5.5　绘制草图高级曲线

所谓“高级曲线”，是指在SolidWorks设计过程中不常用的曲线类型，包括矩形、槽口曲线、多边形、样条曲线、抛物线、交叉曲线、圆角、倒角和文本。

5.5.1　矩形

SolidWorks提供了5种矩形绘制类型，包括边角矩形、中心矩形、3点边角矩形、3点中心矩形和平行四边形。

在命令管理器的“草图”选项卡中单击“矩形”按钮，鼠标指针由变成。在属性管理器中显示“矩形”面板，但该面板的“参数”选项区灰显，当绘制矩形后面板完全亮显，如图5-62所示。

通过该面板可以为绘制的矩形添加几何关系，“添加几何关系”选项区的选项如图5-63所示。还可以通过参数设置对矩形进行重定义，“参数”选项区的选项如图5-64所示。

图5-62

图5-63

图5-64

“参数”选项区中主要选项的含义如下。

·　X坐标：矩形中4个顶点的X坐标值。

·　Y坐标：矩形中4个顶点的Y坐标值。

·　中心点X坐标：矩形中心点的X坐标值。

·　中心点Y坐标：矩形中心点的Y坐标值。

在“矩形”面板的“矩形类型”选项区包含5种矩形绘制类型，见表5-3所示。

表5-3　5种矩形的绘制类型

5.5.2　槽口曲线

槽口曲线工具是用来绘制机械零件中键槽特征的草图。SolidWorks提供了4种槽口曲线绘制类型，包括直槽口、中心点槽口、3点圆弧槽口和中心点圆弧槽口。

在命令管理器的“草图”选项卡中单击“直槽口”按钮，鼠标指针由变成，且在属性管理器中显示“槽口”面板，如图5-65所示。

“槽口”面板中包含4种槽口类型，“3点圆弧槽口”“中心点圆弧槽口”类型的选项设置与“直槽口”“中心点槽口”类型的选项设置（图5-64）不同，如图5-66所示。

图5-65

图5-66

“槽口”面板中主要选项和按钮的含义如下。

·　添加尺寸：勾选此复选框，将显示槽口的长度和圆弧尺寸。

·　中心到中心：以两个中心间的长度作为直槽口的长度尺寸。

·　总长度：以槽口的总长度作为直槽口的长度尺寸。

·　X坐标置中：槽口中心点的X坐标。

·　Y坐标置中：槽口中心点的Y坐标。

·　圆弧半径：槽口圆弧的半径。

·　圆弧角度：槽口圆弧的角度。

·　槽口宽度：槽口的宽度。

·　槽口长度：槽口的长度。

1. 直槽口

“直槽口”类型是以两个端点来绘制槽的。绘制过程如图5-67所示。

图5-67

2. 中心点槽口

“中心点槽口”类型是以中心点和槽口的一个端点来绘制槽口的。绘制方法是，在图形区中指定某个位置作为槽口的中心点，然后移动鼠标以指定槽口的另一端点，在指定端点后再移动鼠标以指定槽口宽度，如图5-68所示。

图5-68

技术要点：

在指定槽口宽度时，指针无须在槽口曲线上，也可以是离槽口曲线很远的位置（只要是在宽度水平延伸线上即可）。

3. 3点圆弧槽口

“3点圆弧槽口”类型是在圆弧上用3个点绘制圆弧槽口的。其绘制方法是，在图形区单击以指定圆弧的起点，通过移动鼠标指定圆弧的终点并单击，接着再移动鼠标指定圆弧的第3点并单击，最后移动鼠标指定槽口宽度，如图5-69所示。

图5-69

4. 中心点圆弧槽口

“中心点圆弧槽口”类型是用圆弧半径的中心点和两个端点绘制圆弧槽口的。其绘制方法是，在图形区单击以指定圆弧的中心点，通过移动鼠标指定圆弧的半径和起点，接着通过移动鼠标指定槽口长度并单击，再移动鼠标指定槽口宽度并单击以生成槽口，如图5-70所示。

