2.4 草图约束与定位

完成草图设计后，轮廓曲线就基本上勾画出来了，但这样绘制出来的轮廓曲线还不够精确，不能准确表达设计者的设计意图，因此还需要对草图对象施加约束和定位草图。

草图绘制功能提供了两种约束：一种是尺寸约束，它可以精确地确定曲线的长度、角度、半径或直径等尺寸参数；一种是几何约束，它可以精定确定曲线之间的相互位置，如同心、相切、垂直或平行等几何参数，对草图对象施加尺寸约束和几何约束后，草图对象就可以精确确定下来了。

草图绘制完成后，还需要指定它和其他几何体，如点或者曲线的相对位置，这就需要定位草图，以确定它的位置。

本节将先介绍对草图施加尺寸约束和几何约束的方法，然后再介绍定位草图的方法。

2.4.1 草图约束和定位工具

【草图工具】工具条的约束和定位命令按钮如图2.29所示，其中包括【自动判断尺寸】、【水平尺寸】、【竖直尺寸】、【显示/移除约束】、【转换至/自参考对象】等按钮。用户需要对草图对象添加约束时，只要单击工具条中的按钮，打开相应的对话框，并完成对话框中的操作即可完成草图约束。

2.4.2 尺寸约束

尺寸约束用来确定曲线的尺寸大小，包括水平长度、竖直长度、平行长度、两直线之间的角度、圆的直径、圆弧的半径等。

本小节将介绍施加尺寸约束的方法和尺寸约束的9种类型。

1.施加尺寸约束的方法

在【草图工具】工具条中单击【自动判断尺寸】按钮，打开如图2.30所示的【尺寸】对话框，在【尺寸】对话框中单击【草图尺寸对话框】按钮，打开如图2.31所示的【尺寸】对话框。

（1）选择尺寸类型。

在【尺寸】对话框中，共有9种尺寸约束类型，它们分别是自动判断尺寸、水平、竖直、平行、垂直、直径、半径、角度和周长。这些尺寸类型将在下一小节进行单独介绍。

（2）表达式列表框。

表达式列表框用来显示尺寸约束的表达式。当对选取草图对象施加尺寸约束后，约束表达式将显示在表达式列表框中。

（3）修改表达式。

在表达式列表框中选择尺寸约束后，【当前表达式】和【值】选项被激活，此时有两种方法可以修改表达式，一种是在【当前表达式】的文本框中输入合适的数值；另一种是拖动【值】选项下的滑块来改变表达式的值。

（4）设置尺寸标注式样。

【值】选项下面的两个下拉列表框用来指定尺寸的标注位置

（5）其他复选框。

启用【固定文本高度】复选框后，所有的尺寸标注字符的高度都固定为一个高度。

启用【创建参考尺寸】复选框后，可以创建参考尺寸，同时可以看到图2.30所示的【尺寸】对话框中的【创建参考尺寸】按钮被激活。

启用【创建内错角】复选框后，可以创建内错角，同时可以看到图2.30所示的【尺寸】对话框中的【创建内错角】按钮被激活。

2.尺寸约束的类型

UG为用户提供了9种尺寸约束类型，下面将分类介绍这9种尺寸约束类型。

（1）【自动判断尺寸】按钮。

自动判断尺寸是系统默认的尺寸类型，当用户选择草图对象后，系统会根据不同的草图对象，自动判断可能要施加的尺寸约束。例如，当用户选择的草图对象是斜线时，系统显示平行尺寸。单击鼠标左键，即可完成斜线的尺寸约束。

（2）【水平尺寸】按钮和【竖直尺寸】按钮。

对草图对象施加水平尺寸约束和竖直尺寸约束。用户选择一条直线或者某个几何对象的两点，修改尺寸约束的数字即可完成水平尺寸约束和竖直尺寸约束。这两个约束一般用于标注水平直线或者竖直直线的尺寸约束。

