CATIA V5(三)- 草图设计教程

CATIAV5(三)--草图设计草图设计1概述2进入和退出草图设计的环境3绘制图形4图形编辑5约束控制6习题1概述

三维模型是由一些特征构成的。象长方体、圆柱体这样简单的形体只需一个特征，复杂的形体需要多个特征。在创建复杂形体的过程中，有时将特征叠加到当前形体，有时从当前形体中减去一些特征。例如图1-1（a）所示形体是圆柱特征加上六棱柱特征之后得到的结果，图1-1（b）所示形体是从底版特征减去三个圆柱特征之后得到的结果。无论是用于“加”还是用于“减”的特征都可以看作是轮廓线通过拉伸、旋转等运动创建的。草图设计的目的就是创建生成特征的轮廓线。

例如图1-1（a）所示的两个特征分别是用圆和正六边形的轮廓线通过拉伸得到的。（a）（b）图1-12进入和退出草图设计的环境草图设计通过Sketcher模块实现。1.从零件设计环境进入草图设计的环境（1）选择菜单【Start】

【MechanicalDesign】

【PartDesign】,进入零件设计的环境。如果已经进入了零件设计环境，则不需这一步。（2）选取绘图平面，绘图平面可以是坐标平面、基准面或形体的平表面，例如选取特征树的xy坐标平面。（3）单击图标，即可进入图2-1所示的草图设计的环境。2.从Start菜单进入草图设计的环境（1）选择菜单【Start】

【MechanicalDesign】

【Sketcher】,首先进入零件设计的环境。（2）选取绘图平面，单击图标，进入图2-1所示的草图设计的环境。3.从草图设计环境返回零件设计的环境单击图标，即可返回到零件设计的环境。可以随时从零件设计环境进入草图设计的环境。2.2进入和退出草图设计的环境图2-1草图设计的环境3绘制图形选取菜单【Insert】

【Profile】即可显示图3-1所示有关绘制图形的菜单，从中选取绘制图形的菜单项，或者单击图3-2所示【Profile】工具栏的图标，即可绘制所选的图形。轮廓预定义的图形圆和圆弧圆锥曲线样条曲线直线轴线点轮廓预定义的图形圆和圆弧样条曲线圆锥曲线直线轴线点图3-1有关绘制图形的菜单图3-2【Profile】工具栏的图标3.1绘制轮廓线绘制由若干直线段和圆弧段组成的轮廓线。单击图标，提示区出现“Clickorselectstartpointoftheprofile”的提示，【Sketchtools】工具栏显示为图3-1所示的状态。图3-1【Sketchtools】工具栏的右端增加了直线段、沿前一段相切的方向绘制圆弧段和3点绘制圆弧段3个图标。当前线段的种类橙色显示。图标的右方是起点的“H”和“V”文本编辑框。3.1绘制轮廓线1．确定轮廓线的起点移动鼠标，在【Sketchtools】工具栏显示了光标的当前位置，单击鼠标左键，即输入了该轮廓线的起点，也可通过工具栏的“H”和“V”文本编辑框键入起点的坐标。【Sketchtools】工具栏也随之改变为图3-2所示绘制直线段的状态。图3-23.1绘制轮廓线2.确定轮廓线直线段的端点或绘制圆弧段此时除了可以用光标或x、y的坐标方式确定直线段的端点外，还可通过工具栏的“L”和“A”编辑框键入直线段的长度和角度确定直线段的端点。每段线开始都是绘制直线状态，如果单击图标或，将改变为绘制圆弧段。Tools工具栏也随之改变为图3-3所示绘制圆弧段的状态。单击图标，将绘制由三个点确定的圆弧，因此还需要输入两个点，在【Sketchtools】工具栏上依次出现“SecondPoint”和“EndPoint”的提示；单击图标，绘制的圆弧与前一段直线或圆弧相切，因此只需要输入一个点。如果在绘制圆弧时改变为绘制直线，可单击图标。如果按下鼠标左键从轮廓线的最后一点拖动一个矩形，将得到一个圆弧，该圆弧与前一段线相切，端点在矩形的对角点上。绘制轮廓线的段数没有限制，若再次单击图标或者双击鼠标左键，将结束绘制轮廓线；若首尾两点重合，将自动结束绘制轮廓线。

