2.2 绘制基本几何图元

基本概念

图元的概念:组成草图的图像元素,如直线、圆弧、圆、样条曲线、圆锥曲线、点、文本和坐标系等,如图2-8所示。

图2-8 图元示例

课堂讲解课时:2课时

2.2.1 设计理论

在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【点】按钮,将鼠标移动至绘图区中的预定位置,单击鼠标左键即可绘制一个草绘点。参考点的用途包括:标明切点位置、显示线相切的接点、标明倒圆角的顶点等。

2.2.2 课堂讲解

下面讲解绘制各类图元的方法。

1.绘制直线

直线可分成两种线型,即几何线和中心线。几何线所指的是实线;中心线所指的是虚线,其作用为辅助几何图形的建立,但两者绘制方法相同,下面进行介绍。

(1)几何线。在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【直线】下拉列表框,其列表框中依次为【线链】、【直线相切】按钮,如图2-9所示。在系统默认情况下为【线链】。

图2-9 【直线】下拉列表框

图2-10 两点绘制直线

图2-11 直线相切

(2)中心线。在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【中心线】按钮,在绘图区单击第一个点作为中心线的轴,然后移动鼠标使中心线摆动到需要的角度,单击鼠标即可完成中心线的绘制,单击鼠标中键可取消绘制,如图2-12所示。可以继续单击绘制中心线。

图2-12 绘制中心线

2.绘制矩形

在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【矩形】下拉列表框,其列表框中依次为【拐角矩形】、【斜矩形】、【中心矩形】和【平行四边形】按钮,如图2-13所示,在系统默认情况下为【拐角矩形】。

图2-13 【矩形】下拉列表框

图2-14 绘制拐角矩形

图2-15 绘制斜矩形

图2-16 绘制中心矩形

图2-17 绘制平行四边形

3.绘制圆

在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【圆】下拉列表框,其列表框中依次为【圆心和点】、【同心】、【3点】和【3相切】按钮,如图2-18所示,在系统默认情况下为【圆心和点】。

图2-18 【圆】下拉列表框

图2-19 通过【圆心和点】绘制的圆

图2-20 绘制同心圆

图2-21 通过【3点】绘制的圆

图2-22 绘制与3个图元相切的圆

4.绘制椭圆

在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【椭圆】下拉列表框,其列表框中依次为【轴端点椭圆】和【中心和轴椭圆】按钮,如图2-23所示,在系统默认情况下为【轴端点椭圆】。

图2-23 【椭圆】下拉列表框

图2-24 绘制轴端点椭圆

图2-25 绘制中心和轴椭圆

名师点拨

当椭圆RxRy设置为相同的值时,即椭圆的长短轴相同,则椭圆被修改成一个圆。

5.绘制圆弧

在草绘界面下单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【弧】下拉列表框,其列表框中依次为【3点/相切端】、【圆心和端点】、【3相切】、【同心】和【圆锥】按钮。因为【圆锥】不属于圆弧的范畴,因此【圆锥】会在接下来的绘制曲线中进行详细介绍,本节不再赘述。如图2-26所示,在系统默认情况下为【3点/相切端】。

图2-26 【弧】下拉列表框

(1)3点/相切端。

●3点定弧:根据定义的3个点可以绘制圆弧。单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【3点/相切端】按钮,在绘图区选定两个点作为圆弧的起点和终点,然后移动鼠标指针确定半径后单击鼠标左键,即可绘制出经过这3个点的圆弧,如图2-27所示。

图2-27 绘制圆弧

● 相切端定弧:根据定义的两个图元可以绘制圆弧。单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【3点/相切端】按钮,在绘图区绘制与两个图元相切的圆弧,选定两个图元,即可绘制与选定两图元相切的圆弧,如图2-28所示。

图2-28 绘制相切圆弧

(2)圆心和端点:也可以根据圆心和半径绘制圆弧。

单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【圆心和端点】按钮,使用鼠标在绘图区定义一个圆心,然后移动鼠标指针确定半径,最后移动鼠标指针确定圆弧的起点和终点即可。

(3)3相切:下面绘制与多个图元相切的圆弧。

单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【3相切】按钮,在绘图区选定两个图元,如图2-29左图所示,系统会创建与选定两图元相切的圆弧;然后移动鼠标指针到第3个图元后单击鼠标左键,即可绘制出一个与选定图元相切的圆弧,如图2-29右图所示。

图2-29 选定图元并确定圆弧

(4)同心:还可以根据圆绘制同心圆弧。

单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【同心】按钮,使用鼠标选定已经创建的圆弧或圆弧的圆心,定义为与其同圆心(如图2-30左图所示),然后移动鼠标指针确定半径(如图2-30中图所示),最后移动鼠标指针确定圆弧的起点和终点即可,如图2-30右图所示。

图2-30 选择圆弧、确定圆弧半径和确定圆弧端点

另外还有两种绘制圆弧的方法。

● 单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【圆形】按钮,在绘图区绘制与两个图元相切的圆弧,选定两个图元,即可绘制与选定两图元相切的圆弧,如图2-31所示。

图2-31 绘制圆弧

● 单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【椭圆形】按钮,在绘图区选定两个图元,即可绘制与选定两图元相切的圆弧,如图2-32所示。

