3.6 对象约束

“约束”能够精确地控制草图中的对象。草图约束有两种类型：几何约束和尺寸约束。

几何约束可以建立草图对象的几何特性（如要求某一直线具有固定长度）或两个及更多草图对象的关系类型（如要求两条直线垂直或平行，或几个弧具有相同的半径）。在图形区用户可以使用“参数化”选项卡中的“全部显示”“全部隐藏”或“显示”选项来显示有关信息，并显示代表这些约束的直观标记（例如，图3-59中的水平标记和共线标记）。

图3-59 几何约束示意图

尺寸约束建立草图对象的大小（如直线的长度、圆弧的半径等），或两个对象之间的关系（如两点之间的距离）。图3-60为一个带有尺寸约束的示例。

图3-60 尺寸约束示意图

3.6.1 建立几何约束

使用几何约束可以指定草图对象必须遵守的条件，或是草图对象之间必须维持的关系。“几何约束”面板及工具栏（面板在“参数化”选项卡内的“几何”面板中）如图3-61所示。其主要几何约束选项功能如表3-4所示。

图3-61 “几何”面板及“几何约束”工具栏

表3-4 几何约束选项功能

绘图中可指定二维对象或对象上的点之间的几何约束，之后编辑受约束的几何图形时，将保留约束。因此，通过使用几何约束，可以在图形中包括设计要求。

3.6.2 几何约束设置

在用AutoCAD绘图时，可以控制约束栏的显示，使用如图3-62所示的“约束设置”对话框，可控制约束栏上显示或隐藏的几何约束类型。可单独或全局显示／隐藏几何约束和约束栏。可执行以下操作：

图3-62 “约束设置”对话框

显示（或隐藏）所有的几何约束。

显示（或隐藏）指定类型的几何约束。

显示（或隐藏）所有与选定对象相关的几何约束。

1．执行方式

命令行：CONSTRAINTSETTINGS（快捷命令：CSETTINGS）。

菜单栏：参数→约束设置。

功能区：参数化→几何→约束设置，几何。

工具栏：参数化→约束设置。

2．操作步骤

        命令: CONSTRAINTSETTINGS↙

系统打开“约束设置”对话框，选择“几何”选项卡，如图3-62所示。利用此对话框可以控制约束栏上约束类型的显示。

3．选项说明

（1）“约束栏显示设置”选项组：此选项组控制图形编辑器中是否为对象显示约束栏或约束点标记。例如，可以为水平约束和竖直约束隐藏约束栏的显示。

（2）“全部选择”按钮：选择几何约束类型。

（3）“全部清除”按钮：清除选定的几何约束类型。

（4）“仅为处于当前平面中的对象显示约束栏”复选框：仅为当前平面上受几何约束的对象显示约束栏。

（5）“约束栏透明度”选项组：设置图形中约束栏的透明度。

（6）“将约束应用于选定对象后显示约束栏”复选框：手动应用约束后或使用AUTOCONSTRAIN命令时显示相关约束栏。

3.6.3 操作实例——相切及同心圆

视频讲解

利用上面所学的几何约束功能绘制如图3-63所示的相切及同心圆。

图3-63 绘制相切及同心圆

（1）绘制圆。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆”按钮，以适当半径绘制4个圆，结果如图3-64所示。

图3-64 绘制圆

（2）设置圆约束关系。

❶ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“相切”按钮，绘制两圆并使之相切，命令行提示与操作如下：

