二维草图训练总结，第2章二维草图设计

二维草图训练总结，第2章二维草图设计b）通过拉伸a）二维草图b）拉伸特征图2-1 二维草图与三维特征的关系

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第2章 二维草图设计2.1 二维草图基础

学习二维草图之前首先需要先认识二维草图，了解二维草图的作用及特点，还有二维草图的构成，这样能够帮助读者确定二维草图学习方向及学习目标。

2.1.1 二维草图作用

（1）用来创建三维特征

在三维设计中，三维特征的创建一般都是基于二维草图来创建的，例如，如图2-1所示，绘制一个封闭的二维草图，然后使用拉伸凸台工具对二维草图进行拉伸就可以得到一个拉伸特征，如果没有二维草图，就无法使用特征设计工具创建三维特征，也就无法进行三维设计，由此可见二维草图与三维特征之间的关系。

a）二维草图

b）拉伸特征

图2-1 二维草图与三维特征的关系

通过拉伸

b）

a）

另外，二维草图在三维模型中直接影响着三维模型的结构形式，如图2-2和图2-3所示的两个三维模型（模型A和模型B），从这两个模型的模型树中可以看出这两个三维模型设计的思路和使用的工具都是一样的，都主要使用了拉伸凸台和拉伸切除命令来设计的，但是我们发现，即使是这样，这两个模型依然存在着很大的差异，那么其主要原因是什么呢？其实就是在使用拉伸工具创建拉伸特征时，拉伸所使用的二维草图截面是不一样的，模型A中的拉伸1是使用图2-2c中草图进行拉伸的，模型B中的拉伸1是使用图2-3c中草图进行拉伸的，拉伸2所使用的二维草图截面也不尽相同，所以得到的结果是不一样的！可见二维草图对三维模型结构的影响。

（2）其他应用

二维草图除了用来创建三维特征截面，还有很多其他方面的应用：

（1）在装配设计中使用草图做一些辅助参考图元辅助产品装配。

（2）在曲面设计中，使用二维草图用来设计曲线线框。

（3）在工程图设计中使用二维草图处理工程图中的一些特殊问题。

（4）在自顶向下设计中使用二维草图设计骨架模型。

（5）在管道设计和电气设计中使用二维草图创建路径参考曲线。

综上所述，二维草图应用非常广泛，基本贯穿于整个Solidworks软件的应用，所以要学好和用好Solidworks软件，首先必须要熟练掌握二维草图设计！

c）模型A中拉伸1的截面草图

b）模型A

a）模型A的模型树

图2-2 模型A模型树及特征截面分析

a）

b）

c）

c）模型B中拉伸1的截面草图

b）模型B

a）模型B的模型树

图2-3 模型B模型树及特征截面分析

a）

b）

c）

2.1.2 二维草图构成

二维草图主要包括三大要素，分别是草图轮廓形状，草图几何约束和草图尺寸标注，三大要素缺一不可，其中草图轮廓形状与尺寸标注属于显性要素，几何约束属于隐性要素，如图2-4所示，草图的设计主要就是围绕这三大要素展开的。

在Solidworks中绘制二维草图一定要处理好草图三要素的关系，其中草图轮廓形状与草图尺寸标注应该与设计图纸完全一致，草图约束需要根据设计图纸进行认真分析，然后在Solidworks中添加合适的几何约束，Solidworks中的几何约束有对应的符号显示，方便用户查草图约束情况，如图2-5所示，图中草图附近的符号就是约束符号。

图2-4 二维草图三大要素

图2-5 Solidworks二维草图

2.1.3 二维草图环境

在Solidworks零件设计环境中展开“草图”选项卡，在该选项卡中单击“草图绘制”按钮

，选择草图平面，系统进入Solidworks草图设计环境，如图2-6所示。在草图环境中提供了各种草图设计工具，下面具体介绍。

图2-6 Solidworks2020二维草图设计环境

草图选项卡

草图设计工具

草图原点

（1）草图绘制工具

在“草图”选项卡中使用如图2-7所示虚线框中的工具用来绘制草图轮廓形状。

图2-7 草图绘制工具

（2）草图几何约束

在“草图”选项卡中展开如图2-8所示的“显示/删除几何关系”命令，用来处理草图中的几何约束关系，包括显示和删除几何约束，还有添加几何约束关系等等。

（3）草图尺寸标注

在“草图”选项卡中使用如图2-9所示的“智能尺寸”命令，用来标注草图尺寸。

（4）草图原点

草图图形区正中间的红色坐标点就是草图原点，主要用来对草图进行位置定位的。

（5）完成草图

草图绘制完成后需要退出草图环境，在草图图形区右上角单击

按钮退出草图。

图2-8 草图约束处理

图2-9 草图尺寸标注

2.2 二维草图绘制2.2.1 二维草图绘制工具

（1）绘制直线

在“草图”选项卡中单击“直线”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定直线的第一个端点，然后拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定直线的第二个端点，最后按Esc键完成直线绘制，使用这种方法绘制单一直线，如图2-10所示。

如果要绘制连续直线，在确定直线的第二个端点后不用按Esc键，继续在合适的位置单击鼠标左键以确定直线的第三个通过点及更多的通过点，在确定最后一个通过点后按Esc键完成直线绘制，如图2-11所示。

（2）绘制中心线

在“草图”选项卡中单击“中心线”按钮

，在绘图区合适位置单击以确定中心线的第一个通过点，然后拖动鼠标在另外一个合适位置单击以确定中心线第二个通过点，完成一条中心线的绘制；参照以上步骤绘制第二条中心线，使用这种方法可以绘制如图2-12所示两条正交的中心线作为草图的基准线或辅助线。

图2-10 绘制单独直线

图2-11 绘制连续直线

图2-12 绘制中心线

在Solidworks中草图基准线或辅助线除了可以使用中心线绘制以外，还可以使用构造线来绘制，首先选择“直线”命令绘制如图2-13所示的正交直线，然后选中正交直线，在弹出的如图2-14所示的“属性”对话框中选中“作为构造线”选项，将选中直线转换成构造线，如图2-15所示，使用这种方式可以将任意草图对象（如圆、圆弧、椭圆、矩形、多边形等）转换成构造线。

构造线在草图绘制过程中会经常使用，主要用来绘制草图中的基准线，辅助线以及一些定位参考线，如图2-16所示的是构造线在草绘中的应用举例。

图2-13 绘制正交直线

图2-14 设置构造线

图2-15 转换构造线

（3）绘制中点线

在“草图”选项卡中单击“中点线”按钮

，在图形区首先单击一点作为中点线的中点，然后拖动鼠标确定中点线的长度及位置，按Esc键完成完成中点线绘制，如图2-17所示，中点线主要用于对称草图或需要确定中点位置的草图绘制中。

图2-16 构造线的应用

图2-17 构造线的应用

（4）绘制矩形

在Solidworks中可以绘制五种矩形：边角矩形、中心矩形、3点边角矩形、3点中心矩形和平行四边形，下面具体介绍：

绘制边角矩形。在“草图”选项卡中单击“边角矩形”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定矩形第一个顶点，然后拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定矩形的第二个顶点，完成矩形的绘制，按Esc键结束绘制，如图2-18所示。

绘制中心矩形。在“草图”选项卡中单击“中心矩形”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定矩形中心点，然后拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定矩形的一个顶点，完成矩形的绘制，按Esc键结束绘制，如图2-19所示。

绘制3点边角矩形。在“草图”选项卡中单击“3点边角矩形”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定矩形第一个顶点，然后拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定矩形的第二个顶点，继续拖动鼠标到合适的位置单击以确定矩形的第三个顶点，按Esc键结束绘制，如图2-20所示。

图2-18 边角矩形

图2-19 中心矩形

图2-20 三点边角矩形

绘制3点中心矩形。在“草图”选项卡中单击“3点中心矩形”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定矩形中心点，然后拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定矩形一个边的中点，继续拖动鼠标到合适的位置单击以确定矩形的一个顶点，按Esc键结束绘制，如图2-21所示。

绘制平行四边形。在“草图”选项卡中单击“平行四边形”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定平行四边形第一个顶点，然后拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定平行四边形的第二个顶点，继续拖动鼠标到合适的位置单击以确定平行四边形的第三个顶点，按Esc键结束绘制，如图2-22所示。

（5）绘制圆

圆的绘制有两种方法，包括圆和周边圆两种，下面具体介绍。

绘制圆。在“草图”选项卡中单击“圆”按钮

，单击鼠标左键以确定圆心位置，拖动鼠标到合适的位置以确定圆的大小，按Esc键结束绘制，如图2-23所示。

绘制周边圆，在“草图”选项卡中单击“周边圆”按钮

，在图形区使用鼠标依次单击三个点以确定圆的三个通过点，按Esc键结束绘制。

图2-21 三点中心矩形

图2-22 平行四边形

图2-23 绘制圆

（6）绘制圆弧

圆弧的绘制有三种方法，包括3点圆弧，切线弧，圆心/起/终点圆弧，下面具体介绍这些圆弧的绘制方法。

绘制3点圆弧。在“草图”选项卡中单击“3点圆弧”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定圆弧的第一个端点，拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定圆弧的第二个端点，然后将鼠标移动到两个端点中间的位置继续移动鼠标以确定圆弧的大小，在合适位置再单击鼠标左键确定圆弧第三个通过点，按Esc键结束绘制，如图2-24所示。

