现代机械工程图学 课件 第2章-计算机二维绘图与三维几何建模

§2.1AutoCAD二维绘图第2章计算机二维绘图与三维几何建模§2.2Inventor三维建模§2.1

AutoCAD二维绘图2.1.1AutoCAD绘图基础2.1.2AutoCAD工程图样的绘制第2章

计算机二维绘图与三维几何建模2.1.1

AutoCAD绘图基础1、AutoCAD软件绘制工程图样的步骤使用AutoCAD软件绘制工程图样的一般步骤为：1）启动AutoCAD软件，进入AutoCAD绘图界面；2）依据对象要求设定绘图区域，设置图层、颜色、线型和线型比例，配置绘图环境；3）使用绘图命令与编辑命令绘制图样；4）标注尺寸、填充图案、书写技术要求，填写标题栏；5）保存文件，打印输出文件。2.1.1

AutoCAD绘图基础2、AutoCAD中文版工作界面

启动AutoCAD后，弹出AutoCAD的用户工作界面如图2-1。工作界面主要由菜单栏、工具栏、绘图窗口、命令行和状态栏组成。2.1.1

AutoCAD绘图基础（1）绘图窗口

绘图窗口是用户进行绘图的工作区域，如图2-1所示，用户绘图的所有内容都将显示在这个区域中。

在绘图窗口中同时还显示用户当前使用的坐标系的图标，表示了该坐标系的类型，原点，X轴、Y轴和Z轴的方向。在绘图窗口的下方有一系列选项卡，用户可以单击它们在模型空间和图纸空间切换来查看图形的布局视图。（2）工具栏

AutoCAD的命令输入方式有命令行输入、下拉菜单、工具栏图标等多种方式，图标方式调用命令就是应用工具栏，工具栏是一组图标型工具的集合。AutoCAD系统提供了近40种已命名的工具栏，系统启动后默认显示的工具栏有四个：

标准工具栏：用于管理图形文件和进行一般的图形编辑操作；

对象特性工具栏：设置图层、颜色、线型和线型比例；

绘图工具栏：主要用于绘制各种二维图形；

修改工具栏：主要用于修改已绘制的图形；

此四个工具栏如图2-2所示。

图2-2“标准”、“特性”、“绘图”、“修改”工具栏2.1.1

AutoCAD绘图基础（3）命令行

默认情况下，命令行位于绘图区的底部，用于输入系统命令或显示命令提示信息。用户在菜单栏和工具栏选择某个命令时，也会在命令行显示提示信息。命令行默认显示三行，可以通过按F2键打开或关闭文本窗口，显示执行过的所有命令。如图2-3所示。

图2-3命令行1）输入命令

系统在不执行任何命令时，命令行提示为“命令：”，此时可以输入命令，以回车结束命令输入。2）撤销命令

按键盘上Esc键可以随时终止正在执行的命令，终止后可以输入新命令。3）命令提示

输入命令回车后，应按照命令提示区的提示操作，完成该命令绘图过程。4）重复命令

如果需要重复执行某个命令时，在确保命令提示行处于“命令：”状态下，直接按回车键即可重复执行刚执行过的命令。2.1.1

AutoCAD绘图基础（4）状态栏

状态栏位于命令行的下方，用于显示当前用户的工作状态，如图2-4所示。左侧数字用于显示当前绘图光标所在位置的三维坐标值。默认情况下，用户在Z坐标为0的XY坐标面绘图。状态栏右侧有10个功能按钮，用于控制辅助绘图功能的开关，各按钮功能如表2-1图2-4状态栏2.1.1

AutoCAD绘图基础（5）菜单栏

AutoCAD的菜单栏由“文件”、“编辑”、“视图”、“插入”等下拉菜单组成，这些菜单几乎包含了所有的命令。每个菜单项都包含一级或多级的子菜单，用户也可以通过菜单名称后面的热键字母进行操作。如图2-5所示菜单栏。图2-5菜单栏2.1.1

