CATIA轮毂画法(曲面设计)

1、8.2 轮毂（曲面）设计本节以图8-58所示的汽车轮毂为例，来对曲面设计的相关命令用法进行说明。槽底轮辋轮辐气门孔轮毂图8-59 汽车轮毂从上图实例进行分析，物体结构为对称结构形式，每个螺孔两侧对应一组对称结构，所以只要完成其四分之一的结构造型，就可通过对称或旋转来完成整个轮毂结构绘制。而整个轮毂从轴心向个又可分为轮毂、轮辐和轮辋三部分，在此先确定轮毂的坐标系：按照轮胎坐标系，车轮转动轴线为x轴，垂向为z轴，前进方向为x轴。下面对操作过程分步说明。8.2.1 生成轮辐单击菜单FileNew，新建一个Shape文件，点击OK后在弹出图8-60所示的“Shape name”框中键入“hub”作为文

2、件名。 图8-60 键入文件名“lungu”单击OK进入曲面设计工作台，如图8-61所示，如果此时不是曲面工作台，则还要再从开始菜单选择Shape“Generative Shape Design”进入曲面设计模块。（1）从内向外进行绘制，所以进入yz平面绘制断面轮廓进行旋转。进入yz平面绘制草图如图8-62所示：绘制一个圆弧，圆心在横轴上，起点在纵轴上，距横轴50mm，半径为100 mm，终点横坐标为40。Part Design 图标 图8-61 初始结构树 图8-62 绘制轮毂外廓草图退出草图设计工作台，在曲面设计模块选择图标，在弹出的旋转曲面对话框中默认轮廓为Sketch.1，右键选择Y

3、Axis为转轴，向一侧转动45度生成曲面，如图8-63所示。 图8-63 旋转草图设置（2）单击图标，弹出如下对话框，新建相对xy平面偏移300mm的plane.1。图8-64 新建参考平面选择新建的plane.1，进入草图绘制模块，绘制图8-65所示草图，图中纵向为H轴。Sketch.1Rotate.1 图8-65 Plane.1上的轮廓 图8-66 Sketch.1转动11.25°如图8-66所示，将Sketch.1绕水平轴线转动11.25°，生成Rotate.1。单击图标，如下图所示，将Sketch.2和Rotate.1的两侧端点连接为Line.1和Line.2。图8

4、-67 新建参考平面图8-68 生成放样曲面单击“Multi-Sections Surface”（放样）命令图标，弹出图8-68所示对话框，选择Sketch.2和Rotate.1作为截面，以两条连接线Line.1和Line.2为引导线，生成放样曲面。（3）选择yx平面，进入草图绘制工作台，绘制如下轮廓，最低点距y轴为170mm。图8-69 绘制槽底草图轮廓单击Revolve（旋转）工具图标，弹出图8-70所示对话框，以刚绘制的Sketch.3为轮廓绕其转轴（y轴或图中水平轴H）旋转，两侧限制分别为5和40度，得到1/8槽底。图8-70 生成八分之一槽底单击Insection（相交）工具图标，在

5、弹出的对话框中“First Elements”和“Second Elements”分别选择旋转得到的槽底与放样，如图8-71所示，求得两者相交轮廓Insect.1。相交轮廓图8-71 求得相交轮廓单击Line工具图标，如下图对话框所示，选择图8-63中的Rotate.1的端点和相交轮廓内侧线段的第二点进行连接，如图8-72所示，得到Line .3。图8-72 内侧连线用同样方法连接Rotate.1的另一端点和相交轮廓外侧线段的外缘点,得到Line.4，如图8-73所示。图8-73 外侧连线Sketch.1Sketch.1 图8-74 按比率生成点（4）单击Ponit工具图标，在弹出的图8-74