绘制切线弧。在“草图”选项卡中单击“切线弧”按钮

，选择已有草图上的点为起点，拖动鼠标到合适的位置单击以确定圆弧的另一个端点，此时绘制的圆弧与选中点对象相切，按Esc键结束绘制，如图2-25所示。

绘制圆心/起/终点圆弧。在“草图”选项卡中单击“圆心/起/终点圆弧”按钮

，在图形区单击鼠标左键以确定圆弧圆心位置，拖动鼠标到合适的位置以确定圆弧第一个端点，继续移动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定圆弧第二个端点，按Esc键结束绘制，如图2-26所示。

图2-25 切线弧

图2-24 3点圆弧

图2-26 圆心/起/终点圆弧

（7）绘制槽

绘制槽有四种类型，包括直槽口，中心点直槽口，三点圆弧槽口，中心点圆弧槽口，下面具体介绍这些槽的绘制方法。

绘制直槽口。在“草图”选项卡中单击“直槽口”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定直槽口的第一个圆心点，拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定直槽口的第二个圆心点，按Esc键结束绘制，如图2-27所示。

绘制中心点直槽口。在“草图”选项卡中单击“中心点直槽口”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定槽口的中心点，拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定槽口的一个圆心点，按Esc键结束绘制。

绘制三点圆弧槽口（类似于绘制3点圆弧）。在“草图”选项卡中单击“三点圆弧槽口”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定槽口中心圆弧的第一个端点，拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定槽口中心圆弧的第二个端点，然后将鼠标移动到两个端点中间的位置继续移动鼠标以确定槽口中心圆弧的大小，在合适位置再单击鼠标左键确定槽口中心圆弧第三个通过点，按Esc键结束绘制，如图2-28所示。

绘制中心点圆弧槽口（类似于绘制圆心/起/终点圆弧）。在“草图”选项卡中单击“中心点圆弧槽口”按钮

，在图形区单击鼠标左键以确定槽口中心圆弧圆心位置，拖动鼠标到合适的位置以确定槽口中心圆弧第一个端点，继续移动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定槽口中心圆弧第二个端点，按Esc键结束绘制，如图2-29所示。

图2-27 直槽口

图2-28 三点圆弧槽口

图2-29 中心点圆弧槽口

（8）绘制多边形

在“草图”选项卡中单击“多边形”按钮

，系统弹出如图2-30所示的“多边形”对话框，选中“内切圆”选项，表示绘制内切圆多边形，单击鼠标左键以确定多边形中心，拖动鼠标到合适的位置以确定多边形大小，按Esc键结束绘制，如图2-31所示，如果在对话框中选中“外接圆”选项，绘制如图2-32所示的外接圆多边形。

图2-30 “多边形”对话框

图2-31 内切圆多边形

图2-32 外接圆多边形

（9）绘制椭圆

绘制椭圆有两种类型，包括椭圆和部分椭圆两种，下面具体介绍椭圆绘制方法。

绘制椭圆。在“草图”选项卡中单击“椭圆”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定椭圆的中心点，拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定椭圆长半轴（或短半轴）端点，继续拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定椭圆大小，按Esc键结束绘制，如图2-33所示。

绘制部分椭圆。在“草图”选项卡中单击“部分椭圆”按钮

，在绘图区单击鼠标左键以确定椭圆的中心点，拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定椭圆长半轴（或短半轴）端点，继续拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定椭圆第一个经过点，继续拖动鼠标到合适的位置再单击鼠标左键以确定椭圆第二个经过点，按Esc键结束绘制，如图2-34所示。

（10）绘制圆角

在“草图”选项卡中单击“绘制圆角”按钮

，系统弹出如图2-35所示的“绘制圆角”对话框，默认圆角半径为10，选择如图2-36所示的两条草图边线为圆角对象，在“绘制圆角”对话框中单击

按钮，完成圆角绘制，结果如图2-37所示。

图2-33 绘制椭圆

图2-34 绘制部分椭圆

图2-35 “绘制圆角”对话框

（11）绘制倒角

绘制倒角有两种类型，包括“距离-距离”和“角度-距离”两种，下面具体介绍这两种倒角绘制方法。

绘制“距离-距离”倒角。在“草图”选项卡中单击“绘制倒角”按钮

，系统弹出如图2-38所示的“绘制倒角”对话框，在对话框中选中“距离-距离”选项，同时选中“相等距离”选项，设置倒角距离为10，选择如图2-39所示的两条草图边线为倒角对象，在“绘制倒角”对话框中单击

按钮，完成倒角绘制，结果如图2-40所示。

绘制“角度-距离”倒角。在“绘制倒角”对话框中选中“角度-距离”选项，设置倒角角度为30度，倒角距离为10，选择如图2-39所示的两条草图边线为倒角对象，在“绘制倒角”对话框中单击

按钮，完成倒角绘制，结果如图2-41所示。

图2-38 “绘制倒角”对话框

图2-37 绘制圆角

图2-36 选择圆角边线

选择这两条边线

图2-40 距离-距离倒角

图2-39 绘制倒角边线

选择这两条边线

图2-41 角度-距离倒角

（12）绘制文本

在“草图”选项卡中单击“文本”按钮

，系统弹出如图2-42所示的“草图文本”对话框，在对话框中的“文本”区域中输入文字，使用鼠标在合适位置单击以放置文本，如图2-43所示，在对话框中取消选中“使用文档字体”选项，然后单击“字体”按钮，系统弹出如图2-44所示的“选择字体”对话框，在该对话框中设置文本字体。另外，在绘制文本前首先选择曲线，可以将草图文本沿着曲线生成，如图2-45所示。

（13）绘制点

在“草图”选项卡中单击“点”按钮

，使用鼠标在图形区合适位置单击以确定草图点位置，如图2-46所示，在零件设计中草图点可以作为打孔位置点及阵列参考点。

图2-42 “草图文本”对话框

图2-43 一般文本

图2-45 沿曲线文本

图2-44 “选择字体”对话框

图2-46 绘制草图点

2.2.2 二维草图编辑与修改

初步的草图绘制完成后，根据具体的设计要求，有时需要对草图进行必要的编辑与修改，或者对草图进行必要的复制，得到最终的草图，下面具体介绍。

（1）剪裁实体

在绘制草图轮廓时，多余的部分需要修剪掉，在“草图”选项卡中单击“剪裁实体”按钮

，系统弹出如图2-47所示的“剪裁”对话框，用于剪裁草图对象，下面以如图2-48所示的草图为例，介绍剪裁实体操作。

强劲剪裁。在“剪裁”对话框中单击“强劲剪裁”按钮

，按住鼠标左键，在草图中拖动如图2-49所示的剪裁轨迹，草图中凡是与该轨迹相交的部分将被剪裁掉，结果如图2-50所示，强劲剪裁是所有剪裁方式中最高效的一种。

图2-48 草图实例

圆弧边线1

圆弧边线2

竖直边线2

竖直边线1

图2-49 剪裁轨迹

剪裁轨迹

图2-47 “剪裁”对话框

边角剪裁。在“剪裁”对话框中单击“边角剪裁”按钮

，在如图2-48所示的草图中选择圆弧边线1（在草图中点偏左的位置单击）和竖直边线1（在草图中点偏上的位置单击）为剪裁对象，通过剪裁后得到如图2-51所示的边角结果；如果在选择草图对象时使用鼠标在圆弧边线1靠近左侧端点的位置单击，然后使用鼠标在竖直边线1靠近上部端点的位置单击，此时将得到如图2-52所示的边界结果，也就是说，创建边角剪裁时跟鼠标单击的位置是有密切关系的，鼠标点击位置不同，剪裁结果也不一样。

