1、3.2 计算机辅助绘图,3.2.1 交互式绘图 3.2.2 程序参数化绘图 3.2.3 尺寸驱动式参数化绘图 3.2.4 参数化图库的使用和建立 3.2.5 工程图的自动生成,3.2.1 交互式绘图,交互式绘图是指在交互式绘图系统的支持下，用户使用键盘、鼠标等输入设备通过人机对话的方式进行绘图的方法。常用交互式绘图软件：AutoCAD、THCAD、PICAD等。,交互式绘图步骤,设置绘图环境：图幅、单位、文字样式、标注样式等，并显示整个绘图范围。 设置图层：根据情况确定图层的数目及参数。 设置绘图辅助状态。 设置当前层。 布局各个视图位置。 绘制基本视图。利用对齐等方式作其它视图的轮廓线。 对
2、各个视图的细节进行处理，如倒角、剖面线等。 尺寸标注。 整理视图。 打印输出。,交互式绘图的特点,用户输入绘图命令及有关参数后，能实时地在图形显示设备上得到所绘的图形、并能直接进行编辑修改，直至满意为止，整个绘图过程非常直观、灵活。 绘图效率低。对于那些只有相同结构而只是尺寸不同的图形来说，其上作效率不高的缺陷显得尤为突出。,交互式绘图系统的组成,硬件部分主要包括计算机主机、显示器、鼠标、绘图仪等图形输入输出设备； 软件部分由操作系统、支持交互式绘图的CAD软件及相关的应用程序所组成。,3.2.2 程序参数化绘图,在机械工程图中，由于很多零部件的形状是相似的，例如键 销、螺钉 螺母、滚动轴承等
3、，绘制这些零件的视图一般可采用程序参数化绘图方法完成。程序参数化绘图的基本原理是以图形的坐标值为变量，用一组参数来约定图形的尺寸关系(称这组参数为尺寸约束参数)，根据图形顶点的连接关系，可方便地确定变量和尺寸约束参数之间的数学关系。,例、绘制如下饭金零件图,用户只要输入(x1,y1,a,b,c,d)等参数即可，根据用户输入的参数程序将自动地计算确定图形中各实体的其它几何参数。,x6=x1 y3=y4=y1+d x4=x5=x1+a-b y2=y1 x2=x3=x1+a y5=y6=y1+c,尺寸约束,参数化绘图编程步骤,1、确定参数 (1)对于抽象的几何图形，可以用尺寸标识作为图形参数。 (2
4、)机械图中的图形已不再是抽象的几何图形，而是表示具体的零件或结构，因此参数的名称和定义应尽量结合工程实际。举例 (3)优先考虑描述零件规格、性能的参数作为图形参数。举例 (4)为便于用户操作，参数的数量应尽量少。 标准件的尺寸查手册(数表程序化、文件化等)。举例 采用简化画法。举例,参数化绘图编程步骤,2、通过已确定参数确定构成图形的各实体的几何参数 如:,Px1=x0 -k Py1=dk/2 Px2=x0 Py2=dk/2,P2,P1,(X0,y0),参数化绘图编程步骤,3、调用图形函数或命令绘制图形 AutoLisp: Command “line” (list P1x,P1y)(list
5、P2x,P2y)” ”) VBA: sPnt(0)= P1x :sPnt(1)= P1y :sPnt(2)=0 ePnt(0)= P2x :ePnt(1)= P2y:ePnt(2)=0 Set lineObj =ThisDrawing . ModelSpace . Addline (sPnt,ePnt),Dim lineObj As AcadLine,形状特征拼合法,对机械工程图进行比较分析可发现，尽管许多零件的整体形状不同，但有些局部形状是相似的。例如轴类零件，一般都可将其分解为由圆柱段、圆锥段、螺纹段、花键段等若干轴段组成，而每个轴段往往又包含有倒角、圆角、键槽、迟刀槽、中心孔等结构。人们
6、将这些具有特定工程意义的结构称之为形状特征，若将这些形状特征赋予参数，编制成绘图程序，通过调用这些特征绘图程序，可以拼合成各种不同的零件图形，这种绘图方法被称之为形状特征拼合法。,轴类零件特征的分解及其参数,程序参数化绘图特点,程序参数化绘图快捷、高效。 必须进行程序的编制，这对工程技术人员的素质要求较高，且编程工作量较大 。,3.2.3 尺寸驱动式参数化绘图,垂直约束,坐标约束,尺寸驱动式参数化绘图,基本思想：无须对图形实体进行准确定位，而是以草图形式快速绘制图形，然后进行必要的尺寸标注，最后通过驱动程序产生由尺寸标注所控制的准确图形。 特点：保留了交互式绘图的灵活性，又具有程序参数化绘图的