图3-33.2绘制简单图形单击图标，将弹出含有下列简单图形的工具栏。

1.绘制水平方向的矩形单击图标，提示区出现“Selectorclickthefirstpointtocreatearectangle”的提示，【Sketchtools】工具栏扩展为图3-4所示的状态。（1）两对角点确定矩形输入一个点之后，【Sketchtools】工具栏也随之改变为图3-4所示确定矩形第二个角点的状态。再输入一个不在同一水平或垂直线上的点，即可得到该矩形。（2）一个点、矩形的宽度和高度确定矩形输入一个点之后，在图3-5所示工具栏的“Width”和“Height”编辑框分别键入矩形的宽度和高度，即可得到该矩形。宽度和高度的数值可以是负数，表示沿坐标轴的反方向。图3-43.2绘制简单图形2.绘制任意方向的矩形单击该图标，提示区出现“Selectorclickthefirstpointtocreatearectangle”的提示，【Sketchtools】工具栏扩展为图3-6所示的状态。（1）三点确定任意方向的矩形第一点P1确定了矩形的位置，第二点P2与第一点P1确定了矩形的宽度和角度，第三点P3与第二点P2确定了矩形的高度，见图3-7（a）。（2）一点、宽度、角度和高度确定任意方向的矩形如果输入了矩形的一个点P1、宽度W和角度，还需输入矩形的高度Height或矩形的对角点P2见图3-7（b）。图3-6图3-7绘制任意方向的矩形(a)(b)3.2绘制简单图形3.绘制平行四边形单击该图标，提示区出现“Clickorselectapointtodefinethefirstside”的提示，【Sketchtools】工具栏的状态与图3-6相同。（1）三点确定平行四边形第一点P1确定了平行四边形的位置，第二点P2与第一点P1确定了平行四边形的底边，第三点P3确定了平行四边形的另一条边，见图3-8（a）。（2）一点、宽度、角度和另一点确定平行四边形如果输入了平行四边形的一个点P1、宽度W和角度A，只是确定了平行四边形的底边，还需输入与P1对角的另一点，才能确定这个平行四边形。（3）一点、宽度、角度、另一边角度和平行四边形的高度确定平行四边形输入了平行四边形的一个点P1、宽度W和角度A，确定了平行四边形的底边，再输入另一边角度Angle和平行四边形的高度Height，就确定了这个平行四边形，见图3-8（b）。图3-8绘制平行四边形(a)(b)3.2绘制简单图形4.绘制长圆形单击该图标，提示区出现“Definethecentertodistance”的提示，【Sketchtools】工具栏扩展为图3-9的状态。（1）圆弧半径、一点、两圆心连线的长度和角度确定长圆形如果输入了长圆形的圆弧半径R、第一个圆心P、两圆心连线的长度L和角度A，即可得到一个长圆形，见图3-10（a）。（2）三点确定长圆形第一点P1确定了长圆形的第一个圆心，第二点P2确定了长圆形的第二个圆心，轮廓线通过第三点P3，见图3-10（b）。

图3-10绘制长圆形(a)(b)图3-93.2绘制简单图形5.绘制弯曲的长圆形该图形的特点是两个小圆弧的圆心在一个大圆弧上。单击图标，提示区出现“Definethecentertodistance”的提示，【Sketchtools】工具栏扩展为图3-11的状态。（1）小圆弧的半径和大圆弧的圆心、半径、起始角、包含角确定弯曲的长圆形如果输入了小圆弧的半径Radius和大圆弧的圆心P、半径R、起始角A、包含角S，即可得到一个长圆形，见图3-12（a）。（2）四点确定弯曲的长圆形第一点P1确定了长圆形大圆弧的圆心，第二点P2确定了大圆弧上的一个小圆弧的圆心，第三点P3确定了大圆弧上另一个小圆弧的圆心，轮廓线通过第四点P4，见图3-12（b）。

图2-11绘制弯曲的长圆形时的【Sketchtools】工具栏

(a)(b)图3-12绘制弯曲的长圆形

3.2绘制简单图形6.绘制钥匙孔单击该图标，提示区出现“Selectorclicktodefinethehexagon”的提示，输入正六边形的中心，【Sketchtools】工具栏显示为图3-13的状态。钥匙孔有大、小两个圆弧。输入第一个点P1，该点是钥匙孔大圆弧的中心；输入第二个点P2，该点是钥匙孔小圆弧的中心；输入第三个点P3，若P3点在P1或P2点的外侧，P3点与P2点或P3点的距离即为钥匙孔小圆弧的半径，否则，P3点到P1、P2点连线的距离为钥匙孔小圆弧的半径，见图3-14(a)；输入第四个点P4，P4点到P1点的距离即为钥匙孔大圆弧的半径，见图3-14(b)所示的钥匙孔。图3-13绘制钥匙孔时的【Sketchtools】工具栏

(a)(b)图3-14绘制钥匙孔

3.2绘制简单图形7.绘制正六边形单击该图标，提示区出现“Selectorclicktodefinethehexagon”的提示，输入正六边形的中心，【Sketchtools】工具栏显示为图3-15的状态。输入一个点P1，该点是正六边形的中心，再输入一个点P2，该点是正六边形某条边的中点，即可得到图3-16(a)所示的正六边形；或者键入正六边形对边的距离Dimension和角度Angle，即可确定图3-16(b)所示的正六边形。图3-15输入正六边形的中心之后的【Sketchtools】工具栏(a)(b)图3-16绘制正六边形3.3绘制圆和圆弧单击图标，将弹出含有下列一些方式绘制圆和圆弧的工具栏。1.圆心、半径方式绘制圆输入两个点，第一个点为圆心，两点连线为半径，或者输入圆心和半径都可得到一个圆。

