2.7 草图中的几何约束
“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”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。进入草图环境后，在“主页”功能选项卡区域中会出现草图约束时所需要的各种工具按钮，如图2.7.1所示。
图2.7.1 “约束”区域
对图2.7.1所示的“主页”功能选项卡中“约束”部分各工具按钮说明如下。
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2.7.2所示的“自动约束”对话框，用于自动地添加约束。
图2.7.2 “自动约束”对话框
（自动标注尺寸）：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（图2.7.2），在对话框中可以设定自动约束类型。
图2.7.2所示的“自动约束”对话框中所建立的都是几何约束，它们的用法如下。
◆（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）：约束多条直线位于或通过同一直线。
◆（同心）：约束多个圆弧或椭圆弧的中心重合。
◆（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”再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。
2.7.1 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，则二维草图中所存在的所有约束都显示在图中。
方法一：手工添加约束。是指对所选对象由用户自己来指定某种约束。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。下面通过图2.7.3所示的添加相切约束来说明创建约束的一般操作步骤。
图2.7.3 添加相切约束
打开文件D：\ugzx12\work\ch02.07\add_1.prt。
双击已有草图，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。
定义约束类型。在系统弹出图2.7.4所示的“几何约束”对话框中单击按钮。
图2.7.4 “几何约束”对话框
定义约束对象。根据系统的提示，选取图2.7.3a所示的直线并单击中键，再选取圆弧。
单击按钮完成创建，草图中会自动添加约束符号，如图2.7.3b所示。
下面通过图2.7.5所示的约束来说明添加多个约束的一般操作步骤。
图2.7.5 添加多个约束
打开文件D：\ugzx12\work\ch02.07\add_2.prt。
双击已有草图，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2.7.5a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。
单击按钮完成创建，草图中会自动添加约束符号，如图2.7.5b所示。
其他类型约束的创建。与以上两个范例的创建过程相似，这里就不再赘述，读者可以自行研究。
方法二：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”按钮来让系统自动添加约束。其操作步骤如下。
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。
在“自动约束”对话框中单击要自动创建的约束的相应按钮，然后单击按钮。通常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工添加约束的方法来自己添加。
2.7.2 关系浏览器
“关系浏览器”主要是用来查看现有的几何约束，设置查看的范围、查看类型和列表方式，以及移除不需要的几何约束。
单击功能选项卡区域中的按钮，使所有存在的约束都显示在图形区中，然后单击功能选项卡区域中的按钮，系统弹出图2.7.6所示的“草图关系浏览器”对话框。
图2.7.6 “草图关系浏览器”对话框
图2.7.6所示的“草图关系浏览器”对话框中各选项用法的说明如下。
●下拉列表：控制在浏览器区域中要列出的约束。它包含三个单选项。
☑单选项：在浏览器区域中列出当前草图对象中的所有约束。
☑单选项：允许每次仅选择一个对象。选择其他对象将自动取消选择以前选定的对象。该浏览器区域显示了与选定对象相关的约束。这是默认设置。
☑单选项：可选择多个对象，选择其他对象不会取消选择以前选定的对象，它允许用户选取多个草图对象，在浏览器区域中显示它们所包含的几何约束。
●区域：过滤在浏览器区域中显示的类型。用户从中选择要显示的类型即可。在和两个单选项中只能选一个，通常默认选择单选项。
2.7.3 约束的备选解
当用户对一个草图对象进行约束操作时，同一约束条件可能存在多种满足约束的情况，“备选解”操作正是针对这种情况的，它可从约束的一种解法转为另一种解法。
在功能选项卡区域中没有备选解按钮，读者可以在区域中加入此按钮，也可通过定制的方法在下拉菜单中添加该命令（以下如有添加命令或按钮的情况将不再说明）。单击此按钮，则会弹出“备选解”对话框，在系统的提示下选择对象，系统会将所选对象直接转换为同一约束的另一种约束表现形式，然后可以继续对其他操作对象进行约束方式的“备选解”操作；如果没有，则单击按钮完成“备选解”操作。
下面用一个具体的实例来说明一下“备选解”的操作。如图2.7.7所示，绘制的是两个相切的圆。我们知道两圆相切有“外切”和“内切”两种情况，如果不想要图中所示的“外切”的图形，就可以通过“备选解”操作，把它们转换为“内切”的形式，具体步骤如下。
图2.7.7 “外切”图形
打开文件D：\ugzx12\work\ch02.07\alternation.prt。
双击草图，单击按钮，进入草图工作环境。
选择命令。选择下拉菜单命令，系统弹出“备选解”对话框。
定义对象。分别选取图2.7.7所示的任意圆，则实现“备选解”操作，如图2.7.8所示。
图2.7.8 “内切”图形