CAD2007三維教程（快速入門版）

三維繪制基礎(chǔ)與簡(jiǎn)單圖形的繪制

在工程設(shè)計(jì)和繪圖過(guò)程中，三維圖形應(yīng)用越來(lái)越廣泛。AutoCAD可以利用3種方式來(lái)創(chuàng)建三維圖形，即線架模型方式、曲面模型方式和實(shí)體模型方式。線架模型方式為一種輪廓模型，它由三維的直線和曲線組成，沒有面和體的特征。

教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)了解視圖觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)立方法

。并掌握坐標(biāo)系以及簡(jiǎn)單圖形的繪制方法

。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)視圖觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)立方法掌握坐標(biāo)系簡(jiǎn)單圖形的繪制方法本章知識(shí)點(diǎn)

建立用戶坐標(biāo)系

設(shè)立視圖觀測(cè)點(diǎn)

動(dòng)態(tài)觀察

使用相機(jī)

漫游與飛行

觀察三維圖形

繪制三維點(diǎn)

繪制三維直線和樣條曲線

繪制三維多段線

繪制螺旋線

13.2.1建立用戶坐標(biāo)系

在三維坐標(biāo)系下，同樣可以使用直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)方法來(lái)定義點(diǎn)。此外，在繪制三維圖形時(shí)，還可使用柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)來(lái)定義點(diǎn)。

柱坐標(biāo)系：使用XY平面的角和沿Z軸的距離來(lái)表示，其格式如下。XY平面距離<XY平面角度，Z坐標(biāo)(絕對(duì)坐標(biāo))@XY平面距離<XY平面角度，Z坐標(biāo)(相對(duì)坐標(biāo))

球坐標(biāo)系：具有點(diǎn)到原點(diǎn)的距離、在XY平面上的角度及和XY平面的夾角3個(gè)參數(shù)，其格式如下。XYZ距離<XY平面角度<和XY平面的夾角(絕對(duì)坐標(biāo))@XYZ距離<XY平面角度<和XY平面的夾角(相對(duì)坐標(biāo))

13.2.2設(shè)立視圖觀測(cè)點(diǎn)

視點(diǎn)是指觀察圖形的方向。例如，繪制三維零件圖時(shí)，如果使用平面坐標(biāo)系即Z軸垂直于屏幕，此時(shí)僅能看到物體在XY平面上的投影。如果調(diào)整視點(diǎn)至當(dāng)前坐標(biāo)系的左上方，將看到一個(gè)三維物體。

使用“視點(diǎn)預(yù)置”對(duì)話框設(shè)置視點(diǎn)

使用羅盤確定視點(diǎn)

使用“三維視圖”菜單設(shè)置視點(diǎn)

使用“視點(diǎn)預(yù)置”對(duì)話框設(shè)置視點(diǎn)

選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點(diǎn)預(yù)置”命令(DDVPOINT)，打開“視點(diǎn)預(yù)置”對(duì)話框，為當(dāng)前視口設(shè)置視點(diǎn)。

對(duì)話框中的左圖用于設(shè)置原點(diǎn)和視點(diǎn)之間的連線在XY平面的投影與X軸正向的夾角；右面的半圓形圖用于設(shè)置該連線與投影線之間的夾角，在圖上直接拾取即可。也可以在“X軸”、“XY平面”兩個(gè)文本框內(nèi)輸入相應(yīng)的角度。

單擊“設(shè)置為平面視圖”按鈕，可以將坐標(biāo)系設(shè)置為平面視圖。默認(rèn)情況下，觀察角度是相對(duì)于WCS坐標(biāo)系的。選擇“相對(duì)于UCS”單選按鈕，可相對(duì)于UCS坐標(biāo)系定義角度。使用羅盤確定視點(diǎn)

選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點(diǎn)”命令(VPOINT)，可以為當(dāng)前視口設(shè)置視點(diǎn)。該視點(diǎn)均是相對(duì)于WCS坐標(biāo)系的。這時(shí)可通過(guò)屏幕上顯示的羅盤定義視點(diǎn)。

三軸架的3個(gè)軸分別代表X軸、Y軸和Z軸的正方向。當(dāng)光標(biāo)在坐標(biāo)球范圍內(nèi)移動(dòng)的時(shí)候，三維坐標(biāo)系通過(guò)繞Z軸旋轉(zhuǎn)可調(diào)整X、Y軸的方向。坐標(biāo)球中心及兩個(gè)同心圓可定義視點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)連線與X、Y、Z平面的角度。使用“三維視圖”菜單設(shè)置視點(diǎn)

