知识目标：
1、能描述自行车制动盘的结构特点及特征。
2、能说出草图的圆弧、直线、倒圆角及阵列工具操作的步骤。
3、能说明拉伸特征创建的步骤和条件。
技能目标：
1、能根据自行车制动盘图纸和实物图片准确分析产品结构特征。
2、能使用草图的圆弧、直线、倒圆角及阵列工具完成特征草图曲线的创建。
3、能使用拉伸工具完成自行车制动盘外型特征的创建。
思政目标：
1、能根据工作任务要求进行任务分析，养成细致分析的职业习惯。
2、能坚持独立完成自行车制动盘的三维设计任务，树立吃苦耐劳的劳动精神。
3、能阅读交流自行车制动盘设计与制造流程的相关素材，感悟精益求精的工匠精神。
1、任务背景：
自行车制动器的发展可以追溯到20世纪70年代早期，当时摩托车的盘式制动器越来越受欢迎，一些自行车制造商开始尝试在其自行车上使用类似的制动器。然而，直到20世纪 90年代才制动盘开始在自行车界得到广泛接受。最初，制动器主要用于越野车和山地车，以提高在挑战性地形中的制动性能。随着时间的推移，制动器逐渐普及，并成为包括公路自行车和混合动力自行车在内的各类自行车的标准配置。
自行车制动器最核心的部件是制动盘，它使得该类型的制动器相比其他传统的制动机构如卡钳式或鼓式制动器更具优势。首先，它具有卓越的制动性能。制动盘可以比轮圈制动器提供更大的制动力，尤其是在湿滑条件下。它还具有更好的调节性，骑手可以方便控制施加的制动力。其次，传统轮圈制动器随着制动片磨损而变得失效，而制动盘在使用过程中能长期保持其制动性能。第三，制动盘比轮圈制动器更耐用。轮圈制动器更容易受到路面碎片，如石块和树枝的损坏，而制动盘的结构能避免这种类型的损坏。
2、常见自行车制动盘结构特点：
几何形状：自行车制动盘通常是圆形的，与轮毂相连。它可以是实心的，也可以是中空的，具体取决于使用场合及设计制造需求。
制造材料：自行车制动盘通常由铝合金或钢材制成。铝合金制动盘重量较轻，但相对较柔软，容易受到磨损和变形。钢制制动盘较重，但更坚固耐用。
直径和厚度：自行车制动盘的直径通常在160毫米至203毫米之间，而厚度通常在1.5毫米至2.0毫米之间。较大直径的制动盘提供更大的制动力，而较厚的制动盘可以提供更好的刚性和散热性能。
图1 自行车制动器及制动盘结构样式
散热设计：为了提高制动盘的散热性能，制动盘上通常会有一些孔或槽。这些孔或槽可以增加表面积，增加空气流动，并帮助散热，从而减少制动时的热量积聚，保证制动效果。
表面处理：为了提高制动盘的耐磨性和制动效果，制动盘的表面通常会进行处理。常见的处理方式包括硬质阳极氧化、磨砂处理或涂层。
安装方式：自行车制动盘通常通过螺栓或中心锁系统固定在轮毂上。螺栓固定方式需要使用螺栓将制动盘固定在轮毂上，而中心锁系统则使用专用工具将制动盘锁定在轮毂上。
引导问题1：
通过了解自行车制动盘的特点，你认为其结构形状是随意设计的吗？请阅读相关文件或搜集相关资料再回答问题。
引导问题2：
通过对任务背景及任务书的分析，你认为该产品有哪些结构特征？对应的特征工具是什么？（可以用思维导图进行分析）
根据以上分析，你认为该产品的建模需要哪些步骤？请把你的计划写出来。
在做完计划之后，请严格执行工作计划，主动完成任务。在任务实施过程中，做好每个步骤的记录可以随时检查出现的问题，请根据你的实施过程填写下表。
在学习过程中可先按照工作过程的示范性操作进行训练，也可在操作过程中根据自己的具体情况参考关键步骤的做法。
知识点1：草图的功能及创建步骤
（1）草图的功能
三维设计中的草图一般用于表达产品特征的初始设计概念或者精确的几何轮廓，任何三维特征都可以从草图开始进行表达，然后利用建模工具（拉伸、旋转、扫描等）生成所需的三维设计特征。
草图反映的是产品全部（或部分）特征的轮廓形状，与三维特征的关系遵循机械制图的基本投影规律，因此草图又可称为特征截面曲线或特征投影曲线。任何简单或复杂的模型都可以利用一个或多个草图进行创建，因此草图是三维建模的基础。