        命令: _GcTangent
        选择第一个对象:（使用鼠标指针选择圆1）
        选择第二个对象:（使用鼠标指针选择圆2）

系统自动将圆2向右移动与圆1相切，结果如图3-65所示。

图3-65 建立相切几何关系

❷ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“同心”按钮，使其中两圆同心，命令行提示与操作如下：

        命令: _GcConcentric
        选择第一个对象:（选择圆1）
        选择第二个对象:（选择圆3）

系统自动建立同心的几何关系，如图3-66所示。

图3-66 建立同心几何关系

❸ 同样，使圆3与圆2建立相切几何约束，如图3-67所示。

图3-67 建立圆3与圆2相切几何关系

❹ 同样，使圆1与圆4建立相切几何约束，如图3-68所示。

图3-68 建立圆1与圆4相切几何关系

❺ 同样，使圆4与圆2建立相切几何约束，如图3-69所示。

图3-69 建立圆4与圆2相切几何关系

❻ 同样，使圆3与圆4建立相切几何约束，最终结果如图3-63所示。

3.6.4 建立尺寸约束

建立尺寸约束是限制图形几何对象的大小，也就是与在草图上标注的尺寸相似，同样设置尺寸标注线，同时再建立相应的表达式，不同的是可以在后续的编辑工作中实现尺寸的参数化驱动。“标注约束”面板及工具栏（面板在“参数化”选项卡内的“标注”面板中）如图3-70所示。

图3-70 “标注约束”面板及工具栏

在生成尺寸约束时，用户可以选择草图曲线、边、基准平面或基准轴上的点，以生成水平、竖直、平行、垂直和角度尺寸。

生成尺寸约束时，系统会生成一个表达式，其名称和值显示在弹出的对话框文本区域中，如图3-71所示。用户可以接着编辑该表达式的名称和值。

图3-71 尺寸约束编辑示意图

生成尺寸约束时，只要选中几何体，其尺寸及其延伸线和箭头就会全部显示出来。将尺寸拖曳到位，然后单击完成尺寸约束。生成尺寸约束后，用户还可以随时更改尺寸约束，只需在图形区选中该值后双击，然后可以使用生成过程所采用的方式编辑其名称、值或位置。

3.6.5 尺寸约束设置

在用AutoCAD绘图时，可以控制约束栏的显示，使用“约束设置”对话框中的“标注”选项卡可控制显示标注约束时的系统配置，标注约束控制设计的大小和比例。标注约束可以约束以下内容。

对象之间或对象上的点之间的距离。

对象之间或对象上的点之间的角度。

1．执行方式

命令行：CONSTRAINTSETTINGS（快捷命令：CSETTINGS）。

菜单栏：参数→约束设置。

功能区：参数化→标注→约束设置，标注。

工具栏：参数化→约束设置。

2．操作步骤

        命令: CONSTRAINTSETTINGS↙

系统打开“约束设置”对话框，选择“标注”选项卡，在此可以控制约束栏上约束类型的显示，如图3-72所示。

图3-72 “约束设置”对话框

3．选项说明

（1）“标注约束格式”选项组：该选项组内可以设置标注名称格式，同时锁定图标的显示。

“标注名称格式”下拉列表框：为应用标注约束时显示的文字指定格式。将名称格式设置为“显示：名称、值”或“名称和表达式”。例如，宽度＝长度/2。

“为注释性约束显示锁定图标”复选框：针对已应用注释性约束的对象显示锁定图标。

（2）“为选定对象显示隐藏的动态约束”复选框：显示选定时已设置为隐藏的动态约束。

3.6.6 操作实例——泵轴

视频讲解

利用“直线”“圆弧”“多段线”命令绘制如图3-73所示的泵轴，利用上面所学的图层设置相关功能设置标注约束。

图3-73 绘制泵轴

（1）设置绘图环境，命令行提示与操作如下：

        命令: LIMITS↙
        重新设置模型空间界限:
        指定左下角点或 [开(ON)/关(OFF)] <0.0000,0.0000>: ↙
        指定右上角点 <420.0000,297.0000>: 297,210↙

（2）图层设置。

❶ 单击“默认”选项卡“图层”面板中的“图层特性”按钮，打开“图层特性管理器”选项板。

❷ 单击“新建图层”按钮，创建一个新图层，将该图层命名为“中心线”。

❸ 单击“中心线”图层对应的“颜色”列，打开“选择颜色”对话框，如图3-74所示。选择红色为该图层颜色，单击“确定”按钮，返回“图层特性管理器”选项板。

图3-74 “选择颜色”对话框

❹ 单击“中心线”图层对应的“线型”列，打开“选择线型”对话框，如图3-75所示。

图3-75 “选择线型”对话框

❺ 在“选择线型”对话框中单击“加载”按钮，系统打开“加载或重载线型”对话框，选择CENTER线型，如图3-76所示。单击“确定”按钮退出。在“选择线型”对话框中选择CENTER（点画线）为该图层线型，单击“确定”按钮，返回“图层特性管理器”选项板。

