5.4 绘制草图基本曲线
在SolidWorks中，通常将草图曲线分为基本曲线和高级曲线。在本节中将详细介绍草图的基本曲线，包括直线、中心线、圆、圆弧和椭圆等。
5.4.1 直线与中心线
在所有的图形实体中，直线或中心线是最基本的图形实体。
在命令管理器的“草图”选项卡中单击“直线”按钮
，属性管理器中显示“插入线条”面板，如图5-14所示，同时鼠标指针由箭头
形状变为笔形
。
当选择一种直线方向并绘制直线的起点后，属性管理器显示“线条属性”面板，如图5-15所示。
图5-14
图5-15
1. 插入线条
“插入线条”面板中主要选项的含义如下。
· 按绘制原样：就是按设计者的意图进行绘制的方法。可以使用“单击-拖动”和“单击-单击”方法。
· 水平：绘制水平线，直到释放鼠标。无论使用何种绘制模式，且光标在窗口中的任意位置，都只能绘制出单条水平直线，如图5-16所示。
图5-16
技术要点：
正常情况下，没有勾选此选项，要绘制水平直线，光标在水平位置平移即可，但光标不能远离锁定的水平线，否则只能绘制斜线。
· 竖直：绘制竖直线，直到释放鼠标。无论使用何种绘制模式，都只能绘制出单条竖直直线。
· 角度：以与水平线成一定角度绘制直线，直到释放鼠标。可以使用“单击-拖动”和“单击-单击”模式。
· 作为构造线：勾选此复选框将生成一条构造线。
· 无限长度：勾选此复选框可生成一条可修剪的、没有端点的直线。
技术要点：
“方向”选项区的某些选项和“选项”选项区的“无限长度”选项将会辅以“快速捕捉”工具。
2. 线条属性
绘制直线或中心线起点后，面板中显示“线条属性”，此面板中主要选项的含义如下。
· “现有几何关系”选项区：所绘制的直线是否有水平、垂直约束，若有则将显示在列表中。
· “添加几何关系”选项区：在“添加几何关系”选项区中包括“水平”“竖直”和“固定”3种约束。任选一种约束，直线将按约束来绘制。
· “参数”选项区：该选项区包括“长度”选项
和“角度”选项
，如图5-17所示。其中“长度”选项用于输入直线的精确值；“角度”选项用于输入直线与水平线之间的角度值。当“方向”为水平或竖直时，“角度”选项不可用。
· “额外参数”选项区：该选项区用于设置直线端点在坐标系中的参数，如图5-18所示。
图5-17
图5-18
中心线用作草图的辅助线，其绘制过程不仅与直线相同，其属性管理器中的操控面板也是相同的。不同的是，使用“中心线”草图命令生成的仅是中心线。
利用“直线”命令，不但可以绘制直线，还可以绘制圆弧。下面通过实例详解如何绘制。
动手操作—利用“直线”“中心线”命令绘制直线和圆弧
操作步骤
01新建SolidWorks零件文件。
02在功能区的“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮
，选择前视基准面作为草图平面，并自动进入草绘环境，如图5-19所示。
图5-19
03单击“中心线”按钮，在“插入线条”面板中选择“水平”单选按钮，再输入长度为100，然后在原点位置单击以确定中心线起点，向左拖动鼠标并单击以确定终点，即可完成水平中心线的绘制，如图5-20所示。
图5-20
04同理，继续绘制中心线，结果如图5-21所示。
图5-21
05单击“直线”按钮
，然后绘制如图5-22所示的3条连续直线，但不要终止直线命令。
图5-22
技术要点：
不终止命令，是想将直线绘制自动转换成圆弧绘制。
