AutoCAD機械繪圖基礎(chǔ)教程與實訓(xùn)（第2版）課件第8章三維建?；A(chǔ)

AutoCAD機械繪圖

基礎(chǔ)教程與實訓(xùn)(第二版)主講人：歐陽全會（八）第八章

三維建?；A(chǔ)

教學(xué)提示：前幾章主要介紹了AutoCAD二維圖形的繪制方法。二維圖形繪制方便、表達準確，是機械等工程圖樣的主要表達形式。但二維圖形缺乏立體感，直觀性差。因此在工程設(shè)計和產(chǎn)品造型過程中，三維圖形的應(yīng)用越來越廣泛。隨著AutoCAD版本升級，三維繪圖功能不斷增強，該版本已具備完善的三維造型和繪圖功能。三維造型包括三維圖形元素、三維表面和三維實體的創(chuàng)建。

教學(xué)要求：了解三維用戶坐標系的概念掌握視圖觀測點的設(shè)置方法理解三維圖形的消隱和視覺樣式掌握三維線框的繪制方法掌握三維網(wǎng)格的繪制方法8.1三維用戶坐標系8.2三維視圖顯示8.3三維圖形的視覺樣式8.4三維線框模型8.5三維網(wǎng)格模型8.6實訓(xùn)實例(八)知識要點

8.1三維用戶坐標系8.1.1UCS圖標8.1.2新建和改變UCS8.1.1UCS圖標AutoCAD提供了兩種坐標系統(tǒng)。一種是固定的不變的世界坐標系(WCS)；另一種是用戶定義的、可以改變的用戶坐標系(UCS)。在默認情況下，用戶坐標系(UCS)與世界坐標系(WCS)重合。在三維空間中繪圖時，需要經(jīng)常改變UCS的原點位置和坐標方向，以滿足繪圖要求。為了指示UCS的位置和方向，AutoCAD在UCS原點或當(dāng)前視口的左下角顯示UCS圖標。菜單欄：“視圖”|“顯示”|“UCS圖標”|

級聯(lián)子菜單選項命令行：UCSICON以關(guān)閉或顯示UCS圖標，可以將“UCS圖標”設(shè)置在原點位置。從“特性”子菜單中，可打開“UCS圖標”對話框以設(shè)置圖標特性。戶可以選擇3種圖標樣式之一來表示UCS。在任意時刻，只有一個當(dāng)前UCS，坐標輸入和屏幕顯示均是相對于當(dāng)前UCS定位的，新對象只能繪制在當(dāng)前UCS的XY平面上。由于立體圖具有多個平面，用戶為了完成在不同平面上繪圖，并將圖素完整地繪制在正確的平面上，有時需要制定新的用戶坐標原點、X軸、Y軸和Z軸，即確定新的用戶坐標系。AutoCAD的坐標系符合右手定則，即大拇指所指方向為X軸正向，其他四指所指方向為Y軸正向，掌心所對方向為Z軸正向。8.1.2新建和改變UCS菜單欄：“工具”|“新建UCS”|級聯(lián)子菜單選項命令行：UCS用于重新確定坐標系原點和X軸、Y軸、Z軸方向。執(zhí)行UCS命令，系統(tǒng)提示如下：指定UCS的原點或[面(F)/命名(NA)/對象(OB)/上一個(P)/視圖(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z軸(ZA)]<世界>：一但定義了UCS，則可以為其命名并在需要再次使用時恢復(fù)。各選項含義“指定UCS的原點”：使用一點、兩點或三點定義一個新UCS。如果指定單個點，當(dāng)前UCS的原點將會移動而不會更改X、Y

和Z

軸的方向。Z軸矢量：用指定的Z

軸正半軸定義UCS?！癤”、“Y”、“Z”：繞指定軸旋轉(zhuǎn)當(dāng)前UCS?！笆澜纭保簭漠?dāng)前的用戶坐標系恢復(fù)到世界坐標系?！懊妗保簩CS與實體對象的選定面對齊。新UCS的X