6、所示对话框中选择“On curve”类型，在“Distance to reference”（参考距离）选择下选择“Ratio of curve length”（曲线长度比率），Ratio键入0.7（距上端），单击OK确认。注意：若生成点在另一侧，则单击“Reverse Direction”按钮或图中红色箭头调整箭头指向，也可改变Ratio数值来调整。单击分割命令图标，弹出如下对话框，应用生成的Point.1分割Line.4，保留下半截（比率为0.3那部分）线段为Split.1。图8-75 以点分割直线单击图标，弹出图8-76所示对话框，“Line type”输入框“Point-Directio

7、n”形式，Point选择Split.1与Rotate.1的交点，Direction选择yz平面，即以yz平面的法线x轴为指向，在End输入框键入任一值则生成一条轴线Line.5。图8-76 生成旋转轴线单击旋转工具图标，设置下图所示对话框，使分割后的线段Split.1绕轴线Line.5向外旋转3°，得到Rotate.3 。Rotate.3Split.1图8-77 旋转线段连接Rotate.3上端点与图8-69草图中25mm线段的外端点为Line.6；再将Line.6与Rotate.3（外端的两条线）接合为Join.1。Line.6 图8-78连接上段线 图8-79 结合外端的上、下段

8、线单击旋转图标工具，使上面连接的Join.1绕水平轴（车轮轴线）转动45°成扇面，对话框设置和图形显示如下图示。生成扇面图8-80 旋转线段（5）图8-79所建的Join.1是1/4轮辐的外边线，下面需要创建轮辐柱的内边线，将外边线在辐面内按指定宽度移动一定距离。图8-81所示为通过Join.1的两端及中部连接点三点所建的平面Plane.2。图8-81 建立参考平面单击Translate命令图标，在弹出的图8-82对话框中设置Join.1沿Plane.2指向，即其法线方向移动30mm，生成Translate.1。图8-82 平移连接线如图8-83所示，过图8-70旋转生成的槽底终端上

9、的意两点，及轮胎坐标原点生成一个对称平面Plane.3。再单击Symmetry（对称）工具图标，在图8-84中的对话框内进行设置，以Plane.3为对称面，生成Translate.1的对称曲线Summetry.1。 图8-83 建立参考平面初始元素对称曲线图8-84 生成对称曲线应用Projection（投影）命令，将上面图中的Translate.1和Symmetry.1投影到图8-80所生成的旋转扇面上，生成Project.1和Project.2，如图8-85所示。图8-85 投影两条曲线被修剪元素注意：上图Projection对话框中的Projected输入框默认选择一个元素，单击输入框后

10、面图标，即弹出右边的Projected选择框，可一次性选择多个元素。图8-86 圆角连接两条投影线单击Corner工具图标，弹出图8-86所示对话框，默认选择“Corner On Support”类型，以扇面Revolute.3为支持面，将两条投影线倒圆角连接，圆角半径为25，并修剪图示内侧的投影线，生成Corner.1。（6）选取Extract（提取）命令，如图8-87所示，提取扇面Revolute.3的外边界（绿色高亮线）。图8-87 提取曲面边界选择绘制直线命令，弹出图8-88对话框，选择Angle/Normal to curve”类型，Curve选择提取线，以槽底面为支持面，圆角线与提

11、取线交点为起始点，角度为90°，长度略长些，勾选“Geometry on support”（图形附于支持面），确认即生成引导线Line.7。未依附支持面时图8-88 生成引导线单击Sweep（扫掠）工具图标，在弹出的对话框中默认选择Explicit（直接式）类型中的“With reference surface”（带参考曲面）子类型，以修剪后的Corner.1为轮廓，以上图绘制的Line.7为引导线，其它项默认，从图8-89所示预览中能看到扫斥效果，单击OK确认，生成扫掠面Sweep.1。图8-89 生成扫掠面（8）通过Rotate.1的端点、Intersect.1轮廓圆弧端点及引导