图2-50 强劲剪裁

图2-51 边角剪裁结果

图2-52 边角剪裁结果

在内剪除。在“剪裁”对话框中单击“在内剪除”按钮

，首先选择如图2-48所示的竖直边线1和竖直边线2为剪裁边界，然后选择两条圆弧为剪裁对象，系统将两条圆弧中处在剪裁边界中间部分剪裁掉，结果如图2-53所示。

在外剪除。在“剪裁”对话框中单击“在外剪除”按钮

，首先选择如图2-48所示的竖直边线1和竖直边线2为剪裁边界，然后选择两条圆弧为剪裁对象，系统将两条圆弧中处在剪裁边界两侧部分剪裁掉，结果如图2-54所示。

剪裁到最近端。在“剪裁”对话框中单击“剪裁到最近端”按钮

，在如图2-48所示草图中两条竖直边线的上部端点附近单击，系统将点击位置的一小段草图对象剪裁掉，结果如图2-55所示。

图2-53 在内剪除

图2-54 在外剪除

图2-55 剪裁到最近端

（2）延伸实体

如图2-56所示的草图，其中左侧较短的斜边与右侧较长的斜边没有连接上，这种情况可以使用延伸实体操作将左侧较短的斜边进行延伸。

在“草图”选项卡中单击“剪裁实体”命令下面的“延伸实体”按钮

，然后在草图中需要延伸的位置单击，如图2-57所示，延伸结果如图2-58所示。

图2-56 延伸草图实例

图2-58 延伸草图结果

图2-57 选择延伸位置

此处单击

（3）转换实体引用

使用“转换实体引用”工具可以将非草图对象（如实体的面、边、曲线等）转换为草图对象，使其成为草图的一部分，同时保证引用后的草图与源对象关联。

如图2-59所示的塑料盖模型，在设计塑料盖模型边缘位置的扣合结构时，需要在图2-60所示的基础上在轮廓边缘平面上绘制一个与塑料盖轮廓外形一致的草图，这种情况下就可以使用“转换实体引用”命令来绘制这个草图，下面具体介绍。

图2-59 塑料盖模型中的扣合结构

图2-60 已经完成的结构

选择此平面

在零件环境中展开“草图”选项卡，在“草图”选项卡中单击“草图绘制”按钮

，选择如图2-60所示的轮廓边缘平面为草图平面进入草图环境，然后在“草图”选项卡中单击“转换实体引用”按钮

，系统弹出如图2-61所示的“转换实体引用”对话框，依次选择如图2-62所示的模型边线为转换对象，在对话框中单击

按钮完成转换操作，结果如图2-63所示。

图2-61 “转换实体引用”对话框

图2-63 转换结果

图2-62 选择转换边线

选择此边线

（4）等距实体

使用“等距实体”命令可以将已有的草图（源草图）偏移一定的距离得到一个与源草图相似的新草图，从而大大提高绘制相似草图的效率。

如图2-64所示的草图，需要将此草图进行等距偏移（偏移距离为3mm），得到如图2-65所示的草图，下面具体介绍等距实体操作。

在“草图”选项卡中单击“等距实体”按钮

，系统弹出如图2-66所示的“等距实体”对话框，在对话框中设置等距距离为3mm，选中“添加尺寸”选项，表示在创建等距实体时标注偏移距离；选中“反向”按钮，切换等距实体方向；选中“选择链”选项，表示系统将自动选择草图中相连的草图对象进行整体等距，然后选择如图2-64所示的草图边线，单击“等距实体”对话框中的

按钮，完成等距实体操作。

图2-64 草图实例

图2-65 等距实体

图2-66 “等距实体”对话框

（5）镜像实体

对于对称结构的草图，我们可以使用“镜像实体”操作来处理草图，在绘制的时候，只需要绘制草图的一半，这样做的目的是尽可能的简化草图的绘制，减小草图绘制工作量，最终提高工作效率，同时保证了草图的对称关系。

如图2-67所示的草图，需要通过镜像操作得到如图2-68所示的完整草图，在“草图”选项卡中单击“镜像实体”按钮

，系统弹出如图2-69所示的“镜像”对话框，首先使用鼠标框选如图2-70所示的虚线部分作为要镜像的草图对象，然后在“镜像”对话框中的“镜像轴”区域单击并选择如图2-70所示的中心线为镜像轴，在“镜像”对话框中单击

按钮，完成镜像实体操作。

注意：创建镜像实体操作时一定要有一条中心线作为镜像轴，这条镜像中心线可以使用“草图”选项卡中的“中心线”命令来绘制。

图2-67 草图实例

图2-68 镜像草图

图2-69 “镜像”对话框

图2-70 定义镜像对象

镜像中心线

镜像对象

在实际草图绘制时，镜像草图命令除了用来对草图的一半进行镜像操作，还经常用来对草图中的局部结构进行镜像，如图2-71所示。

（6）阵列草图

草图绘制中对于具有一定规律的草图，如线性均匀分布的草图或圆周均匀分布的草图，在Solidworks中可以使用阵列草图命令来处理，阵列草图包括“线性阵列”和“圆周阵列”两种方式，下面具体介绍这两种阵列草图操作。

（1）线性阵列草图

如图2-72所示的草图，需要对草图中的直槽口进行阵列，得到如图2-73所示的草图，因为结果草图中直槽口呈矩形线性分布，像这种操作就可以使用线性阵列来处理。

图2-71 镜像局部草图

镜像中心线

镜像

图2-72 草图实例

首先选择如图2-74所示虚线框中的直槽口为阵列对象，然后在“草图”选项卡中单击“线性草图阵列”按钮

，系统弹出如图2-75所示的“线性阵列”对话框。

在“线性阵列”对话框中的“方向1（1）”区域定义第一个方向的线性阵列，默认情况下是沿着X轴方向阵列，也就是草图绘图区的水平方向，定义阵列间距为35，个数为5，其他设置使用默认设置值。

在“线性阵列”对话框中的“方向2（2）”区域定义第二个方向的线性阵列，默认情况下是沿着Y轴方向阵列，也就是草图绘图区的竖直方向，定义阵列间距为23，个数为5，其他设置使用默认设置值。

完成阵列参数设置后，在“线性阵列”对话框中单击

按钮，完成草图线性阵列。

完成草图线性阵列后，如果想重新编辑线性阵列参数，可以在草图中选择任意一个阵列对象右键，在系统弹出的如图2-76所示的快捷菜单中选择“编辑线性阵列”命令，即可编辑草图线性阵列参数。

图2-75 “线性阵列”对话框

图2-73 线性阵列草图

图2-74 选择阵列对象

图2-76 编辑线性阵列

（2）圆周阵列草图

如图2-77所示的草图，需要对草图中的圆弧槽口进行阵列，得到如图2-78所示的草图，因为草图中圆弧槽口呈圆周均匀分布，像这种操作就可以使用圆周阵列来处理。

首先选择如图2-78所示圆弧槽口为阵列对象，然后在“草图”选项卡中单击“圆周草图阵列”按钮

，系统弹出如图2-79所示的“圆周阵列”对话框。

在“圆周阵列”对话框中设置阵列个数为5，其他设置使用默认设置值，在对话框中单击

按钮，完成草图圆周阵列。

图2-79 “圆周阵列”对话框

图2-77 草图实例

图2-78 圆周阵列草图

完成草图圆周阵列后，如果想重新编辑圆周阵列参数，可以在草图中选择任意一个阵列对象右键，在弹出的快捷菜单中选择“编辑圆周阵列”命令，即可编辑阵列参数。

（7）变换草图

使用变换草图工具可以对草图对象进行移动、复制、旋转、缩放、伸展等操作，灵活使用草图变换操作能够大大提高草图绘制效率，下面具体介绍这些草图变换操作。

（1）移动实体

使用“移动实体”命令可以将选中的草图按照一定的方式进行移动变换。

如图2-80所示的草图，需要将草图中的圆移动到矩形右边中点位置，如图2-81所示，这种情况就可以使用“移动实体”命令来操作，下面具体介绍。

在“草图”选项卡中单击“移动实体”按钮

，系统弹出如图2-82所示的“移动”对话框，首先选择如图2-80所示草图中的圆为移动对象，在对话框中“参数”区域选择“从/到”选项，表示将选择的草图对象按照从选择的起点移动到终点位置，然后选择圆心为起点，选择矩形右边中点为移动终点，如图2-83所示，单击

按钮。

本例中因为移动的起点到移动的终点之间的距离刚好是50，所以还可以采用另外一种方式移动草图，在“移动”对话框的“参数”区域中选中“X/Y”选项，表示通过输入XY方向的增量对草图进行移动，本例在“ΔX”文本框中输入50，如图2-84所示，表示将草图沿着X方向移动50，结果如图2-81所示。

（2）复制草图

使用“复制实体”命令可以将选中的草图按照一定的方式进行复制变换，“复制实体”操作与以上介绍的“移动实体”操作基本一致，只是结果不一样，使用“移动实体”操作后，源草图对象就没有了，使用“复制实体”操作后，相当于得到了源草图的副本，源草图仍然保留在草图中。

图2-80 草图实例

图2-81 移动草图

图2-82 “移动”对话框

对于如图2-80所示的草图，如果想将草图中的圆复制到如图2-85所示的位置就可以使用“复制实体”操作来实现。

在“草图”选项卡中单击“移动实体”按钮

，系统弹出如图2-86所示的“移动”对话框，首先选择如图2-80所示草图中的圆为移动对象，在对话框中“参数”区域选择“X/Y”选项，表示通过输入XY方向的增量对草图进行复制，本例在“ΔX”文本框中输入50，表示将草图复制到X方向50的位置，单击