軸將與找到的實體面上的最近的邊對齊。“對象”：將UCS的XY

平面與繪制該對象所在的平面對齊。新UCS的原點將位于離選定對象最近的頂點處，并且X

軸與一條邊對齊或相切。該選項不能用于三維多段線、三維網(wǎng)格和構(gòu)造線。8.2三維視圖顯示8.2.1設(shè)置視點8.2.2動態(tài)觀察顯示

8.2.3使用相機8.2.4漫游與飛行8.2.1設(shè)置視點

標準視圖在繪制三維圖形時，一個視圖一般不能完全反映物體的真實形狀。AutoCAD提供了10種標準視圖供用戶選擇：俯視、仰視、左視、右視、主視、后視、西南等軸測、東南等軸測、東北等軸測和西北等軸測。選擇菜單“視圖”|“三維視圖”|級聯(lián)子菜單命令，可從指定的視點觀察圖形。在“視圖”工具欄中有對應(yīng)的命令按鈕。使用羅盤設(shè)置視點選擇菜單“視圖”|“三維視圖”|“視點”命令(VPIONT)，可利用光標拖動旋轉(zhuǎn)的三軸架以設(shè)置用戶指定的視點。該視點是相對于WCS坐標系的。光標在羅盤上移動，可調(diào)整視點在XY平面上的角度以及與XY平面的夾角。視點預(yù)置選擇菜單“視圖”|“三維視圖”|“視點預(yù)置”命令(DDVPOINT)，可利用“視點預(yù)置”對話框設(shè)置視點。對話框中，左圖表示視線在XY平面上的投影與X軸正向的夾角；右圖表示視線與投影線之間的夾角。單擊“設(shè)置為平面視圖”按鈕可將視圖設(shè)置為平面視圖。默認情況下，觀察角度是相對于WCS坐標系俯視的。8.2.2動態(tài)觀察顯示菜單欄：“視圖”|“動態(tài)觀察”|級聯(lián)子菜單選項命令行：3DORBIT或3DFORBIT或3DCORBIT用于在三維空間中交互式地查看對象，即動態(tài)觀察視圖。受約束動態(tài)觀察：觀察模型時，其目標位置保持不動，相機位置圍繞目標移動。

自由動態(tài)觀察：其視點不約束于沿XY

平面或Z

軸移動，可在任意方向上進行動態(tài)觀察。8.2.3使用相機相機是AutoCAD2007引入的一個新對象，利用相機，用戶可以自行定義3D透視圖。選擇命令CAMERA，可以在視圖中創(chuàng)建相機，當(dāng)指定相機位置和目標位置后，系統(tǒng)提示：輸入選項

[?/名稱(N)/位置(LO)/高度(H)/目標(T)/鏡頭(LE)/剪裁(C)/視圖(V)/退出(X)]<退出>:

選擇選項可指定相機名稱、相機位置、相機高度、目標位置、鏡頭長度、剪裁方式以及是否切換到相機視圖。鏡頭長度定義相機鏡頭的比例特性。鏡頭長度(即焦距)越大，視野越窄。剪裁方式是指可以通過定位前向剪裁和后向剪裁平面來創(chuàng)建圖形的剖面視圖。操作實例打開圖形文件“支座.dwg”，將視圖設(shè)置為俯視視圖。命令:_camera當(dāng)前相機設(shè)置:高度=0鏡頭長度=50毫米指定相機位置:/單擊支座前方的適當(dāng)位置。指定目標位置:/單擊支座中心。輸入選項[?/名稱(N)/位置(LO)/高度(H)/目標(T)/鏡頭(LE)/剪裁(C)/視圖(V)/退出(X)]<退出>:h↙/設(shè)置相機高度。指定相機高度<0>:20↙輸入選項[?/名稱(N)/位置(LO)/高度(H)/目標(T)/鏡頭(LE)/剪裁(C)/視圖(V)/退出(X)]<退出>:v↙/將視圖切換到相機視圖。是否切換到相機視圖？[是(Y)/否(N)]<否>:y↙相機創(chuàng)建后，單擊相機，將打開“相機預(yù)覽”窗口。

創(chuàng)建相機及預(yù)覽

相機特性編輯相機創(chuàng)建后，單擊相機，將打開“相機預(yù)覽”窗口，有多種方法可以改變相機設(shè)置，對相機特性進行編輯。利用夾點可以調(diào)整相機焦距或視野的大小，對相機重新定位。使用動態(tài)輸入，在“動態(tài)輸入”界面的工具欄提示下，輸入X、Y、Z

