三維參數(shù)化造型及設計概要課件

三維參數(shù)化造型及設計第三講參數(shù)設計約束與草圖繪制三維參數(shù)化造型及設計第三講參數(shù)設計約束與草圖繪制1一、設計約束1、約束的概念約束指事物存在所必須具備的某種條件或事物之間應滿足的某種關系，約束的觀點反映了事物之間的聯(lián)系。

參數(shù)設計約束指設計中直線、圓弧等圖素的性質、屬性和圖素之間滿足的某種關系，以及圖形和尺寸之間滿足某種關系。一、設計約束1、約束的概念22、約束度與自由度（1）機械設計中的約束度與自由度機械類產(chǎn)品中，基本構架支撐運動部件，運動部件完成產(chǎn)品功能。運動和固定的主要知識基礎是約束度和自由度，約束度與自由度是相反的概念。機構研究的一個重點就是約束度與自由度，如導軌連接允許載荷沿導軌運動，用學術術語解釋是導軌上的載荷只有一個自由度。從約束度的角度解釋，則是“導軌約束了載荷除延導軌運動以外的五個空間自由度”。一個物體的約束度與自由度之和等于6，自由的空間物體有六個自由度，即三個坐標方向的移動和圍繞三個坐標軸的旋轉。2、約束度與自由度3（2）參數(shù)設計中的約束度與自由度參數(shù)設計中的約束度與前述概念相同，只是約束對象有了變化。設計約束度：對圖素施加的某個約束使組成圖形的圖素的自由度降低的個數(shù)稱為該約束的約束度。三維設計軟件中約束的對象（即圖素）有兩種：草圖繪制的對象和裝配中的零件對象。（2）參數(shù)設計中的約束度與自由度4草圖繪制的對象是平面上的對象，如直線、矩形、圓等，我們將這些對象稱為草圖實體。平面上的草圖實體只有三個自由度，即沿著X和Y的移動，以及圍繞垂直于平面的Z軸的旋轉（任意的繪圖平面均可以認為是XY平面）。移動改變草圖實體的位置，旋轉改變草圖實體的角度。裝配中的零件對象是空間中的對象，其有六個自由度。草圖繪制的對象是平面上的對象，如直線、矩形、圓等，我們將這些53、參數(shù)設計草圖繪制中約束的分類約束對象的約束模型將約束區(qū)分為幾何約束和尺寸約束。（1）尺寸約束。尺寸約束表示元素之間的位置關系，如點到點的距離、邊與邊的夾角等。包括：長度、高度、半徑等。這樣的約束是確定元素的尺寸大小和相對距離，在將來的設計中，這些尺寸可能改變，也可能被另外的零件引用。3、參數(shù)設計草圖繪制中約束的分類6（2）幾何約束。幾何約束表示幾何元素拓撲和結構上的關系，如點在一條邊上、邊與圓相切、邊與邊平行等等。包括：相互平行、相互同心、兩線等長等。這樣的約束是確定它們的結構關系，而這種結構關系在未來的設計中（圖形的尺寸驅動過程中）是保持不變的。在SolidWorks中幾何約束稱作幾何關系，包括如下幾種：

水平、豎直、共線、全等、垂直、平行、相切、同心、中點、交叉點、重合、相等、對稱、固定、穿透、融合點。（2）幾何約束。7二、草圖繪制（Sketching）1、開始繪制草圖的平面選擇SolidWorks的設計空間中默認包含三個坐標平面——稱作基準面，分別是前視、上視、右視，當生成一個新零件或裝配體時，為第一個草圖選擇的基準面決定零件的方位。如果建立一個新零件，并且沒有選擇基準面就開始繪制草圖，則基準面默認為前視。如果將繪制的第一個草圖為零件的上視圖，則在單擊草圖繪制工具之前，應在FeatureManager設計樹中選擇上視。如果第一個草圖為右視圖，則選擇右視。二、草圖繪制（Sketching）1、開始繪制草圖的平面選擇82、草圖繪制復雜程度選擇在很多情況下，利用一個復雜輪廓草圖來生成一個拉伸特征，與利用一個較簡單的輪廓草圖與幾個額外的特征生成一個拉伸特征，具有相同的結果。例如：一個拉伸特征的邊線需進行圓角處理，可以繪制一個包含圓角的復雜草圖；或是繪制一個較簡單的草圖，其后再添加圓角特征。2、草圖繪制復雜程度選擇9草圖繪制的復雜程度是一個需要權衡的問題，二者各有利弊，下面是一些需要考慮的因素：

