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FreeCAD：参数化设计与优化教程

1FreeCAD基础

1.1安装与配置

在开始使用FreeCAD进行参数化设计与优化之前，首先需要确保软件已正确安装在您的计算机上。FreeCAD支持Windows、macOS和Linux操作系统，可以从其官方网站下载适合您操作系统的版本。

1.1.1下载与安装

访问官方网站：打开浏览器，访问FreeCAD官方网站。

选择下载版本：在“Download”页面，根据您的操作系统选择相应的安装包。

执行安装：下载完成后，运行安装程序，按照屏幕上的指示完成安装过程。

1.1.2配置环境

安装完成后，可以通过以下步骤进行基本的环境配置，以优化FreeCAD的使用体验：

启动FreeCAD：双击桌面上的FreeCAD图标或从开始菜单中选择FreeCAD来启动软件。

设置工作目录：在FreeCAD中，可以通过菜单“编辑”-“参数设置”-“常规”-“工作目录”来设置您的项目保存路径。

选择工作模式：FreeCAD提供了多种工作模式，如“Part”、“Sketcher”、“Arch”等，根据您的设计需求选择合适的工作模式。

1.2用户界面介绍

FreeCAD的用户界面直观且功能丰富，主要由以下几个部分组成：

菜单栏：位于窗口顶部，提供文件、编辑、视图、工具等菜单选项。

工具栏：位于菜单栏下方，包含常用的工具按钮，如创建草图、添加零件、编辑参数等。

3D视图：占据窗口的大部分空间，用于显示和操作3D模型。

任务面板：位于3D视图的一侧，用于显示当前任务的详细信息和参数设置。

模型树：位于窗口的另一侧，显示项目中的所有对象及其层次结构，便于管理和编辑。

1.3基本操作与导航

1.3.1创建新项目

启动FreeCAD后，可以通过菜单“文件”-“新建”来创建一个新的项目，或者使用快捷键Ctrl+N。

1.3.2导航3D视图

平移：按住鼠标中键（或同时按住左键和右键）并拖动，可以平移视图。

旋转：按住鼠标左键并拖动，可以旋转视图。

缩放：滚动鼠标滚轮，可以缩放视图；也可以按住鼠标右键并拖动，实现缩放操作。

1.3.3基本设计操作

创建草图

草图是FreeCAD中进行参数化设计的基础。在“Sketcher”工作模式下，可以创建和编辑草图。

importFreeCAD,Draft,Sketcher

#创建一个新文件

FreeCAD.newDocument(MySketch)

#切换到Sketcher工作模式

FreeCADGui.activateWorkbench(SketcherWorkbench)

#创建一个草图

Sketch=FreeCAD.activeDocument().addObject(Sketcher::SketchObject,Sketch)

Sketch.MapMode=Deactivated

Sketch.Placement=FreeCAD.Placement(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Rotation(0,0,0))

Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Vector(100,0,0)))

Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(100,0,0),FreeCAD.Vector(100,100,0)))

Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(100,100,0),FreeCAD.Vector(0,100,0)))

Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(0,100,0),FreeCAD.Vector(0,0,0)))

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint(Coincident,0,2,1,1))

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint(Coincident,1,2,2,1))

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint(Coincident,2,2,3,1))

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint(Coincident,3,2,0,1))

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint(Horizontal,0))

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint(