计算机辅助设计大作业DOC

2015-16学年二学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目：计算机辅助设计与制造

学生所在院（系）：机电工程学院

学生所在学科：机械制造及其自动化

姓名：王永明

学号：1502210051

题目：应用三维建模软件构建一个零件模型，描述建模过程。请结合该模型涉及到的课程学习知识（如模型表示方法、数据结构、显示等），针对该零件的具体情况进行论述。对所论述技术的发展趋势做出讨论。

题目：

1.应用三维建模软件构建一个零件模型，描述建模过程。请结合该模型涉及到

的课程学习知识（如模型表示方法、数据结构、显示等），针对该零件的具体情况进行论述。对所论述技术的发展趋势做出讨论。

2.为什么要使用数据库？数据库的基本原理是什么？尝试用office的组件Access数据库建立一个数据库，结合你的设计过程论述数据库的设计过程。

在UG中建立一个三维模型如下图所示

效果预览：

建模步骤：

第一步、绘制正八边形，内接圆半径为50，如下图所示。

第二步、建立一条起点在原点，长度为30，沿着Z轴的直线，见下图。

第三步、以八边形的两个端点及上步建立直线的顶点为中点建立下图圆弧。

第四步、对圆弧进行修剪，留下四分之一圆弧，见下图。

第五步、运用变换旋转-45°建立同样的圆弧，如下图所示。

第六步、运用曲线组命令建立伞布的曲面，如下图所示。

第七步、将WCS原点移到下图位置，并绘制半径为80的小圆弧。

第八步、以上步建立的曲线为截面进行对称拉伸，拉伸距离为3，见下图。

第九步、运用修剪体命令对伞布进行修剪，效果如下图所示。

第十步、对伞布曲面进行加厚处理，如下图所示。

第十一步、对伞布的边圆弧曲线进行偏置，距离为0.1，见下图。

第十二步、将上步偏置的直线延长1mm，效果如下图。

第十三步、以延长的曲线为导线，利用管道命令建立外径为0.2的伞布支架，见下图。

第十四步、对支架尾部的轮廓曲线偏置0.05，见下图。

第十五步、接着利用拉伸建立支架脚，拉伸距离为1.5，并倒圆，见下图。

第十六步、利用变换命令复制其余的伞布及支架，如下图所示。

第十七步、建立伞杆及伞把的草图，见下图。

第十八步、运用管道命令建立伞把及伞杆，如下图所示。

第十九步、在伞顶建立长度为5的直线，如下图。

第二十步、运用管道建立伞顶尖，并拔模，如下图所示。

最终效果

下边就UG建模为引子大体梳理一下计算机内部实现的数据结构的实现。

无论是三维形体的结构的实体几何表示，还是边界表示，在计算机内，都取决于相应数据结构的设计与实现。现代计算机辅助几何设计的技术表明，实体造型和表面造型技术成为CAGD中几何描述的主要方法。

前者主要应用于一般机械零件、建筑和一些工程模拟(如机器人运动仿真)的几何造型，但是，至今它仍未在CAM中得到广泛的应用；后者主要应用于具有

一定光滑程度的自由曲面外形的描述，在CAD和CAM中有较广泛的应用，但如何把它放在一个实体中进行描述，继而与其他形体进行拼合，形成复杂的空间几何形体，仍是需要人们努力解决的问题。究其原因，是因为CSG描述的数据结构不适用于带有自由曲面的形体，影响了实体造型的技术在CAD/CAM中的应用。

三维形体在计算机内通常采用五层拓扑结构来定义，如果考虑形体的外壳，则为六层结构，如图1所示。并规定下述的定义均在三维欧氏空间R3进行。

(1)体

休是由封闭表面围成的有效空间，一个形沐Q是R“中非空、有界的封闭子集，其边界是有限个面的并集，而外壳是形体的最大边界。

(2)面

面是形体表面的一部分，且具有方向性，它由一个外环和若干个内环界定其有效范围，面可以无内环，但必须有外环。

(3)环

环是有序、有向边组成的面的封。闭边界，环中各条边不能自交，相邻两条边共享一个端点，环有内外之分，确定面中内孔或凸台边界的环称为内环，其边按顺时针走向，确定面的最大外边界的环为外环，其边按逆时针走向。基于这种定义，在面上沿一条边前进，左侧总是面内，右侧总是面外。

(4)边

边是形体两个相邻面的交界，一条边只能有两个相邻的面。一条边有两个端点定界，分别称为该边的起点和终点。

(5)点

点是边的端点，点不允许出现在边的内部，也不能孤立地存在于物体内、物沐外或面内。

(6)体素

体素是有限个尺寸参数定义的一个简单封闭空间，如圆锥、长方体、球、圆环等。

(7)几何信息

用来表示上述元素的几何性质和度量关

(8)拓扑信息

用来表示上述各元素之间的连接关系。

图1

3．基于CSG描述的数据结构

在CAD/CANE系统中，之所以采用CSG表示，主要是为了形体的输入方便。三维形体，简单地说，无异于体素拼合运算的结果。因此，只要事先定义所需求的体素，运用拼合运算方法，便可形成复杂的形体，体素类型的多少决定了CAD/CAM系统中形体描述的覆盖域。

3.1CSG树的定义

CSG描述的数据结构是一棵有序的二叉树，称为CSG树，其终端节点或是体素，或是刚体运动的变化参数，非终端节点或是正则集合运算或是刚体的几何变换(平移或旋转)，这种运算或变换只对其紧接着的子节点(子形体)起作用，每棵子树(非变换叶子节点)表示了其下两个节点组合及变换的结果、树根表示了最终的节点，.即整个形体。

3.2CSG树的节点结构设计

由CSG树的定义可知，CSG树是一棵完全的有序二叉树。基于二叉树的中序线索树表示法，我们设计出如图2所示的CSG树的叶节点结构。

在此结构中，标志域flag用于区分该节点是终端节点还是非终端节点。

flag=0非终端节点

flag=1终端节点

由于CpG树是一棵完全的有序二叉树，所以在二叉树的中序线索树中可令lflag=rflag=flagog当flag=0时，CSG树在该节点的左子树和右子树同时存在。当flag=1时，

则该节点既没有左子树，也没有右子树。