a、重建復雜的草圖時速度比較快。如：草圖圓角的重建速度比圓角特征快，但是復雜草圖的繪制和編輯都比較麻煩。

b、簡單的草圖比較容易管理且比較靈活。如有必要，可以對個別特征重新排序和壓縮。草圖繪制的復雜程度是一個需要權衡的問題，二者各有利弊，下面是103、選擇及選擇結果預覽4、基本幾何元素繪制工具5、草圖編輯工具3、選擇及選擇結果預覽116、標注草圖尺寸（Dimensions）使用尺寸標注工具給草圖實體和其它對象標注尺寸。尺寸標注的形式取決所選定的實體項目。對某些形式的尺寸標注(點到點、角度、圓)，尺寸所放置的位置也會影響其形式。6、標注草圖尺寸（Dimensions）127、添加、修改草圖中的幾何關系(GeometricRelations)單擊標注幾何關系工具欄上的添加幾何關系圖標，或單擊工具、幾何關系、添加，以在草圖實體之間或在草圖實體與基準面、軸、邊線、頂點之間生成幾何關系。生成幾何關系時，其中至少必須有一個項目是草圖實體。其它項目可以是草圖實體或邊線、面、頂點、原點、基準面、軸，或其它草圖的曲線投影到草圖基準面上形成的直線或圓弧。7、添加、修改草圖中的幾何關系(GeometricRela13添加幾何關系對話框會根據(jù)選擇的實體選擇最佳的默認幾何關系，并在選項按鈕的中間以一個點表示已經(jīng)選擇。已經(jīng)存在的幾何關系在按鈕周圍以黑圈標記。不適合于所選項目的幾何關系將無法使用。通過使用顯示/刪除幾何關系，可以查看草圖中所有實體的幾何關系，或查看有疑問的特定草圖實體的幾何關系。如果草圖有"過定義"或"無解"，可以使用顯示/刪除來查看并刪除必要的幾何關系。添加幾何關系對話框會根據(jù)選擇的實體選擇最佳的默認幾何關系，并148、草圖幾何體狀態(tài)(SketchGeometryStatus)草圖幾何體可有以下幾種狀態(tài)：完全定義：黑色。完整而正確地描述了尺寸和幾何關系。欠定義：藍色。尺寸和幾何關系未完全定義，直線可能意外地移動或改變尺寸。過定義：紅色。此幾何體被過多的尺寸和（或）幾何關系約束。8、草圖幾何體狀態(tài)(SketchGeometrySta15懸空：褐色，虛線。只適用于懸空幾何模型的最后一個已知位置上自動添加草圖的草圖實體。無解：粉紅色。此幾何位置無法使用當前的幾何關系。無效：黃色。如果草圖解出，則幾何體將是無效的。懸空：褐色，虛線。只適用于懸空幾何模型的最后一個已知位置上自169、草圖的狀態(tài)草圖可能處于以下五種狀態(tài)中的任何一種：完全定義：草圖中所有的直線和曲線及其位置，均由尺寸或幾何關系或兩者同時定義。過定義：尺寸或（和）幾何關系過多或發(fā)生沖突。欠定義：草圖中的一些尺寸或幾何關系未定義，并可以隨意更改。您可以將鼠標指向端點、直線或曲線，然后拖動它們直到草圖實體改變形狀。9、草圖的狀態(tài)17沒有找到解：草圖未解出。顯示導致草圖不能解出的幾何體、幾何關系和尺寸。找到無效的解：草圖雖解出但會產(chǎn)生無效的幾何體，如零長度線段、零半徑圓弧或自相交叉的樣條曲線。草圖的狀態(tài)顯示于SolidWorks窗口底部的狀態(tài)欄中。在SolidWorks應用程序中，使用草圖生成特征前，您不需要完全標注或定義您的草圖。然而，在您考慮零件完成之前，應該完全定義您繪制的草圖。沒有找到解：草圖未解出。顯示導致草圖不能解出的幾何體、幾何關1810、草圖尺寸或幾何關系狀態(tài)(SketchDimensionorRelationStatus)草圖尺寸或幾何關系可能處于以下狀態(tài)：懸空：褐色，虛線。不再能夠解出的尺寸（例如已刪除實體的尺寸）。滿足：黑色。完全并正確定義的尺寸。過定義：紅色。一個或多個實體被尺寸或幾何關系過定義。無解：粉紅色。尺寸或幾何關系導致無法確定一個或多個草圖實體的位置。從動：灰色。尺寸值通過解出草圖來驅動。10、草圖尺寸或幾何關系狀態(tài)(SketchDimensi1911、繪制草圖的推薦步驟繪制草圖形狀，其次確定草圖各元素間的幾何關系、位置關系和定位尺寸，最后標注草圖的形狀尺寸。11、繪制草圖的推薦步驟20三維參數(shù)化造型及設計第三講參數(shù)設計約束與草圖繪制三維參數(shù)化造型及設計第三講參數(shù)設計約束與草圖繪制21一、設計約束1、約束的概念約束指事物存在所必須具備的某種條件或事物之間應滿足的某種關系，約束的觀點反映了事物之間的聯(lián)系。

