一個按鈕上。圖標會顯示為這五個工具中上次使用的其中一個。這樣用起來十分麻煩,我們可以通過點擊圖標右下角的小三角將其展開,並拖動到需要的位置。(036)
先說修剪工具。使用修剪的時候,會注意到工具欄上會顯示出一個供選擇的圖標——“修剪所有元素”和“只修剪第一個元素”。從名稱上就可以看出區別,這裡就不再贅述。選擇修剪工具后依次選擇需要修建的兩條直線,點擊需要保留的那部分,就可以將直線交點之外的多餘部分裁剪出去。需要特別說明的是,修剪除了剪去直線多餘長度的功能外,還可以將直線延長,使之與另一條直線相交並進行修剪(延伸),這個功能用起來十分方便。(037)
快速修剪工具則是在選中工具后需要直接點擊需要修建的部分。可選功能有:“斷開並內部擦除”、“斷開並外部擦除”、“斷開並保留”。從三個功能的圖標上就能夠很清楚的明白選項的意思。(038)
在擦除的過程中,可能會遇到這樣一個問題。如下圖中,正打算擦除掉線段AC中的AB段時,彈出一個對話框說“無法修剪加長的元素,希望將長度轉化為距離嗎?”這是因為,線段AC在創建約束時使用的是長度約束,擦除操作將改變線段長度,因此與長度約束矛盾。這裡只要選擇是就會自動將線段長度約束轉化為對線段AC兩個端點之間距離的約束,並同時修剪掉線段AB。(38A)
當完成上面的擦除操作后,會發現如果用滑鼠拖動點A,A點會隨處亂跑,並不在過線段BC 的延長線上。這是因為剛才的操作只是將距離約束轉化為了長度約束,並沒有對A點的位置進行規定。這時如果需要保證擦除前的相對位置,只需要先後選擇A點和線段BC,創建一個相合約束即可。(38B)
在完成了參考草圖后,點擊退出草圖工作台按鈕。接下來將我們畫好的翼型移動到對應的參考位置上。點擊平移工具,在彈出的對話框中選擇向量定義(即移動方式)為“點至點”。然後依次從左側特徵樹上選擇描點得到的翼型草圖(此處是草圖2),或者直接選擇描點得到的翼型曲線(圖上標註的2A或2B),確定需要平移的元素。再選擇草圖上的前緣點作為起點,參考草圖上最外側的前緣點作為平移的終點,點擊“隱藏/顯示初始元素”,最後確定就可以完成平移操作。隱藏掉移動前元素的過程也可以在完成平移后在特徵樹上進行。有的時候,我們在選擇了平移終點后發現平移起點不對,或是需要平移的元素不對。只需要單擊將代表相應元素的文字框,然後重新選擇元素即可。(039)
 
接下來,需要將翼型曲線縮放到需要的大小。首先選擇縮放工具,元素選擇剛剛移動到位的曲線。參考點,即縮放前後坐標不發生改變的點,選擇翼型前緣點。縮放比率在這裡我們有兩種做法。為圖簡單,可以直接輸入0.4,因為在初始導出的時候翼型弦長正好是500mm,這裡弦長設計為200mm,相除正好是0.4。(040)
另外還有一種辦法,讓CATIA來替我們計算這個除法。在這裡可能略顯多餘,但將來如果繪製梯形機翼則會用處很大。首先需要對028過程中描出的翼型曲線進行一下處理。從特徵樹中雙擊草圖進入編輯狀態。先後選擇翼型前緣點和后緣點,直接創建一個距離約束。這時的約束是紫色的,表示該約束為“過約束”,即該約束與已有的約束存在贅余或是矛盾。雙擊這個約束,在彈出的約束定義對話框中將“參考”打上勾后,就可以發現該約束變成了綠色。(041)

 