選擇“視圖”|“三維視圖”子菜單中的“俯視”、“仰視”、“左視”、“右視”、“主視”、“后視”、“西南等軸測(cè)”、“東南等軸測(cè)”、“東北等軸測(cè)”和“西北等軸測(cè)”命令，從多個(gè)方向來(lái)觀察圖形

。

13.2.3動(dòng)態(tài)觀察

在AutoCAD2007中，選擇“視圖”|“動(dòng)態(tài)觀察”命令中的子命令，可以動(dòng)態(tài)觀察視圖

。

13.2.4使用相機(jī)

在AutoCAD2007中，相機(jī)是新引入的一個(gè)對(duì)象，用戶可以在模型空間放置一臺(tái)或多臺(tái)相機(jī)來(lái)定義3D透視圖。

創(chuàng)建相機(jī)

相機(jī)預(yù)覽

運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫

創(chuàng)建相機(jī)

選擇“視圖”|“創(chuàng)建相機(jī)”命令，可以在視圖中創(chuàng)建相機(jī)，當(dāng)指定了相機(jī)位置和目標(biāo)位置后，命令行顯示如下提示信息。輸入選項(xiàng)[?/名稱(N)/位置(LO)/高度(H)/目標(biāo)(T)/鏡頭(LE)/剪裁(C)/視圖(V)/退出(X)]<退出>:

在該命令提示下，可以指定創(chuàng)建的相機(jī)名稱、相機(jī)位置、高度、目標(biāo)位置、鏡頭長(zhǎng)度、剪裁方式以及是否切換到相機(jī)視圖。

相機(jī)預(yù)覽

在視圖中創(chuàng)建了相機(jī)后，當(dāng)選中相機(jī)時(shí)，將打開“相機(jī)預(yù)覽”窗口。其中，在預(yù)覽框中顯示了使用相機(jī)觀察到的視圖效果。在“視覺樣式”下拉列表框中，可以設(shè)置預(yù)覽窗口中圖形的三維隱藏、三維線框、概念、真實(shí)等視覺樣式

。

運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫

在AutoCAD2007中，可以選擇“視圖”|“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫”命令，創(chuàng)建相機(jī)沿路徑運(yùn)動(dòng)觀察圖形的動(dòng)畫，此時(shí)將打開“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫”對(duì)話框。

在“運(yùn)動(dòng)路徑動(dòng)畫”對(duì)話框中，“相機(jī)”選項(xiàng)組用于設(shè)置相機(jī)鏈接到的點(diǎn)或路徑，使相機(jī)位于指定點(diǎn)觀測(cè)圖形或沿路徑觀察圖形；“目標(biāo)”選項(xiàng)組用于設(shè)置相機(jī)目標(biāo)鏈接到的點(diǎn)或路徑；“動(dòng)畫設(shè)置”選項(xiàng)組用于設(shè)置動(dòng)畫的幀頻、幀數(shù)、持續(xù)視覺、分辨率、動(dòng)畫輸出格式等選項(xiàng)。

當(dāng)設(shè)置完動(dòng)畫選項(xiàng)后，單擊預(yù)覽按鈕，將打開“動(dòng)畫預(yù)覽”窗口，可以預(yù)覽動(dòng)畫播放效果。13.2.5漫游與飛行

在AutoCAD2007中，用戶可以在漫游或飛行模式下，通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)可以控制視圖顯示，或創(chuàng)建導(dǎo)航動(dòng)畫。

“定位器”選項(xiàng)板

漫游和飛行設(shè)置

“定位器”選項(xiàng)板

選擇“視圖”|“漫游”或“視圖”|“飛行”命令，打開“定位器”選項(xiàng)板和“三維漫游導(dǎo)航映射”對(duì)話框。

漫游和飛行設(shè)置

選擇“視圖”|“漫游和飛行”命令，打開“漫游和飛行設(shè)置”對(duì)話框?？梢栽O(shè)置顯示指令窗口的時(shí)機(jī)，窗口顯示的時(shí)間，以及當(dāng)前圖形設(shè)置的步長(zhǎng)和每秒步數(shù)

。

13.2.6觀察三維圖形

在AutoCAD中，使用“視圖”|“縮放”、“視圖”|“平移”子菜單中的命令可以縮放或平移三維圖形，以觀察圖形的整體或局部。其方法與觀察平面圖形的方法相同。此外，在觀測(cè)三維圖形時(shí)，還可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)、消隱及設(shè)置視覺樣式等方法來(lái)觀察三維圖形。