AutoCAD绘图基础3、配置绘图环境2.1.1

AutoCAD绘图基础3、配置绘图环境2.1.1

AutoCAD绘图基础3、配置绘图环境2.1.1

AutoCAD绘图基础4、使用AutoCAD辅助绘图功能2.1.1

AutoCAD绘图基础4、使用AutoCAD辅助绘图功能2.1.1

AutoCAD绘图基础4、使用AutoCAD辅助绘图功能2.1.1

AutoCAD绘图基础4、使用AutoCAD辅助绘图功能§2.1

AutoCAD二维绘图2.1.1AutoCAD绘图基础2.1.2AutoCAD工程图样的绘制第2章

计算机二维绘图与三维几何建模2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制1、平面图形的绘制2.1.2AutoCAD工程图样的绘制2、平面图形的编辑与修改2.1.2AutoCAD工程图样的绘制2、平面图形的编辑与修改2.1.2AutoCAD工程图样的绘制2、平面图形的编辑与修改2.1.2AutoCAD工程图样的绘制2、平面图形的编辑与修改2.1.2AutoCAD工程图样的绘制2、平面图形的编辑与修改2.1.2AutoCAD工程图样的绘制2、平面图形的编辑与修改2.1.2AutoCAD工程图样的绘制3、平面图形的尺寸标注2.1.2AutoCAD工程图样的绘制3、平面图形的尺寸标注§2.2

Inventor三维建模2.2.1Inventor软件概述2.2.2Inventor三维几何建模流程2.2.3Inventor三维建模基础-草图2.2.4Inventor三维建模基础-特征第2章

计算机二维绘图与三维几何建模基本模块应力分析三维布线三维布管运动仿真专业模块草图

零件装配焊接件结构件生成器设计加速器工程图资源中心钣金InventorstudioInventor软件是由美国Autodesk公司于1999年正式推出的一款强大的设计软件系统，其组成模块主要有零件建模、部件建模、工程图和表达视图等基本模块，以及钣金设计、焊接设计、管路设计、布线设计、有限元分析和运动仿真等专业模块。Inventor各模块之间共享数据且相互关联，为用户提供了一个完整的设计系统，其强大的功能远远超过了传统的基于特征的造型系统。Inventor基础知识——简介2.2.1Inventor软件概述Inventor基础知识——界面介绍12.2.1Inventor软件概述Inventor基础知识——界面介绍22.2.1Inventor软件概述2.2.1Inventor软件概述创建“项目”指定项目所在工作目录输入项目的名称项目添加到项目列表中Inventor基础知识——项目2.2.1Inventor软件概述新建零件或装配时，首先要选择“模板”英制模板公制模板Inventor基础知识——模板2.2.1Inventor软件概述模板分类Inventor基础知识——模板2.2.1Inventor软件概述设计环境配置草图环境配置Inventor基础知识——环境设置2.2.1Inventor软件概述帮助系统Inventor基础知识——帮助系统2.2.1Inventor软件概述§2.2

Inventor三维建模2.2.1Inventor软件概述2.2.2Inventor三维几何建模流程2.2.3Inventor三维建模基础-草图2.2.4Inventor三维建模基础-特征第2章

计算机二维绘图与三维几何建模2.2.2Inventor三维几何建模流程§2.2

Inventor三维建模2.2.1Inventor软件概述2.2.2Inventor三维几何建模流程2.2.3Inventor三维建模基础-草图2.2.4Inventor三维建模基础-特征第2章

计算机二维绘图与三维几何建模草图环境介绍2.2.3Inventor三维建模基础—草图2.2.3Inventor三维建模基础—草图“工具”菜单“文档设置”

“应用程序选项”环境参数设置草图环境设置2.2.3Inventor三维建模基础—草图1.创建草图的原则为提高创建草图的效率，并为以后的建模及装配做好准备，在创建草图时应养成良好的习惯，尽量遵循以下原则：（1）因可能采用原始坐标系的原点、坐标轴和坐标平面的投影作为所绘制图形的中心和对称线。（2）绘制草图时应先以接近实际大小的线条画出轮廓的大致形状，接着再添加几何约束和尺寸约束。如果绘制的轮廓大小与实际相差较大时，在添加约束时很可能会导致轮廓扭曲变形。（3）在草图中添加几何约束和尺寸约束时，应优先使用几何约束。（4）生成实体的草图应为不自交叉的封闭轮廓，不封闭的截面轮廓通常用来生成面。（5）应使最终的草图处于全约束状态。2.创建草图的一般步骤（1）选择草图所依附的平面，并投影坐标原点。草图依附的平面一般是系统的原始坐标面、新建的工作面和已建特征上的某个面。注意：当新建一个新零件时，Inventor会默认在XY系统坐标平面上创建一个草图，并自动转到草图环境中（2）绘制并编辑图线，完成该草图的大致轮廓。（3）向草图中添加几何约束，接着添加尺寸约束。（4）检查草图是否已全约束。（5）完成该草图。草图创建原则和步骤2.2.3Inventor三维建模基础—草图草图的创建方式一：以原始坐标系的面创建草图方式二：以已有特征上的平面创建草图方式三：工作面上创建草图方式一方式二方式三草图创建方式2.2.3Inventor三维建模基础—草图直线调用方式：工具面板中单击操作规则：