參數(shù)設計約束指設計中直線、圓弧等圖素的性質、屬性和圖素之間滿足的某種關系，以及圖形和尺寸之間滿足某種關系。一、設計約束1、約束的概念222、約束度與自由度（1）機械設計中的約束度與自由度機械類產(chǎn)品中，基本構架支撐運動部件，運動部件完成產(chǎn)品功能。運動和固定的主要知識基礎是約束度和自由度，約束度與自由度是相反的概念。機構研究的一個重點就是約束度與自由度，如導軌連接允許載荷沿導軌運動，用學術術語解釋是導軌上的載荷只有一個自由度。從約束度的角度解釋，則是“導軌約束了載荷除延導軌運動以外的五個空間自由度”。一個物體的約束度與自由度之和等于6，自由的空間物體有六個自由度，即三個坐標方向的移動和圍繞三個坐標軸的旋轉。2、約束度與自由度23（2）參數(shù)設計中的約束度與自由度參數(shù)設計中的約束度與前述概念相同，只是約束對象有了變化。設計約束度：對圖素施加的某個約束使組成圖形的圖素的自由度降低的個數(shù)稱為該約束的約束度。三維設計軟件中約束的對象（即圖素）有兩種：草圖繪制的對象和裝配中的零件對象。（2）參數(shù)設計中的約束度與自由度24草圖繪制的對象是平面上的對象，如直線、矩形、圓等，我們將這些對象稱為草圖實體。平面上的草圖實體只有三個自由度，即沿著X和Y的移動，以及圍繞垂直于平面的Z軸的旋轉（任意的繪圖平面均可以認為是XY平面）。移動改變草圖實體的位置，旋轉改變草圖實體的角度。裝配中的零件對象是空間中的對象，其有六個自由度。草圖繪制的對象是平面上的對象，如直線、矩形、圓等，我們將這些253、參數(shù)設計草圖繪制中約束的分類約束對象的約束模型將約束區(qū)分為幾何約束和尺寸約束。（1）尺寸約束。尺寸約束表示元素之間的位置關系，如點到點的距離、邊與邊的夾角等。包括：長度、高度、半徑等。這樣的約束是確定元素的尺寸大小和相對距離，在將來的設計中，這些尺寸可能改變，也可能被另外的零件引用。3、參數(shù)設計草圖繪制中約束的分類26（2）幾何約束。幾何約束表示幾何元素拓撲和結構上的關系，如點在一條邊上、邊與圓相切、邊與邊平行等等。包括：相互平行、相互同心、兩線等長等。這樣的約束是確定它們的結構關系，而這種結構關系在未來的設計中（圖形的尺寸驅動過程中）是保持不變的。在SolidWorks中幾何約束稱作幾何關系，包括如下幾種：

