2.1 繪制草圖的基本知識

在介紹具體的草圖繪制方法之前，先對草圖繪制的基本概念進行必要的說明，再對草圖繪制中要用到的專門術語進行解釋。這樣有利于讀者領會，加快掌握草圖繪制知識。

2.1.1 草圖的自由度

在機械類產品中，基本構架支撐運動部件，運動部件完成產品功能。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對的概念。一個物體的約束度與自由度之和等于6。完全自由的空間物體有6個方向的自由度，即3個坐標方向的移動自由度和圍繞3個坐標軸的旋轉自由度。

通常在平面上繪制直線、矩形、圓弧等（可將這些對象稱為草圖實體）。平面上的草圖實體只有3個自由度，即沿著X和Y軸的移動及圖形可變的大小。圖形具有的自由度與對圖形所附加的控制條件有關。添加了控制條件的圖形自由度會減少。通常在參數化軟件中用以限制圖形自由度的方法是標注尺寸和添加幾何約束。

1．點的自由度

點包括平面上任意的草圖點、線段端點、圓心點或圖形的控制點等。坐標原點（3個坐標平面的共有點）是系統默認的固定點，如圖2-1中①所示。其他沒有任何限制的點可以沿水平方向和垂直方向任意移動，如圖2-1中②所示。若要限制點的移動，可以添加水平約束或標注垂直方向的尺寸（點只能沿水平方向移動），如圖2-1中③④所示；若同時標注垂直和水平方向的尺寸，則點被固定，自由度為0，如圖2-1中⑤所示。

2．直線的自由度

沒有任何限制的直線可以沿水平方向和垂直方向任意移動、旋轉及沿長度方向伸縮，如圖2-2中①所示。固定一個端點后，直線只能旋轉和伸縮，如圖2-2中②所示。若給定角度，直線只能伸縮，如圖2-2中③所示；若給定長度，直線只能旋轉，如圖2-2中④所示；若給定長度和角度，直線被完全固定，自由度為0，如圖2-2中⑤所示。若固定兩端點，直線被完全固定，如圖2-2中⑥所示。

3．圓的自由度

沒有任何限制的圓可以沿水平方向和垂直方向任意移動，也可以任意調整圓的大小，如圖2-3中①所示。添加直徑后，圓只能任意移動圓心，如圖2-3中②所示。再固定圓心后，圓被完全固定，如圖2-3中③所示。

傳統參數化造型中的草圖必須是完全定義的，即草圖實體的平面位置和角度都必須完全確定。變量化技術解決了完全定義草圖的難題。當然變量化技術并不是幫助人們自動地為草圖添加尺寸和幾何約束，而是將沒有明確定義的草圖尺寸當作變量存儲起來，暫時以當前的繪制尺寸賦值，這樣不影響利用草圖生成特征，以及其后的裝配工作。

SolidWorks軟件支持變量化設計。利用變量化設計可以有效地提高幾何建模的速度，方便易用。繪制草圖時，盡量將草圖中的某點與固定不動的坐標原點重合，盡量將草圖完全定義，以避免在后續的編輯操作中產生無法預知的結果或操作失敗。在SolidWorks草圖環境中，草圖通過不同的顏色顯示其約束狀態，見表2-1。

2.1.2 草圖繪制過程

SolidWorks中的草圖繪制極為方便快捷，支持參數化，同時支持變量設計，從而可以通過幾何關系和尺寸改變草圖形狀。為了發揮變量化的靈活性，在SolidWorks中只需繪制出尺寸大致相當的圖形，再標注合適的尺寸，然后添加幾何約束就可以完成圖形的精確設定。草圖繪制的基本過程為：選擇繪制草圖的面→繪制圖形→添加幾何關系→標注尺寸→檢查草圖合法性→修復草圖，如圖2-4中①～⑥所示。如果模型簡單或者是熟練的高手，常常會省去第⑤和第⑥步。

繪制一個矩形的過程如下。

（1）新建文件

啟動SolidWorks后，單擊“新建”按鈕或者按下組合鍵〈Ctrl+N〉，在彈出的“新建SolidWorks文件”對話框中選擇“零件”，單擊“確定”按鈕完成新文件創建的操作。

（2）指定草圖繪制平面

SolidWorks提供了一個初始的繪圖參考體系，包括一個原點和3個坐標平面。對于新建的零件，可以利用3個基準平面中的任意一個作為草圖繪制的參考平面。在建模過程中還有3個平面可以作為草圖繪制基準平面：一是已有模型的平面；二是創建出的基準平面；三是拉伸出來的直線曲面。