2.三点方式绘制圆输入不在同一直线上的三个点即可得到一个圆。

3.以对话框的方式绘制圆单击该图标，将弹出图3-17所示【CircleDefinition】对话框，按直角(Cartesian)坐标或极坐标(Polar)方式填写圆心的坐标和半径，即可得到一个圆。图3-173.3绘制圆和圆弧4.绘制与三个对象相切的圆单击该图标，选取三条直线、圆或圆弧，即可得到与被选对象相切的圆，见图3-18所示的大圆。图3-183.3绘制圆和圆弧5.三点方式绘制圆弧输入不在同一直线上的三个点，第一点为圆弧的起点，第二点为圆弧上点，第三点为圆弧的端点。6.起点、端点、第三点方式绘制圆弧与三点方式不同的是最后一个点为圆弧上点，也可以输入半径，但需要输入最后一个点确定圆弧在前两个点在圆弧的哪一侧。7.圆心、半径、起始角、包含角方式绘制圆弧单击该图标，【Sketchtools】工具栏显示为图3-19所示的状态。图3-19圆心、半径方式绘制圆弧的【Sketchtools】工具栏3.3绘制圆和圆弧（1）圆心、半径、起始角（A）、包含角（S）方式绘制圆弧输入圆弧的圆心、半径、起始角、包含角即可得到图3-20（a）所示的圆弧。（2）三点确定起始角、包含角方式的圆弧第一点P1为圆弧的圆心，第二点P2为圆弧的起点，也是圆弧的起始角，第三点P3为圆弧的终点，见图3-20（b）。图3-20圆心、半径、起始角、包含角方式绘制圆弧（a）(b)3.4样条曲线和圆弧连接单击图标，将弹出含有绘制样条曲线和圆弧连接的工具栏：。1.绘制样条曲线单击该图标，提示区出现“Selectorclickthefirstcontrolpointofthespline”的提示，依次输入控制点P1～P7,即可得到图3-21所示样条曲线。2.圆弧连接用圆弧连接两个图形元素,并与之相切。图形元素可以是直线、圆弧或圆。圆弧半径的大小与选择点有关。图3-22上一行是单击图标后所选的两个对象，下面是圆弧连接后的结果。图3-21绘制样条曲线

图3-22圆弧连接

3.5绘制二次曲线单击图标，将弹出含有绘制下列二次曲线的工具栏：。1.绘制椭圆单击该图标，提示区出现“Clicktodefinetheellipsecenter”的提示，【Sketchtools】工具栏显示为图3-23所示的状态。（1）输入椭圆的中心、主、次轴半径和旋转角输入的中心P、主(Major)、次(Minor)轴半径的长度和旋转角A，即可得到图3-24(a)所示的椭圆。（2）三点确定椭圆第一点P1确定了椭圆的中心，第二点P2确定了椭圆主轴的一个端点，第三点P3确定了椭圆的形状，见图3-24（b）。图3-23开始绘制椭圆时的【Sketchtools】工具栏

(a)(b)图3-24绘制椭圆

3.5绘制二次曲线2.绘制抛物线单击该图标，提示区出现“Selectapointorclicktolocatethefocus”的提示。依次输入抛物线的焦点P1、顶点P2、起始点P3和终止点P4，即可得到图3-25所示的抛物线。图3-25绘制抛物线

3.5绘制二次曲线3.绘制双曲线单击该图标，提示区出现“Selectapointorclicktolocatethefocus”的提示，依次输入双曲线的焦点P1、中心P2、顶点P3、起始点P4和终止点P5，即可得到图3-26所示的双曲线。4.创建二次曲线单击该图标，提示区出现“Selectapointorclicktolocatethefirstendpoint”的提示，依次输入二次曲线的第一个端点P1、第二个端点P2、曲线上的点P3、P4和P5，即可得到图3-27所示的二次曲线。

图3-26绘制双曲线

图3-27创建二次曲线

3.6绘制直线单击图标，将弹出含有绘制一些直线的工具栏：。1.绘制直线段单击图标，提示区出现“Selectapointorclicktolocatethefirstendpoint”的提示，【Sketchtools】工具栏显示为图3-28所示的状态。（1）起点、长度和角度确定直线输入直线起点P1或它的水平H和垂直V位置、长度L、角度A，即可得到图3-29（a）所示的直线。（2）两点确定直线输入直线的起点P1和终点P2得到图3-29（b）所示的直线。（3）绘制两倍长度的直线单击图标，起点P1将作为当前直线的中点，得到两倍长度的直线，见图3-29（c）。图3-28开始绘制直线时的【Sketchtools】工具栏

(a)(b)(c)图3-29绘制直线段

3.6绘制直线2.绘制无限长的直线单击该图标，【Sketchtools】工具栏显示为图3-30所示的状态。（1）两点确定无限长的直线单击图标，再输入两个点，即可得到通过这两个点的无限长直线。（2）绘制指定方向的无限长直线单击图标，在角度A编辑框输入指定的角度，即可得到通过指定点的无限长直线。（3）绘制水平方向的无限长直线单击图标，将得到通过指定点的水平方向的无限长直线。（4）绘制铅垂方向的无限长直线单击图标，将得到通过指定点的铅垂方向的无限长直线。3.绘制与两个圆或圆弧相切的直线单击图标，选择两个圆或圆弧，即可得到与圆或圆弧相切的直线。切点将作为所得直线的端点。切点与选择位置有关。如果选择了直线，直线上与选择最近的点将作为所得直线的端点。4.绘制无限长的角平分线单击图标，选择两条直线，即可得到两条直线的无限长的角平分线。图3-30绘制无限长直线的【Sketchtools】工具栏

3.7绘制轴线单击图标，输入轴线的起点P1和终点P2，或者输入轴线的起点、长度和角度即可确定一条轴线。单击图标，将弹出含有绘制下列二次曲线的工具栏。1.绘制一个点单击该图标，用光标指定一个位置，或者在【Sketchtools】工具栏输入点的坐标即可绘制一个点。2.以对话框方式绘制一个点单击该图标，在随后弹出的“PointDefinition”对话框内输入点的坐标即可绘制一个点。3.创建等分点单击该图标，选取待添加点的直线或曲线，在随后弹出的图3-31所示【EquidistantPointDefinition】对话框的“NewPoints”框输入点的数量，即可添加指定数量的分布均匀的一些点（不包括直线或圆弧的端点）。图3-31【EquidistantPointDefinition】对话框