图5-70

5.5.3　多边形

在“草图”选项卡中的“多边形”工具，是用来绘制圆的内切或外接正多边形的，边数为3～40。

在命令管理器的“草图”选项卡中单击“多边形”按钮，指针由变成，且在属性管理器显示“多边形”面板，如图5-71所示。

图5-71

“多边形”面板中主要选项的含义如下。

·　边数：通过单击上调、下调按钮或输入值来设定多边形中的边数。

·　内切圆：在多边形内显示内切圆以定义多边形的大小。圆为构造几何线。

·　外接圆：在多边形外显示外接圆以定义多边形的大小。圆为构造几何线。

·　X坐标置中：多边形的中心点在X坐标上的值。

·　Y坐标置中：多边形的中心点在Y坐标上的值。

·　圆直径：设定内切圆或外接圆的直径。

·　角度：多边形的旋转角度。

·　新多边形：单击此按钮以生成另外的坐标系。

绘制多边形，需要指定3个参数：中点、圆直径和角度。例如要绘制一个正三角形，首先在图形区指定正三角形中点，然后拖动鼠标指定圆的直径，并旋转正三角形使其符合要求，如图5-72所示。

图5-72

技术要点：

多边形是不存在任何几何关系的。

5.5.4　样条曲线

样条曲线是使用通过点或根据极点的方式来定义的曲线，也是方程式驱动的曲线。SolidWorks提供了两种样条曲线的生成方法：多点样条曲线和方程式驱动的曲线。

1. 多点样条曲线

通过使用“样条曲线”工具，可以绘制由两个或两个以上极点构成的样条曲线。

在命令管理器的“草图”选项卡中单击“样条曲线”按钮，鼠标指针由变成，当绘制了样条曲线且双击后，在属性管理器中显示“样条曲线”面板，如图5-73所示。

图5-73

“样条曲线”面板中主要选项的含义如下。

·　作为构造线：勾选此复选框，绘制的曲线将作为参考曲线使用。

·　显示曲率：勾选此复选框，Property Manager将曲率检查梳形图添加到样条曲线，如图5-74所示。

图5-74

·　保持内部连续性：勾选此选项，曲率比例逐渐减小，如图5-75所示；取消勾选，则曲率比例大幅度减小，如图5-76所示。

图5-75

图5-76

·　样条曲线控制点数：在图形区域高亮显示所选样条曲线点。

·　X坐标：指定样条曲线起点的X坐标。

·　Y坐标：指定样条曲线起点的Y坐标。

·　曲率半径：在任何样条曲线点控制曲率半径。

·　曲率：在曲率控制所添加的点处显示曲率度数。

技术要点：

“曲率半径”选项和“曲率”选项，只有从“样条曲线工具”工具条或快捷菜单中选择“添加曲率控制”命令，并将曲率指针添加到样条曲线时才出现，如图5-77所示。

图5-77

·　相切重量1：通过修改样条曲线点处的样条曲线曲率度数，来控制左相切向量。

·　相切重量2：通过修改样条曲线点处的样条曲线曲率度数，来控制右相切向量。

·　相切径向方向：通过修改相对于X、Y或Z轴的样条曲线倾斜角度，来控制相切方向。

·　相切驱动：当“相切重量”和“相切径向方向”选项被激活时，该选项被激活，主要用于样条曲线的相切控制。

·　重设此控标：单击此按钮，将所选样条曲线控标重返其初始状态。

·　重设所有控标：单击此按钮，将所有样条曲线控标重返其初始状态。

·　弛张样条曲线：如果拖动样条曲线控标使其不平滑，可单击此按钮以将形状重新参数化（平滑），如图5-78所示。“弛张样条曲线”命令可通过拖动控制多边形上的节点而重新使用。

图5-78

·　成比例：拖动端点时保留样条曲线的形状。整个样条曲线会按比例调整大小。

非均匀有理B样条曲线

SolidWorks中的样条为NURBS样条曲线（非均匀有理B样条曲线）。B样条曲线拟合逼真，形状控制方便，是CAD/CAM领域描述曲线和曲面的标准。

样条阶次

“样条阶次”是指定义样条曲线多项式公式的次数，SolidWorks最高的样条阶次为24次，通常为3次样条。由不同幂指数变量组成的表达式称为多项式。多项式中最大指数被称为多项式的阶次。例如：

