專利名稱：犁體曲面的計算機輔助設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種犁體曲面的輔助設(shè)計方法，尤其是一種通過安裝Pro/ENGINEER系統(tǒng)的標準軟件的計算機進行犁體曲面的輔助設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
犁體曲面是直接關(guān)系到鏵式犁工作效果的重要工作面，傳統(tǒng)的犁體曲面設(shè)計，主要是在試修法基礎(chǔ)上進行測繪，以獲得犁體曲面；用幾何作圖法和數(shù)學(xué)分析法設(shè)計犁體曲面。目前犁體曲面主要有以下幾種具體設(shè)計方法水平直元線法、傾斜直元線法、曲元線法、按犁面剖面曲線族形成犁面法。
水平直元線法形成原理就是采用三維坐標系，以直元線沿著準線(軌跡線或?qū)Ь€)運動，并始終平行于XOY坐標平面，且不斷變化直元線與ZOX坐標平面的夾角(元線角)所形成的曲面。
傾斜直元線法形成犁面原理就是以直元線的端點，沿準線(軌跡線或?qū)Ь€)，按與三個投影面的夾角成一定的規(guī)律運動形成的曲面。準線(軌跡線或?qū)Ь€)可以是直線、折線也可以是平面或空間曲線。這一原理形成曲面的特點是根據(jù)犁體工作要求，可分為犁翼S1、犁胸S3和犁鏵S2三部分。由于它們的交界線均為直元線，所以可按各部分的要求作分片設(shè)計。在國內(nèi)，最初將傾斜直元線法用于研究、測繪、整理和分析水田鏵式系列犁的通用型犁體曲面。通用型犁體曲面是在實踐基礎(chǔ)上，通過試修法(泥塑犁模法)設(shè)計出來的南方水、旱兼作的犁體曲面。它的胸部突出，翼部扭曲，如用與犁體基面平行的平面與犁體曲面相交，其交線不是直線，故不能用水平直元線法進行設(shè)計。此外，傾斜直元線法可以用解析法設(shè)計，通過犁體曲面的數(shù)學(xué)解析，尋求參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，建立犁面的數(shù)學(xué)模型。利用計算機計算樣板曲線值，在此基礎(chǔ)上，再進行犁面的工程設(shè)計。1788年杰費遜(Jefferson)提出由兩根直線為準線的犁體曲面的數(shù)學(xué)方程，屬于雙拋曲面。1918年懷特(E.A.White)求得了由一片單葉雙曲面構(gòu)成的霍爾勃洛克犁體的曲面方程。
曲元線法形成曲面的原理就是以曲元線沿準線(軌跡線或?qū)Ь€)運動而形成犁體曲面。曲元線可用圓弧、拋物線或其它曲線。準線為兩段直線，其中一條為鏵刃線。所謂曲元線，是指橫剖面(平行于YOZ面)上一條不變的平面曲線。
按犁面剖面曲線族形成犁面法是指用平行于坐標面的一組平面剖切犁體曲面，所得的交線。曲線族可以通過試驗進行修改以達到預(yù)定的作業(yè)質(zhì)量。坐標面有三個，所得的相應(yīng)剖面曲線族也有等高、縱剖、橫剖三組。習(xí)慣上將橫剖曲線族稱翻土曲線族。另外，有一組垂直于鏵刃的平面與犁面的交線稱為樣板曲線族，它是犁面性能的綜合反映，可以作為犁面檢驗、壓模制造的主要依據(jù)。因為每一個剖面曲線都不相同，所以該方法屬于經(jīng)驗設(shè)計范疇。這些剖面曲線族都必須以現(xiàn)有的優(yōu)良的犁體曲面為設(shè)計依據(jù)，形成的曲面具有的幾何性質(zhì)很難確定，一般是樣機試制后，用直尺貼靠犁面，尋求犁面上是否有直元線存在，繼而再研究其形成規(guī)律。
