catia实用教程第3章

第3章草图设计3.1概述3.2进入和退出草图设计的环境3.3绘制图形3.4图形编辑3.5约束控制习题3.1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3-1（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3-1（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3-1（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3-13.2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3-2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3-2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。图3-2草图设计的环境3.3绘制图形选取菜单【Insert】【Profile】即可显示图3-3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3-4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3-3有关绘制图形的菜单图3-4【Profile】工具栏的图标3.3.1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3-5所示的状态。【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。图3-51．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”文本本编辑框键入起点的坐标。【Sketchtools】工具栏也随之改变为图3-6所示绘制直线段的状态。图3-62.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3-7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。图3-7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。3.3.2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】工具具栏扩展为图3-8所示的状态。图3-8（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3-8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3-9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3-82.绘制任意方向的矩形单击该图标，提示区出现“Selectorclickthefirstpointtocreatearectangle”的提示，示，【Sketchtools】工具栏扩展为图3-10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3-11（a）。图3-10（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3-11（b）。(a)(b)图3-11绘制任意方向的矩形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3-10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3-12（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3-12（b）。(a)(b)图3-12绘制平行四边形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3-1313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3-14（a）。图3-13（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3-14（b）。(a)(b)图3-14绘制长圆形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3-15的状态。图3-15绘制弯曲的长圆形时的【Sketchtools】工具栏（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3-16（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3-16（b）。(a)(b)图3-16绘制弯曲的长圆形6.绘制钥匙孔单击该图标，提示区出现“Selectorclicktodefinethehexagon”的提示，输入正六边形的的中心，【Sketchtools】工具栏显示为图3-17的状态。图3-17绘制钥匙孔时的【Sketchtools】工具栏钥匙孔有大、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3-18(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3-18(b)所示的钥匙孔。(a)(b)图3-18绘制钥匙孔7.绘制正六边形单击该图标，提示区出现“Selectorclicktodefinethehexagon”的提示，输入正六边形的的中心，【Sketchtools】工具栏显示为图3-19的状态。图3-19输入正六边形的中心之后的【Sketchtools】工具栏输入一个点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3-20(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3-20(b)所示的正六边形。(a)(b)图3-20绘制正六边形3.3.3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3-21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3-21图3-224.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3-22所示的大圆。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3-23所示的状态。图3-23圆心、半径方式绘制圆弧的【Sketchtools】工具栏（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3-24（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3-24（b）。（a）(b)图3-24圆心、半径、起始角、包含角方式绘制圆弧3.3.4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3-25所示样条曲线。图3-25绘制样条曲线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3-26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3-26圆弧连接3.3.5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3-27所示的状态。图3-27开始绘制椭圆时的【Sketchtools】工具栏（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3-28(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-