（2）草图的创建步骤
三维设计过程中的草图一般由直线、曲线、圆弧等二维几何元素和约束关系组成。草图绘制时一般操作步骤为：选择草图绘制平面->利用草图曲线创建和编辑工具绘制草图形状->几何约束->尺寸标注约束，检查完成退出草图或者直接选择特征工具进行下一步操作。
图2 草图建模原理
知识点2：草图方位设置
草图是三维空间中有固定位置二维的曲线，因此绘制草图需要有二维平面作为其绘制平面，这是草图创建的首要步骤。我们可以将其理解成手工画图需要有绘图纸，才能将曲线画出。
草图类型：在平面上，意指通过选择现有或创建新平面进行创建；平面方法：自动判断，根据所选平面自动创建草图方向；参考：水平方向即草图x轴方向：原点方法：使用工作部件原点则草图原点会根据所选平面上的特征自动选择原点，也可以指定，原点的选择要便于后面草图绘制，例如坐标系原点是常用的草图原点。
图3 草图创建
知识点3：草图默认功能设置（显示约束、自动标注尺寸、自动判断约束）
为了提升工作效率，三维软件的草图模块设置了一些默认功能，如显示约束：显示曲线对象的约束符号，自动标注尺寸：自动添加未标注的尺寸（注意颜色和已标注尺寸的区别）、自动判断约束：根据曲线自动添加常规的约束类型。这些内容均可通过草图首选项进行设置。
图4 草图默认设置
图5 草图首选项设置
知识点4：草图曲线工具：直线、圆弧、倒圆角
直线、圆弧、圆角是轮廓线最常见的曲线对象，因此也是草图绘制最常用的工具。其中直线可以用轮廓线或者直线进行绘制，但要注意使用的区别，请参考下表：
知识点5：草图曲线阵列工具之圆形阵列
（1）圆形阵列的原理
圆形阵列工具是创建绕一个中心点进行圆形布局的草图曲线复制工具，它的基本原理是选择要阵列的曲线以及旋转中心点，并设置间隔角度和数量来创建重复的多个曲线，如下图所示。
图6 圆形阵列
>>草图圆形阵列操作视频：
>>草图圆形阵列操作动画：
（2）圆形阵列的操作步骤
圆形阵列工具的一般操作步骤为：选择阵列工具图标
➡选取要阵列的曲线（可以是多个）➡布局选择圆形à指定中心点➡设置旋转间隔参数➡预览阵列曲线结果➡检查无误确定。
知识提点：
圆形阵列工具最关键是间距参数的设置，主要有数量和间隔、数量和跨距、节距和跨距三种，以整圆周阵列8个对象：以数量和间隔方式：数量为8,节距角45°，以数量和跨距方式：数量为8,跨距360°，以节距和跨距方式：节距角45°,跨距360°）。
图7 三种圆形阵列间距参数的设置对比
知识点6：草图曲线编辑工具：修剪
使用快速修剪工具
可以将曲线修剪到任一方向上最近的实际交点或虚拟交点。快速修剪窗口，默认修剪状态为根据选择对象自动判断修剪结果，也可以先设置修剪边界线，再选择修剪对象。
图8 修剪设置窗口
默认操作方法：
注意：修剪没有交点的曲线时会删除该曲线。
>>快速修剪操作视频：
知识点7：草图约束工具：尺寸约束
（1）尺寸约束的功能
尺寸约束常用于控制草图曲线对象的大小和比例。它们可以约束：对象之间或对象上的点之间的距离；对象之间或对象上的点之间的角度；对象的圆弧或圆的大小。
（2）草图尺寸的类型
驱动尺寸用来控制草图中的设计意图。修改这些尺寸会驱动草图的位置、形状和大小发生变化。每个尺寸都会创建一个可编辑的表达式，这也是后期参数化设计的基础。
自动尺寸会显示哪里尚未添加尺寸约束。默认情况下，NX 会在设计草图期间创建自动尺寸。用户可以将这些尺寸转换为驱动尺寸。在增加约束的过程中，NX 会自动删除冗余的自动标注尺寸。
参考尺寸仅显示信息，但它们不会约束草图。参考尺寸不能修改，因此可以将其作为基准对象，如要修改必须将将参考尺寸转换为驱动尺寸。
（3）尺寸约束的工具