（3）【平行尺寸】按钮和【垂直尺寸】按钮。

对草图对象施加平行或者垂直于草图对象本身的尺寸约束。其操作方法和水平尺寸约束的方法相同，这里不再赘述。这两个约束一般用于标注斜直线或者某些几何体的高。

（4）【直径尺寸】按钮和【半径尺寸】按钮。

直径和半径尺寸约束用来标注圆或者圆弧的尺寸大小，一般来说，圆标注直径尺寸约束，圆弧标注半径尺寸约束。

（5）【角度尺寸】按钮。

角度约束用来创建两直线之间的角度约束。选择两条直线后，修改尺寸数据即可创建角度尺寸约束。

提示>>>

选择的两条直线可以相交也可以不相交，还可以是两条平行线。

（6）【周长尺寸】按钮。

周长尺寸约束用来创建直线或者圆弧的周长约束。

2.4.3 几何约束

几何约束用来确定草图对象之间的相互关系，如平行、垂直、同心、固定、重合、共线、中心、水平、相切、等长度、等半径、固定长度、固定角度、曲线斜率、均匀比例等。由于一些几何约束的操作方法基本相同，下面将分成几类来介绍各种几何约束的操作方法。

1.施加几何约束的方法

施加几何约束的方法有两种，一种是手动施加几何约束，另一种是自动施加几何约束。下面将详细介绍施加这两种几何约束的方法。

（1）手动施加几何约束。

在【草图工具】工具条中单击【约束】按钮，系统提示用户选择需要创建约束的曲线。当选择一条或者多条曲线后，系统将在绘图区显示可以创建曲线的【约束】对话框，而且选择的曲线高亮度显示在绘图区。如图2.32所示为选择一条竖直直线和一条水平直线后，系统显示的【约束】对话框。

用户在【约束】对话框中选择相应的约束按钮，即可对选择的曲线创建几何约束。这些约束按钮的含义将在下一小节中进行详细介绍。

（2）自动施加几何约束。

自动施加几何约束是指用户选择一些几何约束后，系统根据草图对象自动施加合适的几何约束。在【草图工具】工具条中单击【自动约束】按钮，打开如图2.33所示的【自动约束】对话框。

用户在【自动约束】对话框中选择可能用到的几何约束，如启用【水平】、【垂直】、【相切】复选框等，再设置公差和角度，单击【应用】或者【确定】按钮，系统将根据草图对象和用户选择的尺寸约束，自动在草图对象上施加尺寸约束。

2.几何约束的类型

UG为用户提供了多种可以选用的几何约束，当用户选择需要创建几何约束的曲线后，系统将自动根据用户选择的曲线显示几个可以创建的几何按钮。下面将分类介绍这些几何约束及其按钮符号。

（1）水平、竖直。

这两个类型分别约束直线为水平直线和竖直直线。

（2）平行、垂直。

这两个类型分别约束两条直线相互平行和相互垂直。

（3）共线。

该类型约束两条直线或多条直线在同一条直线上。

（4）同心。

该类型约束两个或多个圆弧的圆心在同一点上。

（5）相切。

该类型约束两个几何体相切。

（6）等长、等半径。

等长几何约束用来约束两条直线或多条直线等长。

等半径几何约束用来约束两个圆弧或多个圆弧等半径。

（7）重合。

该类型约束两个点或多个点重合。

（8）点在曲线上。

该类型约束一个或者多个点在某条曲线上。

注意>>>

在对草图对象进行几何约束时，选取草图对象的顺序不同时得到的结果也不相同，以选取的第一个草图对象为基准，以后选取的草图对象都以第一个草图为参照物。

2.4.4 编辑草图约束

尺寸约束和几何约束创建后，用户有时可能还需要修改或者查看草图约束。下面将介绍显示所有约束、显示/移除约束、动画尺寸、自动判断约束设置和延迟草图计算等编辑草图约束的操作方法。

1.显示所有约束

在【草图工具】工具条中单击【显示所有约束】按钮，选择一条曲线后，系统将显示所有和该曲线相关的草图约束。单击鼠标左键选择一个草图约束后，系统在提示栏中会显示约束类型和全部选中的约束个数。

2.显示/移除约束

在【草图工具】工具条中单击【显示/移除约束】按钮，打开如图2.34所示的【显示/移除约束】对话框。

（1）约束列表。

该选项用来指定【显示约束】列表框显示的草图约束的范围。

选中【选定的一个对象】或【选定的多个对象】单选按钮，【显示约束】列表框中只显示选定的约束。

选中【活动草图中的所有对象】单选按钮，【显示约束】列表框中显示活动草图中的所有约束。

（2）约束类型。

【约束类型】选项用来指定【显示约束】列表框显示的约束类型。约束类型在上一节已经介绍了，这里不再赘述。如图2.35所示，当在【约束类型】下拉列表框中选择【相切】选项，【显示约束】列表框中显示了一个相切的约束。

