在DesignModeler中,草图是在平面上被创建的,二维草图的绘制必须建立或选择一个工作平面。所以在绘制草图前,首先要进行绘图之前的设置及创建一个工作平面。
所有草图只能建立在平面上,所以绘制草图首先要创建一个新的平面。下面介绍如何创建一个新平面。
可以通过选择菜单栏中的“创建”→“新平面”命令,或直接单击工具栏中的“新平面”按钮
执行创建新平面命令。执行完成后,树形目录将显示新平面的对象。在树形目录下的如图2-30所示的属性窗格中可以更改创建新平面方式的类型,创建新平面具有以下8种方式。
图2-30 创建新平面
从平面:基于另一个已有平面创建平面。
从面:从表面创建平面。
从质心:基于选定几何图元的质心创建平面。新平面平行于XY平面,其原点设置为质心。
从圆/椭圆:基于圆或椭圆(包括圆弧)创建平面。原点是圆或椭圆的中心。如果选择了圆的边,则X轴将与全局X轴对齐;如果选择了椭圆的边,则X轴将与椭圆的长轴对齐。Z轴垂直于圆或椭圆所在的平面。
从点和边:用一点和一条直线的边界定义平面。
从点和法线:用一点和一条边界方向的法线定义平面。
从三点:用三点定义平面。
从坐标:通过输入距离原点的坐标和法线定义平面。
在8种方式中选择一种方式创建平面后,在属性窗格中还可以进行多种变换。在图2-31中,单击属性窗格中的“转换1(RMB)”栏,在打开的下拉列表中选择一种转换方式,可以迅速完成选定平面的转换。
一旦选择了转换,将出现如图2-32所示的附加属性选项。允许输入偏移距离、旋转角度和旋转轴等。
图2-31 平面变换
图2-32 附加属性选项
在创建新平面后就可以在其之上创建新草图。首先在树形目录中选择要创建草图的平面,然后单击工具栏中的“新草图”按钮
,则在激活的平面上新建了一个草图。新建的草图会放在树形目录中,且在相关平面的下方。可以通过树形目录或工具栏中的草图下拉列表来操作草图,如图2-33所示。
图2-33 工具栏选择草图
注意:
下拉列表仅显示以当前激活平面为参照的草图。
除上面的方法之外,还可以通过“自表面”命令快速建立平面/草图。“自表面”和用已有几何体创建草图的快捷方式如下:首先选中创建新平面所用的表面;然后切换到草图标签开始绘制草图,则新工作平面和草图将自动被创建,如图2-34所示。
图2-34 自表面创建草图
在创建三维模型时,首先要绘制二维草图,然后使用草图工具箱中的命令创建三维模型。草图工具箱中的命令被分为5类,分别是绘制、修改、维度(标注)、约束和设置。另外在操作时要注意状态栏,视图区域底端的状态栏可以实时显示每一个功能的提示信息。
选定好或创建完平面和草图后就可以从草图工具箱创建新的二维几何体。图2-35为绘制工具箱。在绘制工具箱中是一些常用的二维草图创建的命令,一般会使用CAD类软件的用户可以直接使用这些命令。例如线、切线、多边形、矩形、椭圆形、圆和样条等。
另外还有一些其他的命令相对来说比较复杂,如样条命令,在操作时,必须右击选择所需的命令才能结束样条绘制。
修改工具箱有许多编辑草图的工具,如图2-36所示。修改的基本命令包含圆角、倒角、修剪、扩展(延伸)、复制、粘贴、移动和偏移等命令。有些命令比较常见,下面主要阐述一些不常使用的命令。
(1)分割
在选择边界之前,在绘图区域中右击,系统弹出如图2-37所示的快捷菜单,其中有4个选项可供选择。
图2-35 绘制工具箱
图2-36 修改工具箱
图2-37 快捷菜单
在选择处分割边(默认):在选定位置处将一条边线分割成两段(指定边线不能是整个圆或椭圆)。要对整个圆或椭圆做分割操作,必须指定起点和终点的位置。
在点处分割边:选定一个点后,所有过此点的边线都将被分割成两段。