按钮，完成复制操作。

图2-84 “移动”对话框

图2-83 选择移动终点

图2-85 复制草图

（3）旋转草图

使用“旋转实体”命令可以将选中的草图绕指定点进行旋转角度变换。

如图2-87所示的草图，需要将草图中的两个椭圆绕圆形旋转45度，如图2-88所示，这种情况就可以使用“旋转实体”命令来操作，下面具体介绍。

在“草图”选项卡中单击“旋转实体”按钮

，系统弹出如图2-89所示的“旋转”对话框，首先选择如图2-87所示两个椭圆为旋转对象，选择圆心为旋转原点，设置旋转角度为45，单击

按钮，完成旋转操作。

（4）缩放草图

使用“缩放实体比例”命令可以将选中的草图进行一定比例的放大与缩小。

如图2-90所示的草图，需要将草图中最外侧的圆缩小到0.3倍，如图2-91所示，这种情况就可以使用“旋转实体比例”命令来操作，下面具体介绍。

在“草图”选项卡中单击“缩放实体比例”按钮

，系统弹出如图2-92所示的“比例”对话框，首先选择如图2-90所示最外侧圆为缩放对象，选择圆心为缩放原点，设置缩放比例为0.3，单击

按钮，完成缩放操作。

图2-86 “复制”对话框

图2-87 草图实例

图2-88 旋转草图

图2-89 “旋转”对话框

图2-90 草图实例

图2-91 缩放草图

（5）伸展草图

使用“伸展实体”命令可以将选中的草图的局部按照一定方式延长。如图2-93所示的草图，需要将草图中的圆和圆弧部分沿着水平向右延长20，如图2-94所示，这种情况就可以使用“伸展实体”命令来操作，下面具体介绍。

在“草图”选项卡中单击“伸展实体”按钮

，系统弹出如图2-95所示的“伸展”对话框，首先选择如图2-93所示草图中的圆和圆弧为操作对象，在对话框中“参数”区域选择“X/Y”选项，在“ΔX”文本框中输入20，表示将选中草图部分沿着X方向延长20，单击

按钮，完成伸展操作。

图2-92 “比例”对话框

图2-93 草图实例

图2-94 伸展实体

2.3 二维草图几何约束

草图几何约束就是指草图中图元和图元之间的几何关系，比如水平、竖直、相切、垂直、平行、对称等等，草图几何约束是二维草图三大要素中一个非常重要的要素，而且也是一个最难处理的要素，同时也是三大要素中唯一一个不可见的要素，在具体草图绘制过程中需要我们自己根据草图设计意图进行分析得到的，所以我们在绘制草图之前首先要分析草图中的几何约束。

在Solidworks中可以添加多种约束，包括竖直约束、水平约束、垂直约束、相切约束、中点约束、重合约束、对称约束、相等约束、平行约束、同心约束等等。

在Solidworks中添加约束的方法是先选择要约束的对象，然后在弹出的如图2-96所示的“属性”对话框或如图2-97所示的快捷工具条中选择合适的约束类型即可，下面具体介绍添加草图约束的方法。

需要特别注意的是，在添加几何约束时，选择约束对象后，系统弹出的如图2-97所示的快捷工具条只会显示较短时间，用户需要快速从中选择需要的约束类型，如果快捷工具条消失后，只能在如图2-96所示的“属性”对话框中选择约束类型。

图2-96 “属性”对话框

图2-97 快捷工具条

图2-95 “伸展”对话框

（1）水平约束

使用“水平约束”可以使某条直线水平，也可以使两个顶点在水平方向对齐。

如图2-98所示的草图，选择草图中下部的斜线，然后在弹出的快捷工具条中单击“水平约束”按钮

，此时约束直线水平，如图2-99所示。

按住Ctrl键选择如图2-99所示草图中的左右两条直线的端点，然后在弹出的快捷工具条中单击“水平约束”按钮

，此时约束两个点水平对齐，如图2-100所示。

图2-98 水平约束示例

图2-99 添加直线水平约束

图2-100 添加点水平对齐

（2）竖直约束

使用“竖直约束”可以使某条直线竖直，也可以使两个顶点在竖直方向对齐。

如图2-101所示的草图，选择草图中右侧的斜线，然后在弹出的快捷工具条中单击“竖直约束”按钮

，此时约束直线竖直，如图2-102所示。

按住Ctrl键选择如图2-102所示草图中的上下两条直线的端点，然后在弹出的快捷工具条中单击“竖直约束”按钮

，此时约束两个点竖直对齐，如图2-103所示。

（3）平行约束

使用“平行约束”可以使两条直线平行。如图2-104所示的草图，按住Ctrl键选择草图中上部斜线和底边，然后在弹出的快捷工具条中单击“平行约束”按钮

，此时约束这两条直线平行，结果如图2-105所示。

图2-101 竖直约束示例

图2-102 添加直线竖直约束

图2-103 添加点竖直对齐

（4）垂直约束

使用“垂直约束”可以使两条直线相互垂直。如图2-106所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的两条斜线，然后在弹出的快捷工具条中单击“垂直约束”按钮

，此时约束两直线垂直，如图2-107所示。

图2-106 垂直约束示例

图2-105 约束直线平行

图2-104 平行约束示例

（5）中点约束

使用“中点约束”可以将点约束到草图对象的中点位置。如图2-108所示的草图，按住Ctrl键选择草图中小圆圆心和直槽口上部直线，然后在弹出的快捷工具条中单击“中点约束”按钮

，此时约束圆心点在直线中点位置，结果如图2-109所示。

图2-107 添加垂直约束

图2-108 中点约束示例

图2-109 约束点在直线中点

（6）重合约束

使用“重合约束”可以使点和其他草图对象重合（不一定在中点）。如图2-110所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的圆心和矩形上部边线，然后在弹出的快捷工具条中单击“重合约束”按钮

，此时约束圆心与直线重合，结果如图2-111所示。

（7）合并约束

使用“合并约束”可以使点和点合并。如图2-112所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的两个端点，然后在弹出的快捷工具条中单击“合并约束”按钮

，此时约束两个端点重合，结果如图2-113所示。

（8）共线约束

使用“共线约束”可以使两条直线共线对齐。如图2-114所示的草图，按住Ctrl键选择草图中上部两侧直线，然后在弹出的快捷工具条中单击“共线约束”按钮

，此时约束两条直线共线对齐，结果如图2-115所示。

图2-112 合并约束示例

图2-111 约束点和直线重合

图2-110 重合约束示例

图2-113 约束点和点合并

图2-114 共线约束示例

图2-115 约束直线共线

（9）相切约束

使用“相切约束”可以使圆弧与直线或圆弧与圆弧相切。

如图2-116所示的草图，按住Ctrl键选择水平直线与右侧圆弧，然后在弹出的快捷工具条中单击“相切约束”按钮

，此时约束圆弧与直线相切，如图2-117所示。

按住Ctrl键选择如图2-117所示草图中的两个圆弧，然后在弹出的快捷工具条中单击“相切约束”按钮

，此时约束两圆弧相切，如图2-118所示。

图2-116 相切约束示例

图2-117 约束圆弧直线相切

图2-118 约束圆弧圆弧相切

（10）相等约束

使用“相等约束”可以使两条直线相等，还可以约束两个圆弧或圆半径相等。

如图2-119所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的两条斜线，然后在弹出的快捷工具条中单击“相等约束”按钮

，此时约束两条斜线相等，结果如图2-120所示。

如图2-121所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的两个圆弧，然后在弹出的快捷工具条中单击“相等约束”按钮

，此时约束两个圆弧等半径，如图2-122所示。

图2-119 相等约束示例

图2-120 约束直线相等

图2-121 等半径约束示例

按住Ctrl键选择如图2-122所示草图中的两个圆，然后在弹出的快捷工具条中单击“相等约束”按钮

，此时约束两个圆等半径，如图2-123所示。

（11）同心约束

使用“同心约束”可以使两个圆或圆弧同心。如图2-124所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的圆弧和圆，然后在弹出的快捷工具条中单击“同心约束”按钮

，此时约束圆弧和圆同心，结果如图2-125所示。

图2-122 约束圆弧半径相等

图2-123 约束圆半径相等

图2-124 同心约束示例

（12）对称约束

使用“对称约束”可以使两个点或两条线关于一条中心线对称。如图2-126所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的两条斜线和中心线，然后在弹出的快捷工具条中单击“对称约束”按钮

