3.2 草图的约束

约束是设计意图的体现。没有规矩不成方圆。每个草图都必须有一定的约束，没有约束则设计者的意图也无从体现。绘制草图前，应仔细分析草图图形结构，明确草图中的几何元素之间的约束关系。

3.2.1 约束的定义与分类

约束指设计中直线等图素之间满足的位置关系，以及图形自身的尺寸，如图3-18所示。

草图的约束包括几何约束和尺寸约束。

（1）几何约束：对位置进行约束。几何约束表示几何元素间的关系，如点在一条边上、边与圆相切、边与边平行等等。

（2）尺寸约束：对尺寸进行约束。尺寸约束包括定位尺寸和定性尺寸。

在“系统选项”对话框左侧的列表框中选择“几何关系/捕捉”选项，可以设置在创建草图过程中是否自动产生约束（图3-19）。只有在这里选中了这些复选框，在绘制草图时，系统才会自动创建几何约束和尺寸约束。

草图有三种约束状态。

● 欠定义（欠约束）：当约束度小于自由度时，蓝色（默认设置）。设计初期可采用。

● 完全定义（完全约束）：当约束度等于自由度时，黑色（默认设置），即设计完成时的状态。

● 过定义（过约束）：当约束度大于自由度时，红色（默认设置），应删除多余约束。

3.2.2 草图的几何约束

1．草图的几何约束

在SOLIDWORKS中几何约束称作几何关系，包括如下几种：水平、竖直、共线、全等、垂直、平行、相切、同心、中点、交叉点、重合、相等、对称、固定、穿透、合并点。绘制草图时使用几何关系可以更容易控制草图形状，表达设计意图，充分体现人机交互的便利。几何关系与捕捉是相辅相成的，捕捉到的特征就是具有某种几何关系的特征。如表3-3所示为各种几何关系所需选择的草图实体及使用之后的效果。

2．草图几何关系举例

草图几何约束关系举例，如表3-4所示。

3．建立草图几何约束

草图的几何约束可以通过三种方式来添加：

（1）草图反馈（系统自动给定）：自动给定几何关系是指在绘制图形的过程中，即控制其相关位置，系统会自动赋予其几何意义，不需要用户再利用添加几何关系的方式给予图形几何限制，这样可免去用户对每个绘制的像素添加几何关系的动作。系统默认的状态是自动给定几何关系，只要在绘图时按住Ctrl键，系统将不再产生自动约束。如表3-5所示为常见的反馈符号。

（2）手工添加几何关系（选择“工具”→“几何关系”→“添加”命令）：这种方式是为已有的实体添加约束，按下Ctrl键并单击多选需要添加约束的实体，此方式只能在草图绘制状态中使用，如图3-20所示。在“添加几何关系”属性设置框中可以选择草图实体与基准面、轴、变形、顶点之间生成几何关系。

在生成几何关系时，至少需要一个项目是草图实体，其他项目可以是草图实体、线、面、顶点、远点、基准面或者轴，也可以是其他草图的曲线投影到草图基准面上所形成的直线或者圆弧。

4．建立几何约束举例

（1）单击面板上的“显示删除几何关系”下的按钮，从弹出的下拉列表中单击“添加几何关系”按钮如图3-21中①②所示。或者选择菜单“工具”→“几何关系”→“添加”命令。

（2）系统弹出“添加几何关系”属性管理器，在绘图区中选择要添加几何关系的草图实体，如图3-21中③所示。

（3）在“添加几何关系”属性管理器中选择“水平”约束。

（4）单击“确定”按钮。

5．清除屏幕上的草图几何关系

系统默认的状态是显示草图几何关系，如图3-22中①所示。当草图很复杂时，会显得比较乱，清除草图上的几何关系的过程如下。

单击窗口左上角的按钮，选择“视图”→“隐藏/显示”→“草图几何关系”命令，如图3-22中②～④所示，结果如图3-22中⑤所示。

6．显示和删除几何关系

（1）在绘图区选择某两个草图实体后，如图3-23中①所示。单击面板上的“显示/删除几何关系”按钮或者选择菜单“工具”→“几何关系”→“显示/删除”命令，在“显示/删除几何关系”属性管理器中列出了选中草图实体几何关系，如图3-23中②③所示。

（2）选中该几何关系，然后单击“删除”按钮，如图3-23中④⑤所示。

（3）单击“确定”按钮，如图3-23中⑥所示。以上，使完成删除几何关系操作。为了验证确实不存在水平约束了，可在绘图区选择角点后按住鼠标不放进行拖动，结果如图3-23中⑦所示。

