机械CADCAM建模技术(I)

《机械CADCAM建模技术(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章机械CAD/CAM建模技术何　钢河海大学机电工程学院机械CAD/CAM技术本章内容5.1几何建模概述5.2三维几何建模技术5.3特征建模技术5.4三维造型实例一、几何建模的概述1.几何建模的概念几何模型：GeometryModel把三维实体的几何形状及其属性用合适的数据结构进行描述和存储，供计算机进行信息转换与处理的数据模型,是用计算机表示的几何模型包含了三维形体的几何信息、拓扑信息以及其它属性的数据线框模型，表面模型，实体模型§1几何建模概述§1几何建模概述几何建模：Geometrymo

2、deling用计算机及其图形系统来表示和构造形体的几何形状，建立计算机内部模型的技术、方法2.几何建模技术的发展过程线框模型（WireframeModel）60年代二维工程图的直接、简单拓展仅包含物体的顶点和棱边的信息曲面模型（SurfaceModel）70年代初线框模型的基础上增加了面的信息使构造的形体能够进行消隐、生成剖面和着色处理。能够用于各种曲面的拟合、表示、求交和显示2.几何建模技术的发展过程实体模型（SolidModel）70年代末包含较完整的形体几何信息和拓扑信息能够满足数控加工、

3、有限元分析的要求特征造型（FeatureModel）80年代末特征是在更高层次上表达产品的功能和形状信息包含了工程语义的几何形状几何建模技术是CAD/CAM系统的核心实体造型(solidmodeling)机械CAD/CAM技术处理的对象是三维实体采用三维实体造型技术符合设计的本质情况优点：三维实体模型是后续处理环节的最好的载体，如物性计算、工程分析、数控加工编程及模拟、三维装配、运动仿真、动力学和运动学分析、渲染处理等为领域的应用提供了一个较好的产品数据化模型，对实现CAD/CAM技术的集成、保

4、证产品数据的一致性和完整性提供了技术支持几何建模技术的研究推动着CAD技术不断发展二、机械CAD/CAM建模技术的基本知识几何信息拓扑信息非几何信息形体的表示正则集与正则集合运算欧拉公式形体的表达建立在几何信息和拓扑信息的处理基础上一般是指形体在欧氏空间中的形状、尺寸及位置的描述。几何信息包括点、线、面、体的信息只用几何信息表示物体并不充分，常会出现形体表示的二义性几何信息五个顶点用两种不同方式连接，表达两种不同的理解几何信息必须与拓扑信息同时给出反映形体中几何元素的数量及相互间的连接关系几何元

5、素的数量;几何元素间的连接关系：相交、相切、垂直、平行等；几何信息相同、拓扑关系不相同，两形体可能完全不同；拓扑关系具有一定的相关性，可相互导出。拓扑特性等价的立方体和圆柱体几何信息相同拓扑关系不同的形体拓扑信息几何元素之间的9种拓扑关系基本的几何元素是点（V）、边（E）、面（F）是指除产品几何信息和拓扑信息之外的信息物理属性：如零件的质量、材料，性能参数工艺属性：如公差、加工粗糙度和技术要求等信息为了满足CAD/CAPP/CAM集成的要求，非几何信息的描述和表示显得越来越重要，是目前特征建模的

6、基础。非几何信息形体的表示形体在计算机内采用六层拓扑结构进行定义1.顶点是边的端点，为两条或两条以上边的交点。顶点不能孤立存在于实体内、外或面和边的内部2.边是实体两个邻面的交界，一条边有两个顶点，分别称为该边的起点和终点边不能自交一条边只能有两个相邻的面体(Body)3.环环是面的封闭边界，由有序、有向边的组合。环不能自交，且有内外之分。确定面的最大边界的环叫做外环，而确定面中孔或凸台周界的环叫做内环。4.面面由一个外环和若干个内环界定的有界、连通的表面。面有方向性，一般用外法矢方向作为该面的

7、正方向形体的表示5.壳壳是构成一个完整实体的封闭边界，是形成封闭的单一连通空间的一组面的结合。一个连通的物体有一个外壳和若干个内壳构成。6.体体是由封闭表面围成的有效空间(封闭,不自交)刚性：形体的形状与其位置、方向无关三维一致性：没有悬边、悬面和孤立顶点表示的有限性：形体边界是确定有限的形体的表示正则集与正则集合运算三维几何形体可认为是空间的点集，但并非所有的空间点集都是有效的几何形体，为解决形体有效性判断问题，提出了正则集和正则集合运算的理论。具有良好边界的形体定义称为正则形体，反之称为非正

8、则形体。正则形体没有悬边、悬面或一条边有两个以上的邻面。正则形体与非正则形体的比较几何元素正则形体非正则形体面是形体表面的一部分可以是形体表面的一部分，也可以是形体内的一部分，也可以与形体相分离。边只有两个邻面可以有多个邻面、一个邻面或没有邻面。点至少和三个面（或三条边）邻接可以与多个面（或边）邻接，也可以是聚集体、聚集面、聚集边或孤立点。数学上正则集定义为：S=kiS式中，k表示闭包，i表示内部，S表示集合。该公式的含义为：如果一集合S的内部闭包与原来的集合相等，则称此集合为正则集。直观地说：