，此时约束两条直线关于中心线对称，结果如图2-127所示。

在Solidworks中添加对称约束时必须要选择中心线作为镜像轴线，另外，在约束对称时及可以选择两个点关于中心线对称，还可以约束两条线关于中心线对称。

图2-125 约束圆和圆弧同心

图2-127 约束直线或点对称

图2-126 对称约束示例

（13）全等约束

使用“全等约束”可以使两个草图对象完全一样（包括位置和大小）。如图2-128所示的草图，按住Ctrl键选择草图中的圆和实体圆弧边，然后在弹出的快捷工具条中单击“全等约束”按钮

，此时约束圆与圆弧边完全一样，结果如图2-129所示。

2.4 二维草图尺寸标注

尺寸标注也是二维草图中一个重要的要素，同时也是产品设计过程中一项非常重要的设计参数，体现设计者的重要设计意图，而且直接关系到产品的制造与使用，我们必须对产品中的每个结构标注合适的尺寸参数，产品设计过程中的尺寸参数绝大部分是在二维草图中标注的，可见二维草图尺寸标注的重要性。

（1）尺寸标注设置

在Solidworks草图设计中，在“草图”选项卡中单击“智能尺寸”按钮

，用于草图尺寸标注，默认情况下，每标注一个尺寸后，系统都会弹出如图2-130所示的“修改”对话框，用户可以在该对话框中修改尺寸标注，实际上这并不符合草图设计规范，一般情况下，应该先标注所有尺寸，所有尺寸标注完成后再进行修改，而且这样标注一个修改一个会导致草图绘制效率低下，所以在标注草图尺寸之前，首先需要设置在标注草图尺寸时不用弹出“修改”对话框。

图2-128 全等约束示例

图2-129 约束圆和圆弧边全等

图2-130 “修改”对话框

选择下拉菜单“工具”→“选项”命令，系统弹出如图2-131所示的“系统选项”对话框，在对话框中取消选中“输入尺寸值”选项，单击对话框中的“确定”按钮，完成设置，以后再标注草图尺寸时，系统将不再弹出“修改”对话框。

图2-131 “系统选项”对话框

（2）尺寸标注操作

接下来具体介绍草图设计中一些常见尺寸标注操作。

（1）标注直线长度。选择“智能尺寸”命令

，然后选择要标注的直线对象，拖动尺寸到合适的位置完成直线长度尺寸的标注，如图2-132所示，其中在标注斜线长度时，最终标注的尺寸会根据鼠标拖动方向发生变化，如图2-133所示。

（2）标注两点之间的距离。选择“智能尺寸”命令

，然后选择两点对象，可以标注两点之间的水平尺寸，也可以标注两点之间的竖直尺寸，还可以标注两点之间直线距离，最终标注的尺寸会根据鼠标拖动方向发生变化，如图2-134所示。

图2-132 标注直线长度

图2-133 标注斜线长度

图2-134 标注两点间距离

（3）标注两平行线间的距离。选择“智能尺寸”命令

，依次选择两平行直线对象，拖动尺寸到合适位置完成两条平行线间距离尺寸的标注，如图2-135所示。

（4）标注角度尺寸。选择“智能尺寸”命令

，然后依次选择两条成角度的直线对象，拖动尺寸到两直线夹角合适位置，完成角度尺寸的标注，如图2-136所示。

（5）标注直径和半径尺寸。选择“智能尺寸”命令

，选择圆弧（非整圆），系统自动标注半径尺寸；选择整圆，系统自动标注直径尺寸，如图2-137所示。

图2-135 标注平行线间距离

图2-136 标注夹角尺寸

图2-137 标注直径与半径尺寸

选中标注的直径尺寸或半径尺寸，系统弹出“尺寸”对话框，在对话框中展开“引线”选项卡，选中“自定义文字位置”区域，如图2-138所示，单击

按钮，设置标注文本水平放置，结果如图2-139所示，这也是直径和半径标注中常见的方式。

在“尺寸”对话框中展开“其他”选项卡，取消选中“使用文档字体”选项，如图2-140所示，单击“字体”按钮，系统弹出如图2-141所示的“选择字体”对话框，用于设置标注字体样式，包括字体及字高等属性。

图2-139 设置标注文字位置

图2-140 “其他”选项卡

图2-138 “引线”选项卡

（6）标注两圆弧间的极限尺寸。草图标注中经常需要标注如图2-142至143所示的圆弧最大尺寸与圆弧最小尺寸，像这种尺寸标注比较特殊，首先选择要标注的圆弧（此处一定要选择圆弧，不能选圆心标注）标注如图2-144所示的尺寸。

图2-141 “选择字体”对话框

图2-142 圆弧最大尺寸

图2-143 圆弧最小尺寸

选中如图2-144所示的水平尺寸或竖直尺寸，在“尺寸”对话框中展开“引线”选项卡，然后展开“圆弧条件”区域，如图2-145所示，在其下的“第一圆弧条件”和“第二圆弧条件”中选中“最大”选项即可标注最大尺寸，选中“最小”选项即可标注最小尺寸，另外标注倾斜尺寸后再设置圆弧条件可以得到如图2-146所示的尺寸。

图2-144 标注水平与竖直尺寸

图2-145 设置圆弧条件

图2-146 设置倾斜极限尺寸

（7）标注对称尺寸。对于回转结构的设计，在绘制旋转截面草图时，如果标注如图2-147所示的尺寸（相当于标注的是回转截面的半径尺寸）是不符合回转零件设计要求与规范的，需要标注如图2-148所示的对称尺寸（相当于回转截面直径尺寸），这种尺寸的标注是首先选择“智能尺寸”命令

，选择直线和中心线（一定要选择中心线），然后拖动尺寸超过中心线即可完成对称尺寸标注。

图2-147 错误的标注

图2-148 对称尺寸标注

（3）尺寸修改

完成尺寸标注后，双击尺寸，系统弹出“修改”对话框，在该对话框中输入修改值，单击对话框中的

按钮完成尺寸修改，读者可自行操作。

在标注和修改草图尺寸的时候一定要注意草图结构问题，草图结构在一定程度上影响着尺寸的标注与修改，如图2-149所示的草图，现在修改草图中标注为100的尺寸，从草图结构来看，标该尺寸等于尺寸30加上尺寸40，再加上半径为20圆弧的弦长，因为其他的尺寸都定了，所以尺寸100的修改就会受到这些尺寸的限制。

当半径为20的圆弧刚好没有时（圆弧弦长为0），如图2-150所示，此时是尺寸100能够修改的最小尺寸；当半径为20的圆弧刚好为半圆时（圆弧弦长为40），如图2-151所示，此时是尺寸100能够修改的最大尺寸。

图2-149 修改草图尺寸

图2-151 最大修改极限范围

图2-150 最小修改极限范围

所以，尺寸100修改的范围为70到110之间，只要修改的值在这个范围之内就可以正常修改，如果超出这个范围就不能修改，或者得到不正确的草图结构，所以在修改草图尺寸时要考虑草图的结构。

（4）尺寸冲突问题

尺寸冲突，包括尺寸与尺寸之间的冲突以及尺寸与几何约束之间的冲突，无论是哪种冲突，根本原因都是因为草图中存在不合理的尺寸或约束，我们只需要将这些不合理的尺寸删除就可以解决尺寸冲突的问题。

另外，在标注草图尺寸的时候一定不要形成封闭尺寸，这样也会出现尺寸冲突问题，如图2-152所示的草图，草图中已经完全约束了，如果我们再去标注如图2-153所示的尺寸20，就会出现尺寸冲突，如图2-154所示，其根本原因就是因为尺寸20与草图中的30、R15和80三个尺寸形成了封闭尺寸。

图2-152 尺寸冲突实例

图2-153 添加尺寸标注

图2-154 草图尺寸冲突

那么为什么会出现尺寸冲突呢？其实我们不难发现，之前草图中标注了尺寸30、尺寸R15和尺寸80，这时要标注的尺寸20可以根据这些尺寸计算出来，其实属于已知尺寸，如果再去标注这个尺寸，系统会认为这个尺寸是多余的，也就出现尺寸冲突了。

草图中一旦出现尺寸冲突，系统将草图中出现尺寸冲突的相关约束与尺寸显示为黄色，如图2-154所示，同时系统弹出如图2-155所示的“冲突”对话框。

在该对话框中选中“将此尺寸设为从动”选项，表示将添加的尺寸作为“参考”尺寸标注到草图中，如图2-156所示；在对话框中选中“保留此尺寸为驱动”选项表示作为冲突尺寸标注在草图中，但是草图是存在问题的，此处可以将其他冲突尺寸删除，如图2-157所示，删除草图中的30尺寸，草图便不存在冲突问题。

图2-155 冲突对话框

图2-156 将尺寸设置为从动尺寸

图2-157 删除其他冲突尺寸

（5）尺寸标注要求与规范

在二维草图设计中，关于尺寸标注主要有两种情况：

第一种情况就是根据已有的设计资料（如图纸）进行尺寸标注，这种情况下进行尺寸标注不用做什么考虑，直接根据图纸要求进行标注就可以，图纸要求在什么地方标注就在什么地方标注，图纸要求标注什么类型的尺寸就标注什么类型的尺寸，标注完所有尺寸后，再根据图纸中尺寸放置位置对尺寸标注进行整理，使草图中所有尺寸放置位置与图纸一致，这样方便对尺寸进行检查与修改。

