2.5　绘制草图高级曲线

所谓高级曲线，是指由基本曲线组成或基于基本曲线的二次绘制的曲线类型，包括矩形、槽口曲线、多边形、样条曲线、抛物线、交叉曲线、圆角、倒角和文本等。

2.5.1　矩形

SolidWorks向用户提供了5种矩形类型，包括【边角矩形】、【中心矩形】、【三点边角矩形】、【三点中心矩形】和【平行四边形】。

单击【草图】选项卡中的【边角矩形】按钮，鼠标指针由变成，打开【边角矩形】属性面板。但该属性面板中的【参数】选项区灰显，当绘制矩形后属性面板完全亮显，如图2-63所示。

通过该属性面板可以为绘制的矩形添加几何关系，【添加几何关系】选项区如图2-64所示。还可以通过参数设置对矩形重定义，【参数】选项区如图2-65所示。

【参数】选项区中各选项含义如下。

●　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【边角矩形】属性面板的【矩形类型】选项区中包含5种矩形类型，见表2-3。

2.5.2　槽口曲线

槽口曲线工具用来绘制机械零件中键槽特征的草图。单击【草图】选项卡中的【直槽口】按钮，鼠标指针由箭头变成，打开【槽口】属性面板，如图2-66所示。

【槽口】属性面板中包含有4种槽口类型，【三点圆弧槽口】和【中心点圆弧槽口】类型的选项设置与【直槽口】和【中心点槽口】类型的选项设置（图2-66）不同，如图2-67所示。

【槽口】属性面板中各选项的含义如下。

●　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：以两个中心之间的距离作为直槽口的长度。

●　总长度：以槽口的总长度作为直槽口的长度。

●　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】类型以两个端点来绘制槽。绘制过程如图2-68所示。

2.中心点槽口

【中心点槽口】类型以中心点和槽口的一个端点来绘制槽。绘制方法是，在图形区中指定某位置作为槽口的中心点，然后移动指针以指定槽口的另一端点，在指定端点后再移动指针以指定槽口宽度，如图2-69所示。

技术要点：

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

3.三点圆弧槽口

【三点圆弧槽口】类型是在圆弧上用三个点绘制圆弧槽口。其绘制方法是，在图形区单击以指定圆弧的起点，通过移动指针指定圆弧的终点并单击，接着又移动指针指定圆弧的第三点再单击，最后移动指针指定槽口宽度，如图2-70所示。

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。其绘制方法是，在图形区单击以指定圆弧的中心点，通过移动指针指定圆弧的半径和起点，接着通过移动指针指定槽口长度并单击，再移动指针指定槽口宽度并单击以生成槽口，如图2-71所示。

2.5.3　多边形

【多边形】工具可用来绘制圆的内切或外接正多边形，边数为3～40之间。

单击【草图】选项卡中的【多边形】按钮，鼠标指针由变成，打开【多边形】属性面板，如图2-72所示。

【多边形】属性面板中各选项含义如下。

●　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。

●　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，首先在图形区指定的正三角形中点，然后拖动指针指定圆的直径，并旋转正三角形使其符合要求，如图2-73所示。

技术要点：

多边形是不存在任何几何关系的。

2.5.4　样条曲线

样条曲线是使用诸如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向用户提供了3种样条曲线的创建方式：样条曲线、样式样条曲线和方程式驱动的曲线。

1.样条曲线

利用【样条曲线】命令，用户可以绘制由2个或2个以上极点构成的样条曲线。

单击【草图】选项卡中的【样条曲线】按钮，鼠标指针由变成，当绘制了样条曲线且双击鼠标后（或按ESC键结束绘制后再选中样条曲线），打开【样条曲线】属性面板，如图2-74所示。

【样条曲线】属性面板中各选项含义如下。

●　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，PropertyManager将曲率检查梳形图添加到样条曲线，如图2-75所示。

●　保存内部连续性：勾选此复选框，曲率比例逐渐减小，如图2-76所示；取消勾选，则曲率比例大幅度减小，如图2-77所示。

●　样条曲线控制点数：在图形区域中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。

技术要点：

【曲率半径】和【曲率】选项，仅从【样条曲线工具】工具栏或快捷菜单中选择【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2-78所示。

●　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到其初始状态。

●　重设所有控标：单击此按钮，将所有样条曲线控标重返到其初始状态。

●　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，如图2-79所示。【弛张样条曲线】命令可通过拖动多边形上的控制节点而重新使用。

●　成比例：拖动端点时保留样条曲线形状。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，UG最高的样条阶次为24，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：

7X+5-3=35（阶次为2）

2t-3t+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：

●　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。

●　便于数据传唤，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：单段样条曲线的阶次由定义点的数量控制，阶次=顶点数-1，因此单段样条曲线最多只能使用25个点。这种方式受到一定的限制。定义的数量越多，样条曲线的阶次就越高，样条曲线的形状就会出现意外结果，所以一般不采用，另外单段样条曲线不能封闭。

●　多段方式：多段样条曲线的阶次由用户指定（≤24），样条曲线定义点的数量没有限制，但至少比阶次多一点（如5次样条曲线，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

在样条曲线每段上的端点，主要是针对多段样条曲线而言的，单段样条曲线只有2个节点，即起点和终点。

2.样式样条曲线

【样式样条曲线】命令是SolidWorks 2020新增的草图功能。【样式样条曲线】命令可以绘制带有控制点的样条曲线，如图2-80所示。通过移动控制点达到调整样条曲线形状的目的。