06在没有终止“直线”命令的情况下，并且准备绘制下一条直线时，将鼠标指针移动到该直线的起点位置，然后重新移动鼠标指针，此时看见即将绘制的曲线非直线而是圆弧，如图5-23所示。
图5-23
技术要点：
绘制连续直线时，当鼠标指针返回到直线起点后，会因拖动光标的方向不同而产生不同的圆弧。如图5-24所示为几种不同方向产生的圆弧绘制效果。
图5-24
技术要点：
但当拖动光标做水平或竖直移动时，不再生成连续直线，更不会生成连接圆弧，而是重新绘制新的直线，如图5-25所示。
图5-25
07同理，当绘制完圆弧后又变为直线绘制时，只需再重复上一步的操作，即可再绘制出相切的连接圆弧，直至完成多个连续圆弧的绘制，结果如图5-26所示。
图5-26
08最后退出草图，并保存文件。
5.4.2 圆与周边圆
在草图模式中，SolidWorks提供了两种圆的工具：圆和周边圆。按绘制方法，圆可分为“中心圆”类型和“周边圆”类型。实际上“周边圆”工具就是“圆”工具中的一种圆绘制类型。
在命令管理器的“草图”选项卡中单击“圆”按钮
，在属性管理器中显示“圆”面板。同时鼠标指针由箭头
形状变为笔形
，绘制圆后，“圆”面板变成如图5-27所示的状态。
图5-27
在“圆”面板中，包括两种圆的绘制类型：圆和周边圆。
1. 圆
“圆”类型是以圆心及圆上一点的方式来绘制圆的。“圆”类型主要选项和按钮的含义如下。
· 现有几何关系：当绘制的圆与其他曲线有几何约束关系时，程序会将几何关系显示在列表中。通过该列表，用户还可以删除所有约束和单个约束，如图5-28所示。
· 固定：单击此按钮，可将欠定义的圆进行固定，使其完全定义。固定后的圆不允许再编辑，如图5-29所示。
图5-28
图5-29
· X坐标置中
：圆心在X坐标上的参数值，可更改此值。
· Y坐标置中
：圆心在Y坐标上的参数值，可更改此值。
· 半径
：圆的半径值，可以更改此值。
选择“圆”类型来绘制圆，首先指定圆心位置，然后拖动指定圆的半径，当选择一个位置定位圆上一点时，圆绘制完成，如图5-30所示。在“圆”面板没有关闭的情况下，可继续绘制圆。
图5-30
技术要点：
在对面板中的选项及按钮进行解释时，若有与前面介绍的选项相同的选项，此处不再介绍。同理，后面若有相同的选项，也不再重复介绍，除有特殊意义例外。
2. 周边圆
“周边圆”类型的选项设置与“圆”类型的相同。“周边圆”类型是通过设定圆上3个点的位置或坐标来绘制圆的。
例如，首先在图形区中指定一点作为圆上第1点，拖动鼠标以指定圆上第2点，单击后再拖动鼠标以指定第3点，最后单击完成圆的绘制，其过程如图5-31所示。
图5-31
动手操作—利用“圆”命令和“周边圆”绘制草图
操作步骤
01新建零件文件。
02单击“草图绘制”按钮，选择前视基准面作为草图平面，进入草图环境。
03单击“圆”按钮
，然后绘制如图5-32所示的3组同心圆，暂且不管圆的尺寸及位置。
图5-32
04标注尺寸。单击“智能尺寸”按钮
，然后对圆进行尺寸约束，结果如图5-33所示。
图5-33
05再绘制一个直径为14的圆，如图5-34所示。
图5-34
06利用前面讲述的连续直线的绘制方法，单击“直线”按钮，绘制出如图5-35所示的直线和圆弧。
图5-35
07单击“添加几何关系”按钮，为绘制的连续直线添加几何约束，结果如图5-36所示。
图5-36
08同理，继续选择圆弧与圆，并进行“同心”几何约束，如图5-37所示。
图5-37
技术要点：
必须先几何约束，再尺寸约束，否则会产生过定义约束。
09对下面的圆弧和圆也添加“相切”几何约束关系，如图5-38所示。
图5-38