选中【包含】单选按钮，则显示包含约束类型的约束。

选中【排除】单选按钮，则显示除指定约束类型以外的其他约束。

（3）显示约束。

【显示约束】列表框用来显示选取的约束。显示约束的类型有三种，一种是【Explicit】，一种是【自动判断】，还有一种是【两者皆是】。

在【显示约束】下拉列表框中选择【Explicit】选项，【显示约束】列表框中显示用户手动施加给草图对象的所有约束，这是系统默认的显示类型。

在【显示约束】下拉列表框中选择【自动判断】选项，【显示约束】列表框中只显示系统自动判断施加给草图对象的所有约束。

在【显示约束】下拉列表框中选择【两者皆是】选项，【显示约束】列表框中既显示用户手动施加给草图对象的所有约束，也显示系统自动判断施加给草图对象的所有约束。

提示>>>

【显示约束】列表框中显示的约束和绘图区中的约束相互联系。当用户在【显示约束】列表框中选择一个约束后，被选择的约束将会相应地高亮度显示在绘图区中。

（4）移除。

【移除高度显示的】按钮用来移除在绘图区高亮度显示的约束。

【移除所列的】按钮用来移除【显示约束】列表框中列出来的约束。

（5）信息。

该按钮用来以文本形式显示用户选择的约束。单击【信息】按钮，打开一个【信息】窗口，显示约束信息。

如图2.36所示，【信息】窗口中显示了所有约束的信息，如草图的名称、约束的类型和所有约束个数等。

3.动画尺寸

动画尺寸是指用户设定尺寸约束的变化范围和动画的循环次数后，系统以动画的形式显示尺寸变化。

在【草图工具】工具条中单击【动画尺寸】按钮，打开如图2.37所示的【动画】对话框。

在【动画】对话框的列表框中选择一个约束后，在【下限】和【上限】文本框中输入动画尺寸的下限和上限，在【步数/循环】文本框中输入动画的循环次数后，单击【确定】或者【应用】按钮，选择的尺寸约束在绘图区以动画的形式循环显示该尺寸约束的变化。如果启用【显示尺寸】复选框，则在动画显示尺寸约束变化的同时，尺寸的数据也相应地发生变化。

4.自动判断约束设置

自动判断约束设置是指设置自动判断约束的一些默认选项，这些默认选项在使用自动判断的尺寸约束类型时起作用。

在【草图工具】工具条中单击【自动判断约束和尺寸】按钮，打开如图2.38所示的【自动判断的约束】对话框。

在【自动判断约束和尺寸】对话框中启用一些复选框，即可设置自动判断约束。

5.延迟草图计算

草图计算用来评估草图约束状态。延迟草图计算是指当用户修改约束后，并不马上显示修改后的效果，只有单击【评估草图】按钮后才显示修改的效果。

当用户需要延长草图评估时，只需在草图绘制环境中选择【工具】|【更新】|【延迟草图评估】菜单命令或者单击【草图】工具条中的【延迟评估】按钮即可。

如果要取消延迟草图计算功能，用户再次选择【工具】|【更新】|【延迟草图评估】菜单命令，修改尺寸后的效果会马上显示在绘图区。

2.4.5 草图定位

当指定草图平面，绘制草图对象和对草图对象施加尺寸约束和几何约束后，就可以指定草图与其他几何对象的相对位置，我们称之为草图定位。UG为用户提供了9种定位方式，它们分别是水平、竖直、平行、垂直、远距平行、角度、点到点、点到线上、直线到直线。

下面将介绍创建定位尺寸和编辑定位尺寸的方法。

1.创建定位尺寸

在【草图】工具条中，单击【创建定位尺寸】按钮，打开如图2.39所示的【定位】对话框。

在【定位】对话框中有9个按钮，它们分别代表9种定位方式。在后面的章节中将详细介绍这些定位方式的操作方法，这里不再赘述。

2.编辑定位尺寸

草图定位尺寸创建好以后，如果想编辑草图定位尺寸，可以在草图绘制环境中选择【工具】|【定位尺寸】|【编辑】菜单命令，打开如图2.40所示的【编辑表达式】对话框，系统提示用户输入新的定位值。

在【编辑表达式】对话框的文本框中输入合适的数值，单击【确定】按钮即可完成草图定位尺寸的编辑。