消隱圖形

使用“視覺樣式”菜單觀察三維圖形

改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線

以線框形式顯示實(shí)體輪廓

改變實(shí)體表面的平滑度消隱圖形

在繪制三維曲面及實(shí)體時(shí)，為了更好地觀察效果，可選擇“視圖”|“消隱”命令(HIDE)，暫時(shí)隱藏位于實(shí)體背后而被遮擋的部分。

執(zhí)行消隱操作之后，繪圖窗口將暫時(shí)無(wú)法使用“縮放”和“平移”命令，直到選擇“視圖”|“重生成”命令重生成圖形為止。

使用“視覺樣式”菜單觀察三維圖形

戶還可以通過(guò)選擇“視圖”|“視覺樣式”子命令更加真實(shí)的觀察三維圖形，例如選擇“概念”命令觀察三維圖形。

改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線

當(dāng)三維圖形中包含彎曲面時(shí)(如球體和圓柱體等)，曲面在線框模式下用線條的形式來(lái)顯示，這些線條稱為網(wǎng)線或輪廓素線。使用系統(tǒng)變量ISOLINES可以設(shè)置顯示曲面所用的網(wǎng)線條數(shù)，默認(rèn)值為4，即使用4條網(wǎng)線來(lái)表達(dá)每一個(gè)曲面。該值為0時(shí)，表示曲面沒有網(wǎng)線，如果增加網(wǎng)線的條數(shù)，則會(huì)使圖形看起來(lái)更接近三維實(shí)物。

以線框形式顯示實(shí)體輪廓

使用系統(tǒng)變量DISPSILH可以以線框形式顯示實(shí)體輪廓。此時(shí)需要將其值設(shè)置為1，并用“消隱”命令隱藏曲面的小平面。改變實(shí)體表面的平滑度

要改變實(shí)體表面的平滑度，可通過(guò)修改系統(tǒng)變量FACETRES來(lái)實(shí)現(xiàn)。該變量用于設(shè)置曲面的面數(shù)，取值范圍為0.01~10。其值越大，曲面越平滑

。如果DISPSILH變量值為1，那么在執(zhí)行“消隱”、“渲染”命令時(shí)并不能看到FACETRES設(shè)置效果，此時(shí)必須將DISPSILH值設(shè)置為0。

13.2.7繪制三維點(diǎn)

選擇“繪圖”|“點(diǎn)”命令，或在“繪圖”工具欄中單擊“點(diǎn)”按鈕，然后在命令行中直接輸入三維坐標(biāo)即可繪制三維點(diǎn)。

由于三維圖形對(duì)象上的一些特殊點(diǎn)，如交點(diǎn)、中點(diǎn)等不能通過(guò)輸入坐標(biāo)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以采用三維坐標(biāo)下的目標(biāo)捕捉法來(lái)拾取點(diǎn)。

二維圖形方式下的所有目標(biāo)捕捉方式在三維圖形環(huán)境中可以繼續(xù)使用。不同之處在于，在三維環(huán)境下只能捕捉三維對(duì)象的頂面和底面的一些特殊點(diǎn)，而不能捕捉柱體等實(shí)體側(cè)面的特殊點(diǎn)即在柱狀體側(cè)面豎線上無(wú)法捕捉目標(biāo)點(diǎn)，因?yàn)橹黧w的側(cè)面上的豎線只是幫助顯示的模擬曲線。在三維對(duì)象的平面視圖中也不能捕捉目標(biāo)點(diǎn)，因?yàn)樵陧斆嫔系娜我庖稽c(diǎn)都對(duì)應(yīng)著底面上的一點(diǎn)，此時(shí)的系統(tǒng)無(wú)法辨別所選的點(diǎn)究竟在哪個(gè)面上。

13.2.8繪制三維直線和樣條曲線

兩點(diǎn)決定一條直線。當(dāng)在三維空間中指定兩個(gè)點(diǎn)后，如點(diǎn)(0,0,0)和點(diǎn)(1,1,1)，這兩個(gè)點(diǎn)之間的連線即是一條3D直線。

同樣，在三維坐標(biāo)系下，使用“繪圖”|“樣條曲線”命令，可以繪制復(fù)雜3D樣條曲線，這時(shí)定義樣條曲線的點(diǎn)不是共面點(diǎn)。例如，經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)繪制的樣條曲線。

13.2.9繪制三維多段線

在二維坐標(biāo)系下，使用“繪圖”|“多段線”命令繪制多段線，盡管各線條可以設(shè)置寬度和厚度，但它們必須共面。三維多線段的繪制過(guò)程和二維多線段基本相同，但其使用的命令不同，另外在三維多線段中只有直線段，沒有圓弧段。選擇“繪圖”|“三維多段線”命令(3DPOLY)，此時(shí)命令行提示依次輸入不同的三維空間點(diǎn)，以得到一個(gè)三維多段線。13.2.10繪制螺旋線