7、快捷高效性，是目前被计算机图形系统普遍采用的一种绘图方式。,尺寸驱动参数化绘图原理,尺寸驱动参数化绘图一般是由尺寸驱动参数化软件模块在非参数化图形基础上引入了约束机制实现的。在参数化图形中，除了包含各图元的几何信息外，还包含了各种约束条件。这里所述的约束主要有拓扑约束（也称结构约束）和尺寸约束两种。 拓扑约束：即为各图元之间的平行、垂直、相切、对齐、相等、对称等拓扑关系（如图）； 尺寸约束：表示图形中各组成图元的长度、角度、半径及相对位置等。,通过这两类约束,建立一系列方程组,通过求解这些方程组得到相应图形的确切形状。,尺寸驱动方法,驱动点,被动点,建立几何数据与参变量之间的对应机制。该机制通
8、过尺寸标注线来实现。尺寸标注线可以认为是一个向量，上面标注的内容就是参变量的现值，反映了图形的尺寸大小，终点坐标就是要修改的几何数据，其终点称为该尺寸线的驱动点。被驱动实体所对应的点为被动点，当要改变参数值时，可以根据尺寸线向量计算出新的终点坐标，以此来修改数据库中被动点的几何数据，使它们得到新的坐标值。,约束联动,修改某一尺寸，不仅要满足几何元素、尺寸元素的要求，还应满足图形的拓扑关系，如图所示，若C点不随着B点移动，当a改变后，AB、BC不能保持原有的垂直关系，即AB、BC的拓扑关系被改变。要保证垂直关系不变，C点必须随着B点右移一个单位。这种通过约束关系实现驱动的方法称为约束联动。,3.
9、2.4参数化图库的使用与建立,在机械产品及工艺装备设计中，往往需要使用大量的如螺栓、螺母、轴承、液压元器件等标准件。如果这些标推件图形需要设计者一个个重复绘制的话，将会大大降低设计效率。因此，一个功能完善的绘图软件系统不仅应提供基本的标准件图形库，供用户设计时直接选用；同时还应向用户提供比较方便的建立自己图形库的开发手段，以适应各类用户个性化需求。,建立用户图形库的途径,对于一些形状固定、大小比例不变的图形，可用图块或符号的方式建库。如在AutoCAD中可使用形(Shape)或图块(Block)的功能来实现，先将所需建库的图形详细绘制，然后作为单独的图块或符号赋予名称进行有序地存储，使用插入命
10、令来调用。 对于一些标准件和通用件，可使用前面介绍的程序式绘图方法，编制相应的图形参数式绘图程序，然后组成一个个图形程序库。 利用现有绘图软件系统提供的参数化图库管理工具建立参数化图库。,例：PCCAD标准件参数化图库的调用,3.2.5 工程图的自动生成,目前，三维实体造型技术已经相当成熟，利用三维造型软件，获得物体的三维模型，通过投影、剖切可自动生成各种工程图。很好地解决了传统二维绘图中始终存在的投影线，截交线难求的问题。工程图和实体模型是互相关联的，实体模型的修改可以立刻反映到工程图上，彻底解决了由于设计修改引起的图档更新问题。目前，具有此功能的软件有Solidworks、Pro/E、UG
11、、MDT等。,开槽圆柱头螺钉（GB65-85）,深沟球轴承(GB/T276-1994),普通平键的图形参数,普通平键的俯视图不应以R、L为参数，而应以d、L为参数。,齿轮的图形参数,虽然在齿轮的视图上标注的是分度圆、齿顶圆，但是应该用齿轮的模数、齿数、变位系数等作为齿轮的图形参数代替分度圆和齿顶圆直径。,螺栓简化画法,在不影响零件表达的情况下，图形的某些部分采用简化画法，使其与某些参数建立一定关系，从而省去一些参数。,常见的几何约束类型,关系式,用来反映尺寸或参数之间的数学关系的数学表达式称为关系式，这种数学关系本质上反映了专业知识和设计的意图。关系式像尺寸和拓扑约束一样，可以驱动设计模型。关系式是尺寸和拓扑约束的重要补充，允许用户定义设计变量之间的关系使得设计自动化的程度大大提高，它扩展了尺寸驱动这一技术，给设计对象的修 改增加了更大的自由度。例如，利用拓扑约束只能建立两个长度相等的边，而使用关系式则可以使得两个边保持特定的函数关系。,如图所示，齿轮的轴孔直径和键槽宽度可以根据轴上的相应尺寸参数来确定。这样可以保证这些零件装配后自动具有相吻合的尺寸。,
