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基于天工CAD的国际象棋建模

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2024-8-2 11:22:05 交流分享| 显示全部楼层 阅读模式
作者:管祁豪 23级机械专业
学校:华中农业大学 工学院
一、 摘要
天工CAD(Tiangong CAD)作为一款专业的计算机辅助设计软件,在工程设计和制造领域拥有显著的优势。天工CAD具备强大的二维绘图功,使用户可以利用其丰富的绘图工具和命令,快速准确地绘制各种几何图形、平面草图以及技术图纸,也有强大的三维建模能力,通过结合强大的拉伸、旋转、倒角等特征功能,用户可以将二维草图直观地转化为精确的三维模型。在本学期的学习中,受到李老师的启发,我决定利用天工CAD设计一副独特的国际象棋模型。
二、 设计灵感
国际象棋对抗性强,变化多,趣味浓,既有竞技性,又有科学性与艺术性,曾成为中世纪欧洲的“骑士七技”之一,被誉为“思维的体操”“智慧的试金石”,国际象棋比赛被称为“最美妙和理性的竞赛”“绅士运动”。因慕于其无穷的奥妙,我决心设计一副独一无二的Chess。我的总体设计思路是这样的:在我看来,国际象棋是人类思想、意识的物化,本质上是模拟,因此我想以国际象棋来反映世界局势。因此我才用了圆盘(上)和正方块(下),寓意天圆地方,也就这这个世界。在此基础之上,我设计了一个绿色的机器人象征着规则,正所谓:无规矩不成方圆。而后我又加入了红色的小型搬运机器人,既有辅助下棋之意也是世界科学技术发展之下方之间的博弈的产物的一个象征。而作为重中之重的国际象棋本身,棋子我分别采用了金色与银色,不仅满足了美观的要求,也暗含分庭抗礼之意。而其下的棋盘,我在其边缘加入了许多耐人寻味的绘画,不仅使其美观层面更上一层楼,也添加了几分哲学意味。
三、 设计过程
(一) 、前期准备
关于这副国际象棋的设计,我不仅从网上寻找了许多资料与照片,还购买了实物进行精确测量。
1.jpg 2.png
在我的设计之中,主要分为以下几个部分,一是棋盘的设计,二是六个棋子的设计,三是规则机器人的设计,四是搬运机器人的设计。最后是天圆地方的设计。
(二)、设计过程
        ①棋盘设计
                首先最主要的是尺寸的测量,具体数据如下:长4000mm,宽3900mm,高72mm。
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有了以上数据之后,下一步便是草图绘制,以及特征拉伸,本部分较为基础,成图如下
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这样便有了棋盘的雏形,剩下的就是细节上的处理,这一部分,我主要使用了天工CAD中的贴花功能。具体效果如下:
最后再做部分修整,棋盘部分便完成了。
②六棋子设计
        同样的,第一步是测量各个棋子的尺寸,分别如图下所示:
6.png
有了以上尺寸之后,下一步便是一个个分别建模制作,其中King, Pawn, Queen, Rook, Bishop 五个棋子的制作过程较为统一,主要运用的草图绘制,特征拉伸,除料等操作,具体效果如下:
7.png
而关于Knight的制作,因为涉及大量不规则三维曲面,进行反复探索之后,我决定采用各种特殊除料来制作,效果如下:
8.jpg
至此,六棋子的设计大体完成。
③规则机器人
        同理,第一步需要测量尺寸,但因无参考实体,只能自己绘图设计,第二步是总体轮廓的制作,采用了旋转形成类似蛋壳的身体,而四肢则运用了课程中着重讲解过的投影与扫描添料功能,墨镜等设计基本同理,最后一步,帽子的设计,使用了除料及旋转除料等功能。最后的效果图如下:
9.png
④搬运机器人
        本设计灵感来源于坦克及夹子机器人,因无参考设计,所以尺寸及外观依靠手绘,有了大体构想及草图之后,下一步便是利用特征旋转及拉伸等操作制作出大体模样,最利用投影和扫描添料制作机器手,效果如下:
10.png
⑤“天圆地方”设计
        至此,国际象棋的必备要素已经设计完成,剩下的便是载体的问题,正如开篇所说,我的设计旨在反映世界的格局,因此,我产生了“天圆地方”这个设计构想,在此基础上,我加入了圆锥的元素,设计了类似于天平的构造,以寓意正义,而于圆盘上增加的八根柱子,既是规则机器人的载体,也使整体于远方看上去有烛台的观感,增添美感,具体效果如下:
12.png
⑥装配
装配时要注意六棋子与棋盘之间的装配关系,我采用了重合等装配关系,另外两种机器人的装配我利用旋转等方式使之呈现随机性,更具真实与自然感,最后为装配体添加背景。最终效果图如下:
11.png
四、 学习体会
在学习计算机绘图课程中,我深入了解了天工CAD软件的草图绘制,特征拉伸,投影等功能,这些经历让我对CAD技术的应用有了更深的体会和感受。
我们的课程的大体安排是这样的:
首先我们学习了草图绘制与拉伸特征,在这里我想主要讲一讲天工CAD的草图绘制功能及拉伸这两我印象最深的功能。这一功能让我感受到了设计的灵活性和精确性。通过使用不同的命令,我可以快速创建各种几何形状和复杂的曲线。例如,利用线、圆弧、矩形等基本元素,我能够构建起模型的基础结构。天工CAD软件不仅简化了绘图过程,还能确保绘制出来的图形符合设计的要求。而在草图的基础上,拉伸特征功能则是将平面草图转化为三维模型的重要步骤。通过选择草图上的线或曲线,我可以根据需要拉伸出各种立体结构。这项功能的灵活性让我印象深刻,它不仅能够创建简单的立方体或柱体,还能处理更复杂的几何体形状,如锥体、椭球体等。通过调整拉伸的距离或方向,我可以精确地控制模型的尺寸和外形,实现设计的多样化和创新性
然后我们学习了旋转建模。通过旋转建模功能,我可以快速创建复杂的几何体,如螺旋体和棱柱体,而无需逐个绘制每个细节。这不仅节省了时间,还提升了设计的精确度和效率。
再是学习了天工CAD软件的阵列功能。通过阵列功能,我能够快速复制和分布对象,例如在设计中创建重复的元素或模式。这极大地提高了我的工作效率,让我能够更快速、更精确地完成复杂的设计任务。
随后我们学习了放样功能,通过放样功能,我能够快速生成复杂曲面和结构的模型,如管道、轮廓等。这种工具极大地简化了复杂几何体的建模过程,使得设计更加高效和精确
然后我们又学习了天工CAD软件曲面运算功能。通过曲面运算,我可以精确地控制和调整复杂曲面的形状和特征,如圆弧、倒角等。这使得我的设计更加流畅和精细,能够实现更高级别的几何体建模。
总的来说,通过学习天工CAD软件的草图绘制及特征拉伸等功能,我不仅获得了技术上的提升,还培养了对设计思维和创意表达的理解能力。这些课堂经历是宝贵的对于我的未来学习与工作的进步帮助极大。
最后,我要感谢本次计算机绘图的任课老师李老师,感谢她在课堂之中为我提供各种帮助,还邀请了许多优秀的学长与我们分享人生经历,在种种都帮助更上一层楼!感谢!

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