项目六 平面涡卷弹簧
任务引入
本项目创建平面涡卷弹簧，如图7-146所示。
【任务说明】
平面涡卷弹簧，又名发条弹簧，其一端固定而另一端作用有扭矩；在扭矩作用下弹簧材料产生弯曲弹性变形，使弹簧在平面内产生扭转，其变形角的大小与扭矩成正比。其三维模型的创建也比较简单，只要使一定的截面沿着适合的螺旋线扫描即可生成需要的弹簧。
【知识点、技能点】
（1）掌握通过螺旋线和扫掠工具创建弹簧的方法。
（2）掌握螺旋线的创建方法。
（3）掌握扫掠特征的创建方法。
图7-146 平面涡卷弹簧
任务分析
先利用“螺旋线”“直线”“圆角”“圆弧”命令绘制扫掠路径，然后利用“矩形”命令绘制截面，最后利用“扫掠”工具创建出平面涡卷弹簧。
相关知识
1.螺旋线
能够通过定义圈数、螺距、半径方式（规律或恒定）、旋转方向和适当的方向生成螺旋线。
图7-147 “螺旋线”对话框
选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“螺旋”命令，系统打开如图7-147所示“螺旋线”对话框。
（1）圈数：用于指定螺旋线绕螺旋轴旋转的圈数。必须大于0，可以接受小于1的值（比如0.5可生成半圈螺旋线）。
（2）螺距：相邻的圈之间沿螺旋轴方向的距离。“螺距”必须大于或等于0。
（3）半径方法：能够指定半径的定义方式。可通过“使用规律曲线”或“输入半径”来定义半径。
①使用规律曲线：能够使用规律函数来控制螺旋线的半径变化。选择此选项，打开“规律函数”对话框，可选择一种规律来控制螺旋线的半径。
②输入半径：该选项为默认值，输入螺旋线的半径值，该值在整个螺旋线上都是常数。
（4）半径：如果选择了“输入半径”方式，则在此处输入半径值。
（5）旋转方向：该选项用于控制旋转的方向。
①右手：螺旋线起始于基点向右卷曲（逆时针方向）。
②左手：螺旋线起始于基点向左卷曲（顺时针方向）。
（6）定义方位：该选项能够使用坐标系工具的“Z”轴、“X”点选项来定义螺旋线方向。可以使用点对话框或通过指出光标位置来定义基点。
（7）点构造器：能够使用点对话框来定义方向定义中的基点。
2.圆弧/圆
用于创建关联的圆弧和圆曲线。
选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“圆弧/圆”命令，或单击“曲线”选项卡“曲线”面组中的“圆弧/圆”按钮
，打开图7-148所示的“圆弧/圆”对话框。
1）类型
（1）三点画圆弧：通过指定的三个点或指定两个点和半径来创建圆弧。
（2）从中心开始的圆弧/圆：通过圆弧中心及第二点或半径来创建圆弧。
2）起点/端点/中点选项
（1）
自动判断：根据选择的对象来确定要使用的起点/端点/中点选项。
（2）
点：用于指定圆弧的起点/端点/中点。
（3）
相切：用于选择曲线对象，以从其派生与所选对象相切的起点/端点/中点。
3）平面选项
（1）
自动平面：根据圆弧或圆的起点和终点来自动判断临时平面。
（2）
锁定平面：选择此选项，如果更改起点或终点，自动平面不可移动。可以双击解锁或锁定自动平面。
（3）
选择平面：用于选择现有平面或新建平面。
4）限制
图7-148 “圆弧/圆”对话框
（1）起始/终止限制
①值：用于为圆弧的起始或终止限制指定数值。
②在点上：通过“捕捉点”选项为圆弧的起始或终止限制指定点。
③直至选定对象：用于在所选对象的限制处开始或结束圆弧。
（2）整圆：用于将圆弧指定为完整的圆。
（3）补弧：用于创建圆弧的补弧。
3.直线
用于创建直线段。
选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“直线”命令，或单击“曲线”主页“曲线”面组上的“直线”按钮
，打开如图7-149所示的“直线”对话框。
1）起点/终点选项
（1）
自动判断：根据选择的对象来确定要使用的起点和终点选项。
（2）
点：通过一个或多个点来创建直线。
（3）
相切：用于创建与弯曲对象相切的直线。
2）平面选项
（1）
自动平面：根据指定的起点和终点来自动判断临时平面。
（2）
锁定平面：选择此选项，如果更改起点或终点，自动平面不可移动。锁定的平面以基准平面对象的颜色显示。
（3）
选择平面：通过指定平面下拉列表或“平面”对话框来创建平面。
3）起始/终止限制
（1）值：用于为直线的起始或终止限制指定数值。
（2）在点上：通过“捕捉点”选项为直线的起始或终止限制指定点。
（3）直至选定对象：用于在所选对象的限制处开始或结束直线。
4.沿引导线扫掠
通过沿着由一个或一系列曲线、边或面构成的引导线串（路径）拉伸开放的或封闭的边界草图、曲线、边或面来生成单个体。
选择菜单栏中的“插入”→“扫掠”→“沿引导线扫掠”命令，打开如图7-150所示的“沿引导线扫掠”对话框。
图7-149 “直线”对话框
图7-150 “沿引导线扫掠”对话框
（1）选择截面曲线：选择曲线、边或者曲线链，或是截面的边为截面。
（2）选择引导线：选择曲线、边或曲线链，或是引导线的边。引导线串中的所有曲线都必须是连续的。
