3.8 草图的约束

3.8.1 草图约束概述

草图约束主要包括几何约束和尺寸约束两种类型。几何约束是用来定位草图对象和确定草图对象之间的相互关系，而尺寸约束是用来驱动、限制和约束草图几何对象的大小和形状的。

3.8.2 草图约束按钮简介

进入草图环境后，在“主页”功能选项卡的区域中会出现草图约束时所需要的各种工具按钮，如图3.8.1所示。

图3.8.1所示的“主页”功能选项卡中“约束”部分各按钮的说明如下。

A1：快速尺寸。通过基于选定的对象和光标的位置自动判断尺寸类型来创建尺寸约束。

A2：线性尺寸。该按钮用于在所选的两个对象或点位置之间创建线性距离约束。

A3：径向尺寸。该按钮用于创建圆形对象的半径或直径约束。

A4：角度尺寸。该按钮用于在所选的两条不平行直线之间创建角度约束。

A5：周长尺寸。该按钮用于对所选的多个对象进行周长尺寸约束。

（几何约束）：用户自己对存在的草图对象指定约束类型。

（设为对称）：将两个点或曲线约束为相对于草图上的对称线对称。

（显示草图约束）：显示施加到草图上的所有几何约束。

（自动约束）：单击该按钮，系统会弹出图3.8.2所示的“自动约束”对话框，用于自动地添加约束。

（自动尺寸）：根据设置的规则在曲线上自动创建尺寸。

（关系浏览器）：显示与选定的草图几何图形关联的几何约束，并移除所有这些约束或列出信息。

（转换至/自参考对象）：将草图曲线或草图尺寸从活动转换为参考，或者反过来。下游命令（如拉伸）不使用参考曲线，并且参考尺寸不控制草图几何体。

（备选解）：备选尺寸或几何约束解算方案。

（自动判断约束和尺寸）：控制哪些约束或尺寸在曲线构造过程中被自动判断。

（创建自动判断约束）：在曲线构造过程中启用自动判断约束。

（连续自动标注尺寸）：在曲线构造过程中启用自动标注尺寸。

在草图绘制过程中，读者可以自己设定自动约束的类型，单击“自动约束”按钮，系统弹出“自动约束”对话框，如图3.8.2所示，在对话框中可以设定自动约束类型。

图3.8.2所示的“自动约束”对话框中所建立的几何约束的用法如下。

● （水平）：约束直线为水平直线（即平行于XC轴）。

● （竖直）：约束直线为竖直直线（即平行于YC轴）。

● （相切）：约束所选的两个对象相切。

● （平行）：约束两直线互相平行。

● （垂直）：约束两直线互相垂直。

● （共线）：约束多条直线对象位于或通过同一直线。

● （同心）：约束多个圆弧或椭圆弧的中心点重合。

● （等长）：约束多条直线为同一长度。

● （等半径）：约束多个弧有相同的半径。

● （点在曲线上）：约束所选点在曲线上。

● （重合）：约束多点重合。

在草图中，被添加完约束对象中的约束符号显示方式见表3.8.1。

在一般绘图过程中，我们习惯于先绘制出对象的大概形状，然后通过添加“几何约束”来定位草图对象和确定草图对象之间的相互关系，再添加“尺寸约束”来驱动、限制和约束草图几何对象的大小和形状。下面先介绍如何添加“几何约束”，再介绍添加“尺寸约束”的具体方法。

3.8.3 添加几何约束

在二维草图中，添加几何约束主要有两种方法：手工添加几何约束和自动产生几何约束。一般在添加几何约束时，要先单击“显示草图约束”按钮，则二维草图中存在的所有约束都显示在图中。

方法一：手工添加约束。手工添加约束是指由用户自己对所选对象指定某种约束。在“主页”功能选项卡区域中单击按钮，系统就进入了几何约束操作状态。此时，在图形区中选择一个或多个草图对象，所选对象在图形区中会加亮显示。同时，可添加的几何约束类型按钮将会出现在图形区的左上角。

根据所选对象的几何关系，在几何约束类型中选择一个或多个约束类型，则系统会添加指定类型的几何约束到所选草图对象上。这些草图对象会因所添加的约束而不能随意移动或旋转。

下面通过添加图3.8.3b所示的相切约束来说明创建约束的一般操作步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_1.prt。

Step2. 双击已有草图，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击“显示草图约束”按钮和“几何约束”按钮，系统弹出图3.8.4所示的“几何约束”对话框。

Step3. 定义约束类型。单击按钮，添加“相切”约束。

Step4. 定义约束对象。根据系统的提示，选取图3.8.3a所示的直线并单击鼠标中键，再选取圆。

Step5. 单击按钮，完成创建，草图中会自动添加约束符号，如图3.8.3b所示。

下面通过添加图3.8.5b所示的约束来说明创建多个约束的一般操作步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_2.prt。

Step2. 双击已有草图，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击“显示草图约束”按钮和“几何约束”按钮，系统弹出“几何约束”对话框。单击“等长”按钮，添加“等长”约束，根据系统的提示，分别选取图3.8.5a所示的两条直线；单击“平行”按钮，同样分别选取两条直线，则直线之间会添加“平行”约束。

Step3. 单击按钮，完成创建，草图中会自动添加约束符号，如图3.8.5b所示。

关于其他类型约束的创建，与以上两个范例的创建过程相似，这里不再赘述，读者可以自行研究。

方法二：自动产生几何约束。自动产生几何约束是指系统根据选择的几何约束类型以及草图对象间的关系，自动添加相应约束到草图对象上。一般都利用“自动约束”按钮让系统自动添加约束。其操作步骤如下。