图2-32 绘制椭圆弧

6.绘制圆锥曲线

单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【圆锥】按钮,在绘图区选定两个点,确定圆锥曲线的两个端点,然后移动鼠标指针,确定曲线的rho值后单击即可。

rho值是指圆锥曲线的曲度,是表示曲线弯曲程度的量。rho可以在0.05~0.95的范围内取值,它的值越大,曲线的弯曲程度就越大,如图2-33所示。

图2-33 不同的rho值对应的圆锥曲线形状

7.绘制样条曲线

单击【草绘】工具选项卡【草绘】组中的【样条】按钮,在绘图区选定若干个点,然后单击鼠标中键,即可完成样条曲线的绘制,如图2-34所示。

绘制样条曲线的方法比较简单,但是样条曲线往往要经过多次的修改编辑之后才能满足设计要求,所以读者必须熟练地掌握样条曲线的修改方法。

双击尺寸标注,在显示的文本框中直接输入数值后,按Enter键即可完成修改(如果输入的是负值,则曲线向反方向延伸),如图2-35所示。

图2-34 样条曲线

图2-35 样条曲线的尺寸修改

另外,还可以使用鼠标直接拖动样条曲线的控制点的方法对其进行修改,如图2-36所示。

图2-36 样条曲线的修改

双击样条曲线会打开如图2-37所示的【样条】工具选项卡。下面详细介绍如何使用该组对样条曲线进行修改。

图2-37 【样条】工具选项卡

(1)单击【点】标签,系统弹出如图2-38所示的【点】面板。当在样条曲线上选定一个控制点后,【选定点的坐标值】选项的【X】、【Y】数值文本框中即可显示该控制点的坐标值,直接输入数值并按Enter键即可完成修改。

(2)单击【拟合】标签,系统弹出如图2-39所示的【拟合】面板。【稀疏】选项的功能是简化样条曲线的控制点,其值越大,简化的控制点就越多,简化后曲线的变化就越大,如图2-40所示为样条曲线进行稀疏拟合后的形状;【平滑】选项的功能是使样条曲线变平滑,其值越大,曲线就会变得越平滑,如图2-41所示为样条曲线进行平滑拟合后的形状。

图2-38 【点】面板

图2-39 【拟合】面板

图2-40 稀疏拟合后的样条曲线

图2-41 平滑拟合后的样条曲线

(3)单击【文件】标签,系统弹出如图2-42所示的【文件】面板。它的功能是将当前的样条曲线以文件形式保存,这里需要定义一个参考坐标,选定一个参考坐标后,才可以激活上方的3个功能按钮。

图2-42 【文件】面板

以下是该面板中各按钮的功能。

【从文件读取点坐标】按钮:打开已经存在的样条曲线。

【将点坐标保存到文件】按钮:保存当前的样条曲线(文件名后缀为.pts)

【显示样条的坐标信息】按钮:弹出信息窗口,并显示样条曲线的详细信息。如图2-43所示为样条曲线的【信息窗口】。

图2-43 样条曲线的【信息窗口】

(4)单击【样条】工具选项卡中的【切换到控制多边形模式】按钮,可以创建与样条曲线相切的多边形,仍可对控制点进行拖动编辑,如图2-44所示。

图2-44 样条曲线的相切多边形

(5)单击【样条】工具选项卡中的【曲率分析工具】按钮,打开如图2-45所示的样条曲线曲率定义框。拖动鼠标转动旋钮或者直接改变相应数值可调整比例和密度值,并且可以查看修改曲线的曲率效果,如图2-46所示。

按下Ctrl+Alt键,并在绘图区单击鼠标,可以增加曲线的控制点。

图2-45 样条曲线曲率定义框

图2-46 样条曲线曲率分析图

2.2.3 课堂练习——绘制基本草图

课堂练习开始文件:

课堂练习完成文件:ywj/02/2-1.sec.1

多媒体教学路径:多媒体教学→第2章→2.2练习

Step1 新建文件,如图2-47所示。

图2-47 创建草绘文件

Step2 绘制圆形,如图2-48所示。

图2-48 绘制圆形

Step3 绘制同心圆形,如图2-49所示。

图2-49 绘制同心圆形

Step4 绘制圆形,如图2-50所示。

图2-50 绘制圆形

Step5 绘制同一半径圆形,如图2-51所示。

图2-51 绘制同一半径圆形

Step6 绘制同心圆形,如图2-52所示。

图2-52 绘制同心圆形

Step7 绘制同半径圆形,如图2-53所示。

图2-53 绘制同半径圆形

Step8 绘制切线,如图2-54所示。

图2-54 绘制切线

Step9 绘制垂线,如图2-55所示。

图2-55 绘制垂线

Step10 绘制切线,如图2-56所示。

图2-56 绘制切线

Step11 删除线条,如图2-57所示。

图2-57 删除线条

Step12 绘制圆形,如图2-58所示。

图2-58 绘制圆形

Step13 设置相切约束,如图2-59所示。

图2-59 设置相切约束

Step14 删除线条,如图2-60所示。

图2-60 删除线条

Step15 绘制圆形,如图2-61所示。

图2-61 绘制圆形

Step16 绘制同心圆形,如图2-62所示。

图2-62 绘制同心圆形

Step17 绘制切线,如图2-63所示。

图2-63 绘制切线

Step18 绘制直线图形,如图2-64所示。

图2-64 绘制直线图形

Step19 删除线条,如图2-65所示。

图2-65 删除线条

Step20 绘制圆形,如图2-66所示。

图2-66 绘制圆形

Step21 设置相切约束,如图2-67所示。

图2-67 设置相切约束

Step22 删除线条,如图2-68所示。

图2-68 删除线条

Step23 绘制圆角,如图2-69所示。

图2-69 绘制圆角

Step24 完成草图绘制,如图2-70所示。

图2-70 完成草图绘制