12、线与Intersect.1轮廓对应点这三个点创建一个平面Plane.4。 图8-90 创建截平面应用Intersection命令，求出Plane.4与扫掠面Sweep.1的相交轮廓Intersect.2。 图8-91 求相交轮廓同理，应用Intersection命令，连续求出Plane.4与槽底Revolute.2的相交轮廓Intersect.3，1/4轮辐的对称面Plane.3与槽底的相交轮廓Intersect.4，Plane.3与最初的旋转曲面.Revolute.1的相交轮廓Intersect.5；这些交叉轮廓如图8-92所示。 图8-92 其余相交轮廓从图中看出Intersect.5与I

13、ntersect.2及Intersect.4存在一个缝隙，继续求出Intersect.2与Intersect.4的交叉点，预览结果如图8-93所示。交叉点 图8-93求得交点如图8-94所示，将上图交点和Intersect.6的近端连接起来，得到Line.8。 图8-94连接两点选择Split工具，如图8-95所示，仍然单击多选图标， 应用Plane.3将Revolute.1、Sweep.1和Corner.1在图中的透明部分一次性切除。图8-95切除轮辐多余部分如下图8-96所示，连接Corner.1和Revolute.3被分割后的末端点成为Line.9。 图8-96连接轮辐外部两点观察发现封

14、闭一个轮辐柱的边缘线还差Intersect.1和Intersect.3的交点（下图Point.1）与Rotate.1内端（下图Point.2）之间的连线，同样连接它们。图8-97连接轮辐内部两点单击Fill（填充）工具图标，如下图8-98所示，依次选择轮辐柱正面的Join.1、Extract.1、Split.4和Line.9，直至出现淡蓝色标记“Closed Contour”（轮廓封闭），即可确认填充。轮廓封闭图8-98填充正面轮辐柱 同理，如图8-99所示，选择背面的Intersect.3、Intersect.2、Line.8、Revolute.1的内边界及Line.10，封闭后填充为Fil

15、l.2。 图8-99填充背面轮辐柱（9）轮辐柱的四个表面都已建立后，需要将交叉外多余曲面修剪掉。下面先修剪轮辐正面和外侧壁，单击修剪工具图标，在弹出的图8-100的对话框中选择欲修剪的两元素Multi-sections Surface.2和 Fill.1，图中显示修剪掉透明区域时，单击OK确认，即完成此次修剪。修剪后生成Trim.1，即将原放样曲面和填充面多余部分切除后进行了接合。图8-100修剪正面和外侧壁同理，选择内侧的扫掠面与背面的Fill.2进行修剪，即完成轮辐柱背面有修剪操作，对话框与预览如图8-101所示。图8-101修剪背面和内侧壁接着将上面修剪得到的Trim.1和Trim.2进

16、行修剪，得到如下图的预览结果，选择剪除显示的透明部分。透明部分 图8-102修剪Trim.1和Trim.2再次应用修剪命令，选择槽底旋转面和刚刚修剪完的Trim.3，保留槽底外廓和轮辐柱的下部分，生成轮辐的1/8结果如图8-104所示。 图8-103修剪槽底和轮辐柱 图8-104 1/8轮辐8.2.2 生成轮辋（1）进入yz平面，从左至右绘制草图轮廓如图8-105所示，左侧起点距车轮轴心高度为205mm，R15和R3两弧相切，接15.375的直线，此直线距车轮轴心高为193.5，右边是样条线，中间点高为2，两侧为1，再绘制46.5直线与一圆弧相切。 图8-105轮辋左侧轮廓中段轮廓如图8-10

17、6所示，是由三段直线由4段圆弧与两侧连接而成。 图8-106轮辋左侧轮廓图8-107所示为轮廓的右段轮廓，绘制时可以先绘制大致轮廓，再进行尺寸约束。图8-107轮辋右侧轮廓选择轮廓起点和槽底草图轮廓Sketch.3的端点，单击“对话框定义约束”图标约束两者为Coincidence（相合），勾选上图该项后，起点自动移位。按照图8-108所示方法，再约束右端终点与槽底草图轮廓的端点相合；两段R15圆弧的圆心与左、右端竖直线分别相合，即约束圆心横坐标。这样整条轮廓变为绿色，完成约束。图8-108约束轮辋左侧轮廓起点位置（2）以上图绘制的草图为轮廓绕Y轴旋转，向逆、顺时针方向分别旋转5°和4

