AUTOCAD 繪制三維機(jī)械模型

1、第15章 繪制三維機(jī)械模型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 本章要點(diǎn)上機(jī)練習(xí) 習(xí) 題學(xué)習(xí)目標(biāo) 許多三維機(jī)械模型看起來比較復(fù)雜，但它們都是由長方體、圓柱體、球體、楔形等基本的三維對象組成。本章將詳細(xì)講解各種基本三維對象的繪制方法及相關(guān)參數(shù)的含義，并將結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)的需要對三維對象的布爾運(yùn)算和編輯修改命令進(jìn)行講解。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者可以獨(dú)立完成較復(fù)雜的三維零件模型的繪制，并可對三維模型進(jìn)行著色和渲染等處理。本章要點(diǎn) 繪制基本三維對象布爾運(yùn)算編輯三維實(shí)體三維模型后期處理繪制基本三維對象 三維基本對象包括長方體、楔體、球體、圓柱體、圓錐體和圓環(huán)體等，這些三維形體在AutoCAD中被稱為實(shí)體對象。實(shí)體對象表示整個(gè)對象的體積。

2、繪制基本三維對象繪制長方體 繪制楔體 繪制球體 繪制圓柱體 繪制圓錐體 繪制圓環(huán)體 繪制長方體在幾何學(xué)中，長方體指所有相交邊都兩兩成直角的三維六面體，長方體的底面總與當(dāng)前UCS的XY平面平行。長方體繪制命令有如下幾種調(diào)用方法： 繪制長方體【例15-1】 創(chuàng)建一個(gè)大小為20mm12mm6mm的長方體并對其視圖旋轉(zhuǎn)。繪制楔體 楔體繪制命令有如下幾種調(diào)用方法：繪制楔體【例15-2】 創(chuàng)建一個(gè)大小為30mm20mm40mm的楔體并對其視圖旋轉(zhuǎn)。繪制球體 球體是由球心和半徑值確定的幾何形體。球體的顯示效果依賴于線框密度的數(shù)值?？梢酝ㄟ^ISOLINES命令設(shè)置線框密度。球體繪制命令有如下幾種調(diào)用方法：繪制

3、球體【例15-3】 設(shè)置線框密度為12，然后創(chuàng)建一個(gè)球心位于原點(diǎn)，半徑大小為30mm的球體并對其視圖旋轉(zhuǎn)。繪制圓柱體 圓柱體是指底面為圓形（或橢圓）的柱體，其顯示效果根據(jù)不同的線框密度也有所不同。圓柱體繪制命令有如下幾種調(diào)用方法：繪制圓柱體執(zhí)行上面任一命令后，如果選擇“橢圓（E）”選項(xiàng)，可以繪制底面為橢圓的圓柱體，否則繪制的圖形為正圓形底面的圓柱體。【例15-4】 設(shè)置線框密度為36，然后創(chuàng)建一個(gè)底面圓心位于原點(diǎn)，底面半徑大小為20mm，高為30mm的圓柱體并對其視圖旋轉(zhuǎn)。圓柱體 繪制圓錐體 圓錐體是指底面為圓形（或橢圓）的錐體，其顯示效果根據(jù)不同的線框密度也有所不同。圓錐體繪制命令有如下幾種

4、調(diào)用方法：繪制圓錐體執(zhí)行上面任一命令后，如果選擇“橢圓（E）”選項(xiàng)，可以繪制底面為橢圓的圓錐體，否則繪制圖形為正圓形底面的圓錐體?！纠?5-5】 設(shè)置線框密度為36，然后創(chuàng)建一個(gè)底面圓心位于點(diǎn)（100，100，0），底面半徑大小為20mm，高為50mm的圓錐體并對其視圖旋轉(zhuǎn)。 圓錐體 圓環(huán)體 圓環(huán)體的形狀類似一條彎曲后首尾相接的圓管。圓環(huán)體的底面投影為圓環(huán)（兩個(gè)同心圓），橫切面為圓形。圓環(huán)體繪制命令有如下幾種調(diào)用方法：圓環(huán)體【例15-6】 創(chuàng)建中心位于原點(diǎn)，圓環(huán)體半徑大小為50mm，切面圓半徑為20mm的圓環(huán)體并對其視圖旋轉(zhuǎn)。將二維對象轉(zhuǎn)換為三維對象 將二維對象轉(zhuǎn)換為三維對象的方法有拉伸和旋轉(zhuǎn)