10利用“智能尺寸”命令，对约束后的圆弧进行尺寸约束，结果如图5-39所示。
图5-39
11单击“周边圆”按钮，然后创建一个圆。暂且不管圆的大小，但需要与附近的两个圆公切，如图5-40所示。
图5-40
12对绘制的周边圆应用尺寸约束，如图5-41所示。
13单击“剪裁实体”按钮
，最后对周边圆进行修剪，结果如图5-42所示。
图5-41
图5-42
5.4.3 圆弧
圆弧为圆上的一段弧，SolidWorks提供了3种圆弧绘制的方法：圆心／起／终点画弧、切线弧和3点圆弧。
在命令管理器的“草图”选项卡中单击“圆心／起／终点画弧”按钮
，在属性管理器显示“圆弧”面板，同时鼠标指针由箭头
形状变为笔形
，如图5-43所示。
图5-43
在“圆弧”面板中，包括3种圆的绘制类型：圆心／起／终点画弧、切线弧和3点圆弧，具体介绍如下。
1. 圆心／起／终点画弧
“圆心／起／终点画弧”类型是以圆心、起点和终点方式来绘制圆的。如果圆弧不受几何关系的约束，可在“参数”选项区中指定以下参数。
· X坐标置中
：圆心在X坐标上的参数值。
· Y坐标置中
：圆心在Y坐标上的参数值。
· 开始X坐标
：起点在X坐标上的参数值。
· 开始Y坐标
：起点在Y坐标上的参数值。
· 结束X坐标
：终点在X坐标上的参数值。
· 结束Y坐标
：终点在Y坐标上的参数值
· 半径
：圆的半径值，可以更改此值。
· 角度
：圆弧所包含的角度。
选择“圆心／起／终点画弧”类型来绘制圆弧，首先指定圆心位置，然后拖动鼠标指定圆弧起点（同时也确定了圆的半径），指定起点后再拖动鼠标指定圆弧的终点，如图5-44所示。
图5-44
技术要点：
在绘制圆弧的面板还没有关闭的情况下，是不能修改圆弧的。若要修改圆弧，需要先关闭面板再编辑。
2. 切线弧
“切线弧”类型的选项与“圆心／起／终点画弧”类型的选项相同。切线弧是与直线、圆弧、椭圆或样条曲线相切的圆弧。
绘制切线弧的过程是，首先在参照的直线、圆弧、椭圆或样条曲线的终点上单击，以指定圆弧起点，接着拖动鼠标以指定相切圆弧的终点，释放鼠标后完成一段切线弧的绘制，如图5-45所示。
图5-45
技术要点：
在绘制切线弧之前，必须先绘制参照曲线，如直线、圆弧、椭圆或样条曲线，否则会弹出警告提示对话框，如图5-46所示。
图5-46
当绘制第一段切线弧后，圆弧命令仍然处于激活状态。若需要创建多段相切圆弧，在没有中断切线弧绘制的情况下，继续绘制出第2、3……段切线弧，此时可按Esc键或双击或选择快捷菜单中的“选择”命令，以结束切线弧的绘制。如图5-47所示为按用户需要绘制的多段切线弧。
图5-47
3. 3点圆弧
“3点圆弧”类型也具有与“圆心／起／终点画弧”类型相同的设置选项，“3点圆弧”类型是以指定圆弧的起点、终点和中点的绘制方法。
绘制3点圆弧的过程是，首先指定圆弧起点，接着拖动鼠标以指定相切圆弧的终点，最后拖动鼠标指定圆弧中点，如图5-48所示。
图5-48
5.4.4 椭圆与部分椭圆
椭圆或椭圆弧是由两个轴和一个中心点定义的，椭圆的形状和位置由3个因素决定：中心点、长轴、短轴。椭圆轴决定了椭圆的方向，中心点决定了椭圆的位置。
1. 椭圆
在命令管理器的“草图”选项卡中单击“椭圆”按钮
，鼠标指针由
变成
。
在图形区指定一点作为椭圆中心点，属性管理器中将灰显“椭圆”面板，直至在图形区依次指定长轴端点和短轴端点并完成椭圆的绘制后，“椭圆”面板才亮显，如图5-49所示。
图5-49
“椭圆”面板中主要选项的含义如下。