在图形区单击确定直线的起点和终点，并可不间断的连续绘制多条直线。

在已绘直线的终点上，长按左键不放，沿圆弧路径移动光标，可绘制圆弧。在右键菜单中“结束”（完成并退出直线功能）或者“重启动”（完成并继续绘制新的直线）样条线调用方式：工具面板中单击操作规则：

在图形区单击拾取点为样条线的控制点，并动态显示所绘样条线。双击结束或在右键菜单中选“创建”，完成开口样条线绘制。右键菜单中“后退”可取消当前控制点的建立。拾取所绘样条线的起点，完成封闭样条线绘制绘制草图工具12.2.3Inventor三维建模基础—草图圆与椭圆在工具面板中单击，来绘制以圆心和半径来确定的圆单击，通过选择三条直线来生成相切圆单击，通过定义中心点、长轴和短轴来构造椭圆

在图形区单击拾取点为椭圆的圆心。移动光标，以中心线动态显示椭圆一个轴的方向，拾取后，一个半轴的方向与长度被确定；移动光标，将以光标点作为未来椭圆的经过点，动态显示结果椭圆，拾取确认，在右键菜单中“结束”。圆弧工具面板中单击，以圆弧上的三点来确定圆弧单击，绘制以选定目标相切的圆弧，选定目标可为直线、圆弧或样条线

单击，以圆弧圆心、终点和起点来确定圆弧绘制草图工具22.2.3Inventor三维建模基础—草图矩形在工具面板中单击，通过选择矩形的两对角点来绘制与坐标轴平行的矩形。单击，通过选选择三点绘制任意矩形。正多边形工具面板中单击，在任意方向绘制内接或外切正多边形外接于圆边数内切于圆绘制草图工具32.2.3Inventor三维建模基础—草图圆角和倒角在工具面板中单击，来为选定两直线添加圆角。有如下操作规则：“二维圆角”对话框中被按下，则这次操作的所有圆角，将被添加“相等”半径的约束，只有一个驱动尺寸；否则每个圆角有各自的驱动尺寸；对于具有公共端点的图线，选定这个端点就可以创建圆角；对于没有公共端点的图线，选定这两条线就可以创建圆角；单击，为两条直线或两条非平行线的拐角或交点处放置倒角，倒角有三种不同类型：等距离、不同距离或分别指定距离和角度。绘制草图工具42.2.3Inventor三维建模基础—草图点、孔中心点在工具面板中单击，绘制点或孔中线点，通过“标准”工具栏上的来切换。草图文本普通文本：单击几何图元文本：单击，创建的文本将符合选定几何图元的形状。绘制草图工具52.2.3Inventor三维建模基础—草图镜像在工具面板中单击，通过现有草图和可充当轴的直线生成轴对称图形。改变一半图形，另一半也会相应变化改变“轴”，相互对称的两图形也会相应变化偏移在工具面板中单击，绘制等距曲线绘制草图工具62.2.3Inventor三维建模基础—草图矩形阵列在工具面板中单击，以原始草图和阵列方向草图线为基础，形成矩形或者菱形阵列。阵列成员相互具有关联性选中阵列某一对象，在右键菜单中可以“编辑阵列”和“删除阵列”阵列方向反向阵列数量单元距离绘制草图工具72.2.3Inventor三维建模基础—草图环形阵列在工具面板中单击，以原始草图和阵列中心点为基础，形成完整的或包角的环形阵列阵列成员相互具有关联性选中阵列某一对象，在右键菜单中可以“编辑阵列”和“删除阵列”阵列中心阵列数量阵列包角阵列方向2.2.3Inventor三维建模基础—草图绘制草图工具8投影将不在当前草图中的几何图元投影到当前草图以便使用。