另外一种情况就是从无到有进行完全自主设计，手边没有任何设计资料，草图中的每个尺寸都需要设计者自行标注，这种情况下的尺寸标注就比较灵活，也比较自由，但是要求也更高，绝对不能随便标注，一定要注意尺寸标注的规范性要求。尺寸标注规范性要求主要包括以下几点：

（1）尺寸标注基本要求。对于距离尺寸、长度尺寸直接选择图元标注线性尺寸，对于圆弧（小于半圆的非整圆）一般标注半径尺寸，对于整圆一般标注直径尺寸，对于斜度结构一般标注角度尺寸，所以如图2-158所示草图尺寸标注是不合理的，正确的尺寸标注如图2-159所示。

（2）所有尺寸标注要便于实际测量。如图2-160所示的草图，水平尺寸24是从倒圆角与直边切点到对称中心的距离尺寸，竖直尺寸22是两端倒圆角与直边切点之间的距离尺寸，水平尺寸5是倒圆角两端切点之间的水平距离尺寸，这些尺寸在实际中均不太容易测量，所以这些标注都是不合理的，正确的标注如图2-161所示。

图2-158 不合理的尺寸标注

图2-159 合理的尺寸标注

图2-160 不方便实际测量

（3）所有尺寸标注要就近标注。在标注草图尺寸时，标注每一段图元尺寸时，尽量将标注尺寸放置到相应图元附近，不要离得太远，否则影响看图；如图2-162所示的草图尺寸标注，其中所有尺寸标注均远离相应图元对象，导致无法准确看清草图轮廓，应该将各尺寸标注到如图2-163所示的位置。

图2-161 方便实际测量

图2-162 尺寸标注远离图元对象

图2-163 就近标注尺寸

（4）重要的尺寸参数一定要直接标注在草图中，切不可间接标注，如果出现尺寸冲突可以以从动尺寸进行标注。如图2-164所示的草图，如果在设计中需要知道圆弧圆心到底边的竖直尺寸，这是一个非常重要的尺寸，需要直接体现在草图标注中，但是在图2-164所示的标注中并没有直接标注出来，而是标注了15这个尺寸，虽然草图中尺寸15加上尺寸10就是这个重要尺寸，但是这种标注方法属于间接标注，不可取，应该按照如图2-165所示的方式直接标注出来。

另外，在草图标注中，很多时候需要标注草图的总体尺寸，比如总高尺寸、总宽尺寸等等，这样方便在看图时能够直观了解草图整体大小，如图2-166所示的草图，如果要标注草图总高尺寸38，这样会出现尺寸冲突问题，但是又必须要标注38这个尺寸，这种情况下可以将尺寸38标注为从动尺寸（参考尺寸）。

（5）尺寸标注要符合一些典型结构设计要求，在一些典型结构设计中，对其尺寸标注也是有着特殊要求的，在这种情况下的尺寸标注就一定要符合这些特殊要求，使这些结构设计更加规范合理。如图2-167所示的直槽口草图，如果用在一般的结构设计中，按照该图的尺寸标注是没有问题的，但是如果用在键槽设计中，这种标注就不规范，同样的长圆形草图，用于键槽设计时，一定要按照如图2-168所示的方式进行标注，其中尺寸50表示键槽的长度尺寸，尺寸20表示宽度尺寸。

图2-165 重要尺寸间接标注

图2-164 重要尺寸直接标注

图2-166 重要尺寸标注为参照尺寸

2.5 二维草图完全约束

任何一个空间（二维空间或三维空间）都是无限广阔的，存在于空间中的任何一个对象，都必须是唯一确定的，这里的唯一确定必须包括两层含义：一是对象在空间中的位置必须是唯一确定的；二是对象的形状外形必须是唯一确定的，缺少其中任何一点，都会导致对象不是唯一确定，不唯一确定的对象是无法存在于空间中的！

对于二维空间中的平面草图，也必须是唯一确定于二维空间的，像这种唯一确定的草图就叫做完全约束草图，我们绘制的任何一个草图都必须是完全约束的草图！否则绘制的草图就一定是有问题的。

如图2-169所示的二维草图，草图中没有对草图形状进行控制的尺寸标注，也没有用来控制草图与坐标轴之间关系的约束或尺寸，所以该草图是一个不确定的草图，是一个不完全约束的草图；在草图中添加如图2-170所示的尺寸标注，这样，草图的形状外形是确定的，但是草图与草图原点之间没有任何关系，也就是说草图的位置是不确定的，草图同样是一个不完全约束的草图。

图2-167 一般情况下的尺寸标注

图2-168 键槽设计中的尺寸标注

图2-169 不确定的草图

草图原点

下面继续对以上草图进行控制，我们在草图中添加如图2-171所示的两个尺寸标注，用来控制草图与坐标轴之间的距离，这样，草图的位置也就完全确定下来了，再加上之前草图的形状外形已经确定了，所以，此时的草图是一个完全约束的草图。或者，我们还可以在草图中添加如图2-172所示的两个几何约束，将草图的某些轮廓边线约束到与坐标轴平齐的位置，也可以使草图完全约束。

在Solidworks中判断草图是否完全约束可以从草图形状和草图位置是否完全确定来进行判断，另外，一个更直观的方法是看草图中图元颜色变化，如果草图绘制完成后依然存在蓝色图元说明草图不完全约束，如果草图中图元全部变成黑色，那么草图就是完全约束的。另外，还可以查看软件底部信息栏中的约束状态，如果显示为“欠定义”字符，说明草图没有完全约束，如果显示为“完全定义”字符，如图2-173所示，说明草图已经完全约束（此处显示状态经常出现之后的问题，最好还是根据颜色判断）。

图2-170 仅仅形状确定的草图

图2-172 添加几何约束

图2-171 添加尺寸标注

如果使用没有完全约束的草图来设计其他的结构，将会导致其他结构不确定！不确定的结构只能存在于理论设计阶段，而无法存在于实际中！因为不确定的东西是没法被制造出来的，所以，任何一个设计人员在使用CAD软件进行设计时，一定要保证每个结构中的每个草图完全约束！

图2-173 判断草图约束状态

2.6 二维草图设计方法与技巧

二维草图设计最重要的问题就是要注意草图设计方法与技巧，其实关键就是要处理好二维草图轮廓绘制、几何约束处理及草图尺寸标注的问题，只要理解了二维草图设计方法与技巧，才能够更高效、更规范完成二维草图绘制，才能提高产品设计效率。

2.6.1 二维草图绘制一般过程

二维草图的绘制贯穿整个产品设计阶段，对产品设计的重要性是不言而喻的，那么我们应该如何规范而高效地绘制草图呢？我们一定要注意在Solidworks中进行草图设计的一般过程！在Solidworks二维草图设计环境进行二维草图绘制的一般流程如下。

1）分析草图。分析草图的形状，草图中的约束关系以及草图中的尺寸标注。

2）绘制草图大体轮廓。以最快的速度绘制草图大体轮廓，不需要绘制过于细致。

3）处理草图中的几何约束。先删除无用的约束，然后添加有用的约束。

4）标注草图尺寸。按照设计要求或者图纸中的尺寸标注，标注草图中的尺寸。

5）整理草图。按照机械制图的规范整理草图中的尺寸标注。

2.6.2 分析草图

在开始任何一项工作或项目之前，首先一定要对这项工作或项目做一定的分析，而不要急于开始工作或项目，这是一个很好的工作习惯，待我们将工作或项目分析清楚了，再开始定会达到事半功倍的效果，盲目的开始工作，只会事倍功半！

草图设计亦是如此，而且对草图的前期分析直接关系到后面草图绘制的全过程是否能够顺利进行，对草图的分析主要从以下几个方面入手：

（1）分析草图的总体结构特点

分析草图的总体结构特点，对草图做到心中有数，胸有成竹，能够帮助我们快速得出一个可行的草图绘制方案，同时也能够帮助我们快速完成草图大体轮廓的绘制。

（2）分析草图的形状轮廓

分析草图的轮廓形状时需要特别注意草图中的一些典型结构，比如圆角，还有“直线-圆弧-直线相切”、“圆弧-圆弧-圆弧相切”以及“直线-圆弧-圆弧相切”结构等，这些典型的草图结构都具有独特的绘制方法与技巧，灵活运用这些独特的绘制方法与技巧，能够大大提高草图轮廓绘制效率。

（3）分析草图中的几何约束

草图中的几何约束就是草图中各图元之间的几何关系，一般比较常见的包括对称关系，平行关系，相等关系，共线关系，等半径关系，相切关系，竖直和水平关系等，分析清楚了草图中的几何约束关系才能更快更好的处理草图中的约束问题。