選擇“繪圖”|“螺旋”命令，可以繪制三維螺旋線。當(dāng)分別指定了螺旋線底面的中心點(diǎn)、底面半徑(或直徑)和頂面半徑(或直徑)后，命令行顯示如下提示。指定螺旋高度或[軸端點(diǎn)(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<1.0000>:繪制三維網(wǎng)格和實(shí)體

在前面一章中我們介紹了線架模型的繪制方法，在本章中將要介紹表面模型和實(shí)體模型的繪制方法。表面模型用面描述三維對(duì)象，它不僅定義了三維對(duì)象的邊界，而且還定義了表面即具有面的特征。實(shí)體模型不僅具有線和面的特征，而且還具有體的特征，各實(shí)體對(duì)象間可以進(jìn)行各種布爾運(yùn)算操作，從而創(chuàng)建復(fù)雜的三維實(shí)體圖形。

教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)掌握基本三維曲面和實(shí)體的繪制方法；創(chuàng)建拉伸實(shí)體、創(chuàng)建放樣實(shí)體等復(fù)雜三維實(shí)體的繪制方法。

教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)繪制基本三維曲面繪制實(shí)體創(chuàng)建拉伸實(shí)體創(chuàng)建放樣實(shí)體創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)實(shí)體創(chuàng)建掃掠實(shí)體本章知識(shí)點(diǎn)

繪制平面曲面

繪制三維面

隱藏邊

繪制三維網(wǎng)格

繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格

繪制平移網(wǎng)格

繪制直紋網(wǎng)格

繪制邊界網(wǎng)格

繪制多實(shí)體

繪制長(zhǎng)方體

繪制楔體

繪制圓柱體

繪制圓錐體

繪制球體

繪制圓環(huán)體

棱錐面

拉伸

旋轉(zhuǎn)

掃掠

放樣

14.2.1繪制平面曲面

在AutoCAD2007中，選擇“繪圖”|“建模”|“平面曲面”命令(PLANESURF)，可以創(chuàng)建平面曲面或?qū)?duì)象轉(zhuǎn)換為平面對(duì)象。繪制平面曲面時(shí)，命令行顯示如下提示信息。指定第一個(gè)角點(diǎn)或[對(duì)象(O)]<對(duì)象>:

在該提示信息下，如果直接指定點(diǎn)可繪制平面曲面，此時(shí)還需要在命令行的“指定其他角點(diǎn):”提示信息下輸入其他角點(diǎn)坐標(biāo)。如果要將對(duì)象轉(zhuǎn)換為平面曲面，可以選擇“對(duì)象(O)”選項(xiàng)，然后在繪圖窗口中選擇對(duì)象即可。14.2.2繪制三維面

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“三維面”命令(3DFACE)，可以繪制三維面。三維面是三維空間的表面，它沒有厚度，也沒有質(zhì)量屬性。由“三維面”命令創(chuàng)建的每個(gè)面的各頂點(diǎn)可以有不同的Z坐標(biāo)，但構(gòu)成各個(gè)面的頂點(diǎn)最多不能超過(guò)4個(gè)。如果構(gòu)成面的4個(gè)頂點(diǎn)共面，消隱命令認(rèn)為該面是不透明的可以消隱。反之，消隱命令對(duì)其無(wú)效。

14.2.3隱藏邊

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“邊”命令(EDGE)，可以修改三維面的邊的可見性。14.2.4繪制三維網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“三維網(wǎng)格”命令(3DMESH)，可以根據(jù)指定的M行N列個(gè)頂點(diǎn)和每一頂點(diǎn)的位置生成三維空間多邊形網(wǎng)格。M和N的最小值為2，表明定義多邊形網(wǎng)格至少要4個(gè)點(diǎn)，其最大值為256。14.2.5繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格”命令(REVSURF)，可以將曲線繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，形成旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格。旋轉(zhuǎn)方向的分段數(shù)由系統(tǒng)變量SURFTAB1確定，旋轉(zhuǎn)軸方向的分段數(shù)由系統(tǒng)變量SURFTAB2確定。14.2.6繪制平移網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建模”|“網(wǎng)格”|“平移網(wǎng)格”命令(RULESURF)，可以將路徑曲線沿方向矢量進(jìn)行平移后構(gòu)成平移曲面。這時(shí)可在命令行的“選擇用作輪廓曲線的對(duì)象:”提示下選擇曲線對(duì)象，在“選擇用作方向矢量的對(duì)象:”提示信息下選擇方向矢量。當(dāng)確定了拾取點(diǎn)后，系統(tǒng)將向方向矢量對(duì)象上遠(yuǎn)離拾取點(diǎn)的端點(diǎn)方向創(chuàng)建平移曲面。平移曲面的分段數(shù)由系統(tǒng)變量SURFTAB1確定。