图3-76 “加载或重载线型”对话框

❻ 单击“中心线”图层对应的“线宽”列，打开“线宽”对话框，如图3-77所示。选择0.09mm线宽，单击“确定”按钮。

图3-77 “线宽”对话框

❼ 采用相同的方法再创建两个新图层，分别命名为“轮廓线”和“尺寸线”。“轮廓线”图层的颜色设置为“白”，线型为Continuous（实线），线宽为0.30mm；“尺寸线”图层的颜色设置为“蓝”，线型为Continuous，线宽为0.09mm。设置完成后，使3个图层均处于打开、解冻和解锁状态，各项设置如图3-78所示。

图3-78 新建图层的各项设置

（3）绘制中心线。当前图层设置为“中心线”图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，绘制泵轴的水平中心线。

（4）绘制泵轴的外轮廓线。当前图层设置为“轮廓线”图层。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，绘制如图3-79所示的泵轴外轮廓线，尺寸无须绘制精确。

图3-79 泵轴的外轮廓线

（5）添加约束。

❶ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“固定”按钮，添加水平中心线的固定约束，结果如图3-80所示。

图3-80 添加固定约束

❷ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“重合”按钮，选取左端竖直线的上端点和最上端水平直线的左端点添加重合约束。命令行提示与操作如下：

        命令: _GcCoincident
        选择第一个点或 [对象(O)/自动约束(A)] <对象>:（选取左端竖直线的上端点）
        选择第二个点或 [对象(O)] <对象>:（选取最上端水平直线的左端点）

采用相同的方法，添加各个端点之间的重合约束，如图3-81所示。

图3-81 添加重合约束

❸ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“共线”按钮，添加轴肩竖直之间的共线约束，结果如图3-82所示。

图3-82 添加共线约束

❹ 单击“参数化”选项卡“标注”面板中的“竖直”按钮，选择左侧第一条竖直线的两端点进行尺寸约束，命令行提示与操作如下：

        命令: _DcVertical
        指定第一个约束点或 [对象(O)] <对象>:（选取竖直线的上端点）
        指定第二个约束点:（选取竖直线的下端点）
        指定尺寸线位置:（指定尺寸线的位置）
        标注文字 = 19

更改尺寸值为14，直线的长度根据尺寸进行变化。采用相同的方法，对其他线段进行竖直约束，结果如图3-83所示。

图3-83 添加竖直尺寸约束

❺ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“水平”按钮，对泵轴外轮廓尺寸进行约束设置，命令行提示与操作如下：

        命令: _DcHorizontal
        指定第一个约束点或 [对象(O)] <对象>:（指定第一个约束点）
        指定第二个约束点:（指定第二个约束点）
        指定尺寸线位置:（指定尺寸线的位置）
        标注文字 = 12.56

更改尺寸值为12，直线的长度根据尺寸进行变化。采用相同的方法，对其他线段进行水平约束，绘制结果如图3-84所示。

图3-84 添加水平尺寸约束

❺ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“水平”按钮，添加水平约束，绘制结果如图3-85所示。

图3-85 添加水平约束

❻ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“对称”按钮，添加上下两条水平直线相对于水平中心线的对称约束关系，命令行提示与操作如下：

        命令: _GcSymmetric
        选择第一个对象或 [两点(2P)] <两点>:（选取右侧上端水平直线）
        选择第二个对象:（选取右侧下端水平直线）
        选择对称直线:（选取水平中心线）

采用相同的方法，添加其他3个轴段相对于水平中心线的对称约束关系，结果如图3-86所示。

图3-86 添加竖直尺寸约束

（6）绘制泵轴的键槽。将“轮廓线”图层设置为当前图层。单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，在第二轴段内适当位置绘制两条水平直线。

❶ 单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆弧”按钮，在直线的两端绘制圆弧，结果如图3-87所示。

图3-87 绘制键槽轮廓

❷ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“重合”按钮，分别添加直线端点与圆弧端点的重合约束关系。

❸ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“对称”按钮，添加键槽上下两条水平直线相对于水平中心线的对称约束关系。