投影结果与原始图元动态关联。投影几何图元：在工具面板中单击，可投影其他草图几何元素、边和回路。投影剖切边：单击，可以将这个平面与现有结构的截交线求出来，并投影到当前草图中。2.2.3Inventor三维建模基础—草图绘制草图工具9拖动对选定的、未约束或欠约束的草图几何图元进行拖动，可调整其大小或位置。这是最简单、最常用的操作。延伸在工具面板中单击，将选定的图元延伸到最近的图元上。修剪在工具面板中单击，将自动感应出的有界图元片断修剪掉。延伸修剪分割在工具面板中单击启动命令。分割在工具面板中单击，将自动感应出的有界图元片断修剪掉。在工具面板中单击启动命令。在工具面板中单击，将选定的图元延伸到最近的图元上。在工具面板中单击，将自动感应出的有界图元片断修剪掉。在工具面板中单击启动命令。对选定的、未约束或欠约束的草图几何图元进行拖动，可调整其大小或位置。这是最简单、最常用的操作。在工具面板中单击，将选定的图元延伸到最近的图元上。在工具面板中单击，将自动感应出的有界图元片断修剪掉。在工具面板中单击启动命令。编辑草图工具12.2.3Inventor三维建模基础—草图与AutoCAD相类似的命令移动、复制、缩放、旋转和拉伸依次的调用按钮为2.2.3Inventor三维建模基础—草图编辑草图工具2几何约束Inventor草图中的几何约束有：相互垂直、相互平行、相切、G2平滑、点重合即连接约束、同圆心、共线、等长、水平方向、竖直方向、固定位置、轴对称。几何约束2.2.3Inventor三维建模基础—草图添加几何约束方式一方式二方式一：在绘制草图时，自动推理并添加几何约束。方式二：后期手动添加几何约束注：新加约束已经存在或者与现有约束矛盾，弹出提示对话框2.2.3Inventor三维建模基础—草图几何约束查看几何约束方式一：图形区右键菜单选择“显示所有约束”方式二：工具面板中单击，选择要显示几何约束的图元注：光标悬停在某一约束上，与其相关的几何图元被红色亮显2.2.3Inventor三维建模基础—草图几何约束删除几何约束显示出要删除的几何约束，选择此约束，在右键菜单中“删除”2.2.3Inventor三维建模基础—草图几何约束标注尺寸就是添加尺寸约束：通用尺寸：工具面板中单击，根据用户选择的图形，作出相应的标注。自动标注尺寸：工具面板中单击，将所选图元中所缺的尺寸一次性标注完。整个草图完全约束所需尺寸个数尺寸约束2.2.3Inventor三维建模基础—草图尺寸显示设置在图形区，没有选择任何元素的情况下，右键菜单中“尺寸显示”可设置尺寸显示方式2.2.3Inventor三维建模基础—草图尺寸约束引用尺寸引用自身草图内的尺寸引用自身草图外的尺寸计算表达式可以在尺寸数据编辑框中，使用计算表达式。常用的是：+、-、*、/、()等，还可以使用一些函数。2.2.3Inventor三维建模基础—草图尺寸约束“计算尺寸”“计算尺寸”是草图中可以被引用，但不能修改数据的尺寸，类似于机械设计中的“参考尺寸”，在草图中该尺寸的数据被括号括起。