7X2+5-3=35（阶次为2）

2t3-3t2+t=6（阶次为3）

曲线的阶次用于判断曲线的复杂程度，而不是精确程度。对于1、2、3次的曲线，可以判断曲线的顶点和曲率反向的数量。例如：

顶点数=阶次-1　　　曲率反向点=阶次-2

低阶次曲线的优点如下：

·　更加灵活

·　更加靠近它们的极点

·　后续操作（加工和显示等）运行速度更快

·　便于数据转换，因为许多系统只接受3次曲线

高阶次曲线的缺点：

·　灵活性差

·　可能引起不可预见的曲率波动

·　造成数据转换问题

·　导致后续操作执行速度减缓

（1）样条曲线的段数

可以采用单段或多段的方式来创建。

·　单段方式：单段样条的阶次由定义点的数量控制，阶次=顶点数-1，因此单段样条最多只能使用25个点。这种方式受到一定的限制。定义的数量越多，样条的阶次就越高，样条形状就会出现以外结果，所以一般不采用，另外单段样条不能封闭。

·　多段方式：多段样条的阶次由用户指定（≤24），样条定义点的数量没有限制，但至少比阶次多一点（如5次样条，至少需要6个定义点）。在汽车设计中，一般采用3～5次样条曲线。

（2）定义点

定义样条曲线的极点，在图形区中任意选择位置以设定极点，还可以通过选择样条曲线上的点进行坐标编辑。

（3）节点

在样条每段上的端点，主要针对多段样条而言，单段样条只有两个节点，即起点和终点。

2. 方程式驱动曲线

方程式驱动曲线是通过定义曲线的方程式绘制的曲线。可通过以下方式来执行“方程式驱动曲线”命令：

·　在命令管理器的“草图”选项卡中单击“方程式驱动曲线”按钮。

·　在“草图”工具条中单击“方程式驱动曲线”按钮。

·　在菜单栏中执行“工具”|“草图绘制实体”|“方程式驱动曲线”命令。

执行“多边形”命令后，在属性管理器显示“方程式驱动的曲线”面板。该面板中包括两种方程式驱动曲线的绘制类型：“显性”和“参数性”。“显性”类型的选项设置界面如图5-79所示。“参数性”类型的选项设置界面如图5-80所示。

图5-79

图5-80

在“参数”选项区中主要选项的含义如下。

·　输入方程式作为X的函数：定义曲线方程式，Y是X的函数。

·　为方程式输入开始X值和结束X值：为方程式指定1的数值范围，其中1为起点，2为终点（例如，X1=0，X2=2*pi）。

·　输入方程式作为t的函数、：定义曲线方程式，X、Y是t的函数。

·　为方程式输入开始参数和结束参数：为方程式指定1和2的数值范围。

·　选取以在曲线上锁定／解除锁定开始点位置：在曲线上锁定或解除锁定起点的位置。

·　选取以在曲线上锁定／解除锁定结束点位置：在曲线上锁定或解除锁定终点的位置。

3. “显性”类型

“显性”类型是通过为范围的起点和终点定义X值，Y值沿X值的范围而计算。“显性”类型方程式主要包括正弦函数、一次函数和二次函数。

例如在方程式文本框输入2*sin（3*x+pi/2），然后在x1文本框输入-pi/2，在x1文本框输入pi/2，单击“确定”按钮后生成正弦函数的方程式曲线，如图5-81所示。

图5-81

技术要点：

当用户输入错误的方程式后，错误的方程式将以红色显示。正确的方程式应是黑色字体。若强制执行错误的方程式，属性管理器将提示“方程式无效，请输入正确的方程式”。

4. “参数性”类型

“参数性”类型为范围的起点和终点定义T值。“参数性”类型方程包括阿基米德螺线、渐开线、螺旋线、圆周曲线以及星形线、叶形曲线等。

用户可为X值定义方程式，并为Y值定义另一个方程式，两者方程式都沿T值范围求解。例如绘制阿基米德螺旋线，在“参数”选项区输入阿基米德螺旋线方程式（Xt文本框输入10*（1+t）*cos（t*2*pi）、Yt文本框输入10*（1+t）*sin（t*2*pi）、T1文本框输入0、T2文本框输入2）后，单击“确定”按钮后生成曲线，如图5-82所示。