5、兩種，本節(jié)將分別介紹兩種方法的操作過程和繪制原理。拉伸 旋轉(zhuǎn) 拉伸在AutoCAD中，可以使用EXTRUDE拉伸命令來拉伸選定的對象以創(chuàng)建實(shí)體?？梢岳扉]合的對象，例如多段線、多邊形、矩形、圓、橢圓、閉合的樣條曲線、圓環(huán)和面域。不能拉伸三維對象、包含在塊中的對象、有交叉或橫斷部分的多段線，或非閉合多段線?？梢匝芈窂嚼鞂ο螅部梢灾付ǜ叨戎岛托苯?。 拉伸旋轉(zhuǎn)面創(chuàng)建實(shí)體的命令主要有如下幾種調(diào)用方法。拉伸【例15-7】 在視圖中繪制一個(gè)二維矩形和一個(gè)二維圓形，（光盤：源文件第11章圖15-7.dwg）所示。然后使用EXTRUDE拉伸命令繪制三維模型，使用“三維動(dòng)態(tài)觀察器”旋轉(zhuǎn)視圖。二維圖形和拉伸后

6、的效果 旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)面創(chuàng)建實(shí)體的命令有如下幾種調(diào)用方法：旋轉(zhuǎn) 旋轉(zhuǎn)對象是將二維圖形作為三維實(shí)體對象的一個(gè)半截面，通過旋轉(zhuǎn)成為三維實(shí)體，如矩形可以旋轉(zhuǎn)成為圓錐體，直角三角形可以旋轉(zhuǎn)成為圓錐體。在旋轉(zhuǎn)面的過程中，命令行會(huì)提示指定旋轉(zhuǎn)軸線，該軸線以第一選取的點(diǎn)為原點(diǎn)，第二點(diǎn)為軸線的正向。因此，選擇旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，點(diǎn)的選取順序決定旋轉(zhuǎn)方向。旋轉(zhuǎn) 【例15-8】 將（光盤：源文件第11章圖15-9.dwg）所示的二維圖形通過旋轉(zhuǎn)命令REVOLVE繪制成一個(gè)鉚釘?shù)娜S模型，使用“三維動(dòng)態(tài)觀察器”旋轉(zhuǎn)視圖。二維圖形和三維模型 布 爾 運(yùn) 算 很多復(fù)雜的模型都是由簡單的基本幾何體經(jīng)過交集、并集和差集結(jié)合而成的。布爾運(yùn)

7、算包括UNION、SUBTRACT和INTERSECT等命令。并集運(yùn)算 差集運(yùn)算 交集運(yùn)算 應(yīng)用舉例繪制三維壓板 并集運(yùn)算并集運(yùn)算可以將兩個(gè)以上的面域或?qū)嶓w連接成組合面域或復(fù)合實(shí)體而形成一個(gè)整體。并集運(yùn)算命令有如下幾種調(diào)用方法：并集運(yùn)算并集運(yùn)算的選擇集可包含位于任意多個(gè)不同平面中的面域或?qū)嶓w。【例15-9】 繪制一個(gè)起始角點(diǎn)為原點(diǎn)，邊長為50mm的立方體，再繪制一個(gè)底面圓心位于點(diǎn)（50，50，0），底面半徑為20mm、高度為50mm的圓柱體。然后使用UNION（UNI）命令將兩個(gè)幾何體結(jié)合在一起。 立方體和圓柱體和UNION命令結(jié)合體 差集運(yùn)算 差集運(yùn)算是指從第一個(gè)選擇集中的對象減去第二個(gè)選擇