在所有点处分割边:选择一条边线,它被所有通过它的点分割,同时产生了一个重合约束。
将边分成
n
个相等的区段:先在编辑框中设定
n
值,然后选择待分割的线。
注意:
n
最大为100。
(2)阻力(拖曳)
阻力(拖曳)命令是一个比较实用的命令,它几乎可以拖曳所有的二维草图。在操作时可以选择一个点或一条边来进行拖曳。拖曳的变化取决于选定的内容及所加约束和尺寸。
如选定一直线,可以在直线的垂直方向进行拖曳操作;而选择此直线上的一个点,则可以通过对此点的拖曳,直线可以被改为不同的长度和角度;而选择矩形上的一个点,则与该点连接的两条线只能是水平或垂直的,如图2-38所示。另外在使用拖曳功能前可以预先选择多个实体,从而直接拖曳多个实体。
(3)切割(剪切)/复制
/
切割(剪切)/复制命令是将一组对象复制到一个内部的剪贴板上,然后将原图保留在草图上。在快捷菜单中可以选择对象的粘贴点。粘贴点是移动一段作图对象到待粘贴位置时,光标与之联系的点。
图2-38 拖曳操作
图2-39为鼠标右键弹出的切割(剪切)/复制快捷菜单,包括以下内容。
清除选择:清空选项。
结束/设置粘贴句柄:手动设置粘贴点。
结束/使用平面原点为手柄:使用平面原点作为粘贴点位置,粘贴点在面的(0.0,0.0)位置处。
结束/使用默认粘贴句柄:采用默认粘贴点。如果在退出前剪切或复制没有选择粘贴操作点,系统使用此默认值。
(4)粘贴
将所需粘贴的对象复制或剪切至剪贴板中后再把其放到当前草图(或放到不同的平面)中,即可实现粘贴操作。图2-40为鼠标右键弹出的粘贴快捷菜单,包括以下内容。
绕r/-r旋转。
水平/垂直翻转。
根据因子f或1/f缩放。
在平面原点粘贴。
更改粘贴手柄。
结束。
图2-39 切割(剪切)/复制快捷菜单
图2-40 粘贴快捷菜单
注意:
完成复制后,可以进行多次粘贴操作。
可以从一个草图复制后粘贴到另一个草图中。
在进行粘贴操作时可以改变粘贴的操作点。
(5)移动
命令和
命令相似,但
命令操作后选取的对象移动到一个新的位置而不是被复制。
(6)复制(重复)
“复制”(重复)
命令相当于
加
命令。选取其中一个命令结束选项后,鼠标右键就变成了粘贴功能右键。
(7)偏移
可以从一组已有的线和圆弧偏移相等的距离来创建一组线和圆弧。原始的一组线和圆弧必须相互连接构成一个开放或封闭的轮廓。预选或选择边,然后在快捷菜单中选择“端选择/放置偏移量”命令。
可以使用光标位置设定以下3个值。
偏移距离。
偏移侧方向。
偏移区域。
维度工具箱中有一套完整的标注工具命令集,如图2-41所示。可以在标注尺寸后选中尺寸,然后在属性窗格中输入新值即可完成修改。它不仅可以逐个标注尺寸,还可以进行半自动标注。
维度(标注)工具箱中的主要命令如下。
(1)通用
:单击通用标注工具,可以直接在图形中进行智能标注,另外,还可以直接右击,弹出主要的标注工具,如图2-42所示。
(2)半自动
:此命令依次给出待标注的尺寸的选项直到模型完全约束或用户选择退出自动模式。在半自动标注模式中右击,跳出或结束此项功能。
(3)移动
:移动标注功能可以修改尺寸放置的位置。
(4)动画
:用来动画显示选定尺寸变化情况,后面的“周期”栏可以输入循环的次数。
(5)显示
:用来调节标注尺寸的显示方式,可以通过尺寸的具体数值或尺寸名称来显示尺寸,如图2-43所示。
图2-41 维度(标注)工具箱
图2-42 通用标注快捷菜单
图2-43 显示标注
另外,在非标注模式中,选中尺寸后右击,弹出如图2-44所示的快捷菜单,可以选择“编辑名称/值”命令快速进行尺寸编辑。