18、0°，生成1/8轮辋曲面。图8-109生成1/8轮辋曲面单击棱边倒角命令图标，选择轮辋曲面两侧边的棱，倒角半径为1mm。倒角的棱边图8-110轮辋棱边倒角对话框倒角后的1/8轮辋曲面结构如下图8-111所示。图8-111轮辋棱边倒角结果8.2.3 生成轮毂（1）进入yz平面绘制草图8-112，上边黄线为Sketch.1投影所得，约束草图轮廓的起点和终点分别与投影线两端相合，其它尺寸如图中所绘。 图8-112轮毂轮廓草图 图8-113建立轮毂外端平面删除投影所得的原始黄线，退出草图工作台，结构树显示新增节点Sketch.5。再应用新建平面命令，在图8-113对话框设置以轮辐正面内端两点

19、和原点共三点构建参考平面Plane.5。单击Circle（绘制圆）功能图标，弹出图8-111所示对话框，选择“Center and radius”（中心和半径）类型，以原点为中心，Plane.5为支持面，半径为50mm，观察起始和终止角度的变化，设置其与Revolute.1转过角度一致，单击OK确认生成Circle.1。图8-114绘制路径 （2）单击扫掠工具图标，使轮廓Sketch.5沿Circle.1扫掠，生成曲面如下图所示。图8-115生成1/8轮毂曲面如图8-116所示，将刚生成的扫掠曲面与被分割过的旋转面Split.2接合，生成Join.2。图8-116接合轮毂曲面（3）将Join.

20、2与最后修剪生成的轮辐柱Trim.4进行修剪，剪除两者结合部位的曲面。图8-117修剪轮毂和轮辐同理，将上图所得的Trim.5与轮辋曲面EdgeFillet.1进行修剪，剪去曲面多余部分，得到Trim.6，完成了1/8轮毂的最终处理。保留部分剪除（透明）部分图8-118修剪轮辋和轮辐（4）单击对称工具图标，以1/8轮毂曲面Trim.6相对8.2.1节中图8-83 生成的平面plane.3进行对称操作而生成Symmetry.2。原型对称生成 图8-119对称1/8轮毂应用接合命令，将Symmetry.2与原1/8轮毂曲面接合为1/4轮毂曲面Join.3。选择Rotate功能图标，将Join.3绕

21、车轮轴线（Y轴）旋转90°，再生成一个1/4轮毂曲面Rotate.4，如图8-120所示。旋转生成原型图8-120旋转1/4轮毂再次应用接合命令，将Rotate.4与原1/4轮毂曲面接合为1/2轮毂曲面Join.4。应用Rotate功能，再将Join.4绕车轮轴线旋转180°，生成另外半个轮毂曲面Rotate.4。图8-121旋转1/2轮毂还要将两个1/2轮毂曲面进行接合，形成一个完整轮毂（节点为Join.5），得到图8-122所示结果。图8-122接合为完整轮毂8.2.4 生成实体本节主要在前面基础上完成实体及气门嘴和轮胎连接螺孔的绘制。（1）显示轮辋轮廓草图Sketch.4，选择“Tangent to surface”（与曲面相切）类型新建参考平面Plane.6，曲面选择8-123所示的坡面，切点则选择Sketch.4在此段的一个端点。切点草图图8-123建立气门嘴参考平面选择Plane.6进入草图设计模块，绘制如图8-124所示一个小圆，直径为12mm，与轮轴中心径向距离为140mm。退出工作台，应用Extrude命令图标将D12的圆孔拉伸，长度设置为与轮辋和槽底曲面相交即可。 图8-124绘制气门嘴草图轮廓 图8-125拉伸气门嘴单击Shape Fillet（曲面倒角）命令图标，进行整个轮毂Join.5与气门嘴Extrude.1两