坐標值，可調(diào)整相機位置、目標位置及焦距大小。可以使用特性選項板，在“相機特性”選項板中修改相機特性。選擇菜單“視圖”|“相機”|“調(diào)整視距”命令，垂直拖動光標向上或向下，可以使相機靠近或遠離對象，從而使對象顯示變大或變小。選擇菜單“視圖”|“相機”|“回旋”命令，可在拖動方向上模擬相機平移，使目標位置更改?；匦较驗檠豖Y

平面或Z

軸移動。運動路徑動畫

選擇菜單“視圖”|“運動路徑動畫”命令，可以創(chuàng)建相機沿路徑運動，觀察圖形的動畫。執(zhí)行命令，將打開“運動路徑動畫”對話框。對話框有3個區(qū)域。“相機”區(qū)域：設(shè)置相機在圖形中的位置或運動路徑?！澳繕恕眳^(qū)域：設(shè)置目標的位置或運動路徑。“動畫設(shè)置”區(qū)域：設(shè)置動畫的幀率、幀數(shù)、持續(xù)時間、分辨率和動畫輸出格式等。8.2.4漫游與飛行菜單欄：“視圖”|“漫游和飛行”|

級聯(lián)子菜單命令命令行：3DWALK/3DFLY或WALKFLYSETTINGS在AutoCAD2007中，用戶可以模擬在三維圖形中漫游和飛行。執(zhí)行3DWALK/3DFLY命令，將打開“三維漫游導(dǎo)航映射”對話框和“定位器”選項板。“三維漫游導(dǎo)航映射”對話框顯示了用于導(dǎo)航的快捷鍵及其對應(yīng)的功能。在“定位器”選項板的“預(yù)覽”窗口中，可對位置指示器和目標指示器的位置進行編輯和修改，在“基本”選項組中，可對其特性進行設(shè)置。漫游模型時，用戶是沿XY

平面移動的。飛越模型時，用戶將不受XY

平面的約束，所以，看起來像“飛”過模型中的區(qū)域。執(zhí)行WALKFLYSETTINGS命令，將打開“漫游和飛行設(shè)置”對話框。在該對話框中，可設(shè)置指令窗口顯示的時機，窗口顯示的時間，漫游飛行的步長和每秒步數(shù)。“三維定位器”選項板“漫游和飛行設(shè)置”對話框8.3三維圖形的視覺樣式8.3.1三維圖形的消隱8.3.2三維圖形的精度顯示8.3.3使用視覺樣式8.3.4視覺樣式設(shè)置8.3.1三維圖形的消隱菜單欄：“視圖”|“消隱”命令行：HIDE用于隱藏三維表面或?qū)嶓w中被遮蓋的線條。消隱前后的效果如圖

執(zhí)行HIDE命令后，系統(tǒng)將自動對當(dāng)前視口中的所有對象進行消隱，圖形越復(fù)雜，消隱所需的時間越長。消隱后，用戶暫時不能執(zhí)行實時“縮放”和“平移”命令，需重新生成圖形。

8.3.2三維圖形的精度顯示實體表面的平滑度系統(tǒng)變量FACETRES可以控制實體表面的平滑度，其取值范圍是0.01～10，默認值為0.5。數(shù)值越大，曲面越平滑，同時生成圖形的時間也越長。三維圖形的曲面輪廓素線系統(tǒng)變量ISOLINES可以控制實體表面的輪廓素線，其取值范圍是0～2047，默認值為4，取值越大，實體形狀效果越好，立體性越強，同時生成圖形的時間也越長。8.3.3使用視覺樣式菜單欄：“視圖”|“視覺樣式”|級聯(lián)子菜單選項命令行：SHADEMODE用于控制視口中對象的邊和著色的顯示。AutoCAD提供了5種視覺樣式。用戶選定了一種視覺樣式后，就可在視口中觀察其效果。如圖所示，為使用“概念”視覺樣式的效果。8.3.4視覺樣式設(shè)置菜單欄：“視圖”|“視覺樣式”|“視覺樣式管理器”命令行：VISUALSTYLES用于創(chuàng)建和修改視覺樣式，并將視覺樣式應(yīng)用到視口中。執(zhí)行VISUALSTYLES命令，將打開“視覺樣式管理器”選項板。在此選項板中，可對視覺樣式進行管理。在“圖形中的可用視覺樣式”列表框中，顯示了系統(tǒng)默認的5種視覺樣式。選定某一樣式后，單擊“將選定的視覺樣式應(yīng)用于當(dāng)前視口”按鈕，即可將該樣式應(yīng)用到當(dāng)前視口中。在參數(shù)設(shè)置區(qū)域中，用戶可設(shè)置選定樣式的面、材料和顏色、環(huán)境、邊等相關(guān)信息。用戶還可創(chuàng)建新的視覺樣式，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)?！耙曈X樣式管理器”面板