（3）偏置(https://www.daowen.com)
1）第一偏置：增加扫掠特征的厚度。
2）第二偏置：使扫掠特征的基础偏离于截面线串。
注意
（1）如果截面对象有多个环，则引导线串必须由线/圆弧构成；
（2）如果沿着具有封闭的、尖锐拐角的引导线串扫掠，建议把截面线串放置到远离尖锐拐角的位置。
（3）如果引导路径上两条相邻的线以锐角相交，或者引导路径中的圆弧半径对于截面曲线来说太小，则不会发生扫掠面操作。换言之，路径必须是光顺、切向连续的。
任务实施
1.创建新文件
选择“文件”→“新建”命令，或单击“快速访问”工具栏中的“新建”按钮
，打开“新建”对话框。在“模板”选项组中选择“模型”，在“名称”文本框中输入“wojuantanhuang”，单击“确定”按钮，进入建模环境。
2.绘制螺旋线
（1）选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“螺旋线”命令，打开如图7-151所示的“螺旋线”对话框。
（2）选择半径方法为“使用规律曲线”，打开如图7-152所示的“规律函数”对话框。
图7-151 “螺旋线”对话框
图7-152 “规律函数”对话框
（3）选择“线性”按钮
，打开“规律控制”对话框，输入起始值为“10”、终止值为“40”，如图7-153所示，单击“确定”按钮。
（4）在“螺距”选项组的“规律类型”下拉列表中选择“恒定”，输入值为“0”。
（5）返回到“螺旋线”对话框，输入圈数为“4”，螺距为“0”，单击“确定”按钮，完成螺旋线的创建，如图7-154所示。
3.绘制直线
（1）将视图切换到“俯视图”，选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“直线”命令，打开“直线”对话框。
（2）捕捉螺旋线的内端点为起点，沿XC轴拖动鼠标，输入长度为“-7”，对话框如图7-155所示。
图7-153 “规律控制”对话框
图7-154 螺旋线
（3）在对话框中单击“确定”按钮，绘制一条水平线段，如图7-156所示。
图7-155 “直线”对话框
图7-156 绘制水平线段
4.曲线倒圆角
（1）选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“基本曲线”命令，打开“基本曲线”对话框，单击“圆角”按钮
。
（2）打开“曲线倒圆”对话框，选择“2曲线倒圆”方法，输入半径为“1.6”，勾选“修剪第一条曲线”和“修剪第二条曲线”复选框，如图7-157所示。
（3）在视图中选择上步绘制的直线和螺旋线，并在直线和螺旋线相交处内侧单击，完成曲线倒圆，如图7-158所示，在对话框中单击“取消”按钮，关闭对话框。
5.曲线倒圆角
（1）选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“圆弧/圆”命令，或单击“曲线”选项卡“曲线”面板中的“圆弧/圆”按钮
，打开“圆弧/圆”对话框。
（2）输入起点位置为（20，0，0）或直接捕捉螺旋线外端点，输入终点位置为（23，0，0），在中点选项中选择“半径”，输入半径为“1.5”，如图7-159所示。
（3）在对话框中单击“确定”按钮，完成圆弧的绘制，如图7-160所示。
图7-157 “曲线倒圆”对话框
图7-158 曲线圆角
图7-159 “圆弧/圆”对话框
图7-160 绘制圆弧
6.绘制竖直线
（1）选择菜单栏中的“插入”→“曲线”→“直线”命令，打开“直线”对话框。
（2）捕捉上步绘制的圆弧端点为起点，沿YC轴拖动鼠标，输入长度为“-3”，对话框如图7-161所示。
（3）在对话框中单击“确定”按钮，绘制一条竖直线段，如图7-162所示。
7.创建基准平面
（1）选择菜单栏中的“插入”→“基准/点”→“基准平面”命令，或单击“主页”选项卡“特征”面板中的“基准平面”按钮
，打开“基准平面”对话框。
图7-161 “直线”对话框
图7-162 绘制竖直线段
（2）选择“点和方向”类型，选择水平线端点为通过点，采用默认的法向，对话框如图7-163所示。
（3）在对话框中单击“确定”按钮，完成基准平面的创建，如图7-164所示。
图7-163 “基准平面”对话框
图7-164 创建基准平面
8.绘制草图
（1）选择菜单中的“插入”→“任务环境中的草图”命令，打开“创建草图”对话框，选择上步创建的基准平面为草图绘制平面，单击“确定”按钮，进入草图绘制界面。
（2）单击“草图工具”工具栏中的“矩形”按钮
，绘制草图并修改尺寸，如图7-165所示。单击“草图”工具栏上的“完成草图”按钮
，退出草图环境。
9.沿引导线扫掠
（1）选择菜单栏中的“插入”→“扫掠”→“沿引导线扫掠”命令，打开“沿引导线扫掠”对话框，如图7-166所示。
图7-165 绘制草图
（2）选择上步绘制的草图为截面，选择视图中所有的曲线为引导线，其他采用默认设置。
（3）在对话框中单击“确定”按钮，生成涡卷弹簧，如图7-167所示。
图7-166 “沿引导线扫掠”对话框
图7-167 涡卷弹簧