（4）连续单击工具栏中的“撤销”按钮或者按组合键Ctrl+Z，可依次取消上一步的操作。

（5）若在绘图区没有选择任何草图实体，单击“尺寸/几何关系”工具栏中的“显示/删除几何关系”按钮，在“显示/删除几何关系”属性管理器中列出了当前草图的全部几何关系。用户可在属性管理器中选择想要删除的几何关系后单击“删除”按钮删除。

3.2.3 草图的尺寸约束

绘制好的草图轮廓需要进行几何形状和位置尺寸的标注。可以先生成特征而不给草图添加尺寸，然后再给草图标注尺寸。通常使用的尺寸标注工具是“智能尺寸”，它可以根据所标注的尺寸类型来自动调整其标注的方式。用户可以用以下方法调出“智能尺寸”。

①单击“草图”面板中的“智能尺寸”按钮，如图3-24中①所示。

②右击图形区域，然后从弹出的快捷菜单中选择“智能尺寸”命令，如图3-24中②所示。

③选择菜单“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”命令，如图3-24中③～⑤所示。

1．基本尺寸标注方法

（1）单击“智能尺寸”按钮后，鼠标指针变为，选择要标注的对象，然后移动鼠标在放置尺寸的位置单击。例如，想将孔放置于离矩形块的边线有一段距离，给圆的直径标注尺寸，然后在其中心和块的每条边线之间标注距离的尺寸，如图3-25所示。

（2）如果想将孔放置于离矩形另一孔有一段距离，在孔的中心之间标注距离的尺寸，如图3-26所示。也可将尺寸指定到圆上的最小或最大点。

（3）大部分尺寸（线性、圆周、角度）可使用“尺寸/几何关系”工具栏上的“智能尺寸”工具完成插入，如图3-27所示。

（4）其他尺寸工具（基准尺寸、尺寸链、倒角）可在“尺寸/几何关系”工具栏上使用。可使用完全定义草图以单一操作标注草图中所有实体的尺寸。要更改尺寸，双击尺寸然后在修改对话框中编辑数值，或拖动草图实体，如图3-28所示。

2．常用尺寸标注方法

（1）生成水平尺寸。可在两个实体之间指定水平尺寸，水平方向以当前草图的方向来定义。指定一个水平尺寸的主要步骤如下：

①在打开的草图中，单击“水平尺寸”（“尺寸/几何关系”工具栏），或单击“工具”→“尺寸”→“水平尺寸”。

②指针形状将变为。

③选择要标注尺寸的两个实体。

④在修改框中设置数值，然后单击“确定”按钮。

⑤单击要摆放尺寸的位置，如图3-29所示。

（2）生成竖直尺寸。可在两点之间生成一竖直尺寸，竖直方向由当前草图的方向定义。生成一竖直尺寸的主要步骤如下：

①单击“竖直尺寸”（“尺寸/几何关系”工具栏），或者单击“工具”→“尺寸”→“竖直尺寸”。

②指针形状将变为。

③单击要标注尺寸的两个点。

④单击要摆放尺寸的位置，如图3-30所示。

（3）生成三个点之间的角度尺寸。可以在三个草图点、草图线段终点或模型顶点之间放置一角度尺寸，也可使用模型原点作为这三个点之一。生成三个点之间的角度尺寸主要步骤如下：

①在打开的草图中，单击“智能尺寸”，或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②单击用作角顶点的点。

③单击其他两个点。

④移动指针显示角度尺寸预览。⑤在修改框中设置数值，然后单击“确定”按钮。

⑥单击以放置角度尺寸，如图3-31所示。

（4）生成两条直线之间的角度尺寸。可以在两条直线或一根直线和模型边线之间放置角度尺寸。选择两个实体，然后移动指针来观察尺寸标注之预览。要标注尺寸的角度基于光标位置而改变。生成两条直线之间的角度尺寸的主要步骤如下：

①在打开的草图中，单击“智能尺寸”或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②单击一条直线。

③单击第二条直线。

④移动指针显示角度尺寸预览。

⑤在修改框中设置数值，然后单击“确定”按钮。

⑥单击以放置尺寸，如图3-32所示。

（5）使用假想线创建角度尺寸。可以使用智能尺寸工具在线和假想水平/竖直线之间创建角度尺寸。要在线和假想水平/竖直线之间创建角度尺寸的主要步骤如下：

①在打开的草图中，单击“智能尺寸”或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②在工程图视图中，选择边线，如图3-33中①所示。