8、集中的對象，然后創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)體或面域。差集運(yùn)算的命令主要有如下幾種調(diào)用方法：差集運(yùn)算差集運(yùn)算可以應(yīng)用于三維實(shí)體或面域?qū)ο?。如果進(jìn)行差集運(yùn)算的對象是面域，則兩個(gè)面域必須位于同一平面上；但在不同的平面上選擇面域集，可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)SUBTRACT操作，程序會(huì)在每個(gè)平面上分別生成減去的面域。如果沒有其他選定的共面面域，則該面域?qū)⒈痪芙^。差集運(yùn)算【例15-10】 繪制一個(gè)起始角點(diǎn)為原點(diǎn)，邊長為50mm的立方楔體，再繪制一個(gè)底面圓心位于點(diǎn)（25，25，0），底面半徑為16mm、高度為60mm的圓柱體，如圖15-13所示。然后使用SUBTRACT（SU）命令將圓柱體從楔體中減去。差集運(yùn)算交集運(yùn)算 交集運(yùn)算

9、可以由兩個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有面域的重疊面積和兩個(gè)或多個(gè)現(xiàn)有實(shí)體的公用部分創(chuàng)建組合實(shí)體。交集運(yùn)算命令有如下幾種調(diào)用方法：交集運(yùn)算【例15-11】 繪制一個(gè)起始角點(diǎn)為原點(diǎn)，邊長為50mm的立方楔體，再繪制一個(gè)球心坐標(biāo)為（50，0，0），半徑長度為30mm的球體。然后使用INTERSECT（IN）命令求兩對象的交集。交集運(yùn)算應(yīng)用舉例繪制三維壓板 本例將繪制一個(gè)簡單的三維壓板模型（光盤：源文件第15章圖15-17.dwg）。編輯三維實(shí)體 許多編輯二維對象的命令也可用于三維實(shí)體對象編輯，另外還有一些三維對象的專用編輯命令。三維實(shí)體的操作主要包括倒角、圓角、分解實(shí)體以及剖切實(shí)體等編輯命令。編輯三維實(shí)體三維倒角三維

10、圓角 分解實(shí)體剖切實(shí)體 創(chuàng)建截面 三維倒角倒角就是使用成角的直線連接兩個(gè)對象，它通常用于表示角點(diǎn)上的倒角邊。如果要被倒角的兩個(gè)對象都在同一圖層，則倒角線將位于該圖層。否則，倒角線將位于當(dāng)前圖層上。倒角距離是每個(gè)對象與倒角線相接或與其他對象相交而進(jìn)行修剪或延伸的長度。如果兩個(gè)倒角距離都為0，則倒角操作將修剪或延伸這兩個(gè)對象直至它們相交，但不創(chuàng)建倒角線。選擇對象時(shí)，可以按住Shift鍵，以便使用值0替代當(dāng)前倒角距離。 三維倒角三維倒角命令與二維倒角命令相同，只是在操作時(shí)稍有差異?！纠?5-12】 使用CHAMFER命令，對長方體（光盤：源文件第15章圖15-23.dwg）進(jìn)行倒角處理，設(shè)置倒角距離

11、為5，完成后的效果（光盤：源文件第15章圖15-24.dwg）。三維倒角三維圓角 圓角命令的原理是使用與對象相切并且具有指定半徑的圓弧連接兩側(cè)對象，三維圓角和二維圓角的原理和命令都一樣。三維圓角命令有如下幾種調(diào)用方法：三維圓角 【例15-13】 使用圓角FILLET(F)命令，對（光盤：源文件第15章圖15-25.dwg）長方體進(jìn)行圓角處理，設(shè)置圓角半徑為5，完成后的效果（光盤：源文件第15章圖15-26.dwg）。 三維圓角 分解實(shí)體 在二維繪圖中，多段線、多線、多邊形等復(fù)合幾何對象和塊對象等都可以通過分解命令EXPLODE將其分解為多個(gè)對象。在三維制圖過程中，也可以使用同樣的方法對三維實(shí)體

