2.1 绘制草图的基本知识

在介绍具体的草图绘制方法之前，先对草图绘制的基本概念进行必要的说明，再对草图绘制中要用到的专门术语进行解释。这样有利于读者领会，加快掌握草图绘制知识。

2.1.1 草图的自由度

在机械类产品中，基本构架支撑运动部件，运动部件完成产品功能。运动和固定的主要知识基础是约束度和自由度。约束度与自由度是相对的概念。一个物体的约束度与自由度之和等于6。完全自由的空间物体有6个方向的自由度，即3个坐标方向的移动自由度和围绕3个坐标轴的旋转自由度。

通常在平面上绘制直线、矩形、圆弧等（可将这些对象称为草图实体）。平面上的草图实体只有3个自由度，即沿着X和Y轴的移动及图形可变的大小。图形具有的自由度与对图形所附加的控制条件有关。添加了控制条件的图形自由度会减少。通常在参数化软件中用以限制图形自由度的方法是标注尺寸和添加几何约束。

1．点的自由度

点包括平面上任意的草图点、线段端点、圆心点或图形的控制点等。坐标原点（3个坐标平面的共有点）是系统默认的固定点，如图2-1中①所示。其他没有任何限制的点可以沿水平方向和垂直方向任意移动，如图2-1中②所示。若要限制点的移动，可以添加水平约束或标注垂直方向的尺寸（点只能沿水平方向移动），如图2-1中③④所示；若同时标注垂直和水平方向的尺寸，则点被固定，自由度为0，如图2-1中⑤所示。

2．直线的自由度

没有任何限制的直线可以沿水平方向和垂直方向任意移动、旋转及沿长度方向伸缩，如图2-2中①所示。固定一个端点后，直线只能旋转和伸缩，如图2-2中②所示。若给定角度，直线只能伸缩，如图2-2中③所示；若给定长度，直线只能旋转，如图2-2中④所示；若给定长度和角度，直线被完全固定，自由度为0，如图2-2中⑤所示。若固定两端点，直线被完全固定，如图2-2中⑥所示。

3．圆的自由度

没有任何限制的圆可以沿水平方向和垂直方向任意移动，也可以任意调整圆的大小，如图2-3中①所示。添加直径后，圆只能任意移动圆心，如图2-3中②所示。再固定圆心后，圆被完全固定，如图2-3中③所示。

传统参数化造型中的草图必须是完全定义的，即草图实体的平面位置和角度都必须完全确定。变量化技术解决了完全定义草图的难题。当然变量化技术并不是帮助人们自动地为草图添加尺寸和几何约束，而是将没有明确定义的草图尺寸当作变量存储起来，暂时以当前的绘制尺寸赋值，这样不影响利用草图生成特征，以及其后的装配工作。

SolidWorks软件支持变量化设计。利用变量化设计可以有效地提高几何建模的速度，方便易用。绘制草图时，尽量将草图中的某点与固定不动的坐标原点重合，尽量将草图完全定义，以避免在后续的编辑操作中产生无法预知的结果或操作失败。在SolidWorks草图环境中，草图通过不同的颜色显示其约束状态，见表2-1。

2.1.2 草图绘制过程

SolidWorks中的草图绘制极为方便快捷，支持参数化，同时支持变量设计，从而可以通过几何关系和尺寸改变草图形状。为了发挥变量化的灵活性，在SolidWorks中只需绘制出尺寸大致相当的图形，再标注合适的尺寸，然后添加几何约束就可以完成图形的精确设定。草图绘制的基本过程为：选择绘制草图的面→绘制图形→添加几何关系→标注尺寸→检查草图合法性→修复草图，如图2-4中①～⑥所示。如果模型简单或者是熟练的高手，常常会省去第⑤和第⑥步。

绘制一个矩形的过程如下。

（1）新建文件

启动SolidWorks后，单击“新建”按钮或者按下组合键〈Ctrl+N〉，在弹出的“新建SolidWorks文件”对话框中选择“零件”，单击“确定”按钮完成新文件创建的操作。