3.7绘制轴线4.创建交点在指定的一个图形对象与另一些图形对象（包括它们的延长线）的相交处创建点。单击该图标，首先选取一些图形对象，然后再指定与这些图形对象相交的一个图形对象，即可得到它们的交点。例如，单击该图标，首先选取图3-32(a)所示的直线和圆弧，然后指定椭圆为与相交的图形对象，即可创建了9个交点，见3-32(b)。5.将所选的一些点投影到指定的图形对象上被投影的点除了用图标创建的点之外，还包括直线的端点、圆和椭圆的圆心、圆弧的圆心和端点、样条曲线的控制点。点可以投影到指定的直线或曲线上。例如，单击图标，首先选取图3-33所示的除了水平直线之外的所有图形对象，然后指定将这些对象中的点投影到水平直线上，于是在水平直线上创建了9个点的投影。图3-32创建交点

图3-33将点投影到水平直线上

4图形编辑选取菜单【Insert】【Operation】即可显示图3-34所示有关图形编辑的菜单，从中选取编辑或修改图形的菜单项，或者单击图4-1所示有关图形编辑的【Operation】工具栏的图像图标，即可绘制所选的图形。图4-2【Operation】工具栏倒圆角倒角修改变换三维操作倒圆角倒角修剪对称三维投影图4-1有关图形编辑的菜单图4-2有关图形编辑的工具栏4.1倒圆角创建与两个直线或曲线图形对象相切的圆弧。单击图标，提示区出现“Selectfirstcurveorcommonpoint”的提示，【Sketchtools】工具栏显示为图4-3(a)所示的状态。1.操作选取一个图形对象，【Sketchtools】工具栏增加了“Radius”编辑框，见图4-3(b)。①在“Radius”编辑框键入圆角半径的值，选取另一个图形对象，即可创建指定半径的圆角,见图4-4(a)。②选取另一个图形对象，输入一个点，创建的圆弧将通过该点并与两个被选的图形对象相切,见图4-4(b)。(b)图4-3开始倒圆角时的工具栏

(a)(b)(c)(d)图4-4创建圆角

4.1倒圆角（2）如果选取了两个图形对象的交点，就同时选取了两个图形对象，再通过输入一个点的操作确定圆角半径，见图4-4(c)。（3）如果选取了两条平行的直线，圆角半径的值取两条平行线距离的一半，圆弧方向与光标移动方向相同，见图4-4(d)。2.选择工具栏的下列图标，可以确定是否保留或删除切点之外的多余线段（1）删除圆角之外的多余线段，见图4-4(a)。（2）删除第一个被选对象的圆角之外的多余线段，见图4-4(b)。（3）保留圆角之外的多余线段，见图4-4(c)。4.2倒角创建与两个直线或曲线图形对象相交的直线，形成一个倒角。单击图标，提示区出现“Selectfirstcurveorcommonpoint”的提示，【Sketchtools】工具栏显示为图4-5(a)所示的状态。选取两个图形对象或者选取了两个图形对象的交点，【Sketchtools】工具栏扩展为图4-5(b)所示的状态。1.确定倒角大小的方法新创建的直线与两个待倒角的对象的交点形成一个三角形，选择工具栏的下列图标，可以选择以下三种确定倒角大小的方法：（1）新直线的长度及其与第一个被选对象的角度，见图4-6(a)。（2）两个被对象的交点与新直线交点的距离，见图4-6(b)。（3）新直线与第一个被选对象的角度其与第一个被选对象的交点到两个被对象的交点的距离，见图4-6(c)。(a)(b)

(a)(b)(c)图4-5倒角时的【Sketchtools】工具栏

图4-6确定倒角大小的方法4.2倒角2.操作（1）输入一个点，将得到通过该点的，与两个被选对象夹角相等且相交（包括延长线）的直线,见图4-7(a)。（2）在“Length”编辑框输入长度值，即可创建与两个被选对象相交的，当前角度的，指定长度的直线，见图4-7(a)、图4-7(c)。（3）在“Angle”编辑框输入角度值，再输入一个点，即可创建通过该点与第一个被选对象成指定前角度的，与两个被选对象相交的直线，见图4-7(b)、图4-7(c)。（4）在“Angle”和“Length”编辑框分别输入角度和长度值，即可创建与两个被选对象相交的，指定角度和长度的直线，见图4-6(a)、图4-6(c)。（5）若选择了方法，并且在“FirstLength”和“SecondLength”编辑框分别输入两个倒角边的长度值，将创建与两个被选对象相交的，符合要求的直线，见图4-6(b)。(a)(b)(c)图4-7一点确定倒角4.2倒角3.选择工具栏的下列图标，可以确定是否保留或删除交点之外的多余线段（1）删除倒角之外的多余线段，见图4-7(a)。（2）删除第一个被选对象的倒角之外的多余线段，见图4-7(b)。（3）保留倒角之外的多余线段，见图4-7(c)。4.3修改图形对象单击图标，将弹出含有修改图形对象的工具：1.剪切或延长单击该图标，提示区出现“Selectapointorcurvetypeelement”的提示，工具栏显示为图3-45时的状态。（1）同时剪切或延长两个直线或曲线对象选择图标，或工具栏已显示为图4-8(a)时的状态，依次选择两条不平行的待剪切或延长的直线或曲线，它们的交点将为两对象新的端点，若每个对象的一个端点在选择点与交点之间（延长线相交），该对象延长至交点，见图4-9(a)，否则（实际相交），缩短至交点，见图4-9(b)。若剪切圆或椭圆，0位置是它们的另一个端点，见图4-9(c)。(a)(b)图4-8开始修剪时的【Sketchtools】工具栏

