3.6 几何图形的绘制
3.6 几何图形的绘制
在本节中，主要讲述常用几何图形及其他特征的生成。本节使用第二种方式进入2D草图绘制环境，因为此设计环境主要还是针对2D截面设计的，一般不只是用于绘制二维图。具体进入2D草绘设计环境的方法前面已经介绍过，在此不再赘述，下面就直接在此设计环境中进行操作。注意，这些几何图形和其他特征的生成是在关闭目的管理器的环境中进行的，此时的“菜单管理器”完全展开后如图3-24所示。
“菜单管理器”中的命令详细介绍如下。
· “草绘”命令：可以绘制“点”、“直线”、“矩形”、“圆弧”、“圆”和“高级几何”，其中“高级几何”特征是“圆锥曲线”、“坐标系”、“椭圆倒角”、“样条”和“文本”等。
· “尺寸”命令：可以标注尺寸。用户可以通过修改尺寸值来驱动2D截面的形状，如果尺寸标注不足或过多的话，系统用红色将其标识出来。
· “约束”命令：将2D截面上所有的几何定位限制条件都标示出来。
· “自动尺寸标注”命令：每当绘制一个几何元素时，系统自动将其尺寸标注上。
· “修改”命令：修改标注后的尺寸值。
· “再生”命令：根据当前设计环境中几何元素的尺寸，重新生成2D截面的形状。此时系统将检查2D截面的合理性，只有整个2D截面的几何元素完全生成成功，才表示2D截面绘制完成。
图3-24 草绘器菜单条展开
· “撤消再生”命令：取消“再生”操作，回到上一步未再生的状态。
· “删除”命令：删除当前设计环境中已有的几何元素或尺寸参数。
· “对齐”命令：将一个没有定位的几何元素定位到当前设计环境中已定位的点、线、边等几何元素。其下的“取消对齐”可以将已设定的对齐关系取消。
· “几何形状工具”命令：绘制几何线条的辅助工具，如，两个几何元素的交点、修剪或延伸线条、分割几何元素、使用设计环境中已有实体的边、平移设计环境中已有实体的边、将几何线条以一条中心线做镜像、修饰字体、用新的几何线条替换设计环境中已有的几何线条和移动图形元素。
· “剖面工具”命令：剖面工具包括复制已存在的零件布局图、复制已存在的工程图或其他格式的图、比较两个图的差异、放置以前绘制好的截面图、修改截面绘制环境、获得当时设计环境中截面上特征的信息、设置起始点和在多个2D截面上切换。
· “关系”命令：设置尺寸间的关系式，提供多种运算所需的数学函数。
下面具体讲述各种元素的设计。
3.6.1 直线
进入“菜单管理器”时，默认选中的是“几何”菜单中的“鼠标草绘”命令，在2D设计环境中单击就可以绘制直线。
单击“几何”菜单中的“直线”命令，出现“线类型”三级菜单，如图3-25所示。
图3-25 “线类型”菜单条 图3-26 绘制直线 图3-27 绘制直线时的橡皮筋线
在“线类型”三级菜单中提供了“几何”线（实线）和“中心线”（虚线）两种线型的绘制，两者的绘制方式一样。“线类型”提供了8种绘制直线的方式，分别是：“2点”、“平行”、“垂直”、“相切”、“2相切”、“点/相切”、“水平”、“竖直”。
“2点”方式就是生成一条两点为端点的直线；“平行”方式就是生成一条和已有直线平行的直线；“垂直”方式就是生成一条和已有直线垂直的直线；“相切”方式就是生成一条和已有圆、圆弧、曲线等相切的直线；“2相切”方式就是生成和两条已有的圆、圆弧、曲线等同时相切的直线；“点/相切”方式就是生成一条通过指定点并和已有的圆、圆弧、曲线等相切的直线；“水平”方式就是生成一个水平的直线；“竖直”方式就是生成一条竖直的直线。