8.4三維線框模型8.4.1創(chuàng)建三維坐標點8.4.2繪制三維直線和樣條曲線8.4.3繪制三維多段線8.4.4繪制三維螺旋線8.4.1創(chuàng)建三維坐標點三維點的位置是用三維坐標來表示的，三維坐標是在二維坐標的基礎(chǔ)上增加Z軸坐標構(gòu)成的。二維坐標的表達方法，三維坐標都能適用。AutoCAD還提供了三維柱坐標和三維球坐標。三維柱坐標柱坐標的3個要素是：該點在XY平面上的距離、在XY平面上的角度和該點的Z坐標，其格式如下。絕對坐標：XY平面距離<XY平面角度，Z坐標。相對坐標：@XY平面距離<XY平面角度，Z坐標。三維球坐標球坐標的3個要素是：該點到坐標原點的距離、在XY平面上的角度和與XY平面的夾角，其格式如下。絕對坐標：XYZ距離<XY平面角度<XY平面夾角。相對坐標：@XYZ距離<XY平面角度<XY平面夾角。三維坐標系

柱坐標系球坐標系8.4.2繪制三維直線和樣條曲線兩點確定一條直線。在三維空間中，指定兩點的三維坐標，連接這兩點的直線即為3D直線。同理，在三維空間中，定義若干不共面的點，使用“樣條曲線”命令，可以繪制復(fù)雜的3D樣條曲線。8.4.3繪制三維多段線菜單欄：“繪圖”|“三維多段線”命令行：3DPLOY用于在三維空間中創(chuàng)建多段線。三維多段線的繪制方法與二維多段線的類似，但在其使用過程中不能設(shè)置線寬，也不能繪制弧線。三維多段線繪制好后，可以使用PEDIT命令對三維多段線進行編輯。圖示為三維多段線和擬合后的空間樣條曲線。8.4.4繪制三維螺旋線菜單欄：“繪圖”|“螺旋”命令行：HELIX用于在三維空間中創(chuàng)建三維螺旋線。執(zhí)行HELIX命令，在系統(tǒng)提示下，指定螺旋線底面中心點，底面半徑和頂面半徑，輸入以下選項。指定螺旋高度或

