Пружины. 
Инженерная 3d-компьютерная графика

Рассмотрим ЗО-модели наиболее распространенных видов пружин — это винтовые цилиндрические пружины сжатия, растяжения и кручения. Рабочие витки пружин в моделях получают перемещением контура сечения проволоки — окружности — по пространственной винтовой линии. Винтовая линия, называемая еще гелисой или спиралью, начиная с версии AutoCAD 2007, предусмотрена как примитив, создаваемый командой helix (Спираль). Перемещение и, в итоге, формирование пружины как solid-объекта выполняется командами EXTRUDE (Выдавить) или SWEEP (Сдвиг).

Сложность моделей пружин определяется построением их конечных витков. Это могут быть прижатые и еошлифованные витки пружин сжатия, зацепы пружин растяжения, прицепы пружин кручения. Реалистичное воспроизведение этих элементов существенно повышает наглядность модели пружины и содержащего ее узла в целом. Кроме того, как неоднократно отмечалось, реалистичная модель создает основу для последующего прочностного расчета детали.

Пружины сжатия

Построим модель пружины с параметрами: диаметр проволоки d = 1.4 мм; полное число витков t = 20; средний диаметр пружины D = 10 мм; шаг навивки h = 4 мм. Для создания опорной поверхности с каждой стороны пружина имеет по одному поджатому витку, сошлифованному на ¾ окружности сечения проволоки.

В окне аксонометрии, в МСК, в режиме ORTHO создаем гелису с параметрами, указанными выше:

? helix/ 0,0 — центральная точка основания / Diameter /10 — диаметр нижнего основания //1 (Turns — число витков) 20 /h (turn Height — высота витка) 4 / — построена гелиса т (рис. 24.1, а).

Построим конечный прижатый виток пружины. Для этого отделим этот виток и сожмем его. Строим окружность сечения в конечной точке гелисы:

• ? ucs / х / 90 / ucs / or / с объектной привязкой укажите конечную точку гелисы — система координат (ПСК) установлена в плоскость поперечного сечения в конечной точке витка;
• ? circle / 0,0 / D / 1.4 — построена окружность с1.

Построим окружность сечения предпоследнего витка, сместив с1 вдоль оси гелисы на величину ее шага:

• ? move / укажите d // 0,-4 — построена окружность с2 предпоследнего витка;
• ? сору / укажите с2 // 0,1.4 — построена окружность сЗ прижатого витка.

Отделяем последний виток:

? break /укажите гелису / f (First point — Первая точка) / с привязкой Сеп укажите центр окружности с2 / @ — гелиса разорвана в центре окружности с2, отделен виток т *.

Рис. 24.1. Пружина сжатия с поджатыми и шлифованными витками:

а — разметка поджатого витка; б — срез конечного витка; в — общий вид Сжимаем виток гелисы т * так, чтобы его верхняя точка перешла в положение центра окружности сЗ. В нашем примере это смещение вдоль оси гелисы на величину h-d = 2.6:

• ? укажите виток т* — выделены ручки витка, укажите верхнюю центральную треугольную ручку, введите перемещение @0, -2.6 — виток сжат до положения п;
• ? zoom — многократно увеличьте место разрыва гелисы. Видно расхождение конечных точек витков, возникшее вследствие деформации верхнего витка. Укажите виток, для которого конечная точка имеет квадратную ручку, в данном случае это виток п. За возникшую ручку с привязкой End совместите витки, устранив разрыв;
• ? join / укажите основную часть гелисы и виток п — выполнено объединение линий;
• ? повторите указанные действия для поджатия нижнего витка.

Окончательное формирование пружины можно выполнить командами.

sweep (Сдвиг) или extrude (Выдавить). Команда sweep предпочтительна, поскольку формирование идет вдвое быстрее (10—15 с), кроме того не требуется дополнительной установки окружности в начальную точку траектории, необходимое для extrude. Итак:

? sweep / укажите одну из окружностей d-сЗ, применяемых для разметки / укажите подготовленную гелису — пружина сформирована.

Для устойчивого положения пружины в корпусе детали ее конечные прижатые витки срезают (сошлифовывают) на ¾ диаметра проволоки d, формируя площадки, перпендикулярные оси пружины. Воспроизведем эти срезы на модели. Например, для верхнего витка при d = 1.4:

? перенесите начало координат ИСК, указанной на рис. 24.1, а, в центр прижатого витка, т. е. в центр окружности сЗ;

• ? slice / укажите пружину / ZX — секущая плоскость/ 0,-0.35 /укажите точку со стороны оставляемой части пружины — виток срезан (рис. 24.1, б);
• ? выполните срез нижнего витка — пружина создана (рис. 24.1, в).