昨天我们提到风螺旋在验证的时候,可以通过外扩之后的切线角度来判断是否是准确的风螺旋。对于一个转弯80°的旁切转弯来说,通常可以在转弯外边界的保护区中找到三个矩形框,如下图灰色阴影框所示:
从上图可以看到,对于精确的风螺旋保护区来说内外边界的切线可以构成一个矩形框。
今天接着验证的话题,我们通过CAD来看看还有哪些方法来对风螺旋进行验证。
首先打开风螺旋专业版软件,输入下图中的参数。(找不到软件?这个软件已经永久免费了,赶紧收藏起来,文末有链接)
点击计算,可以得到相关的转弯参数,点击CAD,会输出一个DXF格式的文件,用CAD打开,得到下面的图形。
使用CAD的环形阵列命令,将初始0度位置的半径以45度为间隔进行复制。复制之后打散删除掉多余的部分。按照规范的图例,分别以E45、E90、E135、E180的数值为半径画圆,得到下面的效果。
风螺旋应与对应的圆弧精确相切,这是最基础的验证方法。验证通过√
将基础半径复制一份,移动到圆弧边上,逆时针旋转偏流角(DraftAngle),此例中为23.37°。以45°为间隔环形阵列摆放,得到下面的效果。
该线段必将经过圆弧与风螺旋的切点,8168第5版之后的图例中都对这个角度关系有描述,偏转的线段与对应半径延长线的夹角为DA,规范中DA=arcsin(W/V)。验证通过√
再将刚才阵列摆放的线段复制并旋转90°,以45°为间隔环形阵列摆放,将线段的中点移到前图中圆弧与风螺旋的交点位置,得到下面的图形。
可以看到旋转90°之后的线段变成了风螺旋切线。到这一步,已经超出了现有规范的范围,我们可以用数学的方法来证明风螺旋切线与Esita的扩张线相垂直,在这里,我们只是通过作图的方法来展示了一下。验证通过√
通过以上步骤,可以看到,在现有规范上再前进那么一步,就可以明确得到风螺旋切线计算方法,这是未来最有可能进入规范的一个步骤。
风螺旋的终极验证方法:
风螺旋是等距螺旋的一个特例,它符合等距螺旋的一般规律。我们可以将它看成是直线运动与圆周运动的叠加。从风螺旋的扩散形式上,我们已经可以猜到,Esita线的方向就是等距螺旋中直线运动的方向,那么圆弧运动实际上就是我们的标称圆弧。反向延长Esita线会是什么结果呢,下图可以给出回答。
通过上图可以看到,所有向内精确延长的Esita线,最终会汇聚到一个小圆上,并且与该圆相切。验证通过√
在等距螺旋中,这个小圆代表的是直线运动距离圆心最近的位置点,我称它为近地点,近地点绕圆心旋转一圈,就会形成我们看到的这个小圆。小圆的半径radius=r/sin(DA),这里的r就是我们的标称转弯半径。位置关系如下图所示:
用等距螺旋的理念来解释风螺旋,那就是:风螺旋是直线运动的速度与圆周运动的速度之比,等于近地点距离(radius)与圆周半径之比的那一种螺旋。近地点距离在等距螺旋中我们用D来表示,D与r之比,就是我们所说的偏流角的正弦函数值,即sinDA=D/r 。
知乎里传不了下载链接,今天就不发了,需要软件的朋友可以发邮件至 spiralman@163.com来索取。