可以利用约束工具箱来定义草图元素之间的关系,约束工具箱如图2-45所示。
图2-44 快速标注修改
图2-45 约束工具箱
固定的
:选取一个二维边或点来阻止它的移动。对于二维边可以选择是否固定端点。
水平的
:拾取一条直线,水平的约束可以使该直线与X轴平行。
垂直
:垂直约束可以使拾取的两条线正交。
等半径
:使选择的两个半径具有等半径的约束。
自动约束
:默认的设计模型是自动约束模式。自动约束可以在新的草图实体中自动捕捉位置和方向。图2-46中的光标表示所施加的约束类型。
图2-46 自动约束
草图中的属性窗格也可以显示草图约束的详细情况,如图2-47所示。
约束可以通过自动约束产生,也可以由用户自定义。选中已定义的约束后右击,在弹出的快捷菜单中选择“删除”命令(或用Delete键删除约束)。
当前的约束状态以不同的颜色显示。
深青色:未约束、欠约束。
蓝色:完整定义。
黑色:固定。
红色:过约束。
灰色:矛盾或未知。
设置工具箱用于定义和显示草图栅格(默认为关),如图2-48所示。“网格”选项用来设置是否显示网格以及打开或关闭网格捕捉。
图2-47 属性窗格
图2-48 设置工具箱
“主网格间距”选项用于设置网格的间距。
在绘图时,有些工具是非常有用的,如标尺工具、正视于工具或撤销工具等。
标尺工具可以快捷地查看图形的尺寸范围。选择“查看”→“标尺”命令,可以设置在视图区域是否显示标尺工具,如图2-49所示。
图2-49 设置标尺工具
当创建或改变平面和草图时,运用正视于工具可以立即改变视图方向,使该平面、草图或选定的实体与视线垂直。该工具在工具栏中的位置如图2-50所示。
图2-50 正视于工具
只有在草图模式下才可以使用撤销/恢复按钮
/
来撤销或恢复已完成的草图操作;也允许多次进行撤销或恢复操作。
返回操作(可以通过右击弹出)在作草图时类似一个小型的撤销操作。
注意:
任何时候只能激活一个草图!
视频讲解
利用本章所学的内容绘制如图2-51所示的机缸垫草图。
图2-51 机缸垫草图
01 进入Ansys Workbench工作界面,在图形工作界面的左边工具箱中打开“组件系统”工具箱的下拉列表。
02 将“组件系统”工具箱中的“几何结构”模块拖曳到右边项目原理图窗格中(或在工具箱中直接双击“几何结构”模块)。此时项目原理图中会出现如图2-52所示的“几何结构”模块,此模块默认编号为A。
图2-52 “几何结构”模块
03 右击A2栏,在弹出的快捷菜单中选择“新的DesignModeler几何结构”命令,打开如图2-53所示的DesignModeler应用程序,此时左端的树形目录默认为建模状态下的树形目录。在菜单栏中选择“单位”→“毫米”命令,采用毫米单位,如图2-54所示。
04
创建新草图。在创建草图前需要选择一个工作平面,所以首先单击以选中树形目录中的“XY平面”分支
,然后单击工具栏中的“新草图”按钮
,创建一个新草图。此时树形目录中“XY平面”分支下,会多出一个名为“草图1”的草图。
图2-53 DesignModeler应用程序
05 进入草图。单击以选中树形目录中的“草图1”,然后单击树形目录下端如图2-55所示的“草图绘制”标签,打开草图工具箱窗格。在新建的“草图1”上绘制图形。
图2-54 长度单位
图2-55 “草图绘制”标签
06
切换视图。单击工具栏中的“正视于”按钮
,如图2-56所示。将视图切换为XY方向的视图。
图2-56 “正视于”按钮
07
绘制直线。首先利用绘制栏中的“线”命令