图4-9同时剪切或延长两个直线或曲线对象

4.3修改图形对象（2）只剪切或延长一个直线或曲线对象选择图标，或工具栏已显示为图4-10(b)时的状态，首先选择一条待剪切或延长的直线或曲线，再选择一条直线或曲线作为剪切或边界的对象，它们的交点将为第一个对象新的端点，若该对象的一个端点在选择点与交点之间（延长线相交），该对象延长至交点，见图4-10(a)，否则（实际相交），缩短至交点，见图4-10(b)。若剪切圆或椭圆，0位置是它们的另一个端点，见图4-10(c)。（3）动态改变一条直线或曲线的长度选择图标或，选取一条待改变长度的直线或曲线，移动光标，所选对象的与光标最近的一个端点将随之改变，单击鼠标左键即可确定该端点新的位置，见图4-11。图4-10只剪切或延长一个直线或曲线对象

图4-11动态改变直线或圆弧的长度

4.3修改图形对象2.切断一条直线或曲线单击该图标，提示区出现“Selecttheelementtobebrokenorcommonpoint”的提示。选取一条待切断的直线或曲线，输入断点的位置，被选的对象被切断为两个对象，若切断圆或椭圆，0位置是它们的另一个端点，见图4-12。3.快速修剪快速修剪直线或曲线。若选到的对象不与其他对象相交，则删除该对象；若选到的对象与其他对象相交，则该对象的选取点处的与其他对象相交一段被删除，每次只修剪一个对象。图4-13(a)、(c)为修剪前的图形，圆点表示选取点，修剪结果如图4-13(b)、(d)所示。图4-12切断直线或曲线

(a)(b)(c)(d)图4-13快速修剪图形5约束控制在草图设计环境下，利用约束功能，可以便捷地绘制出精度更高的图形。根据作图需要，可以选择栅格约束、几何约束或尺寸约束。选择下拉菜单【View】【Toolbars】【Sketchtools】即可显示图5-1所示【Sketchtools】工具栏。图5-1【Sketchtools】工具栏

5.1栅格约束栅格约束就是用栅格约束光标的位置，约束光标只能在栅格的一个格点上。图5-2（a）是在关闭栅格约束的状态下，用光标确定的直线，图5-2（b）是在打开栅格约束的状态下，用光标在同样的位置确定的直线。显然，在打开栅格约束的状态下，容易绘制精度更高的直线。1.切换栅格约束的状态单击【Sketchtools】工具栏的图标，即可切换栅格约束的状态，橙色显示的图标表示栅格约束为打开状态。（a）（b）图5-2栅格约束的作用

5.1栅格约束2.设置栅格的大小选择菜单【Sketchtools】【Options…】，即可显示【Options】对话框，单击该对话框结构树的Sketcher项，即可显示图5-3所示含有Sketcher选项卡的【Options】对话框。（1）Display切换开关确定栅格的显示方式。打开或关闭该切换开关，即可切换栅格为显示或不显示的状态。（2）Snaptopoint切换开关确定栅格的约束状态。打开或关闭该切换开关，即可切换栅格约束为打开或关闭的状态。栅格的约束状态与它的显示方式是各自独立的。（3）AllowDistortions切换开关

Snaptopoint切换开关为打开状态的前提下，若该切换开关为打开状态时，允许光标输入的点调整到几何约束的位置上，否则光标输入的点只能被捕捉到栅格的一个格点上。（4）Primaryspacing编辑框确定水平或垂直方向栅格（细实线绘制）的大小。（5）Graduations刻度编辑框确定水平或垂直方向每个栅格的刻度（点线绘制）。图5-3含有Sketcher选项卡的【Options】对话框

5.2智能拾取1.概述智能拾取（smartpick）也称智能捕捉或动态导航。在智能拾取环境下，当光标接近特定的位置（如直线的端点、中点、圆心等）或特定的方向（如水平线、铅垂线、法线、切线等）时，系统自动将光标指出的大概位置调整为特定的位置或特定的方向，同时以专用符号或辅助线的形式向用户报告特定位置或特定方向的种类，若此时单击鼠标左键，即可得到特定的位置或特定的方向。智能拾取也是一种约束，是将光标约束到光标附近已有图形的特征点上，或者将光标约束到特定的直线上。首先通过作图实例，了解在智能拾取环境下，作图的操作过程和特点。例:作直线CD，从直线BC的端点C，到直线AB的中点D，见图5-4。（1）单击图标，将光标逐渐靠近直线BC的端点C，若出现符号“

”，表示要输入的点将与端点C重合，单击鼠标左键，端点C的坐标即作为新直线的起点；（2）将光标移至AB直线上，直线AB呈红色显示，表示该直线为参考直线，同时出现符号“”，表示要输入的点将在该直线上，此时若单击鼠标左键，AB直线上距光标最近的点将作为新直线的终点；（3）将光标移至AB直线的中点附近，若出现符号“

”，表示要输入的点将与该直线的中点重合，单击鼠标左键，AB直线的中点即作为新直线的终点，直线CD既为所求。(a)(b)图5-4从一条直线的端点到另一条直线的中点作直线

5.2智能拾取2.打开或关闭智能拾取状态进入Drafting模块，默认的状态为打开智能拾取的状态，只是在按住Shift键操作时，才暂时关闭智能拾取状态。3．约束光标的特征点和特殊方向只有用光标确定点的位置时，才可能产生约束光标的现象。当前约束光标的图形对象称为参考对象。参考对象呈红色显示。（1）约束光标的特征点可以约束光标的特征点有：①独立的点；②线段的端点；③直线的中点；④圆、圆弧和椭圆的中心。符号“

