基于SolidWorks的水平直元线犁体曲面参数化设计

    犁体是铧式犁中最重要的部件，而犁体的形状、结构、曲面式样对犁的作业质量和牵引阻力有很大影响。所以犁体曲面的设计就成为铧式犁设计中的核心问题。犁体曲面形状非常复杂，是一个扭曲的空间曲面。它不能用简单的常规曲面方程描述，亦不能通过常用的三视图表示。犁体曲面二维设计主要通过尺寸齐全的曲面正视图、俯视图和样板曲线图来表示，其俯视图、主视图和样板曲线图的绘制通常都是用作图法获得。这种设计方法，绘图工作量大．从条件到设计结果要进行多次变换．绘图误差和度量误差也较大。另外。犁体曲面的设计一般都要凭借经验和实践，设计结果需要经过反复的试验、修正、改进，以最终满足犁的工作要求。每一次参数的改动，都要重新绘制犁体曲面图纸。这样使得犁体曲面的设计任务繁重、设计周期长、费用高。近年来，CAD技术发展迅猛．但一般的CAD／CAM软件系统是通用性支撑平台．没有提供针对农机行业的专用CAD模块。因此借助功能强大的通用CAD平台．二次开发针对农机行业的专用模块CAD系统是一条可行之路。是美国公司开发的三维CAD产品．在操作平台上基于Windows．在技术内核上基于先进的Parasolid图形语言平台．采用VC++编程和面向对象的数据库来开发的三维CAD软件。便于用户的二次开发，设计过程简单、使用方便。利用强大的曲面造型功能．可以绘制出很逼真的犁体曲面，用于下一步的仿真、运动分析。但犁体曲面设计参数数量多．并且参数取值变动频繁．这就要求软件在设计过程以尺寸驱动。进行参数化设计。

    不同类型的犁体曲面设计方法各不相同．主要设计方法有：在试修法的基础上测绘获得犁体曲面，这种方法主要用于改进已有的犁体曲面；用几何作图法和数学分析法设计犁体曲面。这种方法主要用来设计新的犁体曲面。本文涉及的是几何作图法。犁体曲面的作图法根据成型原理的不同而不同．常见的作图法有水平直元线法、倾斜直元线法和曲元线法。

    1、水平直元线犁体曲面的形成原理

    犁体曲面可以看作是由直线或曲线在空间按照一定规律运动而成。这些构成曲面的直线或曲线。称为"元线"。元线在空间的运动，可由直线、曲线或平面来控制。这些控制元线运动规律的几何要素称为导线或导面(在几何学上又称为"准线"或"准面")。目前国内外的铧式犁产品中．以用水平直元线或倾斜直元线所形成的犁体曲面为最多。由水平直元线构成的扭柱型曲面，其形成原理如图1所示。直元线在运动过程中始终保持水平．即以沟底平面作为导向面，同时直元线又始终与一条平面曲线(导曲线)相接触。导曲线位于与铧刃线相垂直的平面内。此外，元线在空间的位置还取决于它同沟墙平面的夹角的变化规律。由此可见，当导曲线的参数和元线角的变化规律确定之后．水平元线的运动即可唯一确定一个曲面。这种设计方法是在大量的实践的基础上形成的，在生产中得到了广泛的应用。