❹ 单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“相切”按钮，添加直线与圆弧之间的相切约束关系，结果如图3-88所示。

图3-88 添加键槽的几何约束

❺ 单击“参数化”选项卡“标注”面板中的“线性”按钮，对键槽进行线性尺寸约束。

❻ 单击“参数化”选项卡“标注”面板中的“半径”按钮，更改半径尺寸为2，结果如图3-89所示。

图3-89 添加键槽的尺寸约束

（7）绘制孔。

❶ 当前图层设置为“中心线”图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“直线”按钮，在第一轴段和最后一轴段适当位置绘制竖直中心线。

❷ 单击“参数化”选项卡“标注”面板中的“线性”按钮，对竖直中心线进行线性尺寸约束，如图3-90所示。

图3-90 添加尺寸约束

❸ 当前图层设置为“轮廓线”图层，单击“默认”选项卡“绘图”面板中的“圆”按钮，在竖直中心线和水平中心线的交点处绘制圆，如图3-91所示。

图3-91 绘制圆

❹ 单击“参数化”选项卡“标注”面板中的“直径”按钮，对圆的直径进行尺寸约束，如图3-92所示。

图3-92 标注直径尺寸

3.6.7 自动约束设置

在用AutoCAD绘图时，使用“约束设置”对话框中的“自动约束”选项卡，可将设定公差范围内的对象自动设置为“相关约束”。

1．执行方式

命令行：CONSTRAINTSETTINGS（快捷命令：CSETTINGS）。

菜单栏：参数→约束设置。

功能区：参数化→标注→对话框启动器。

工具栏：参数化→约束设置。

2．操作步骤

        命令: CONSTRAINTSETTINGS↙

系统打开“约束设置”对话框，选择“自动约束”选项卡，在此选项卡可以控制自动约束相关参数，如图3-93所示。

图3-93 “自动约束”选项卡

3．选项说明

（1）“约束类型”列表框：显示自动约束的约束类型及优先级。可以通过“上移”和“下移”按钮调整优先级的先后顺序。可以单击符号选择或去掉某约束类型是否作为自动约束类型。

（2）“相切对象必须共用同一交点”复选框：指定两条曲线必须共用一个点（在距离公差内指定），以便应用相切约束。

（3）“垂直对象必须共用同一交点”复选框：指定直线必须相交或者一条直线的端点必须与另一条直线或直线的端点重合（在距离公差内指定）。

（4）“公差”选项组：设置可接受的“距离”和“角度”公差值以确定是否可以应用约束。

3.6.8 操作实例——三角形

视频讲解

利用上面所学的自动约束功能，对图3-94中的未封闭三角形进行约束控制。

图3-94 未封闭三角形

（1）打开本书配套资源中的“源文件\第3章\原图”，如图3-95所示。

图3-95 打开原图

（2）设置约束与自动约束。选择菜单栏中的“参数”→“约束设置”命令，打开“约束设置”对话框。选择“几何”选项卡，单击“全部选择”按钮，选择全部约束方式，如图3-96所示。再选择“自动约束”选项卡，将“距离”和“角度”公差设置为1，取消选中“相切对象必须共用同一交点”和“垂直对象必须共用同一交点”复选框，约束优先顺序按图3-97所示设置。

图3-96 “几何”选项卡设置

图3-97 “自动约束”选项卡设置

（3）固定边。单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“固定”按钮，选择三角形的底边，命令行提示与操作如下：

        命令: _GcFix
        选择点或 [对象(O)] <对象>:（选择三角形底边）

完成上述操作后底边被固定，并显示固定标记，如图3-98所示。

图3-98 固定约束

（5）自动约束。单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“自动约束”按钮，命令行提示与操作如下：

这时左边下移，使底边和左边的端点重合，并显示固定标记，而原来重合的上顶点现在分离，如图3-99所示。

图3-99 自动重合约束1

（6）点重合。使用同样的方法，使上边两个端点进行自动约束，两者重合并显示重合标记，如图3-100所示。

图3-100 自动重合约束2

（7）自动约束。单击“参数化”选项卡“几何”面板中的“自动约束”按钮，选择底边和右边为自动约束对象，如图3-101所示（注意：这里右边必然要缩短）。

图3-101 自动重合约束