”表示光标与所在特征点重合。（2）约束光标的特殊直线当光标与坐标原点或图形对象处于特定位置时，就产生了约束光标的方向。能够约束光标的直线有：①过坐标原点、独立的点、线段的端点、圆、圆弧和椭圆中心的水平线或铅垂线；②直线的平行线；③直线或曲线的法线；④圆和圆弧的切线；⑤所有直线和曲线（包括延长线）本身。除了显示符号“”，表示光标在参考线上之外，还可能在当前图形对象与参考图形对象之间标注符号（垂直）、（平行）、（相切）或辅助作图线。5.2智能拾取4.智能拾取的操作方法（1）用光标接近特征点和特殊方向用光标逐渐靠近图形对象上的特征点或特殊方向，若出现符号“

”，表示光标已经与特征点重合，若出现特殊方向的辅助作图线或“”等符号，）、表示光标已经处在特殊方向上，此时单击鼠标左键即可。例如在例6-1中，确定直线CD的起点C的方法。（2）用光标在参考对象上接近特征点首先用光标选择参考对象，参考对象呈红色显示，然后用光标沿参考对象靠近特征点或特殊方向。当出现符号“

”时，单击鼠标左键即可。例如在例6-1中，确定直线CD的终点D，在例6-2中确定切线的方法。（3）通过上下文相关菜单选取约束的种类首先用光标选择参考对象，然后单击鼠标右键，在随后弹出的上下文相关菜单上选取约束的种类即可。5.2智能拾取5．智能拾取的上下文相关菜单智能拾取的上下文相关菜单的内容与当前进行的操作和图形对象的种类相关。例如图5-5（a）所示为确定直线起点时光标移近一条直线的上下文相关菜单；图5-5（b）所示为确定直线起点时光标移近一个圆弧的上下文相关菜单。图5-6（a）所示为确定直线终点时光标移近一条直线的上下文相关菜单；图5-6（b）所示为确定直线终点时光标移近一个圆弧的上下文相关菜单。(a)(b)图5-5确定直线起点时直线和圆弧的上下文相关菜单

(a)(b)图5-6确定直线终点时直线和圆弧的上下文相关菜单5.2智能拾取6.利用智能拾取的上下文相关菜单项约束光标到特征点或特殊方向利用智能拾取的上下文相关菜单，可以快速地选择所需的特征点或特殊方向。例如拾取直线的中点，如果不借助于智能拾取的上下文相关菜单，光标不但要移近所参考的直线，而且必须移近直线的中点，当出现符号“”时，单击鼠标左键，才能拾取到直线的中点。如果利用智能拾取的上下文相关菜单，只需将光标移近所参考的直线，单击鼠标右键，在随后弹出的上下文相关菜单中选择“Midpoint”，即可拾取到直线的中点。例：作直线连接椭圆的中心和样条曲线的一个端点，见图5-7。（1）单击图标，将光标移至椭圆，椭圆呈红色显示，单击鼠标右键，弹出椭圆的上下文相关菜单，选择“Concentric（重合）”，椭圆的中心即为新直线的起点，见图5-7(a)；（2）将光标移至样条曲线，样条曲线呈红色显示，单击鼠标右键，弹出样条曲线的的上下文相关菜单，选择“NearestEndPoint（最近的一个端点）”，与光标最近的样条曲线的一个端点即为新直线的终点，见图5-7(b)。(a)(b)图5-7连接椭圆中心和样条曲线一个端点的直线5.2智能拾取7.设置智能拾取的种类选择下拉菜单【Sketchtools】【Options…】，即可显示【Options】对话框，单击该对话框结构树的Sketcher项，即可显示图5-8所示含有Sketcher选项卡的Options对话框。图5-9所示为Sketcher选项卡的有关几何约束、尺寸约束和智能拾取部分。图5-8有关几何约束、尺寸约束和智能拾取部分

图5-9设置智能拾取种类的对话框

5.2智能拾取该对话框有4个切换开关。（1）Supportlinesandcircles切换开关若打开该切换开关，可以将光标约束到坐标原点、独立的点、线段的端点、圆（圆弧和椭圆）的中心和所有直线和曲线（包括延长线）上。（2）Alignment切换开关若打开该切换开关，可以将光标约束到过坐标原点、独立的点、线段的端点、圆（圆弧和椭圆）的中心的水平线或铅垂线上。（3）Parallelism,perpendicularityandtangency切换开关若打开该切换开关，可以将光标约束到直线的平行线、直线或曲线的法线和圆（圆弧）的切线方向上。（4）Horizontalandvertical切换开关若打开该切换开关，可以约束光标方便地绘制水平线或铅垂方向的直线。5.3建立辅助作图线确定绘制的图形元素是否作为结构线结构线的特点是，它的线型为虚线，不能作为创建三维形体的截面轮廓线，离开草图设计环境或者再次进入草图设计环境，将自动消失。但是，结构线具有与普通线同样的各种约束功能，也可以与普通线相互转换。在结构线的参照下，可以快速、准确地绘制图形，因此，它们是很好的辅助作图线。单击图5-1所示【Toole】工具栏的图标，若该图标橙色显示，所绘制的图形即为结构线；再次单击图标，所绘制的图形即为普通线。将光标移至普通线或结构线的图形对象，双击鼠标左键，弹出图5-10所示的含有“Constructionelement”切换开关的对话框，通过该对话框的“Constructionelement”切换开关，可以实现普通线或结构线的相互转换。图5-10含有“Constructionelement”切换开关的对话框