[軸端點(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<1.0000>:“指定螺旋高度”：指定螺旋底面到頂面的距離。“軸端點”：指定螺旋軸的端點位置，用以確定螺旋高度?！叭?shù)”和“圈高”：指定螺旋線的圈數(shù)和各圈之間的距離，螺旋線的默認圈數(shù)為3?！芭で保褐付菪€的扭曲方向，CW是“順時針”，CCW是“逆時針”。8.5三維網(wǎng)格模型8.5.1基面高度與厚度8.5.2預(yù)定義三維網(wǎng)格8.5.3繪制平面曲面8.5.4繪制三維面8.5.5繪制三維網(wǎng)格8.5.6繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格8.5.7繪制平移網(wǎng)格8.5.8繪制直紋網(wǎng)格8.5.9繪制邊界網(wǎng)格8.5.1基面高度與厚度用戶在繪制圖形時，如果沒有指定Z坐標，AutoCAD會自動指定Z坐標值為0。在三維繪圖中，用戶需輸入Z坐標，或者重新設(shè)置當(dāng)前的高度。命令行：ELEV用于設(shè)置新對象與XY平面的距離及拉伸厚度。操作示例8.5.2創(chuàng)建三維網(wǎng)格圖元菜單欄：“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“圖元”|級聯(lián)子菜單功能區(qū)：“網(wǎng)格建?！眧“圖元”|“圖元對象”按鈕命令行：MESH用于創(chuàng)建基本三維網(wǎng)格圖元對象，如長方體、圓錐體、圓柱體、棱錐體、球體、楔體或圓環(huán)體。執(zhí)行MESH命令，系統(tǒng)提示下列選項。輸入選項[長方體(B)/圓錐體(C)/圓柱體(CY)/棱錐體(P)/球體(S)/楔體(W)/圓環(huán)體(T)/設(shè)置(SE)]<長方體>:_BOX輸入選項，可以創(chuàng)建長方體表面、圓錐面(圓柱面)、球面、圓環(huán)面、楔體表面和棱錐面等外表面多邊形網(wǎng)格。8.5.3創(chuàng)建平面曲面菜單欄：“繪圖”|“建?！眧“平面曲面”功能區(qū)：“常用”|“建?！眧“平面曲面”按鈕命令行：PLANSURF用于創(chuàng)建矩形平面曲面或?qū)⒍S對象轉(zhuǎn)換為平面對象。執(zhí)行PLANSURF命令，系統(tǒng)提示如下信息。

指定第一個角點或[對象(O)]<對象>:

指定其他角點:8.5.4繪制三維面菜單欄：“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“三維面”命令行：3DFACE通過確定三維面上各頂點的方式創(chuàng)建三維面。命令:_3dface指定第一點或[不可見(I)]：指定第二點或[不可見(I)]：指定第三點或[不可見(I)]<退出>：指定第四點或[不可見(I)]<創(chuàng)建三側(cè)面>：構(gòu)成三維面的頂點可以是3個或4個，前一個三維面的第3、4點會成為下一個三維面的第1、2點。若要生成多邊形曲面，則要使用PFACE命令。操作示例繪制棱錐體的4個棱錐面。選擇菜單“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“三維面”命令，然后依次輸入坐標A(4,4,0)、E(3,3,2)、H(3,1,2,)、D(4,0,0)、C(0,0,0)、G(1,1,2)、F(1,3,2)、B(0,4,0)最后按Enter鍵結(jié)束。繪出三維面如圖示。在命令提示行輸入PFACE命令，依次單擊點E、F、G、H，然后依次輸入頂點編號1～4，消隱后效果如圖示。繪制的三維面添加頂面并消隱后的效果

8.5.5繪制三維網(wǎng)格菜單欄：“繪圖”|“建模”|“三維網(wǎng)格”命令行：3DMESH用于創(chuàng)建由M×N個頂點定義的三維空間多邊形網(wǎng)格。執(zhí)行3DMESH命令后，在系統(tǒng)提示下輸入三維網(wǎng)格的行數(shù)量M和列數(shù)量N，網(wǎng)格上的頂點數(shù)等于M×N，頂點分布為空間矩陣。使用菜單“修改”|“對象”|“多段線”命令，可編輯繪制的網(wǎng)格。操作示例選擇菜單“繪圖”|“建?！眧“三維網(wǎng)格”命令，輸入M行數(shù)為4，N列數(shù)為4，依次輸入頂點坐標(0,0,0)、(0,1,0)、(0,2,0)、(0,3,0)、(1,0,0)、(1,1,0)、(1,2,0)、(1,3,0,)、(1,0,4)、(1,1,4)、(1,2,4)、(1,3,4)、(2,0,4)、(2,1,4)、(2,2,4)和(2,3,4)。即可生成三維網(wǎng)格，如圖

(a)所示。選擇菜單“修改”|“對象”|“多段線”命令，選擇“平滑曲面”選項，可使網(wǎng)格平滑，如圖

(b)所示。8.5.6繪制旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格菜單欄：“繪圖”|“建?！眧“網(wǎng)格”|“旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格”命令行：REVSURF用于創(chuàng)建具有旋轉(zhuǎn)中心的多邊形網(wǎng)格。命令:

_revsurf，當(dāng)前線框