NX软件提供了智能化的尺寸标注工具，您可以在创建尺寸时明确地选择一种测量方法，也可以让 NX 自动判断测量方法。NX 根据您选择用作参考对象的对象以及放置尺寸文本原点的位置来自动判断测量方法。
表4 NX的尺寸工具说明
（4）尺寸约束的创建与编辑操作
快速尺寸是最常用的尺寸标注工具，可根据被选对象自动判断尺寸类型，或根据鼠标位置生成不同的标注类型。
1、工具栏上单击快速尺寸
，选择待标注的对象，根据自动判断的尺寸测量方法，移动鼠标放置标注文本位置，在表达式输入框中输入对应的尺寸数值。
图9 尺寸创建
图10 尺寸数值输入
2、对于自动标注的尺寸，可直接双击尺寸数值更改对应的尺寸。
图 11 尺寸数值修改
经验提点：尺寸自动判断
的参考对象，在选择第一个参考对象时，NX可能会先自动判断第二个参考对象，具体取决于您选择的测量方法和对象。例如，如果选择一条直线，NX会自动判断您想要在直线的两个端点之间创建尺寸。如果要在基准轴和直线端点之间创建垂直尺寸，先选择基准轴。因为基准轴没有两个端点，NX 将不会尝试自动判断第二个参考对象。
知识点8拉伸基本原理及特征工具操作主要步骤
（1）拉伸特征的原理
拉伸特征工具是最常用的特征创建的工具，它的建模原理是将截面对象沿着矢量方向进行拉伸一段距离来创建三维特征，这个截面一般是二维的对象，比如平面轮廓或者曲线。因此构成拉伸特征的三个基本要素是：1、截面（特征轮廓草图）；2、拉伸方向；3、拉伸限制：拉伸起始和结束距离。
如果二维截面线是封闭的，那么自动拉伸为实体，如果二维截面线是开放的，那么自动拉伸为片体，如下图所示。
图12 拉伸原理
（2）拉伸工具的操作步骤
拉伸特征工具的一般操作步骤为：创建或选择二维截面线（草图）→指定拉伸方向（默认方向垂直于草图平面）→确定拉伸尺寸→选择布尔运算规则→预览并确定拉伸特征。注意：如果该特征是第一个特征或无其他相交特征，可以不用设置布尔运算。
图13 拉伸工具的操作步骤
>>拉伸操作视频：
知识提点：
拉伸的原理和操作步骤，我们可以借助房屋墙体砌筑的过程来理解：墙体砌筑需要先按照墙体位置进行放线（草图轮廓），砌筑过程要保证墙体竖直（拉伸方向），墙体高度符合使用需求（拉伸尺寸），注意不同墙体之间的关系（布尔运算），及时检查墙体质量（预览结果），最终确保墙体施工质量（建模成果）。
“一份耕耘、一分收获！”，相信你在前面的工作实施中付出的诸多努力，会带来丰富的收获，当然你也遇到了许多考验，请你根据下面的任务报告书呈现你的工作成果，并对工作过程中困扰你的问题（如：产品分析问题、特征操作错误等）进行总结，为下次更好的完成任务做好准备。
专业技能、职业素养和思政素质是一个人职业生涯成败的关键因素，本次工作任务的评价按照学习任务综合评价表的内容进行，请你按照表中的评价条目及标准客观地完成对自己和其他同学的任务评价。
“评价不是为了证明,而是为了改进”，希望你能通过评价发现自己的优劣势，在以后的工作中不断改进，成为“更好的自己”。
任务总结：
1、分析产品结构，规划建模步骤
本项目的产品对象为平板类，其外形结构基本都为板式结构，要先创建其主要特征，再创建其他特征。
2、简化特征草图，提升草图创建效率
在创建特征草图是要尽量简化其轮廓线，倒角及倒圆的轮廓一般不画。草图的绘制顺序按照由大到小，先画基准曲线后画其他的曲线，先轮廓再约束的原则。
3、注意建模的错误提示，及时解决出现的问题
建模时最常出现的错误大多数是草图曲线的问题，要特别注意错误的标识，比如轮廓线开放、重叠、交叉等，这样才能快速找到问题所在。
拓展任务：
“学无止境，挑战自我”，请根据本次所学知识和技能，完成以下拓展任务。
作为某自行车制动盘生产制造企业的研发工程师，你要完成不同结构形状的制动盘的三维设计，请根据下图中的制动盘样式，搜集相关资料，制定工作计划，创建2种以上不同样式的制动盘三维模型，并在下次课之前提交设计资料（包括三维模型设计说明等）。