12、進(jìn)行分解。不同的是，三維實(shí)體對象進(jìn)行分解將成為面域。分解實(shí)體命令有如下幾種調(diào)用方法：分解實(shí)體分解實(shí)體【例15-14】 使用EXPLODE對象分解命令將圓角長方體（光盤：源文件第15章圖15-27.dwg）進(jìn)行分解，分解前后選擇對象的對比效果（光盤：源文件第15章圖15-28.dwg）。圓角立方體和分解后的圓角立方體 剖切實(shí)體 剖切實(shí)體命令可以切開現(xiàn)有實(shí)體并移去指定部分，從而創(chuàng)建新的實(shí)體。剖切實(shí)體會(huì)保留原實(shí)體的圖層和顏色特性。剖切實(shí)體的默認(rèn)方法是：先指定三點(diǎn)定義剪切平面，然后選擇要保留的部分。也可以通過其他對象、當(dāng)前視圖、Z 軸或XY、YZ、ZX平面來定義剪切平面。剖切實(shí)體剖切實(shí)體的命令有如下幾

13、種調(diào)用方法： 剖切實(shí)體【例15-15】 使用SLICE剖切實(shí)體命令（光盤：源文件第15章圖15-29.dwg）所示的零件模型進(jìn)行剖切，剖切完成后剩下部分（光盤：源文件第15章圖15-30.dwg）所示。零件模型和剖切效果 創(chuàng)建截面 創(chuàng)建截面命令可以創(chuàng)建穿過面域或三維實(shí)體的相交截面。默認(rèn)方法是指定三個(gè)點(diǎn)定義一個(gè)面。也可以通過其他對象、當(dāng)前視圖、Z軸或XY、YZ、ZX平面來定義相交截面平面。創(chuàng)建的截面將放置在當(dāng)前圖層。創(chuàng)建截面命令有如下幾種調(diào)用方法：創(chuàng)建截面創(chuàng)建截面【例15-16】 使用SECTION創(chuàng)建截面命令，在零件模型（光盤：源文件第15章圖15-31.dwg）中創(chuàng)建一個(gè)截面（光盤：源文件第

14、15章圖15-32.dwg），完成后創(chuàng)建的截面（光盤：源文件第15章圖15-33.dwg）所示。創(chuàng)建截面三維模型后期處理 在前面講解三維建模的過程中發(fā)現(xiàn)未經(jīng)處理的三維模型顯示效果很粗糙，為了達(dá)到較好的顯示效果，需要對三維模型進(jìn)行消隱、著色和渲染等操作。消隱和著色渲染 應(yīng)用舉例渲染機(jī)械零件消隱和著色消隱和著色都是為了使創(chuàng)建的三維模型更加美觀、明了地顯示在AutoCAD繪圖區(qū)中。下面將分別對消隱和著色進(jìn)行詳細(xì)講解。消隱 著色 消隱消隱是指隱藏被前景對象遮掩的背景對象，使圖形的顯示更加簡潔、清晰。消隱命令的調(diào)用方法有如下幾種：消隱【例15-17】 打開機(jī)械零件模型（光盤：源文件第15章圖15-34.

15、dwg），然后對視圖使用HIDE消隱命令。零件模型和零件模型 著色 著色操作就是為當(dāng)前視口中顯示的對象生成簡單的著色圖片。雖然通過消隱操作隱藏直線可以增強(qiáng)圖形的效果并使設(shè)計(jì)更簡潔，但著色可以為模型生成更逼真的圖像。著色命令有如下幾種調(diào)用方法：選擇“視圖/著色”命令下的相應(yīng)子命令。單擊“著色”工具欄中的相應(yīng)按鈕。在命令行中輸入SHADEMODE命令。著色著色命令可以針對多種類型的圖形對象，如二維線框、三維線框、實(shí)體對象等。另外對于已經(jīng)著色的對象進(jìn)行重生成圖形操作不會(huì)影響著色。可以按照常規(guī)方式選擇著色對象對他們進(jìn)行編輯。選擇著色對象后，著色面上將顯示線框和夾點(diǎn)。著色對象后，可以保存圖形并重新打開，

