Excel参数化绘制几何图基础

通常我们会使用工程或数学类的软件，去处理几何类的图形，但这类软件不及Excel的普及率高，本篇讲解用Excel软件绘制几何图形，看似有点本末倒置，但日后的使用却很方便，对于一些平面连杆机构的设计，早期用Excel建立的几何图可以作为连杆机构设计的重要资料，比如用Excel建立的四杆机构图谱，甚至在Excel里面就可以完成机构的运动仿真，而不需要借助专业的仿真类软件。

Excel本质是一款数据处理型软件，我们可以用它完成繁杂的数据处理，然后用得到的数据构建需要的图形。在我早期的文章中曾多次使用Excel完成相关操作，但excel都是作为辅助，没有详细的讲解过绘图基础，本篇将从绘图基础讲解，让更多的人了解并认识Excel参数化绘图的一面。

Excel绘制几何图用到的是插入 - 图表 - 带直线的散点图，如果要显示出点，就选择带直线和数据标记的散点图

多个点之间依次直线相连，类似于CAD中的多段线功能。如绘制一个三角形△ABC，只需要三个点的坐标值，在Excel里面依次列出ABCA四组数据（为了曲线封闭），然后选中这组数据，插入相关散点图即可得到△ABC的几何图形，如图1所示。坐标点可以添加标签名称，并根据实际名称进行添加，为了曲线封闭，这里的A点出现了两次，所以标签也是两个，删掉多余的一个即可，如图2所示。

图1 绘制带直线的散点图

图2 给数据点添加标签

以上就是用Excel绘图最基本的操作原理，通过更改单元格的数值，图形也随之更新，从而实现参数化绘制几何图形。

Excel绘制的图形为适应图幅大小，两坐标轴通常非等比例，为等比例显示图形，图形每更新一次，需手动调整图幅大小，通过调整等值坐标轴数值的栅格接近正方形，大致使得X轴和Y轴等比例。参看图3操作。

图3 调整图幅，使X轴Y轴等比例显示图形

如果坐标系没有栅格参考，或者是正方形的栅格也不方便观察，我们也可以通过添加辅助数据点，通过绘制垂直辅助线的方式进行参考。我的思路是，分别求出X列数据的最大，最小值，构建正方形的角点，即左下LD（Xmix，Ymix)、右下RD（Xmax，Ymin）、左上LT（Xmin，Ymin+Xmax-Xmin），右上RT（Xmax，Ymin+Xmax-Xmin)。辅助线垂直的方式更方便观察和操作，按LD、RT、LT、RD的点序进行绘图，只绘制3根辅助线即可满足要求，如图4所示。

图4 添加垂直辅助线

接下来我们通过隐藏多余线条，更改线条线型，让大家熟悉线条的属性编辑。单击几何图形，此时所有点和线条被选中，再次单击需要编辑属性的线条，右键选编辑数据点格式，此时在窗口右侧弹出设置数据点格式的任务窗，该窗口的线条与填充选项卡内可以进行隐藏线条，更改线条类型、颜色、粗细和透明度等属性，如图5所示。

图5 隐藏多余辅助线，更改辅助线线型

以上大致就是绘制和编辑线条属性的全部操作，用过Excel的人，基本上都能上手操作。用Excel绘图的难点是对数据的处理和计算，绘图很简单，合理的规划出这些点的绘制顺序，隐藏掉多余的线条，留下有用的线条，通过编辑线条颜色，线型，并给出对应点的标注，就能得到满意的图形或者是连杆机构图，对于同类型的图形或者机构，我们只需要更改对应的参数，Excel自动会更新图形。

得益于Excel强大的数据处理能力，比如我要设计一个已知类型的连杆机构，从数据的采集，机构的选型，机构的绘制，甚至机构的运动仿真，都可以在Excel的单独文件中完成，而无需借助其他任何辅助软件，仅用其他工程或数学类软件是无法达到的。

Excel的数据处理就不可避免的需要用到其强大的函数功能，对于我们普通用户，并不需要掌握很多复杂的函数功能，熟练掌握一些简单的函数，需要用一些复杂功能的函数，可以通过搜索相关用法使用就可以了。

本篇仅用到了max()和min()这两个函数，后续文章会讲连杆机构综合相关内容，对文中涉及的一些机构综合图会采用Excel进行讲解和绘制，所以本篇算是Excel绘图的基础篇，后续仅讲解过程，不会涉及基础内容讲解。

连杆机构综合电子教材相关内容如下：

平面连杆机构设计，张世民 编

1983年8月第1版

链接如下：https://zh.101p.by/book/KDJlXmVgqM/平面连杆机构设计.html

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