5.4几何约束几何约束的作用是约束图形元素本身的位置或图形元素之间的相对位置。当图形元素被约束时，在其附近将下表所示的专用符号。被约束的图形元素在改变它的约束之前，将始终保持它的现有的状态。1.几何约束的种类几何约束的种类与图形元素的种类和数量有关，如表。5.4几何约束2.自动建立几何约束自动建立几何约束的必要条件是必须在智能拾取的环境下。在智能拾取状态下，单击图5-1所示【Sketchtools】工具栏的图标，若该图标橙色显示，即可进入几何约束状态；再次单击图标，即将退出几何约束状态。打开图5-8所示“Createsthegeometricalconstraints”切换开关，同样可进入几何约束状态。3设置默认的几何约束的种类几何约束的种类与智能拾取的种类密切相关。打开图5-10所示设置智能拾取种类的对话框，进行以下操作：（1）Parallelism,perpendicularityandtangency切换开关若打开该切换开关，可以建立两条直线之间的平行或垂直的几何约束以及直线和圆或圆弧相切的几何约束。（2）Horizontalandvertical切换开关若打开该切换开关，可以建立直线的水平方向或铅垂方向的几何约束。例如，设置以上两个切换开关的状态为打开，通过图标进入几何约束状态，所绘制的图形见图5-11。

图5-11进入几何约束状态时绘制的图形

5.4几何约束4.添加、解除或改变几何约束若图标呈橙色显示，通过图标，可以约束图形对象的几何位置，同时添加、解除或改变图形对象几何约束的类型，若图标呈蓝色显示，通过图标，可以按几何约束条件改变图形对象的几何位置，但并不对图形对象施加几何约束。其操作步骤是：单击图标，使其呈橙色显示，选取待添加或改变几何约束的图形对象，例如选取一条直线，单击图标，弹出图5-12所示【ConstraintDefinition】对话框。该对话框有17个确定几何约束和尺寸约束的切换开关，所选图形对象的种类和数量决定了该对话框可定义约束的种类和数量。本例选取了一条直线，可供操作的只有“Fix（固定）”、“Horizontal（水平）”和“Vertical（铅垂）”3个确定几何约束的切换开关和一个确定“长度”的尺寸约束的切换开关。打开“Fix”切换开关，在被选直线处标注了固定符号，并且固定了该直线的位置，见图5-13（a）。图5-12【ConstraintDefinition】对话框

5.4几何约束如果按住Ctrl键依次选取图5-13（b）所示的左、右直线和中间的轴线，打开【ConstraintDefinition】对话框的切换开关“Symmetry”，两直线调整为与轴线对称，并建立了两条直线的对称约束。选取具有几何约束关系的图形对象，例如选取图5-13(a)所示的直线，单击图标，弹出图5-12所示定义约束的对话框。关闭“Fix”切换开关，单击“OK”按钮，符号“”消失，即可解除该直线的“固定”约束。如果关闭“Fix”切换开关的同时打开“Horizontal”切换开关，直线将改变为水平方向，并标注符号“H”。如果只是解除图形对象的几何约束，只要删除几何约束符号即可。(a)(b)图5-13定义几何约束后的图形5.5尺寸约束尺寸约束的作用是用数值与图形对象的大小或与图形对象之间的相对位置建立约束关系。尺寸约束以尺寸标注的形式标注在相应的图形对象上。被尺寸约束的图形对象只能通过改变尺寸数值来改变它的大小，也就是尺寸驱动。进入零件设计（PartDesign）模块后，将不再显示标注的尺寸或几何约束符号。1.自动建立尺寸约束若该图标为打开状态（橙色显示），将自动标注键入到【Sketchtools】工具栏的参数域的尺寸。例如，单击图标，输入矩形的第一个角点，Tools工具栏的显示为图5-14所示的状态，在“Width”编辑框键入100，在“Height”编辑框键入50，即可生成图5-15所示的带有宽度和高度尺寸标注的矩形。图5-15带有宽度和高度尺寸的矩形图5-14绘制矩形时的工具栏5.5尺寸约束

2.交互方式建立尺寸约束单击图标，选取待标注的对象（或者先选取待标注的对象，再单击该图标），确定尺寸线的位置，即可实现尺寸标注。（1）标注直线的长度单击图标，选取待标注的直线，确定尺寸线的位置，结果见图5-16(a)。（2）标注圆的直径单击图标，选取待标注的圆，确定尺寸线的位置，结果见图5-16(b)。（3）标注圆弧的半径单击图标，选取待标注的圆弧，确定尺寸线的位置，结果见图5-16(c)。（4）标注角度单击图标，选取形成角度的两条直线，确定尺寸线的位置，结果见图5-16(d)。以上4种尺寸通过图标，在图5-12所示定义几何约束和尺寸约束的对话框分别打开“Length”、“Radius/Dimeter”和“Angle”切换开关，也可以添加尺寸标注，但不能自己确定尺寸线的位置。(a)(b)(c)(d)图5-16标注尺寸5.5尺寸约束