图5-82

5.5.5　绘制圆角

绘制圆角工具可以在两个草图曲线的交叉处剪裁掉角部，从而生成一个切线弧。此工具在2D和3D草图中均可使用。

用户可通过以下方式执行“绘制圆角”命令：

·　在命令管理器的“草图”选项卡中单击“绘制圆角”按钮。

·　在“草图”工具条中单击“绘制圆角”按钮。

·　在菜单栏中执行“工具”|“草图工具”|“绘制圆角”命令。

·　在笔势指南中选择“绘制圆角”笔势。

执行“绘制圆角”命令后，在属性管理器中显示“绘制圆角”面板，如图5-83所示。

图5-83

“绘制圆角”面板中主要选项的含义如下。

·　要圆角化的实体：当选取一个草图实体时，它出现在该选项区的列表框中。

·　圆角半径数值框中输入值以控制圆角半径。

·　保持拐角处约束条件：如果顶点具有尺寸或几何关系，将保留虚拟交点。如果取消选择，且如果顶点具有尺寸或几何关系，将会询问用户是否想在生成圆角时删除这些几何关系。

·　标注每个圆角的尺寸：将尺寸添加到每个圆角，当取消选择时，在圆角之间添加相等几何关系。

技术要点：

具有相同半径的连续圆角不会单独标注尺寸，它们自动与该系列中的第一个圆角具有相等几何关系。

要绘制圆角，需要事先绘制要圆角处理的草图曲线。例如要在矩形的一个顶点位置绘制圆角曲线，其指针选择的方法大致有两种。一种是选择矩形的两条边，如图5-84所示；另一种则是选取矩形顶点，如图5-85所示。

图5-84

图5-85

5.5.6　绘制倒角

用户可以使用“绘制倒角”工具在草图曲线中绘制倒角。SolidWorks提供了两种倒角参数类型：角度距离、距离-距离。

在命令管理器的“草图”选项卡中单击“绘制倒角”按钮，在属性管理器显示“绘制倒角”面板。“绘制倒角”面板的“倒角参数”选项区中包括“角度距离”和“距离-距离”两种参数选项。“角度距离”参数选项如图5-86所示；“距离-距离”参数选项如图5-87所示。

图5-86

图5-87

两种参数选项设置中主要选项的含义如下。

·　角度距离：将按角度参数和距离参数来定义倒角，如图5-88（a）所示。

·　距离-距离：将按距离参数和距离参数来定义倒角，如图5-88（b）所示。

·　相等距离：将按相等的距离来定义倒角，如图5-88（c）所示。

图5-88

·　距离1：设置“角度-距离”的距离参数。

·　方向1角度：设置“角度-距离”的角度参数。

·　距离1：设置“距离-距离”的距离1参数。

·　距离2：设置“距离-距离”的距离2参数。

与绘制倒圆的方法一样，绘制倒角也可以通过选择边或选取顶点来完成。

技术要点：

在为绘制倒角而选择边时，可以逐个选择，也可以按住Ctrl键连续选择。

动手操作—绘制轴承座草图

本例将要完成轴承座草图的绘制，完成后的效果如图5-89所示。

图5-89

操作步骤

01新建零件文件。

02在“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮，选择上视基准面作为绘图平面，单击“圆”按钮，以坐标原点为圆心，绘制两个同心圆，如图5-90所示。

图5-90

03单击“智能尺寸”按钮，分别标注两个圆的直径为25mm和40mm。标注方法为，激活“智能尺寸”命令后，单击圆弧，即可预览出标注箭头，往外移动光标，在合适位置单击放置尺寸，系统自动弹出“修改”对话框，在文本框中输入相应的值即可完成尺寸标注，如图5-91所示。

图5-91

技术要点：

在进行模型创建过程中，通常选择主要特征作为起始建模特征，并对其进行定位。在轴承座图形中，选定坐标原点为轴承孔圆心，以便草图完全定位。

04绘制矩形。单击“矩形”按钮，采用矩形命令的类型—边角矩形，在同心圆的下方绘制一个矩形，如图5-92所示。

图5-92

05单击“草图”选项卡中的“智能尺寸”按钮，标注矩形的外形尺寸：长为100mm，宽为15mm；位置尺寸以矩形的左下角顶点为参考，相对于坐标原点X向间距为20mm，Y向间距为55mm，如图5-93所示。