打开“线类型”菜单条时系统默认的选项为“2点”命令，使用此命令同样也可以在2D设计环境中绘制直线，效果和“鼠标草绘”命令的一样。绘制直线的具体步骤如下：
（1）在2D设计环境中，单击鼠标左键，移动鼠标，此时出现一根类似于橡皮筋似的直线，如图3-26所示。
（2）单击鼠标左键，生成一条直线，但是再移动鼠标则在以第二次单击鼠标左键的地方为起点又出现一条橡皮筋线，如图3-27所示。
（3）若再次单击鼠标左键则又生成一条直线。此时单击鼠标中键，则退出“直线”命令。此时设计环境中只有一条直线，如图3-28所示。
（4）单击“线类型”菜单条中的“平行”命令，然后单击设计环境中的那条直线，此时直线变成红色。再单击确定所要生成平行直线的起点，此时出现一条平行于原有直线的橡皮筋线，如图3-29所示。
图3-28 结束直线绘制状态 图3-29 绘制直线的平行线
（5）单击鼠标左键，则生成一条平行于原有直线的直线。“垂直”命令和“平行”命令类似，在此不再赘述。“相切”、“2相切”、“点/相切”命令在讲到绘制圆弧时再使用，“竖直”和“水平”命令是生成一条竖直和水平的直线，较简单，在此也不再赘述。
3.6.2 矩形
单击“草绘器”菜单条中的“草绘”命令，在弹出的“几何”菜单条中单击“矩形”命令，绘制矩形的步骤如下。
（1）在当前2D设计环境中，单击鼠标左键，移动鼠标，此时出现4根类似于橡皮筋似的直线，围成一个矩形，如图3-30所示。
（2）单击鼠标左键，生成一个矩形，如图3-31所示。
图3-30 绘制矩形时的橡皮线 图3-31 生成矩形
3.6.3 圆
单击“草绘器”菜单条中的“草绘”命令，当“几何”菜单条中默认选项是“鼠标草绘”命令时，在设计环境中单击鼠标中键，然后拖动鼠标再单击鼠标中键（如果单击鼠标左键则取消圆的生成），可以生成一个“圆心＋半径”方式的圆。
单击“几何”菜单条中的选项“圆”命令，弹出如图3-32所示的“圆类型”菜单条。
同样，系统可以生成“几何”（实线）形式和“构建”（虚线）形式的圆，两者的绘制方式一样。系统提供了5种生成圆的方式，分别是：“圆心/点”、“同心圆弧”、“3相切”、“圆角”和“3点”，系统默认的是“圆心/点”方式。
“圆心/点”方式就是通过圆心和半径生成一个圆；“同心圆弧”方式就是生成一个和已有圆同心的圆；“3相切”方式就是生成一个和3个已有的圆、圆弧、曲线等同时相切的圆；“圆角”方式就是生成除Splines曲线或两平行线之外的两个元素之间生成圆角，这两个元素可以是直线、圆、圆弧或曲线；“3点”方式就是生成由3个点定位的圆。
圆的具体绘制步骤如下所示。
（1）在2D设计环境中，单击鼠标左键，移动鼠标，此时出现一个随鼠标移动而改变半径的圆，如图3-33所示。
图3-32 “圆类型”菜单条 图3-33 绘制圆时的橡皮筋线
（2）单击鼠标左键，生成一个圆形，如图3-34所示。
（3）重复步骤（1）～（2），在当前设计环境中再绘制两个圆，如图3-35所示。
图3-34 生成圆 图3-35 再生成两个圆
（4）单击“圆类型”菜单条中的“同心圆弧”命令，然后单击左下部的圆（确定圆心），再单击则出现和选中圆同心的圆，并随鼠标移动而改变半径，如图3-36所示，再次单击生成一个同心圆形。
（5）单击“圆类型”菜单条中的“3相切”命令，然后依次单击如图3-37所示3个带黑点的圆。