3.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来绘制的曲线。

单击【草图】选项卡中的【方程式驱动的曲线】按钮，打开【方程式驱动的曲线】属性面板。该属性面板中有两种方程式驱动曲线的绘制类型：【显性】和【参数性】。【显性】类型的选项设置如图2-81所示，【参数性】类型的选项设置如图2-82所示。

【参数】选项区中的选项含义如下。

●　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。

●　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。

（1）【显性】类型。

【显性】类型为范围的起点和终点定义x值，y值沿x值的范围而计算。显性方程主要包括正弦函数、一次函数和二次函数。

例如在方程式文本框中输入“2*sin(3*x+pi/2)”，然后在x1文本框中输入“-pi/2”、在x1文本框中输入“pi/2”，单击【确定】按钮后生成正弦函数的方程式曲线，如图2-83所示。

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字。若强制执行错误的方程式，属性管理器将提示“方程式无效，请输入正确方程式”。

（2）【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后，单击【确定】按钮生成曲线，如图2-84所示。

2.5.5　绘制圆角

绘制圆角工具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。

单击【草图】选项卡中的【绘制圆角】按钮，打开【绘制圆角】属性面板，如图2-85所示。

【绘制圆角】属性面板中各选项含义如下。

●　要圆角化的实体：当选取一个草图实体时，它出现在该列表中。

●　圆角半径：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，事先得绘制要进行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2-86所示；另一种则是选取矩形顶点，如图2-87所示。

2.5.6　绘制倒角

单击【草图】选项卡中的【绘制倒角】按钮，打开【绘制倒角】属性面板。【倒角参数】选项区中有【角度距离】和【距离-距离】两种倒角类型，如图2-88所示。

●　【角度距离】类型：将按角度参数和距离参数来定义倒角，如图2-89a所示。

●　【距离-距离】类型：将按距离参数和距离参数来定义倒角，如图2-89b所示。

●　相等距离：将按相等的距离来定义倒角，如图2-89c所示。

●　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，可以一个一个地选择，也可以按住Ctrl键连续选择。

动手操作——绘制轴承座轮廓草图

本例的轴承座轮廓草图主要由直线、圆形和圆弧等曲线构成，如图2-90所示。

①　新建零件文件。

②　单击【草图】选项卡中的【草图绘制】按钮，选择上视基准面作为草图平面进入草图环境。

③　单击【草图】选项卡中的【圆】按钮，以草图坐标系原点为圆心，绘制直径为40和25的两个同心圆，如图2-91所示。按Esc键结束当前绘制命令（此操作适用于任何草图绘制命令）。

④　单击【草图】选项卡中的【边角矩形】按钮，绘制一个长100、宽15的矩形，如图2-92所示。

⑤　单击【草图】选项卡中的【智能尺寸】按钮，对矩形添加尺寸约束以进行定位，如图2-93所示。

⑥　单击【草图】选项卡中的【三点圆弧】按钮，然后依次在直径为40的圆、矩形左上顶点以及该两点之间的右侧区域单击，绘制一段未知半径的圆弧，如图2-94所示。

⑦　利用【智能尺寸】命令添加尺寸约束。接着按Ctrl键选取大圆和圆弧，并在弹出的【属性】属性面板中单击【相切】按钮，添加相切几何约束，如图2-95所示。

⑧　同理，再利用【三点圆弧】命令绘制其余两段圆弧，如图2-96所示。

⑨　接着为两段圆弧添加尺寸约束和相切几何约束（方法同上），结果如图2-97所示。

⑩　再按Ctrl键选取半径为50的圆弧的端点和竖直中心线进行重合几何约束，如图2-98所示。

⑪　单击【草图】选项卡中的【中心矩形】按钮，在矩形底边的中点位置绘制一个长50、宽10的小矩形，如图2-99所示。

⑫　单击【草图】选项卡中的【剪裁实体】按钮，弹出【剪裁实体】属性面板。移动光标至图形区域，按住左键在待剪裁图元上划过，即可完成剪裁，结果如图2-100所示。

⑬　至此，轴承座轮廓草图绘制完成，最后将草图文件保存。

2.5.7　文本

用户可以使用文本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）绘制文本，并且拉伸或剪切文本以创建实体特征。

单击【草图】选项卡中的【文本】按钮，打开【草图文字】属性面板，如图2-101所示。

【草图文字】属性面板中各选项含义如下。

●　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，文本沿对象出现。

●　文字：在文本框中输入文字。

●　链接到属性：将草图文本链接到自定义属性。

●　加粗、倾斜、旋转：将选择的文本加粗、倾斜、旋转，如图2-102所示。

●　左对齐、居中、右对齐、两端对齐：使文本沿参照对象左对齐、居中对齐、右对齐、两端对齐，如图2-103所示。

●　竖直反转、水平反转：使文本沿参照对象竖直反转、水平反转，如图2-104所示。

●　宽度因子：文本宽度比例。仅当取消勾选【使用文档字体】复选框时才可用。

●　间距：文本字体间距比例。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：使用用户默认输入的字体。

●　字体：当取消勾选【使用文档字体】复选框后，【字体】按钮亮显。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大小等，如图2-105所示。

在默认情况下，绘制的文本是以坐标原点为对齐参照的，因此在【草图文字】属性面板中文本对齐方式按钮将灰显，如图2-106所示。

技术要点：

文本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本时，这些命令将灰显。