图5-93

06绘制圆弧。在“草图”选项卡中单击“圆”按钮，在弹出的“圆弧”对话框中选择“三点圆弧”类型，然后依次在同心圆外圆、矩形左上角顶点和该两点之间的右边区域单击，创建一段圆弧，如图5-94所示。

07添加几何关系。按住Ctrl键，依次选择圆弧和同心外圆，在弹出的“属性”面板中单击“相切”按钮，单击“确定”按钮，完成圆弧段与同心外圆相切的几何关系，如图5-95所示。

图5-94

图5-95

08单击“草图”选项卡中的“智能尺寸”按钮，标注三点圆弧的直径为R15，如图5-96所示。

图5-96

09同理，利用三点圆弧创建其余两条圆弧，如图5-97所示。

图5-97

技术要点：

进行图形绘制时，尽量使其接近所需外形和位置，然后通过添加几何关系和尺寸标注，对其进行准确限制。

10添加几何关系。按住Ctrl键，依次选择圆弧和同心外圆，在弹出的“属性”面板中单击“相切”按钮，添加上圆弧段与圆相切的几何关系。同理，添加两个圆弧段，下圆弧段与矩形上边是相切的关系，如图5-98所示。

11标注尺寸。单击“草图”选项卡中的“智能尺寸”按钮，对两段圆弧进行尺寸标注，完成后的效果如图5-99所示。

图5-98

图5-99

12绘制矩形槽。单击“草图”选项卡中的“矩形”按钮，采用矩形命令的类型—边角矩形，在矩形的内部绘制一个矩形，且所绘制的矩形与原有矩形下边线重合，如图5-100所示。

13尺寸标注。单击“草图”选项卡中的“智能尺寸”按钮，对所绘制的矩形进行形状和位置尺寸标注，完成后如图5-101所示。

图5-100

图5-101

技术要点：

进行尺寸标注后，可拖动尺寸，将其移至合适位置，使整个图形和尺寸标注均匀、美观、大方。

14剪裁。单击“草图”选项卡中的“剪裁”按钮，在弹出的“剪裁”面板中使用默认的剪裁类型—强劲剪裁。移动光标至图形区域，按住左键在待剪裁图上划过，即可完成剪裁，如图5-102所示。

图5-102

15至此，轴承座草图已经完成。单击“保存”按钮，将草图保存在文件所在目录。

5.5.7　文字

用户可以使用“文字”工具在任何连续曲线或边线组上（包括零件面上由直线、圆弧或样条曲线组成的圆或轮廓）输入文字，并且拉伸或剪切文字，以创建实体特征。

在命令管理器的“草图”选项卡中单击“文字”按钮，在属性管理器中显示“草图文字”面板，如图5-103所示。

图5-103

“草图文字”面板中主要选项的含义如下。

·　曲线：选择边线、曲线、草图及草图段。所选对象的名称显示在框中，文字沿对象出现。

·　文字：在文字文本框中输入字体，可以切换输入法输入中文。

　链接到属性：将草图文字链接到自定义属性。

　加粗、倾斜、旋转：将选择的文字加粗、倾斜、旋转，如图5-104所示。

图5-104

　左对齐、居中、右对齐、两端对齐：使文字沿参照对象左对齐、居中、右对齐、两端对齐，如图5-105所示。

图5-105

　竖直反转、水平反转：使文字沿参照对象垂直反转、水平反转，如图5-106所示。

图5-106

　宽度因子：文字宽度比例。仅当取消勾选“使用文档字体”复选框时才可用。

　间距：文字字体间距比例。仅当取消勾选“使用文档字体”复选框时才可用。

　使用文档字体：使用用户默认使用的字体。

·　字体：单击此按钮，可以打开“选择字体”对话框，以此设置自定义的字体样式和高度等，如图5-107所示。

图5-107

在默认情况下绘制的文字是以坐标原点为对齐参照的，因此在“草图文字”面板中文字对齐方式按钮、反转命令都将灰显，如图5-108所示。

图5-108

技术要点：

文字对齐方式只能在有参照对象时才可用。在没有选择任何参照且直接在图形区中绘制文字时，这些命令将灰显。

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