14.2.7繪制直紋網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“直紋網(wǎng)格”命令(RULESURF)，可以在兩條曲線之間用直線連接從而形成直紋網(wǎng)格。這時(shí)可在命令行的“選擇第一條定義曲線:”提示信息下選擇第一條曲線，在命令行的“選擇第二條定義曲線:”提示信息下選擇第二條曲線。14.2.8繪制邊界網(wǎng)格

選擇“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“邊界網(wǎng)格”命令(EDGESURF)，可以使用4條首尾連接的邊創(chuàng)建三維多邊形網(wǎng)格。這時(shí)可在命令行的“選擇用作曲面邊界的對(duì)象1:”提示信息下選擇第一條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對(duì)象2:”提示信息下選擇第二條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對(duì)象3:”提示信息下選擇第三條曲線，在命令行的“選擇用作曲面邊界的對(duì)象4:”提示信息下選擇第四條曲線。

14.2.9繪制多實(shí)體

在AutoCAD2007中，選擇“繪圖”|“建?！眧“多實(shí)體”命令(POLYSOLID)，可以創(chuàng)建實(shí)體或?qū)?duì)象轉(zhuǎn)換為實(shí)體。繪制多實(shí)體時(shí)，命令行顯示如下提示信息。指定起點(diǎn)或[對(duì)象(O)/高度(H)/寬度(W)/對(duì)正(J)]<對(duì)象>:

選擇“高度”選項(xiàng)，可以設(shè)置實(shí)體的高度；選擇“寬度”選項(xiàng)，可以設(shè)置實(shí)體的寬度；選擇“對(duì)正”選項(xiàng)，可以設(shè)置實(shí)體的對(duì)正方式，如左對(duì)正、居中和右對(duì)正，默認(rèn)為居中對(duì)正。當(dāng)設(shè)置了高度、寬度和對(duì)正方式后，可以通過(guò)指定點(diǎn)來(lái)繪制多實(shí)體，也可以選擇“對(duì)象”選項(xiàng)將圖形轉(zhuǎn)換為實(shí)體。

14.2.10繪制長(zhǎng)方體

選擇“繪圖”|“建?！眧“長(zhǎng)方體”命令(BOX)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟伴L(zhǎng)方體”按鈕，都可以繪制長(zhǎng)方體。14.2.11繪制楔體

在AutoCAD2007中，雖然創(chuàng)建“長(zhǎng)方體”和“楔體”的命令不同，但創(chuàng)建方法卻相同，因?yàn)樾w是長(zhǎng)方體沿對(duì)角線切成兩半后的結(jié)果。

14.2.12繪制圓柱體

選擇”繪圖”|“建?！眧“圓柱體”命令(CYLINDER)，或在”建?！惫ぞ邫谥袉螕簟皥A柱體”按鈕，可以繪制圓柱體或橢圓柱體。14.2.13繪制圓錐體

選擇“繪圖”|“建模”|“圓錐體”命令(CONE)，或在“建模”工具欄中單擊“圓錐體”按鈕，即可繪制圓錐體或橢圓形錐體

。

14.2.14繪制球體

選擇“繪圖”|“建?！眧“球體”命令(SPHERE)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟扒蝮w”按鈕，都可以繪制球體。這時(shí)只需要在命令行的“指定中心點(diǎn)或[三點(diǎn)(3P)/兩點(diǎn)(2P)/相切、相切、半徑(T)]:”提示信息下指定球體的球心位置，在命令行的“指定半徑或[直徑(D)]:”提示信息下指定球體的半徑或直徑就可以了。

繪制球體時(shí)可以通過(guò)改變ISOLINES變量，來(lái)確定每個(gè)面上的線框密度。14.2.15繪制圓環(huán)體

選擇“繪圖”|“建模”|“圓環(huán)體”命令(TORUS)，或在“建?！惫ぞ邫谥袉螕簟皥A環(huán)體”按鈕，都可以繪制圓環(huán)實(shí)體，此時(shí)需要指定圓環(huán)的中心位置、圓環(huán)的半徑或直徑