單擊“草圖”選項卡，再單擊“草圖繪制”按鈕，如圖2-5中①②所示。系統提示選擇繪制草圖的基準平面，選擇“前視基準平面”后即進入草圖繪制界面，如圖2-5中③④所示。

（3）繪制草圖幾何形狀

SolidWorks提供了非常實用的草圖實體繪制工具和草圖實體編輯工具，這些命令集中于“草圖”工具欄中。繪制時可以用“草圖”工具欄中的工具繪制，也可以用“工具面板”中的草圖工具繪制。

初始環境中的坐標原點在草圖繪制環境下顯示為紅色，可作為草圖繪制的原點。

單擊“邊角矩形”按鈕，如圖2-6中①所示。SolidWorks為草圖繪制過程提供了許多智能化、直觀的反饋信息。當鼠標指針在繪圖區中移動時，鼠標指針變成形狀，單擊原點來確定矩形的第一個角點；隨著鼠標的拖動，在鼠標指針旁邊顯示出矩形的尺寸，單擊確定矩形的另一點，如圖2-6中②③所示。單擊“確定”按鈕完成矩形繪制，如圖2-6中④所示。

單擊“保存”按鈕或者按組合鍵〈Ctrl+S〉，保存文件。

（4）結束草圖繪制

草圖繪制完畢后，結束草圖繪制的方式如下。

1）單擊“退出草圖”按鈕，如圖2-7中①所示。

2）單擊“選擇”按鈕或“重建模型”按鈕，如圖2-7中②③所示。

3）在繪圖區任意位置右擊，從彈出的快捷菜單中單擊“退出草圖”按鈕，如圖2-7中④所示。

4）單擊繪圖區域右上角的按鈕，如圖2-7中⑤所示。

5）可按〈Esc〉鍵。

6）選擇“插入”→“退出草圖”命令。

2.1.3 草圖對象的選擇和刪除草圖實體

1．草圖對象的選擇

選擇是SolidWorks默認的工作狀態，草圖環境也不例外。進入草圖繪制環境后，“選擇”按鈕處于激活狀態（呈按下狀態），鼠標指針形狀為，只有在選擇其他命令后，選擇按鈕才暫時關閉。

（1）選擇預覽

當鼠標指針接近被選擇的對象時，該選擇對象改變顏色，說明鼠標已拾取到對象，這種功能稱為選擇預覽。此時單擊鼠標左鍵就可以選中對象，選中對象后對象會變為另一種顏色，說明此對象已被選中。當選擇不同類型的對象時，鼠標指針就會顯示出不同的形狀。草圖實體對象類型與鼠標指針的對應關系見表2-2。

（2）選擇多個操作對象

很多操作需要同時選擇多個對象，可以采用兩種選擇方法。

1）按住〈Ctrl〉鍵不放，依次選擇多個草圖實體。

2）按住鼠標左鍵不放，拖拽出一個矩形，矩形所包圍的草圖實體都將被選中。

第一種方法的可控性較強，而第二種方法更為快捷。若要取消已經選擇的對象，使其恢復到未選擇狀態，同樣可以在按住〈Ctrl〉鍵的同時再次選擇要取消的對象即可。

注意：框選對象時，根據鼠標指針的拖動方向可分為兩種情況：

1）由左向右拖動鼠標框選草圖實體，選擇框顯示為實線，選擇的草圖實體只有完全被框選住才能被選中，如圖2-8中①～③所示；

2）由右向左拖動鼠標框選草圖實體，選擇框顯示為虛線，只要草圖實體有一部分在選擇框內，該草圖實體即被選中，如圖2-8中④～⑦所示。

2．刪除草圖實體的3種方法

1）選擇草圖實體后右擊，從彈出的快捷菜單中選擇“刪除”命令，如圖2-9中①②所示。結果如圖2-9中③所示。

2）選擇實體，按〈Delete〉鍵，可直接刪除。

3）單擊“草圖”面板中的“剪裁實體”按鈕，從彈出的“剪裁”屬性管理器中選擇最后一項“剪裁到最近端”，如圖2-10中①②所示。選中要刪除的實體，如圖2-10中③所示。結果如圖2-10中④所示。單擊“確定”按鈕，如圖2-10中⑤所示。