图3-36 生成同心圆 图3-37 选取外切圆的点
（6）系统则生成一个与此3个圆相切的圆，如图3-38所示。
（7）单击“圆类型”菜单条中的“3点”命令，依次单击如图3-39中所示的3个黑点。
图3-38 生成外切圆 图3-39 拾取生成圆的3点
（8）系统生成一个3个点定位方式的圆，如图3-40所示。
（9）“圆类型”菜单条中的“圆角”命令，具体绘制的方法是单击鼠标左键选取需要产生圆角的两个元素（直线、圆、弧、样条曲线）即可。单击鼠标左键拾取如图3-41所示带黑点的两个圆。
图3-40 生成3点圆 图3-41 选取内切圆的点
（10）系统生成两个圆之间的圆角，如图3-42所示。
（11）单击“草绘器”菜单条中的“删除”命令，然后单击拾取设计环境中的圆，将其删除。单击“草绘器”菜单条中的“草绘”命令，保持“几何”菜单条中的“鼠标草绘”命令，使用鼠标中键绘制如图3-43所示的两个圆。
图3-42 生成内切圆 图3-43 生成两个圆
（12）单击“草绘器”菜单条中的“直线”命令，在弹出的“线类型”菜单条中选择“两相切”命令，然后单击如图3-44所示的两圆上两黑点处。
（13）系统生成一条两圆的外公切线，如图3-45所示。
图3-44 拾取外公切线的点 图3-45 生成外公切线
（14）再单击如图3-46所示的两圆上两黑点处。
（15）系统生成一条两圆的内公切线，如图3-47所示。
图3-46 选取内公切线的点 图3-47 生成内公切线
3.6.4 圆弧
单击“几何”菜单条中的选项“圆弧”命令，弹出如图3-48所示的“圆弧类型”菜 单条。系统提供了6种绘制圆弧的方式，分别为“端点相切”、“同心圆弧”、“3相切”、“圆角”、“圆心/端点”和“3点”。
“端点相切”方式就是生成一条一个端点和已有圆、圆弧、曲线相切，另一个端点由左键单击来决定的圆弧；“同心圆弧”方式就是生成一条和已有圆、圆弧同心的圆弧；“3相切”方式就是生成一条和3个已有的圆、圆弧、曲线相切的圆弧；“圆角”方式就是生成除Splines曲线或两平行线之外的两个元素之间生成圆弧，这两个元素可以是直线、圆、圆弧或曲线；“圆心/端点”方式是生成一条由圆心和两个端点决定的圆弧；“3点”方式就是生成一条由3个点决定的圆弧。
打开“圆弧类型”菜单条时，系统默认的圆弧绘制方式是“端点相切”方式。下面讲述圆弧绘制的具体步骤。
（1）单击“圆弧类型”菜单中的“圆心/端点”命令，在当前设计环境中使用左键单击一下，此点为圆弧的圆心，然后移动鼠标，在设计环境中再使用左键单击一下，这点为圆弧的起始端点，此时移动鼠标将出现一条橡皮筋似的圆弧，如图3-49所示。
（2）单击鼠标左键，生成一条圆弧，如图3-50所示。
（3）单击“圆弧类型”菜单中的“端点相切”命令，使用左键单击当前设计环境中的圆弧一个端点，然后移动鼠标，设计环境中出现一条切于已有圆弧的橡皮筋似的圆弧，如图3-51所示。
图3-48 “圆弧类型”菜单条 图3-49 绘制圆弧时的橡皮筋线
图3-50 生成圆弧 图3-51 选取圆弧切点
（4）单击鼠标左键，生成一条切于已有圆弧的圆弧，如图3-52所示。
（5）单击“圆弧类型”菜单中的“3点”命令，使用左键单击一下当前设计环境，此点为圆弧的起点，然后移动鼠标，在设计环境中再用左键单击一下，此点为圆弧终点，此时移动鼠标，设计环境中将出现一条固定起始点、终点但是半径变化的橡皮筋似的圆弧，如图3-53所示。