3.尺寸约束的上下文相关菜单在交互方式确定尺寸线位置时，单击鼠标右键，即可弹出尺寸约束的上下文相关菜单。该菜单的内容与被标注的对象有关，图5-17所示依次为标注直线、圆和角度的上下文相关菜单。图5-17标注直线、圆和角度时的上下文相关菜单5.5尺寸约束尺寸约束的上下文相关菜单中，各菜单项的作用如下：（1）Reference参考值，尺寸数值用括号括起，不起驱动作用，用光标拖动被标注对象时，该值随之改变。（2）Driving尺寸数值不用括号括，起驱动作用。该项与Reference相互切换。（3）HorizontalMeasureDirection水平方向测量被标注对象，尺寸线为水平方向。（3）VerticalMeasureDirection垂直方向测量被标注对象，尺寸线为垂直方向。（4）Radius以半径方式标注圆或圆弧。（5）Dimeter以直径方式标注圆或圆弧。（6）Distance被标注对象为两直线时，选此项由标注角度改为标注距离，同时改变两直线为平行状态。（7）Angle被标注对象为两平行直线时，选此项由标注距离角度改为标注角度。（8）PositionDimension确定尺寸线的位置。（9）Coincidence不标注尺寸数值，改为重合约束。5.5尺寸约束（10）Concentricity不标注尺寸数值，改为同心约束。（11）Fix不标注尺寸数值，改为固定约束。（12）Horizontal不标注尺寸数值，改为水平约束。（13）Midpoint不标注尺寸数值，改为居中约束。（14）Parallelism不标注尺寸数值，改为平行约束。（15）Perpendicular不标注尺寸数值，改为垂直约束。（16）Tangency不标注尺寸数值，改为相切约束。（17）Vertical不标注尺寸数值，改为垂直约束。（18）Allowsymmetryline

选取两个同类的待标注对象后，单击鼠标右键，在上下文菜单上选择该项，选取作为对称轴的直线，形成对称约束。5.5尺寸约束4．修改尺寸约束的值双击尺寸（尺寸线、尺寸界线或尺寸数值），例如双击一个圆的尺寸，将弹出图5-18所示【ConstraintDefinition】该圆的约束定义对话框。在该对话框的“Diameter”编辑框键入新的数值，将改变该圆的大小；从“Dimension”下拉列表可以选择按直径还是按半径的方式标注；若打开“reference”切换开关，尺寸数值用括号括起，不再约束被标注对象；单击“More>>”按钮，可以了解更多的信息；单击“OK”按钮，完成尺寸约束的修改。

图5-18【ConstraintDefinition】对话框5.6接触约束单击图标，选取两个图形元素，第二个被选对象移至与第一个被选对象接触。被选对象的种类不同，接触的含义也不同。（1）重合若选取的两个图形元素中有一个是点，或两个都是直线，第二个被选对象移至与第一个被选对象重合，见图5-19(a)。（2）同心若选取的两个图形元素是圆或圆弧，第二个被选对象移至与第一个被选对象同心，见图5-19(b)。（3）相切若选取的两个图形元素不全是圆或圆弧，或者不全是直线，第二个被选对象移至与第一个被选对象（包括延长线）相切，见图5-19(c)、（d）、（e）。在图5-19中，第一行为接触约束前的两个图形元素，其中左上为第一个被选取的图形元素。

(a)重合(b)同心(c)相切(d)相切(e)相切图5-19接触约束5.7自动约束3.5.7

图标的功能是为同时选取的多个图形元素自动添加几何和尺寸约束。选取图5-20（a）所示图形，单击图标，弹出图5-21所示“AutoContraint”对话框。该对话框各域的作用如下：（a）（b）（c）图5-20自动添加几何和尺寸约束图5-21AutoConstraint对话框5.7自动约束1．“Elementstobeconstrained”域该域显示了已选取图形元素的数量。该例选取了13条直线、1个圆和16个点。单击“OK”按钮，即可完成该图形的自动约束，见图5-20（b）。图5-20（c）是用鼠标调整尺寸位置之后的结果。2．“Referenceelements”域该域用于确定尺寸约束的基准。3．“ConstraintMode”域该域用于确定尺寸约束的模式，有“Chained（链式）”和“Stacked（基线式）”两种模式。图5-22（a）是在没有选择基准情况下的自动约束；图5-22（b）是在以最左和最底直线为基准并选择Stacked模式情况下的自动约束。

(a)(b)图5-22Chained和Stacked模式的自动约束5.7自动约束4．“Symmetryline”域该域用于确定对称图形的对称轴。图5-23所示图形是选择了水平和垂直的轴线作为对称轴并选择Stacked模式情况下的自动约束。图5-23选择了对称轴时的自动约束5.8可动的约束1．可动约束的作用对于一个约束完备的图形，改变其中一个约束的值，相关联的其他图形元素会随之作相应的改变。利用可动的约束可以检验机构的约束是否完备，自身是否会产生干涉，是否与其他部件产生干涉。图5-24是一个曲柄滑块的原理图。曲柄（尺寸60）绕轴（原点）旋转，带动连杆（尺寸120），连杆的另一端为滑块（一个点），滑块在导轨（水平线）上滑动。如果将曲柄与水平线的角度约束（45）定义为可动约束，其变化范围设置为0～360，即可检验该机构的运动情况。2．操作说明（1）单击图标，打开几何约束状态，绘制图5-24所示3条直线。（2）单击图标，标注图5-24所示3个尺寸。如果制图前没有打开几何约束状态，单击图标，添加曲柄轴（原点）为固定、导轨为水平的几何约束。尺寸数值），例如双击一个圆的尺寸，将弹出图5-18所示【ConstraintDefinition】该圆的约束定义对话框。图5-245.8可动的约束（3）单击图标，选取角度尺寸45，随之弹出图5-25所示可动约束对话框。（4）可动约束对话框各控件的作用①Parameters栏

Firstvalue域：输入所选约束的第一个数值；Lastvalue域：输入所选约束的最后一个数值；Numberofsteps域：输入从Firstvalue到Lastvalue期间的步数。假定以上3个域依次输入0、360和10，将依次显示