水平、豎直、共線、全等、垂直、平行、相切、同心、中點、交叉點、重合、相等、對稱、固定、穿透、融合點。（2）幾何約束。27二、草圖繪制（Sketching）1、開始繪制草圖的平面選擇SolidWorks的設計空間中默認包含三個坐標平面——稱作基準面，分別是前視、上視、右視，當生成一個新零件或裝配體時，為第一個草圖選擇的基準面決定零件的方位。如果建立一個新零件，并且沒有選擇基準面就開始繪制草圖，則基準面默認為前視。如果將繪制的第一個草圖為零件的上視圖，則在單擊草圖繪制工具之前，應在FeatureManager設計樹中選擇上視。如果第一個草圖為右視圖，則選擇右視。二、草圖繪制（Sketching）1、開始繪制草圖的平面選擇282、草圖繪制復雜程度選擇在很多情況下，利用一個復雜輪廓草圖來生成一個拉伸特征，與利用一個較簡單的輪廓草圖與幾個額外的特征生成一個拉伸特征，具有相同的結果。例如：一個拉伸特征的邊線需進行圓角處理，可以繪制一個包含圓角的復雜草圖；或是繪制一個較簡單的草圖，其后再添加圓角特征。2、草圖繪制復雜程度選擇29草圖繪制的復雜程度是一個需要權衡的問題，二者各有利弊，下面是一些需要考慮的因素：

a、重建復雜的草圖時速度比較快。如：草圖圓角的重建速度比圓角特征快，但是復雜草圖的繪制和編輯都比較麻煩。

b、簡單的草圖比較容易管理且比較靈活。如有必要，可以對個別特征重新排序和壓縮。草圖繪制的復雜程度是一個需要權衡的問題，二者各有利弊，下面是303、選擇及選擇結果預覽4、基本幾何元素繪制工具5、草圖編輯工具3、選擇及選擇結果預覽316、標注草圖尺寸（Dimensions）使用尺寸標注工具給草圖實體和其它對象標注尺寸。尺寸標注的形式取決所選定的實體項目。對某些形式的尺寸標注(點到點、角度、圓)，尺寸所放置的位置也會影響其形式。6、標注草圖尺寸（Dimensions）327、添加、修改草圖中的幾何關系(GeometricRelations)單擊標注幾何關系工具欄上的添加幾何關系圖標，或單擊工具、幾何關系、添加，以在草圖實體之間或在草圖實體與基準面、軸、邊線、頂點之間生成幾何關系。生成幾何關系時，其中至少必須有一個項目是草圖實體。其它項目可以是草圖實體或邊線、面、頂點、原點、基準面、軸，或其它草圖的曲線投影到草圖基準面上形成的直線或圓弧。7、添加、修改草圖中的幾何關系(GeometricRela33添加幾何關系對話框會根據(jù)選擇的實體選擇最佳的默認幾何關系，并在選項按鈕的中間以一個點表示已經(jīng)選擇。已經(jīng)存在的幾何關系在按鈕周圍以黑圈標記。不適合于所選項目的幾何關系將無法使用。通過使用顯示/刪除幾何關系，可以查看草圖中所有實體的幾何關系，或查看有疑問的特定草圖實體的幾何關系。如果草圖有"過定義"或"無解"，可以使用顯示/刪除來查看并刪除必要的幾何關系。添加幾何關系對話框會根據(jù)選擇的實體選擇最佳的默認幾何關系，并348、草圖幾何體狀態(tài)(SketchGeometryStatus)草圖幾何體可有以下幾種狀態(tài)：完全定義：黑色。完整而正確地描述了尺寸和幾何關系。欠定義：藍色。尺寸和幾何關系未完全定義，直線可能意外地移動或改變尺寸。過定義：紅色。此幾何體被過多的尺寸和（或）幾何關系約束。8、草圖幾何體狀態(tài)(SketchGeometrySta35懸空：褐色，虛線。只適用于懸空幾何模型的最后一個已知位置上自動添加草圖的草圖實體。無解：粉紅色。此幾何位置無法使用當前的幾何關系。無效：黃色。如果草圖解出，則幾何體將是無效的。懸空：褐色，虛線。只適用于懸空幾何模型的最后一個已知位置上自369、草圖的狀態(tài)草圖可能處于以下五種狀態(tài)中的任何一