图3-52 生成端点相切类型圆弧 图3-53 绘制3点弧时的橡皮筋线
（6）单击鼠标左键，以“3点”方式生成一条圆弧，如图3-54所示。
（7）单击“圆弧类型”菜单中的“同心圆弧”命令，单击一下左下部的圆弧，则此圆弧的圆心为所要生成圆弧的圆心，然后移动鼠标，在设计环境中再用左键单击一下，此点为新生成圆弧起点，此时移动鼠标，设计环境中将出现一条固定圆心、起点，但是终点可变化的橡皮筋似的圆弧，如图3-55所示。
（8）单击鼠标左键，以“同心圆弧”方式生成一条圆弧，如图3-56所示。
（9）单击“圆弧类型”菜单中的“3点”命令，在设计环境的右下部生成一条圆弧，然后单击“圆弧类型”菜单中的“3相切”命令，依次单击设计环境中如图3-57所示圆弧上的3个黑点处。
图3-54 生成3点弧 图3-55 绘制同心圆弧时的橡皮筋线
图3-56 生成同心圆弧 图3-57 选取3相切弧的点
（10）系统生成一条和3个圆弧相切的圆弧，如图3-58所示。
（11）单击“圆弧类型”菜单中的“圆角”命令，依次单击设计环境中如图3-59所示圆弧上的两个黑点处。
图3-58 生成3相切弧 图3-59 选取圆角弧的点
（12）系统生成两条弧的圆角，如图3-60所示。
3.6.5 点
点的用途有：标明切点的位置、显示线相切的接点、标明倒圆角的顶点等。点的生成方式十分简单，直接用鼠标左键在设计环境中单击一下，就会在单击处放置一个点，如 图3-61所示。
图3-60 生成圆角弧 图3-61 生成点
3.6.6 高级几何
单击“几何”菜单条中的“高级几何”命令，弹出“高级几何形状”菜单条，如图3-62所示。
从图中可以看到，系统提供了如下一些高级几何特征。
· 圆锥曲线：打开“高级几何形状”菜单条时，系统默认的选项为“圆锥曲线”。鼠标左键在设计环境中单击一下，此点为圆锥曲线的起点，移动鼠标，再单击鼠标左键，此点为圆锥曲线的终点，此时移动鼠标，将出现一条橡皮筋似的圆锥曲线，再单击鼠标左键，确定圆锥曲线的肩点，生成一条圆锥曲线，如图3-63所示。
· 坐标系：此命令的使用方式和“点”命令类似，直接用鼠标左键在设计环境中单击一下，就在这个单击的地方放置一个坐标系，如图3-64所示。
图3-62 “高级几何形状”菜单条 图3-63 生成圆锥曲线 图3-64 生成坐标系
· 椭圆倒角：单击“几何”菜单条中的“圆弧”命令，在弹出的“圆弧类型”中选取“3点”方式，生成如图3-65所示的两个圆弧。
单击“高级几何形状”菜单条中的“椭圆倒角”命令，单击鼠标左键选取上面生成的两个圆弧，系统生成一条椭圆倒角，如图3-66所示。
· 样条：单击“高级几何形状”菜单条中的“样条”命令，在设计环境中单击一下鼠标左键，此点为样条曲线的起点，然后移动鼠标，再单击鼠标左键3次，最后再单击鼠标中键，退出样条命令，此时生成如图3-67所示的一条样条曲线。
· 文本：单击“高级几何形状”菜单条中的“文本”命令，此时在工作窗口的消息显示区出现一个“输入文本”编辑框，在此框中输入文件，然后单击此框右侧的“确定
”命令，此时消息显示区提示在设计环境中框选出一块区域放置这些文件，使用鼠标左键在设计环境中确定一块区域后，文本在此区域出现，并且文本的大小随设置的区域的大小而改变，如图3-68所示，单击鼠标中键退出文本输入命令。
图3-65 生成两个3点圆弧 图3-66 生成椭圆倒角
图3-67 生成样条曲线 图3-68 生成文本