上述各種設(shè)計方法，在制圖時都以平面圖為主，作圖時就要包括主視圖、俯視圖和樣板曲線圖，要表現(xiàn)一個完整的犁體曲面，三者必須統(tǒng)一結(jié)合，任何一個視圖出現(xiàn)細微錯誤對整個犁體曲面都會造成一定的影響，修改起來較煩瑣。設(shè)計時不僅費時，而且設(shè)計修改成本也較大。同時，采用傳統(tǒng)的制圖方法，犁體曲面的實物圖只能在產(chǎn)品設(shè)計制造出來后才能見到，其最終性能的好壞必須通過試驗對參數(shù)反復(fù)修改。每一次參數(shù)的修改，圖紙都必須重新繪制，這就需要三個視圖同時進行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)的犁體曲面設(shè)計中存在的設(shè)計費時，設(shè)計修改成本大，犁體曲面的實物圖只能在產(chǎn)品設(shè)計制造出來后才能見到，最終性能的好壞必須通過試驗對參數(shù)反復(fù)修改的實際問題，提供一種犁體曲面的輔助設(shè)計方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種犁體曲面的計算機輔助設(shè)計方法，其特征在于在輔助設(shè)計中使用的計算機上安裝Pro/ENGINEER系統(tǒng)的標準軟件；根據(jù)鏵式犁的具體要求，利用解析法初步確定犁體曲面的導(dǎo)曲線開度、鏵刃角、單鏵幅寬、耕深、頂邊線最大高度；以犁尖點為原點，選取右手坐標系OX軸的正向與犁的前進方向相反，OY軸的正向指向已耕地，OZ軸的正向向上；在三維空間坐標系內(nèi)采用Pro/ENGINEER按照鏵刃線→犁體邊界曲線→兩次投影→生成邊界曲線→曲面→高級曲面→邊界→混合曲面→曲面合并→曲面優(yōu)化的順序進行繪圖，形成犁體曲面效果圖；對犁體曲面效果圖進行參數(shù)修正；對參數(shù)修正后的犁體曲面效果圖進行再生，完成犁體曲面的輔助設(shè)計。
本發(fā)明的目的優(yōu)點在于輔助設(shè)計由于采用了Pro/ENGINEER進行繪圖，可以根據(jù)犁體作業(yè)對象的不同進行不同的設(shè)計，設(shè)計過程為參數(shù)化設(shè)計，修改方便。用戶與制造商在產(chǎn)品制造前就可以目睹其與實物一樣的三維效果圖。結(jié)合現(xiàn)代的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)用戶的需求，開發(fā)商可以對三維圖實現(xiàn)在線修改，聯(lián)機操作，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，大大降低了設(shè)計成本。同時，效果圖可以直觀的從多角度反映犁體曲面，進一步優(yōu)化了犁體曲面的視覺效果。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
實施例1設(shè)計一個具體的犁體曲面，該鏵犁的設(shè)計要求為犁體曲面為翻土型；耕深達到180～220mm，耕寬250mm，覆蓋率98％以上。
第一步在設(shè)計前先在輔助設(shè)計中使用的計算機中安裝Pro/ENGINEER系統(tǒng)的標準軟件，本實施例中使用的軟件版本為Pro/ENGINEER 2001版，計算機的操作系統(tǒng)為windows XP，內(nèi)存使用空間為1.3G以上。
第二步根據(jù)鏵式犁的具體要求，利用解析法初步確定犁體曲面的導(dǎo)曲線開度、鏵刃角、單鏵幅寬、耕深、頂邊線最大高度。在本實施例中，根據(jù)鏵犁的設(shè)計要求，初步確定設(shè)計參數(shù)為犁體曲面的鏵刃角θ＝36°、單鏵幅寬b＝250mm、耕深190mm、頂邊線最大高度Hmax取320mm。
第三步以犁尖點為原點，選取右手坐標系OX軸的正向與犁的前進方向相反，OY軸的正向指向已耕地，OZ軸的正向向上；第四步在三維空間坐標系內(nèi)采用Pro/ENGINEER按照鏵刃線→犁體邊界曲線→兩次投影→生成邊界曲線→曲面→高級曲面→邊界→混合曲面→曲面合并→曲面優(yōu)化的順序進行繪制，形成犁體曲面效果圖。具體操作為打開軟件，建立零件的文件名；然后通過軟件的曲線草繪選項，繪制犁體曲面的鏵刃線；反復(fù)運用軟件的曲線兩次投影選項，完成包括脛刃線、翼邊線、頂邊線組成的犁體曲面的邊界曲線；反復(fù)運用軟件的高級曲面選項中邊界混合曲面選項，生成包括犁鏵、犁胸、犁翼曲面的犁體曲面運用軟件的曲面合并選項，完成犁鏵、犁胸、犁翼三部分曲面的合并。生成犁體曲面效果圖。
第五步對犁體曲面效果圖進行參數(shù)修正，形成最終的犁體曲面，完成犁體曲面的輔助設(shè)計。