· 作为构造线：勾选此复选框，绘制的椭圆将转换为构造线（与中心线类型相同）。
· X坐标置中
：中心点在X轴的坐标值。
· Y坐标置中
：中心点在Y轴的坐标值。
· 半径1
：椭圆的长轴半径。
· 半径2
：椭圆的短轴半径。
2. 部分椭圆
与绘制椭圆的过程类似，部分椭圆不但要指定中心点、长轴端点和短轴端点，还需指定椭圆弧的起点和终点。“部分椭圆”的绘制方法与“圆心／起／终点画弧”是相同的。
在命令管理器的“草图”选项卡中单击“部分椭圆”按钮
，鼠标指针由
变成
。在图形区指定一点作为椭圆的中心点，属性管理器中将灰显“椭圆”面板，直至在图形区依次指定长轴端点、短轴端点、椭圆弧起点和终点并完成椭圆弧的绘制，属性管理器亮显“椭圆”面板，如图5-50所示。
图5-50
技术要点：
在指定椭圆弧的起点和终点时，无论鼠标指针是否在椭圆轨迹上，都将产生弧的起点与终点。这是因为起点和终点是由中心点至鼠标指针的连线与椭圆相交而产生的，如图5-51所示。
图5-51
动手操作—利用“圆弧”“椭圆”和“椭圆弧”绘制草图
操作步骤
01新建零件文件。
02选择前视基准面为草图平面，并进入草图环境。
03利用“圆”命令绘制如图5-52所示的同心圆。
图5-52
04单击“椭圆”按钮
，然后选取同心圆的圆心作为椭圆的圆心，创建如图5-53所示的椭圆。
图5-53
05单击“圆心／起／终点画弧”按钮
，然后绘制圆弧1，并对圆弧进行尺寸约束，结果如图5-54所示。
图5-54
06再利用“圆心／起／终点画弧”命令，绘制如图5-55所示的圆弧2。
图5-55
07利用几何约束，将圆弧2与圆弧进行相切约束，如图5-56所示。
图5-56
技术要点：
相切约束之前，删除部分尺寸约束后，需要对圆弧1使用“固定”约束关系，否则圆弧1的位置会发生移动。
08单击“3点画弧”按钮
，绘制如图5-57所示的两条圆弧。
图5-57
09利用尺寸约束和几何约束命令，对两个圆弧分别进行尺寸标注和相切约束，结果如图5-58所示。
图5-58
10利用“修剪实体”命令，对整个图形进行修剪，结果如图5-59所示。
图5-59
5.4.5 抛物线与圆锥双曲线
抛物线与圆、椭圆及双曲线在数学方程中同为二次曲线。二次曲线是由截面截取圆锥所形成的截线，二次曲线的形状由截面与圆锥的角度而定，同时在平行于上视基准面、右视基准面上由设定的点来定位。一般的二次曲线圆、椭圆、抛物线和双曲线的截面示意图，如图5-60所示。
图5-60
可通过以下方式来执行“抛物线”命令。
· 在命令管理器的“草图”选项卡中单击“抛物线”按钮
。
· 在“草图”工具条中单击“抛物线”按钮
。
· 在菜单栏中执行“工具”|“草图绘制实体”|“抛物线”命令。
当执行“抛物线”命令后，鼠标指针由
变成
。在图形区首先指定抛物线的焦点，接着拖动鼠标指定抛物线顶点，指定顶点后将显示抛物线的轨迹，此时根据轨迹来截取需要的抛物线段，截取的段就是绘制完成的抛物线。完成抛物线的绘制后，在属性管理器中将显示“抛物线”面板，如图5-61所示。
“抛物线”面板中主要选项的含义如下。
· 开始X坐标
：抛物线截取段起点的X坐标。
· 开始Y坐标
：抛物线截取段起点的Y坐标。
· 结束X坐标
：抛物线截取段终点的X坐标。
· 结束Y坐标
：抛物线截取段终点的Y坐标。
· 中央X坐标
：抛物线焦点的X坐标。
· 中央Y坐标
：抛物线焦点的Y坐标。
· 顶点X坐标
：抛物线顶点的X坐标。
· 顶点Y坐标
：抛物线顶点的Y坐标。
图5-61
技术要点：
可以拖动抛物线的控标，以此更改抛物线。