对草图中的几何约束的分析往往是最难分析也最难把握的，因为草图中的几何约束关系属于草图中的一种隐含属性，不像草图轮廓和草图尺寸那么明显，需要绘制草图的人自行分析与判断，一般根据产品设计要求、草图结构特点以及草图中标注的尺寸来分析草图中的几何约束，而且分析的结果因人而异，只要能够将草图约束到需要的状态，可能有多种添加约束的具体方法。

在分析草图约束时，可以这样去分析，就是一个图元一个图元去分析，去分析每个图元的约束关系，当然也要注意一些方法和技巧，比如说，一般情况下，圆角不用去考虑其约束，因为圆角的约束是固定的，就是两个相切，除此以外就需要看圆角半径值是多少就行了，对于一般圆弧，我们主要要看两点，一点是圆弧与圆弧相连接的图元之间的关系，一般情况下相切的情况比较多，第二要看的就是圆弧的圆心位置，最后就是圆弧的半径值，注意这几点就很容易分析草图约束了。

（4）分析草图中的尺寸

首先，通过尺寸分析，能够直观观察出草图整体尺寸大小，便于帮助我们在绘制轮廓时确定轮廓比例，其次，就是看看草图中哪些地方需要标注尺寸，方便我们快速标注草图尺寸。总之，分析草图的最终目的就是要对草图非常了解，做到胸有成竹，也是为下一步做好铺垫！

2.6.3 绘制草图大体轮廓

草图大体轮廓就是指草图的大概形状轮廓，我们开始草图的绘制，往往不需要绘制的很细致，只需要绘制一个大概的形状就可以了，因为在产品最初的设计阶段，工程师一般是没有很精确的形状及尺寸的，最初有的只是一个大概的图形甚至一个大概的“想法”，所以，绘制草图时先绘制草图大概形状，然后经过后续的步骤时草图具体化是有一定道理的。

（1）草图绘制效率

实际上，做产品结构设计，其中的70%~80%（甚至更多）的时间都是在绘制二维草图，所以，只要二维草图绘制的快，那么产品结构设计自然就快，要想提高设计效率，就一定要提高草图绘制速度，经验告诉我们，影响草图绘制速度最主要的原因就是草图轮廓的绘制以及草图约束的处理，其中最能够有效提高草图绘制速度的就是草图轮廓的绘制，所以在绘制草图轮廓时一定要快，不要绘制的过于细致，因为不论草图轮廓绘制的多么细致，后面的工作还是要一步一步去做的，所以绘制细致的草图轮廓就没有太大的意义，反而浪费了很多时间。一般地，对于草图大体轮廓的绘制控制在数秒钟以内完成就比较合理了。

（2）绘制草图基准及辅助参考线

首先确定草图的尺寸大小基准，这一点对于草图的绘制非常重要，特别是结构复杂的草图，绘制草图轮廓时不注意尺寸大小，会对后面的工作带来很大的影响，快速确定尺寸大小基准的方法是先在草图中找一个比较有代表性的图元，根据草图中标注的的尺寸（或者估算的尺寸）将其绘制在草图平面相应的位置（相对于坐标原点的位置），然后以此基准作为参照绘制草图的大体轮廓。

绘制草图基准参照尽量选择草图中的完整图元，比如说圆、椭圆、矩形等等，并且要注意该基准参照图元相对于坐标轴的位置关系，同时要按照设计草图标注基准参照图元的尺寸。如图2-174所示的连接片截面草图，在绘制大体轮廓时就应该选择草图中直径为55的圆为基准参照图元，如图2-175所示，然后在该基准参照图元的基础上绘制草图大体轮廓，结果如图2-176所示。

图2-176 绘制草图大体轮廓

图2-174 连接片截面草图

图2-175 绘制基准参考图元

如果草图中没有合适的较为完整的图元作为基准参照图元使用，可以根据草图尺寸大小估算一个草图图元作为基准参考图元，如图2-177所示的玩具盖截面草图，在绘制大体轮廓时可以根据草图整体宽度为依据绘制如图2-178所示的直线（长度为70）作为基准参照图元，然后在该基准参照图元的基础上绘制草图大体轮廓，如图2-179所示。

图2-178 绘制参照图元

图2-179 绘制草图大体轮廓

图2-177 玩具盖截面草图

为了辅助草图轮廓的绘制或对草图进行特殊尺寸的标注，需要在草图中绘制一些辅助参考线，这个时候就需要先绘制这些参考辅助线，在这个参考辅助线基础上再去绘制草图中的其他结构，这样能够大大提高草图轮廓的准确性，也为后续工作做好铺垫。

如图2-180所示的吊摆草图，草图中的一段半径为135的圆弧主要作用是对草图结构进行定位的，像这种对草图起定位作用的图元一般叫做辅助线，在绘制草图时，应该先绘制这些辅助线，如图2-181所示，将辅助图元变成构造图元，如图2-182所示。

图2-181 绘制辅助图元

图2-182 将辅助图元转换成构造线

图2-180 吊摆结构草图

（3）草图大体轮廓的把握

虽然说是草图的大体轮廓，但是也不要绘制得太“大体”，“太随意”了，否则会给后面的操作带来不必要的麻烦，也会严重影响后面草图的绘制，从而影响草图绘制效率，在绘制草图大体轮廓时一定要注意以下两点：

（1）一定要控制草图轮廓相对于草图坐标轴或草图主要参考对象之间的的位置关系。如图2-183所示的垫片截面草图，在绘制该草图大体轮廓时，要注意草图轮廓相对于坐标轴的位置关系，如图2-184所示的草图轮廓相对于水平和竖直坐标轴之间的位置关系偏差太大，对草图后期的处理影响很大，而图2-185所示的位置关系就比较好。

图2-183 垫片截面草图

图2-184 与坐标轴偏差太大

图2-185 与坐标轴位置合适

（2）一定要把握好草图大体轮廓与草图最终结构的相似性。如图2-186所示的吊钩截面草图，在绘制该草图大体轮廓时，要注意草图轮廓的相似性，相似性越高，绘制草图就会越顺利，所以在绘制图2-187所示的草图大体轮廓时要时刻注意草图与设计草图之间的相似性，如果不注意相似性，草图后期处理会比较困难，比如无法添加约束，无法修改标注的尺寸等等，特别是圆弧结构比较多的草图。如图2-188所示的草图相似性控制不是很好，这样会严重影响草图后期的处理。

图2-187 草图相似性控制比较好

图2-186 吊钩截面草图

图2-188 草图相似性比较差

（4）对称与非对称结构草图的绘制

如果不是对称结构的草图，按照一般的方法来绘制；如果是对称结构的，那么在绘制草图大体轮廓时就有两种方法来绘制，一种是使用对称方式来绘制，另外一种就是使用一般的方法来绘制。这一点分析很重要，直接关系到草图绘制的总体把握，而且，草图对称与不对称这两种绘制方法存在很大区别。

需要注意的是，对于对称草图，不一定非要按照对称方式来绘制，一般对于复杂的对称草图，特别是圆弧结构比较多或者对称性比较高的草图最好使用对称方式绘制，这样能够大大减少草图绘制工作量，提高草图绘制速度，如图2-189所示的垫片截面草图，草图结构比较复杂，而且草图对称性比较好（上下左右分别关于水平中心线和竖直中心线对称），在绘制草图轮廓时就应该使用对称的方式来绘制，先绘制如图2-190所示的草图四分之一，然后对草图进行镜像得到完整草图轮廓，结果如图2-191所示。

图2-190 绘制草图四分之一

图2-191 镜像草图轮廓

图2-189 垫片截面草图

而对于一些简单的对称草图，一般是直接来绘制的，然后通过几何约束使草图对称，对简单的草图使用对称方式绘制反而使草图绘制复杂化。如图2-192所示的燕尾槽滑盖截面草图，属于结构简单的草图，不用使用对称方式来绘制，应该直接绘制如图2-193所示的草图大体轮廓，然后使用几何约束使草图对称，结果如图2-194所示。

图2-194 约束草图轮廓对称

图2-193 直接绘制大体轮廓

图2-192 燕尾槽滑盖截面草图

另外，对于对称结构的草图，有时根据草图的结构特点，我们还会采用局部对称的方式来绘制，在绘制如图2-195所示的垫片截面草图轮廓过程中可以先绘制如图2-196所示的局部结构，然后对该局部结构进行镜像得到如图2-197所示的整个草图轮廓，总之，草图的绘制一定要活学活用。