實施例2在完成實施例1所述的輔助設(shè)計后，也可以通過修改部分或全部設(shè)計參數(shù)完成新的輔助設(shè)計。
設(shè)計另一個具體的犁體曲面，該鏵犁的設(shè)計要求為犁體曲面為翻土型；耕深達到180～220mm，耕寬300mm，覆蓋率98％以上。根據(jù)該鏵犁的設(shè)計要求，初步確定設(shè)計參數(shù)為犁體曲面的鏵刃角θ＝37°、單鏵幅寬b＝300mm、耕深220mm、頂邊線最大高度Hmax取380mm。然后調(diào)取相近似的已完成的犁體曲面輔助設(shè)計效果圖(在本實施例中，直接調(diào)取實施例1已完成的犁體曲面輔助設(shè)計效果圖)進行再生，再根據(jù)新確定的設(shè)計參數(shù)對犁體曲面效果圖的設(shè)計參數(shù)進行聯(lián)動或逐個修改，完成犁體曲面的輔助設(shè)計。新確定的設(shè)計參數(shù)可以是與已完成的犁體曲面輔助設(shè)計效果圖的設(shè)計參數(shù)不同的個別參數(shù)，也可以是不同的全部參數(shù)。通過對設(shè)計參數(shù)的聯(lián)動或逐個修改，獲得新的犁體曲面。
權(quán)利要求
1.一種犁體曲面的計算機輔助設(shè)計方法，其特征在于a)在輔助設(shè)計中使用的計算機上安裝Pro/ENGINEER系統(tǒng)的標準軟件；b)根據(jù)鏵式犁的具體要求，利用解析法初步確定犁體曲面的導(dǎo)曲線開度、鏵刃角、單鏵幅寬、耕深、頂邊線最大高度；c)以犁尖點為原點，選取右手坐標系OX軸的正向與犁的前進方向相反，OY軸的正向指向已耕地，OZ軸的正向向上；d)在三維空間坐標系內(nèi)采用Pro/ENGINEER按照鏵刃線→犁體邊界曲線→兩次投影→生成邊界曲線→曲面→高級曲面→邊界→混合曲面→曲面合并→曲面優(yōu)化的順序進行繪制，形成犁體曲面效果圖；e)對犁體曲面效果圖進行參數(shù)修正，完成犁體曲面的輔助設(shè)計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的犁體曲面的計算機輔助設(shè)計方法，其特征在于對參數(shù)修正后的犁體曲面效果圖進行再生，再根據(jù)確定的設(shè)計參數(shù)對犁體曲面效果圖的設(shè)計參數(shù)進行聯(lián)動或逐個修改，完成犁體曲面的輔助設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的犁體曲面的計算機輔助設(shè)計方法，其特征在于輔助設(shè)計中使用的計算機硬盤應(yīng)該具有1.3G以上的使用空間，計算機中安裝的Pro/ENGINEER系統(tǒng)的標準軟件應(yīng)該獲得Windows2000及以上版本的支持。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種犁體曲面的計算機輔助設(shè)計方法，它是在計算機中安裝Pro/ENGINEER系統(tǒng)的標準軟件；根據(jù)鏵式犁的具體要求確定設(shè)計參數(shù)；以犁尖點為原點，選取右手坐標系OX軸的正向與犁的前進方向相反，OY軸的正向指向已耕地，OZ軸的正向向上；在三維空間坐標系內(nèi)采用Pro/E按照鏵刃線→犁體邊界曲線→兩次投影→生成邊界曲線→曲面→高級曲面→邊界→混合曲面→曲面合并→曲面優(yōu)化的順序進行繪圖，形成犁體曲面效果圖；對犁體曲面效果圖進行參數(shù)修正，完成犁體曲面的輔助設(shè)計。本發(fā)明的目的優(yōu)點在于輔助設(shè)計由于采用了Pro/ENGINEER進行繪圖，效果圖可以直觀的從多角度反映犁體曲面，進一步優(yōu)化了犁體曲面的視覺效果。
文檔編號G06F17/50GK1632802SQ20041006589
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者何瑞銀, 叢靜華, 孫天佑, 楊忠, 張瑞林 申請人:南京農(nóng)業(yè)大學(xué)