尺寸标注产生了“重复约束”，会产生提示对话框，接受后该尺寸变为计算尺寸。使用“标准”工具栏的，可将普通尺寸标注变成计算尺寸。尺寸约束2.2.3Inventor三维建模基础—草图公差为草图中的尺寸添加公差。2.2.3Inventor三维建模基础—草图尺寸约束草图注意事项草图尽可能简单构建草图要尽量达到形近，然后用几何和尺寸约束确定关系草图最好达到全约束根据需要选择草图定位点2.2.3Inventor三维建模基础—草图2.2.3Inventor三维建模基础—草图2.2.3Inventor三维建模基础—草图草图综合练习题2.2.3Inventor三维建模基础—草图2.2.3Inventor三维建模基础—草图草图综合练习题§2.2

Inventor三维建模2.2.1Inventor软件概述2.2.2Inventor三维几何建模流程2.2.3Inventor三维建模基础-草图2.2.4Inventor三维建模基础-特征第2章

计算机二维绘图与三维几何建模2.2.4Inventor三维建模基础—特征特征概述2.2.4Inventor三维建模基础—特征特征概述拉伸将一个草图中的一个或多个轮廓，沿着草图所在面的法向（正向、反向、双向）生长出特征实体，沿生长方向，可控制收缩角。可以创建曲面结果。工具面板中可调用此命令。草图特征：要创建这类型的特征需先创建草图，依照草图形成实体结构。草图轮廓生成曲面或实体与现有实体的关系终止方式拉伸方向草图特征1——拉伸2.2.4Inventor三维建模基础—特征2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征1——拉伸旋转将同一个草图中的一个或多个轮廓，以选定的直线做轴线，回转而成特征实体。可创建曲面结果。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征2——旋转打孔选择草图等参考几何创建光孔、螺纹孔等特征。工具面板中可调用此命令。孔位控制类型孔底类型孔类型孔口类型详细尺寸终止方式、方向2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征3——打孔2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征3——打孔练习12.2.4Inventor三维建模基础—特征放样用两个以上的截面草图为基础，还可添加“轨道”、“中心轨道”或“区域放样”等构成要素作为辅助约束，而中间部分实现光顺而成的复杂几何结构。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征4——放样2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征4——放样2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征4——放样扫掠通过沿选定的一个路径，扫掠一个或多个截面轮廓来创建特征。可创建曲面结果。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征5——扫掠2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征5——扫掠螺旋扫掠这是一种类弹簧的螺旋造型工具；是一种比较狭义的扫掠。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征6——螺旋扫掠2.2.4Inventor三维建模基础—特征草图特征6——螺旋扫掠倒角以现有特征实体或者曲面相交的棱边为基础，创建倒角实体结构。工具面板中可调用此命令。放置特征：这类特征不需要创建草图，但必须有已存在相关的特征，即创建基于特征的特征。链选边与过渡类型链选不链选过渡无过渡2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征1——倒角2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征1——倒角边圆角以现有特征实体或者曲面相交的“棱边”为基础，创建圆角工具面板中可调用此命令。三种圆角方式：等半径变半径过渡边圆角2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征2——圆角面圆角可在两面之间创建圆角工具面板单击，在“圆角”对话框中单击可调用此命令。面圆角全圆角工具面板中单击，在“圆角”对话框中单击可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征2——圆角抽壳以现有特征为基础，形成等距面（不同面距离可以不同），创建壳状实体工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征3——抽壳加强筋以创建板状或者肋状的加强筋，并可以有条件地创建出筋的拔模斜度。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征4——加强筋拔模斜度按给定的条件，将现有特征实体表面做出斜角度面，以实现模具设计中的拔模。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征5——拔模斜度螺纹使用表面贴图的形式表示螺纹特征，并无真实几何结构，但会将相关的设计数据保存在模型中。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征6——螺纹分割利用分割工具（线、面、曲面）分割零件、曲面工具面板中可调用此命令。分割零件分割曲面选择要删除的一侧选择要处理的面表面分割贯通分割2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征7——分割折弯零件按指定的参数弯曲现有零件，造成“折弯”的变型结果，但与钣金的折弯不一样。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征8——折弯凸雕基础是草图轮廓和现有特征，按要求向特征表面投影，做出雕刻样特征。工具面板中可调用此命令。凸雕凹雕凸/凹雕颜色设置2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征9——凸雕贴图将BMP等几乎所有格式的图像文件、或者DOC、XLS文件像标签一样贴在实体表面上。工具面板中可调用此命令。2.2.4Inventor三维建模基础—特征放置特征10——贴图基本概念定位特征是用来创建与坐标系相关的特征：工作面、工作轴和工作点。在零件和装配中，默认存在包括三个工作面、三个工作轴、一个工作点组成的“原始坐标系”，原始坐标系是“固定的”。在右键菜单中可改变它们的“可见性”，默认是不可见的。2.2.4Inventor三维建模基础—特征定位特征概述工作面工作面是用户自定义的、参数化的坐标平面。工作面通常的作用创建依附于这个面的新草图、工作轴或者工作点作为特征的终止面作为装配的参考面作为装配状态下剖切观察的剖面工作面也可以向草图所在面上投影，作为其他草图的驱动基准。工作面的创建方法：使用工具面板中可创建

基于“原始坐标系”的工作面

基于已有的工作面或坐标面生成平行的工作面

基于已有的特征平面生成平行的工作面

基于已有的特征平面生成一定夹角的工作面

基于已有特征的圆柱面生成相切的工作面

基于已有点和线

基于已有直线边

基于三个点

基于已有点和面

基于平行两面的对称面2.2.4Inventor三维建模基础—特征定位特征1——工作面工作轴工作轴是依附于几何实体的几何直线。工作轴的作用创建工作平面和工作点。投影到二维草图以创建截面轮廓几何图元或参考的曲线。为旋转特征提供旋转直线。为装配约束提供参考。为工程图尺寸提供参考。为三维草图提供参考。为环形阵列提供参考。创建对称的对称轴。

工作轴的创建方法：使用工具面板中可创建基于以下几何实体的工作轴。基于草图线基于两点