图2-196 绘制局部镜像部位

图2-197 对草图局部进行镜像

图2-195 垫片截面草图

（5）典型草图结构的绘制

绘制草图轮廓时需要特别注意草图中的一些典型结构，比如“直线-圆弧-直线相切”、“圆弧-圆弧-圆弧相切”以及“直线-圆弧-圆弧相切”等结构。

对于“直线-圆弧-直线相切”结构，如图2-198所示，一般是直接绘制成折线样式（图2-199），最后使用倒圆角命令绘制中间的圆弧结构，如图2-200所示。

图2-199 绘制初步轮廓折线

图2-200 绘制倒圆角

图2-198 “直线-圆弧-直线”结构

“圆弧-圆弧-圆弧相切”（图2-201）和“直线-圆弧-圆弧相切”（图2-202）结构也是如此，先绘制两边的结构，中间部分的圆弧同样使用倒圆角工具来绘制，如图2-203~2-204所示，这样既省去了绘制圆弧的麻烦，同时也省去了添加两个相切约束的麻烦，提高了草图绘制效率。

图2-201 草图中的“圆弧-圆弧-圆弧”结构

图2-202 草图中的“直线-圆弧-圆弧”结构

图2-203 “圆弧-圆弧-圆弧”画法

图2-204 “直线-圆弧-圆弧”画法

2.6.4 处理草图中的几何约束

处理草图中的几何约束就是按照设计要求或者图纸要求，根据之前对草图约束的分析，处理草图中图元与图元之间的几何关系，主要包括两部分内容：

首先是删除草图中无用的草图约束，我们在快速绘制草图大体轮廓时，系统难免会自动捕捉一些约束，这些自动捕捉的约束中有可能是有用的约束，有些可能是无用的，也有可能是一部分有用，一部分无用，对于无用的约束一定要删除干净，一个不能留！因为这些无用的约束保留在草图中会出现两个结果，一个是将来有用的约束加不上去，另外一个是有用的尺寸加不上去，总之，会使最终的草图无法完全约束！

无用的约束处理干净后，就要根据之前分析的结果正确添加有用的几何约束，这一部分也可以说是草图绘制过程中最灵活，也最难掌控的一个环节，这一部分处理好坏也直接影响草图绘制效率，因为草图中的几何约束都是各人根据自己的分析判断出来的，同一个草图可能有很多种添加约束的方法，完全因人而异，总之，只要将草图正确约束到我们需要的状态就可以了。这一部分一定要处理好，否则后期会花费大量时间，来检查草图约束的问题，从而大大影响草图绘制效率。

实际上，在处理草图约束时，有时草图中的约束实在是确定不了，这个时候就应该暂时放下，继续后面的操作，一定不要添加没有把握的约束，一旦这个约束错误，对后面的影响就大了，总之，对于没有把握的约束要放在草图的最后去处理。

另外，如果在绘制草图轮廓时绘制了参考辅助线，那么草图中的参考辅助线也要完全约束，否则软件会认为草图没有完全约束，虽然说参考辅助线是否完全约束并不影响草图结果，但是会给审核草图的人员造成误解。

2.6.5 标注草图尺寸

草图绘制的最后是标注草图尺寸，这一步是草图绘制过程中最简单的一个步骤，主要是根据设计要求或者图纸尺寸要求，在相应的位置添加尺寸标注即可！一般地，尺寸标注主要分四大步骤去完成：

首先快速标注所有地方的尺寸，而不要急于修改尺寸值，待所有尺寸标注完成后再统一去修改尺寸，这样做的原因主要有以下两点：

图2-205 判断草图完全约束

不要直接修改

完全约束

快速标注所有尺寸

检查草图

标注草图尺寸

判断草图是否完全约束

修改草图尺寸

完成草图绘制

不完全约束

快速标注完草图中的尺寸，就能够判断此时的草图是否是全约束的草图，如果标注一个，修改一个，就不能及时判断草图是否是完全约束的，在不完全约束的草图中修改草图尺寸是毫无意义的！所以在修改草图尺寸之前一定要先判断草图是否完全约束，如图2-205所示。

其次一定要判断完成尺寸标注后的草图是否是完全约束的草图，如果是全约束草图就继续下一步操作，如果草图还没有全约束，那么一定不要继续下一步的操作，一定要停下来检查草图没有完全约束的原因，解决草图完全约束的问题后再继续下一步操作。

然后是按照设计要求或图纸要求快速的修改草图中的尺寸，修改草图尺寸时一定要注意修改的先后顺序，否则会严重影响对其他尺寸的修改，在修改草图尺寸时，主要要遵循的一个原则就是要避免草图因为修改尺寸而发生太大的变化，以至于无法观察草图的形状轮廓。

如图2-206所示的燕尾槽滑轨截面草图，在绘制该草图过程中，完成尺寸标注后如图2-207所示，如果首先修改草图中的1335.27尺寸（修改为120），此时草图结构变化成如图2-208所示的结果，因为这个修改使草图变化很大，严重影响对草图后续操作，所以先修改1335.27尺寸是不对的。

图2-207 修改草图尺寸前

图2-208 修改草图尺寸后

图2-206 燕尾槽滑盖截面草图

一般的，如果绘制的草图整体尺寸都比目标草图尺寸大，这时应该首先修改尺寸小的尺寸，如果绘制的草图比目标草图小，就需要首先修改尺寸大的尺寸，这样才能保证尺寸的修改不至于使草图形状轮廓发生太大的变化。

如图2-207所示的草图，现在需要修改草图中的尺寸至图2-206所示的结果，因为图2-207所示草图中的尺寸比设计尺寸都大，就需要先修改草图中尺寸较小的尺寸，所以正确的修改顺序是先修改角度尺寸60.68、竖直方向的175.13和347.75，最后修改水平方向的656.63和1335.27，最后修改半径尺寸2000。

另外，如果在修改尺寸过程中遇到修改不了的尺寸，可以先放下来去修改其他能够修改的尺寸，将这些暂时不能修改的尺寸放在最后去修改；如果草图中的尺寸实在是修改不了，可以采用逐步修改的方法来修改，逐步将尺寸修改到最终目标尺寸。

最后草图尺寸标注完成后，还需要整理草图中各尺寸的位置，各尺寸要摆放整齐，紧凑，而且各尺寸位置要和图纸尺寸位置对应，这样有一个好处就是便于以后对草图的检查与修改，如果不按照图纸位置放置草图尺寸，那么别人在检查或者审核时容易给检查者造成漏标草图尺寸的错觉。

2.7 二维草图设计案例

本章前面章节已经详细介绍了二维草图绘制各项具体内容，下再通过几个草图设计实战案例详细讲解二维草图设计，加深读者对于二维草图设计方法与技巧的理解，帮助读者提高二维草图设计实战能力。

2.7.1 锁孔截面草图设计

如图2-209所示的草图，草图结构简单且对称，主要由圆、圆弧以及直线构成，像这种特点的草图可以按照CAD的绘图思路来进行绘制，就是先绘制辅助草图图元，然后通过修剪的方法得到需要的草图，具体绘制过程请参看随书视频讲解。

2.7.2 垫块截面草图设计

如图2-210所示草图，草图结构简单且对称，主要由圆弧和直线构成，像这种特点的草图按照本章讲解的思路进行绘制，首先绘制草图大体轮廓，然后处理草图约束，保证草图的对称性，最后标注尺寸并修改，具体绘制过程请参看随书视频讲解。

2.7.3 滑块截面草图设计

如图2-211所示的草图，草图结构简单且对称，主要由圆、圆弧和直线构成，而且在草图中还包括直线-圆弧-直线的典型结构，像这种典型的草图结构具有典型的绘制方法，然后处理草图约束并标注草图尺寸，具体绘制过程请参看随书视频讲解。

图2-209 锁孔截面草图

图2-210 垫块截面草图

图2-211 滑块截面草图

2.7.4 铣刀盘截面草图设计

如图2-212所示的草图，草图属对称结构的草图，草图中存在简单结构拼凑的痕迹，所以可以按照CAD绘图思路进行绘制；另外，草图中的局部存在相似结构，为了减小草图轮廓绘制工作量，应该采用阵列草图或其他草图变换工具绘制，提高草图绘制效率，具体绘制过程请参看随书视频讲解。

2.7.5 水杯轮廓草图设计

如图2-213所示的草图，草图结构比较划分比较明显，主要包括水杯体和手柄两部分构成的，而且两部分草图中均包含有“直线-圆弧-直线”典型草图结构，应该按照典型方法进行绘制，另外，手柄部分属于明显的等距偏移结构，可以使用“等距实体”命令来绘制，具体绘制过程请参看随书视频讲解。

2.7.6 显示器轮廓草图设计

如图2-214所示的草图，草图结构比较划分比较明显，按照结构构成关系，受限绘制草图大体轮廓，注意首先绘制参考草图，然后处理草图中的几何约束，保证整个草图的对称性，最后标注尺寸，具体绘制过程请参看随书视频讲解。

图2-212 铣刀盘截面草图

图2-213 水杯轮廓草图

图2-214 显示器轮廓草图