③选择共线顶点，如图3-33中②所示。

④显示十字标线时，选择其中一个线段，如图3-33中③所示。

⑤预览显示的边线和线段之间的角度尺寸。单击以放置尺寸，如图3-33中④所示。

（6）生成圆弧尺寸。可标注圆弧的实际长度。圆弧的默认尺寸类型为半径。只需为该尺寸类型选取圆弧。要创建圆弧尺寸的主要步骤如下：

①在打开的草图中，单击“智能尺寸”（“尺寸/几何关系”工具栏），或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②选择圆弧。

③按Ctrl键并选择两个圆弧端点，如图3-34中①所示。

④移动指针以显示尺寸预览，如图3-34中②所示。

⑤在“修改”对话框中设置值，然后单击“确定”按钮。

⑥单击以放置尺寸，如图3-34中③所示。

（7）生成两个点之间的尺寸。可以在两个草图点、草图线段终点或模型顶点之间放置水平、竖直或线性尺寸，也可使用模型原点作为点。选择两个点，然后在周围移动指针来观察尺寸标注之预览。生成两个点之间的尺寸标注的主要步骤如下：

①单击“智能尺寸”或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②单击一个点。

③单击另一个点。

④移动指针以显示尺寸预览。

⑤在修改框中设置数值，然后单击“确定”按钮。

⑥单击以放置所需尺寸，如图3-35所示。

（8）生成两个圆弧之间的尺寸。在两个圆弧之间标注尺寸的主要步骤如下：

①单击“智能尺寸”或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②圆心距离：选取两个圆弧的边线，鼠标移动到尺寸放置位置单击，就可以标注两圆弧圆心的距离尺寸，如图3-36所示。

③两圆之间最小距离：在标注出两个圆心尺寸的基础上，单击尺寸和尺寸线，变成绿色，移动鼠标至尺寸线端部，当鼠标指针变成符号时，按下鼠标左键向外拖动尺寸线至圆边上，用同样方法操作第二条尺寸线，结果如图3-37所示。

④两圆之间最大距离：在标注出两个圆心尺寸的基础上，单击尺寸和尺寸线，变成绿色，移动鼠标至尺寸线端部，当鼠标指针变成符号时，按下鼠标左键向外拖动尺寸线至圆边上，用同样方法操作第二条尺寸线，结果如图3-38所示。

打开尺寸PropertyManager，可在此更改在所有三种情况下测量距离的方式。

（9）相同弧上两点的尺寸标注。可以添加两端均在相同弧上的尺寸，比如半径和孔需要标注两个象限，或中心和一个象限。要标注相同弧的两点尺寸的主要步骤如下：

①单击“智能尺寸”或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②按住Shift键，选择圆弧的第一象限并选择第二象限中心。选中圆弧的一个象限后，无须按住Shift键即可开始标注尺寸。结果如图3-39所示。

（10）使用中心线生成半径和直径尺寸。可以生成多个半径或直径尺寸，而不用每次都选择中心线。这种类型的尺寸定义有助于为需要几项直径尺寸的旋转几何体生成草图。

生成半径和直径尺寸的主要步骤如下：

①在具有中心线以及直线或点的草图中，单击“智能尺寸”或单击“工具”→“尺寸”→“智能尺寸”。

②选择中心线以及直线或点。

③要生成半径，请将指针移到中心线近端。要生成直径，请将指针移到中心线远端。

④单击以放置尺寸。对半径尺寸，指针变为；对直径尺寸，指针变为。

⑤选取草图中的其他直线或点，以生成其他尺寸。结果如图3-40、图3-41所示。

（11）生成基准尺寸。生成基准尺寸的主要步骤如下：

①单击“尺寸/几何关系”工具栏上的“基准尺寸”，或单击“工具”→“尺寸”→“基准尺寸”。

②单击想用作基准的边线或顶点。

③单击想要标注尺寸的边线或顶点。

④如果选择了一条边线，将平行于所选边线来测量尺寸。如果选择了一个顶点，则从所选顶点点到点地测量尺寸。结果如图3-42、图3-43所示。

3．草图尺寸编辑修改

SOLIDWORKS采用变量化技术支持草图的绘制过程，因此用户可以随时对草图进行编辑修改。修改的方法如下：

①在编C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\pdf2stream\figure_0085_0006.jpg辑草图环境中，双击要修改的尺寸值，如图3-44中①所示。系统弹出尺寸“修改”对话框，在对话框中输入修改值，然后单击“确定”按钮完成对尺寸的修改，如图3-44中②③所示。结果如图3-44中④所示。

②选择标注好的尺寸值，会出现尺寸控标，移动这些控标可以改变尺寸标注的结果，如图3-45中①～⑥所示。