16、對象著色不會(huì)發(fā)生變化。著色【例15-18】 打開機(jī)械零件模型（光盤：源文件第15章圖15-36.dwg），然后分別使用三維線框著色命令、平面著色命令、體著色命令、帶線框平面著色命令和帶線框體著色命令對該零件進(jìn)行著色。機(jī)械零件模型和三維線框著色 平面著色和體著色 帶線框平面著色和帶線框體著色 渲染 渲染就是運(yùn)用幾何圖形、光源和材質(zhì)將模型轉(zhuǎn)換為最具真實(shí)感的三維圖像的過程。如果將三維模型理解為現(xiàn)實(shí)中的物體和景物，那么渲染的過程就相當(dāng)于使用照相機(jī)進(jìn)行拍照，獲得的渲染圖像就相當(dāng)于照片。渲染命令可以渲染AutoCAD中定義的場景、選定對象或當(dāng)前視圖。渲染材質(zhì) 燈光 渲染 材質(zhì)為了使渲染更具真實(shí)感，可以在模

17、型的表面應(yīng)用材質(zhì)，如鋼和塑料。 可以將材質(zhì)附著到單個(gè)對象、具有特定ACI編號(hào)的所有對象、塊或圖層等。AutoCAD中材質(zhì)的編輯和附著通常都是通過“材質(zhì)”對話框進(jìn)行設(shè)置的。打開“材質(zhì)”對話框命令有如下幾種調(diào)用方法：材質(zhì)“材質(zhì)”對話框 材質(zhì)材質(zhì)材質(zhì)燈光 在AutoCAD中，燈光的創(chuàng)建和編輯通常都是通過“光源”對話框進(jìn)行設(shè)置的。“光源”對話框。打開“光源”對話框命令有如下幾種調(diào)用方法：“光源”對話框 燈光 執(zhí)行上面任一命令后，打開的“光源”對話框，其中各主要選項(xiàng)含義如下：光源：列出當(dāng)前圖形中的所有光源。燈光燈光渲染 渲染就是將三維模型轉(zhuǎn)換為二維圖像的過程。渲染程序運(yùn)用幾何圖形、光源和材質(zhì)將模型渲染為

18、具有真實(shí)感的圖像。AutoCAD中渲染的參數(shù)設(shè)置通常都是通過“渲染”對話框進(jìn)行設(shè)置的。打開“光源”對話框命令有如下幾種調(diào)用方法：渲染“渲染”對話框 渲染AutoCAD提供了3種渲染類型：一般渲染：基本渲染選項(xiàng)，可以獲得最佳性能。照片級(jí)真實(shí)感渲染：照片級(jí)真實(shí)感掃描線渲染程序，可以顯示位圖材質(zhì)和透明材質(zhì)，并產(chǎn)生體積陰影和貼圖陰影。照片級(jí)光線跟蹤渲染：照片級(jí)真實(shí)感光線跟蹤渲染，它使用光線跟蹤產(chǎn)生反射、折射和更加精確的陰影。 渲染通過“渲染”對話框可以定義渲染的場景、過程、選項(xiàng)、目標(biāo)、采樣以及其他設(shè)置。如果未指定場景或選擇集，RENDER程序?qū)⑹褂脠D形中的當(dāng)前視圖和所有光源，如果圖形中沒有光源，RENDER將假定一個(gè)強(qiáng)度為1的默認(rèn)“與肩齊平”的平行光源?！颁秩尽睂υ捒蛑兄饕x項(xiàng)含義如下：要渲染的場景：列出可以選擇用于渲染的場景，包括當(dāng)前視圖。場景由命名視圖和一個(gè)或多個(gè)光源組成。渲染渲染選項(xiàng)：控制渲染顯示。選中平滑著色復(fù)選框?qū)Χ嗝骟w表面外觀粗糙的邊作平滑處理；選中應(yīng)用材質(zhì)復(fù)選框?qū)?yīng)用用戶定義的表面材質(zhì)并將其附著到圖形中的一個(gè)對象或Aut