然後選擇縮放工具,在剛才的比率文字框中,單擊右鍵,選擇編輯公式。如果彈出菜單“您希望將新的關係附加到Current線性容器中去嗎”(¥#@^%*&!?……估計沒人看得懂這句話,CATIA雖然有中文版,但其實其中有很多翻譯存在問題,所以不用管他了)這裡選否。再公式編輯器菜單中,保持最左邊選擇框中選擇的“參數”不變,在中間選擇框中找到長度。在右側選擇框中找到當前機翼的弦長,在筆者這裡是“零部件幾何體\草圖.3\偏移.217\Offset”(不同的作圖順序可能會造成編號的不同,后同)。在找這個尺寸時可以看到,每選擇一個,相應在背景的窗口中都會顯示該尺寸標註的位置,所以不難找。雙擊找到的這個尺寸,讓它出現在從上往下數第二個文字框中。通過鍵盤在其文字框後面輸入一個“/”表示除法關係,然後再找到剛剛標註的原始翼型弦長,這裡是“零部件幾何體\草圖.2\偏移.22\Offset”,雙擊讓它進入文字框中,單擊確定。(042)
這個時候可以發現,原來比率一欄的文字框變成了灰色,右側出現了一個寫著“f(x)”的按鈕。當我們需要修改對原來公式的定義時,直接點它就可以。如果需要取消公式,則在灰色的文字框處單擊滑鼠右鍵,選擇“公式—>取消”即可。(043)
為了方便理解下面幾步的具體操作,這裡先講一下它的用意。由於這架飛機的機翼外段存在一個3度的上反角。如果機翼內外段翼肋全部垂直於翼弦平面的話,將造成內外兩段機翼翼肋存在一個很小差別。為了保證對接的準確性,中段翼肋應該是外段翼肋旋轉3度后的一個投影。在上反角不大的情況下,為繪圖方便可以省略掉這個幾何關係。不過這裡為了深入了解CATIA作圖,就把它做的稍微準確一些。我們在這裡將外翼段翼肋採用標準翼型,而在內翼段採用這個翼型的投影。(044)
下面就通過具體操作實現上面一步中的內容。首先從點工具集合下面點擊右下的小三角找到極值工具,在彈出菜單中的元素選擇上一步中縮放后的翼型曲線,在方向文字框中單擊右鍵選擇“Z軸”,後面的選項中選擇最大,單擊確定即可得到翼型曲線上在“Z軸”方向的最高點。(045)
接下來需要創建幾個有用的平面。首先選擇平面創建工具(046),在平面類型中選擇“平行通過點”,在“參考”文字框中單擊右鍵選擇“ZX平面”,“點”選擇剛才創建的極值點,然後確定。為了便於以後的查找,我們可以將其在特徵樹上的名稱進行修改,≡瘛笆糶?/span> —>特徵屬性”,將特徵名稱修改為“內翼外側平面”。
接下來點擊選擇旋轉工具(默認情況下隱藏在平移工具下面的小三角里)(047),選擇模式為“軸線-角度”,點擊元素文本框后的“多輸出”按鈕,選擇縮放后的翼型曲線和剛剛創建的內翼外側平面(048)。在“軸”定義的文本框中單擊右鍵,選擇創建直線。
在彈出的對話框中選擇線型為“點-方向”,定義點為剛創建的極值點,方向後文本框中點擊右鍵選擇為X軸,然後不用處理其他選項(049),單擊確定回到“旋轉定義”對話框,角度輸入3並確定。這時可以看到,特徵樹下剛生成的“多輸出X”項目前有個“+”號,點擊這個“+”號可以看到裡面包含兩個旋轉項目,分別就是旋轉后翼型曲線和平面,這兩項將作為繪製外翼時的基準翼型曲線和基準平面。另外還有隱藏一個直線項目,它是剛才我們在旋轉過程中創建的旋轉軸線,可以不去管它。(050)為了便於以後的查找,也將其特徵名稱分別修改為“外翼基準翼型”和“外翼基準平面”
接下來需要將外翼基準翼型基準曲線投影回來。選擇投影工具(051),將投影類型設置為沿某一方向。“投影的”選擇外翼基準翼型,“支置妗毖≡衲諞磯巫鍆獠嗥矯媯方向通過右鍵選擇“Y軸”,不用改動其他選項並點擊確定(052)。之後將其特徵名稱修改為“內翼基準翼型”。