,将光标移入右边的绘图区域中。此时光标变为一个铅笔的形状,移动此光标到视图的原点附近,直到光标中出现P字符,表示自动点约束到原点,单击确定第1条直线的一个端点。然后移动光标到原点右边,光标中出现C字符,表示线自动约束到X轴,单击鼠标确定第1条直线的另一个端点。按照此方法,移动光标到第1条直线的左侧附近,直到光标出现C字符,表示自动点约束到第1条直线,单击确定第2条直线的一个端点,再向右上端移动光标,单击确定第2条直线的另一个端点。结果如图2-57所示。
08
绘制圆。首先利用绘制栏中的“圆”命令
,将光标移入右边的绘图区域中。此时光标变为一个铅笔的形状,移动此光标到视图中的原点附近,直到光标中出现P字符,表示自动点约束到原点。单击鼠标确定圆的中心点,然后移动光标到任意位置绘制一个圆(此时的绘制不用管尺寸的大小,在下面的步骤中会进行尺寸的精确调整);采用同样的方法绘制另一个同心圆。结果如图2-58所示。
图2-57 绘制直线
图2-58 绘制圆(1)
09
绘制X轴上的两个圆。保持草图工具箱中绘制栏内的“圆”命令
为选中的状态。移动光标到第1条直线右侧端点的附近,直到光标中出现P字符,表示圆的中心点自动约束到第1条直线的右侧端点,单击鼠标确定圆的中心点,然后移动光标到任意位置绘制一个圆;再利用点约束,绘制另一个圆与此圆的圆心重合。结果如图2-59所示。采用同样的方式绘制右上端两个圆,两圆的圆心位于直线端点上,然后在斜线上绘制一个圆。结果如图2-60所示。
图2-59 绘制同心圆
图2-60 绘制圆(2)
10
绘制切线。利用草图工具箱中绘制栏内的“切线”命令
。移动光标到视图的左边外圆的上边线附近,直到光标中出现T字符,表示自动相切约束到此圆的边,单击鼠标确定直线的一端;然后移动光标到右边外圆的上边线附近,直到光标中出现T的字符,表示自动相切约束到此圆的边,单击鼠标确定直线的另一端。采用同样的方法绘制其余的切线。结果如图2-61所示。
图2-61 绘制切线
11
添加约束。单击草图工具箱的约束栏,将此约束栏展开,如图2-62所示。利用约束栏内的“等半径”命令
;然后分别单击两侧两个内圆,将两侧两个内圆添加等半径约束,使两个内圆保持相等的半径;采用同样的方式使图2-61中的4个小圆保持相等的半径。采用同样的方式添加3个外圆的等半径约束。调整后的结果如图2-63所示。
图2-62 展开约束栏
12
添加水平尺寸标注。单击草图工具箱的维度栏,将此维度栏展开。利用维度栏内的“水平的”命令
;然后分别单击两个圆的圆心,再移动光标到合适的位置放置尺寸;采用同样的方式标注第2条直线在X轴上的端点到原点的水平尺寸。利用“长度/距离”命令
和“角度”命令
,分别标注斜线的长度、斜线上两个圆心的距离长度和角度。标注完成结果如图2-64所示。
13
标注直径和半径。利用维度栏内的“直径”命令
和“半径”命令
,标注圆的直径和半径。此时草图中所有绘制的轮廓线由绿色变为蓝色,表示草图中所有元素均完全约束。标注完成后的结果如图2-65所示。
图2-63 等半径约束
图2-64 标注尺寸
14 修改尺寸。由步骤 13 绘制后的草图虽然已完全约束,但尺寸并没有指定。现在通过在属性窗格中修改参数来精确定义草图。将属性窗格中A5的参数修改为60°;D6的参数修改为5 mm;H1的参数修改为30 mm;H2的参数修改为12 mm;L3的参数修改为25 mm;L4的参数修改为15 mm;R7的参数修改为5 mm。此时的属性窗格如图2-66所示。绘制的结果如图2-67所示。
图2-65 直径和半径标注
图2-66 属性窗格
15
删除多余线。利用修改栏中的“修剪”命令
删除多余线。绘制的结果如图2-68所示。
图2-67 修改尺寸
图2-68 删除多余线