（2）指定草图绘制平面

SolidWorks提供了一个初始的绘图参考体系，包括一个原点和3个坐标平面。对于新建的零件，可以利用3个基准平面中的任意一个作为草图绘制的参考平面。在建模过程中还有3个平面可以作为草图绘制基准平面：一是已有模型的平面；二是创建出的基准平面；三是拉伸出来的直线曲面。

单击“草图”选项卡，再单击“草图绘制”按钮，如图2-5中①②所示。系统提示选择绘制草图的基准平面，选择“前视基准平面”后即进入草图绘制界面，如图2-5中③④所示。

（3）绘制草图几何形状

SolidWorks提供了非常实用的草图实体绘制工具和草图实体编辑工具，这些命令集中于“草图”工具栏中。绘制时可以用“草图”工具栏中的工具绘制，也可以用“工具面板”中的草图工具绘制。

初始环境中的坐标原点在草图绘制环境下显示为红色，可作为草图绘制的原点。

单击“边角矩形”按钮，如图2-6中①所示。SolidWorks为草图绘制过程提供了许多智能化、直观的反馈信息。当鼠标指针在绘图区中移动时，鼠标指针变成形状，单击原点来确定矩形的第一个角点；随着鼠标的拖动，在鼠标指针旁边显示出矩形的尺寸，单击确定矩形的另一点，如图2-6中②③所示。单击“确定”按钮完成矩形绘制，如图2-6中④所示。

单击“保存”按钮或者按组合键〈Ctrl+S〉，保存文件。

（4）结束草图绘制

草图绘制完毕后，结束草图绘制的方式如下。

1）单击“退出草图”按钮，如图2-7中①所示。

2）单击“选择”按钮或“重建模型”按钮，如图2-7中②③所示。

3）在绘图区任意位置右击，从弹出的快捷菜单中单击“退出草图”按钮，如图2-7中④所示。

4）单击绘图区域右上角的按钮，如图2-7中⑤所示。

5）可按〈Esc〉键。

6）选择“插入”→“退出草图”命令。

2.1.3 草图对象的选择和删除草图实体

1．草图对象的选择

选择是SolidWorks默认的工作状态，草图环境也不例外。进入草图绘制环境后，“选择”按钮处于激活状态（呈按下状态），鼠标指针形状为，只有在选择其他命令后，选择按钮才暂时关闭。

（1）选择预览

当鼠标指针接近被选择的对象时，该选择对象改变颜色，说明鼠标已拾取到对象，这种功能称为选择预览。此时单击鼠标左键就可以选中对象，选中对象后对象会变为另一种颜色，说明此对象已被选中。当选择不同类型的对象时，鼠标指针就会显示出不同的形状。草图实体对象类型与鼠标指针的对应关系见表2-2。

（2）选择多个操作对象

很多操作需要同时选择多个对象，可以采用两种选择方法。

1）按住〈Ctrl〉键不放，依次选择多个草图实体。

2）按住鼠标左键不放，拖拽出一个矩形，矩形所包围的草图实体都将被选中。

第一种方法的可控性较强，而第二种方法更为快捷。若要取消已经选择的对象，使其恢复到未选择状态，同样可以在按住〈Ctrl〉键的同时再次选择要取消的对象即可。

注意：框选对象时，根据鼠标指针的拖动方向可分为两种情况：

1）由左向右拖动鼠标框选草图实体，选择框显示为实线，选择的草图实体只有完全被框选住才能被选中，如图2-8中①～③所示；

2）由右向左拖动鼠标框选草图实体，选择框显示为虚线，只要草图实体有一部分在选择框内，该草图实体即被选中，如图2-8中④～⑦所示。

2．删除草图实体的3种方法

1）选择草图实体后右击，从弹出的快捷菜单中选择“删除”命令，如图2-9中①②所示。结果如图2-9中③所示。

2）选择实体，按〈Delete〉键，可直接删除。

3）单击“草图”面板中的“剪裁实体”按钮，从弹出的“剪裁”属性管理器中选择最后一项“剪裁到最近端”，如图2-10中①②所示。选中要删除的实体，如图2-10中③所示。结果如图2-10中④所示。单击“确定”按钮，如图2-10中⑤所示。