Step1. 单击功能选项卡区域中的“自动约束”按钮，系统弹出“自动约束”对话框。

Step2. 在“自动约束”对话框中单击要自动创建约束的相应按钮，然后单击按钮。用户一般都选择“自动创建所有的约束”，这样只需在对话框中单击按钮，则对话框中的约束复选框全部被选中，然后单击按钮，完成自动创建约束的设置。

这样，在草图中画任意曲线，系统会自动添加相应的约束，而系统没有自动添加的约束就需要用户利用手动添加约束的方法来自己添加。

3.8.4 添加尺寸约束

添加尺寸约束也就是在草图上标注尺寸，并设置尺寸标注线的形式与尺寸大小，来驱动、限制和约束草图几何对象。添加尺寸约束主要包括以下几种标注方式。

1.标注水平尺寸

标注水平尺寸是标注直线或两点之间的水平投影距离。下面通过标注图3.8.6b所示的尺寸来说明创建水平尺寸标注的一般操作步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_dimension_1.prt。

Step2. 双击图3.8.6a所示的直线，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击区域中的“线性尺寸”按钮，此时系统弹出“线性尺寸”对话框。

Step3. 定义标注尺寸的对象。在“线性尺寸”对话框区域的下拉列表中选择选项，选择图3.8.6a所示的直线，则系统生成水平尺寸。

Step4. 定义尺寸放置的位置。移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。如果要改变直线尺寸，则可以在系统弹出的动态输入框中输入所需的数值。

Step5. 单击“线性尺寸”对话框中的按钮，完成水平尺寸的标注，如图3.8.6b所示。

2.标注竖直尺寸

标注竖直尺寸是标注直线或两点之间的垂直投影距离。下面通过标注图3.8.6c所示的尺寸来说明创建竖直尺寸标注的步骤。

Step1. 选择刚标注的水平尺寸并右击，在系统弹出的快捷菜单中选择命令，删除该水平尺寸。

Step2. 单击区域中的“线性尺寸”按钮，在“线性尺寸”对话框区域的下拉列表中选择选项，单击选取图3.8.6a所示的直线，则系统生成竖直尺寸。

Step3. 移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。如果要改变距离，则可以在系统弹出的动态输入框中输入所需的数值。

Step4. 单击“线性尺寸”对话框中的按钮，完成竖直尺寸的标注，如图3.8.6c所示。

3.标注平行尺寸

标注平行尺寸是标注所选直线两端点之间的最短距离。下面通过标注图3.8.7b所示的尺寸来说明创建平行尺寸标注的步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_dimension_2.prt。

Step2. 双击图3.8.7a所示的直线，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境。单击区域中的“线性尺寸”按钮，在“线性尺寸”对话框区域的下拉列表中选择选项，选择两条直线的两个端点，系统生成平行尺寸。

Step3. 移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。

Step4. 单击“线性尺寸”对话框中的按钮，完成平行尺寸的标注，如图3.8.7b所示。

4.标注垂直尺寸

标注垂直尺寸是标注所选点与直线之间的垂直距离。下面通过标注图3.8.8所示的尺寸来说明创建垂直尺寸标注的步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_dimension_3.prt。

Step2. 双击图3.8.8a所示的直线，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击区域中的“线性尺寸”按钮，在“线性尺寸”对话框区域的下拉列表中选择选项，标注点到直线的距离，先选择直线，然后再选择点，系统生成垂直尺寸。

Step3. 移动鼠标至合适位置，单击左键放置尺寸。

Step4. 单击“线性尺寸”对话框中的按钮，完成垂直尺寸的标注，如图3.8.8b所示。

注意：要标注点到直线的距离，必须先选择直线，然后再选择点。

5.标注两条直线间的角度

标注两条直线间的角度是标注所选直线之间夹角的大小，且角度有锐角和钝角之分。下面通过标注图3.8.9b、c所示的角度来说明标注直线间角度的步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_angle.prt。

Step2. 双击已有草图，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击区域中的“角度尺寸”按钮，选择两条直线（图3.8.9a），系统生成角度。

Step3. 移动鼠标至合适位置（移动的位置不同，生成的角度可能是锐角或钝角，如图3.8.9b、c所示），单击放置尺寸。

Step4. 单击“角度尺寸”对话框中的按钮，完成角度的标注，如图3.8.9b、c所示。

6.标注直径

标注直径是标注所选圆直径的大小。下面通过标注图3.8.10b所示圆的直径来说明标注直径的步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_d.prt。

Step2. 双击已有草图，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击区域中的“径向尺寸”按钮，选择图3.8.10a所示的圆，然后在“径向尺寸”对话框区域的下拉列表中选择选项，系统生成直径尺寸。

Step3. 移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。

Step4. 单击“径向尺寸”对话框中的按钮，完成直径的标注，如图3.8.10b所示。

7.标注半径

标注半径是标注所选圆或圆弧半径的大小。下面通过标注图3.8.11b所示圆弧的半径来说明标注半径的步骤。

Step1. 打开文件D:\ug1872.1\work\ch03.08\add_arc.prt。

Step2. 双击已有草图，在下拉选项中单击按钮，进入草图工作环境，单击区域中的“径向尺寸”按钮，选择圆弧（图3.8.11a），系统生成半径尺寸。

Step3. 移动鼠标至合适位置，单击放置尺寸。如果要改变圆的半径尺寸，则在系统弹出的动态输入框中输入所需的数值。

Step4. 单击“径向尺寸”对话框中的按钮，完成半径的标注，如图3.8.11b所示。