以上機翼內段結構繪製的準備工作已經就緒,而且我們也熟悉了各項基本操作。下面馬上加速完成結構設計。首先從菜單中選擇“插入—>有序的幾何圖形集”,名稱定義為“內段結構”,父對象選擇“PartXX”並確定。這樣後面生成的結構零件可以保存在這個幾何圖形集中,避免文件過於龐大而讓人眼花繚亂。
接下來開始繪製最外側的翼肋。點擊內翼最外側平面,以其為基準繪製草圖。首先需要將“零件相對位置草圖”中,與最外側翼肋有關係的其他零件投影或是相交(053 方框中為相交工具)過來,並調整為構造元素。緊接著,將內翼基準翼型投影下來。然後點開三維顯示工具集合,選擇最下面的無三維背景使所有無關元素隱藏掉(054)。
通過直線工具,結合裁剪並創建與剛才獲得的投影點設置相合約束,便可以繪製出翼肋考慮榫槽布置的外形線,通過創建一定的距離或者長度約束,使所有曲線都變成綠色(055)。然後通過連接隨意繪製的幾條與草圖縱軸平行,且上下兩端與翼型曲線相交的線段中點獲得近似的翼型中弧線(056)。通過使用偏移工具設置減輕孔距離翼肋邊界的距離(057)。最後利用圓工具繪製圓心位於中弧線上的圓形減輕孔,通過與剛才偏移的翼肋外形線創建相切約束,並設置各圓之間的距離約束,最終獲得翼肋的結構草圖。(058)
選擇包絡體拉伸工具(059),輪廓選擇剛繪製的草圖,長度輸入2,單擊預覽看看拉伸方向是否是向內側,如果反了點擊“反轉方向”按鈕,確定。怎麼樣?第一個三維立體的翼肋就這樣出來了,激動吧!當然還有一種情況,也許現在出現的並不是一個翼肋,而是一個令人討厭的對話框,上面說是“草圖沒有封閉”云云。這時,還需要重新打開草圖進行一下修改。
雙擊特徵樹上的草圖再次進入草圖編輯狀態。選擇菜單欄“工具—>草圖分析”。在彈出的對話框里,可以找到狀態顯示為“已隔離”或者“已打開”的幾何體,將它通過下面的按鈕刪除或者是對草圖進行編輯,使得所有幾何體狀態均為“已關閉”即可解決無法生成包絡體的問題。(059A)
在設計過程中我們可以用不同的顏色對不同材料進行標識,點擊特徵樹上剛剛生成的“包絡體拉伸”特徵,通過工具欄上的圖形屬性工具,可以十分方便的修改顏色。(060)下面我們進一步加快速度。
使用對稱工具(061),選擇剛剛生成的翼肋,參考“ZX平面”進行對稱,並選擇“體積”方式。這樣,對稱面另一側的一個翼肋也直接完成。接下來參考最初的平面草圖,依次在每一個翼肋位置處完成“創建平面—>繪製草圖—>包絡體拉伸—>對稱”這樣的順序,完成其他翼肋的繪製。在草圖的繪製過程中,可以從之前完成的草圖上直接投影相關的元素,如“減輕孔”到當前草圖,這樣可以節約許多勞動。此外,繪製草圖的基準平面並不一定依賴平面工具創建的平面,藉助現有“包絡體”上面的某個平面,一樣能夠作為草圖的基準。對於形狀相同的翼肋,可以通過平移工具直接移動到相應位置。

 

按照相同方法,中段機翼的前後牆、翼樑上下凸緣都可以輕鬆完成。在繪製凸緣時,我們有可能會偷懶將上下凸緣在一個草圖中同時畫出。這樣在進行包絡體拉伸時會提示,結果中有兩個未連接的子元素。不用管它,因為我們就是要畫兩個不存在連接關係的圖形,選擇“保留所有子元素”即可。
機翼與機身連接的前緣碳銷,以及后緣處為日後打螺釘孔而填實的部分一併畫出。這時如果覺得當前顯示的模型已經被無說草圖、平面擠滿的話,不妨使用“工具—>隱藏—>所有草圖(所用平面)”批量隱藏不需要的元素,當然需要時也可以使用“工具—>顯示”下的相應命令取消隱藏。(062)
上圖中不同顏色所代表的材料分別為:藍色部分為桐木,綠色為層板,橙色為輕木。在完成1.5mm輕木蒙皮的建模后,還可以通過工具欄上的圖形屬性工具修改其透明度為50%,這樣其內部的結構也就一覽無餘了。以上,我們就完成了機翼內段主要零件的結構設計工作。(063)
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