第21讲 三维建模

创建实体模型创建实体模型 本章学习目标本章学习目标 第第21章章 三维建模三维建模 21.1 三维绘图基础三维绘图基础21.2 创建实体模型创建实体模型21.3 课后作业课后作业 本章大纲本章大纲21.1三维绘图基础三维绘图基础本节介绍观察三维模型及使用用户坐标系的方法。本节介绍观察三维模型及使用用户坐标系的方法。21.1.1 知识点讲解知识点讲解 一、三维建模空间一、三维建模空间 创建三维模型时可切换至AutoCAD三维工作空间，在【工作空间】工具栏的下拉列表中选择【三维建模】选项或选择菜单命令【工具】/【工作空间】/【三维建模】，就进入三维工作空间。该空间包含三维建模【面板】，其由二维绘制控制台（三维工作空间中隐藏）、三维制作控制台、三维导航控制台、视觉样式控制台、材质控制台、光源控制台、渲染控制台及图层控制台等组成，如图21-1所示。选择菜单命令【工具】/【选项板】/【面板】即可打开或关闭它。图21-1 三维建模【面板】二、用标准视点观察模型二、用标准视点观察模型 任何三维模型都可以从任意一个方向观察，【视图】工具栏及三维导航控制台的视图控制下拉列表提供了10种标准视点，如图21-2所示。通过这些视点就能获得3D对象的10种视图，如前视图、后视图、左视图及东南轴测图等 图21-2 标准视点 三、三维动态旋转三、三维动态旋转 3DFORBIT命令将激活交互式的动态视图，用户按住鼠标左键并拖动鼠标指针就能改变观察方向。使用此命令时，可以选择观察全部对象或是模型中的一部分对象，AutoCAD围绕待观察的对象形成一个辅助圆，该圆被4个小圆分成4等份，如图21-3所示 当观察部分对象时，应先选择这些对象，然后启动3DFORBIT命令。此时，仅所选对象显示在屏幕上。若其没有处在动态观察器的大圆内，就单击鼠标右键，选取【范围缩放】选项。图21-3 三维动态旋转四、视觉样式四、视觉样式 视觉样式用于改变模型在视口中的显示外观。AutoCAD提供了以下5种默认视觉样式，可在三维建模【面板】的三维导航控制台【视觉样式】下拉列表中进行选择，或通过下拉菜单【视图】/【视觉样式】进行选择。五、用户坐标系五、用户坐标系 默认情况下，AutoCAD坐标系统是世界坐标系，该坐标系是一个固定坐标系。用户也可在三维空间中建立自己的坐标系（UCS），该坐标系是一个可变动的坐标系，坐标轴正向按右手螺旋法则确定。三维绘图时，UCS坐标系特别有用，因为可以在任意位置、沿任意方向建立UCS，从而使得三维绘图变得更加容易。21.1.2范例解析范例解析观察三维模型观察三维模型【练习练习21-1】利用标准视点观察如图利用标准视点观察如图21-4所示的三维模型。所示的三维模型。1.打开素材文件“21-1.dwg”，如图21-4所示。2.选择三维导航控制台【视图控制】下拉列表的【主视】选项，然后发出消隐命令HIDE，结果如图21-5所示，此图是三维模型的前视图。图21-4 利用标准视点观察模型 图21-5 前视图 3.选择【视图控制】下拉列表的【左视】选项，然后发出消隐命令HIDE，结果如图21-6所示，此图是三维模型的左视图。4.选择【视图控制】下拉列表中的【东南等轴测】选项，然后发出消隐命令HIDE，结果如图21-7所示，此图是三维模型的东南轴测视图 图21-6 左视图 图21-7东南轴测视图 21.1.3范例解析范例解析使用用户坐标系使用用户坐标系【练习练习21-2】在三维空间中创建坐标系。在三维空间中创建坐标系。1.打开素材文件“21-2.dwg”。2.改变坐标原点。输入UCS命令，AutoCAD提示如下。命令:ucs指定 UCS 的原点或 面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA):/捕捉A点，如图21-8所示指定 X 轴上的点或:/按Enter键结果如图21-8所示。3.将UCS坐标系绕x轴旋转90。命令:UCS指定 UCS 的原点或 面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA):x/使用“X”选项指定绕 X 轴的旋转角度:90/输入旋转角度结果如图21-9所示。图21-8改变坐标原点 图21-9 将坐标系绕x轴旋转 图21-10 利用三点定义坐标系 4.利用三点定义新坐标系。命令:UCS指定 UCS 的原点或 面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA):end于/捕捉B点，如图21-10所示指定 X 轴上的点或:end于/捕捉C点指定 XY 平面上的点或:end于/捕捉D点结果如图21-10所示。21.1.4 课堂练习课堂练习 【练习练习21-3】打开素材文件打开素材文件“21-3.dwg”，如图，如图21-11所示。利用标准视所示。利用标准视 点及三维动态旋转方式观察模型点及三维动态旋转方式观察模型 图21-11 观察模型【练习练习21-4】打开素材文件打开素材文件“21-4.dwg”，如图，如图21-12所示。分别以所示。分别以A、B及及C面为面为xy平面创建用户坐标系平面创建用户坐标系 图21-12 创建坐标系21.2创建实体模型创建实体模型本节介绍创建三维实体的方法本节介绍创建三维实体的方法 21.2.1知识点讲解知识点讲解一、创建三维基本立体一、创建三维基本立体 AutoCAD能生成长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔形体及圆环体等基本立体。【建模】工具栏中包含了创建这些立体的命令按钮。二、将二维对象拉伸成实体二、将二维对象拉伸成实体 EXTRUDE命令可以拉伸二维对象生成3D实体或曲面，若拉伸闭合对象，则生成实体，否则生成曲面。操作时，可指定拉伸高度值及拉伸对象的锥角，还可沿某一直线或曲线路径进行拉伸。三、旋转二维对象形成实体三、旋转二维对象形成实体 REVOLVE命令可以旋转二维对象生成3D实体，若二维对象是闭合的，则生成实体，否则生成曲面。用户通过选择直线、指定两点或x、y轴来确定旋转轴。四、布尔运算四、布尔运算 布尔运算包括并集、差集和交集。并集操作：UNION命令将两个或多个实体合并在一起形成新的单一实体。操作对象既可以是相交的 ，也可是分离开的。差集操作：SUBTRACT命令将一个实体从另一实体中减去。交集操作：INTERSECT命令创建由两个或多个实体重叠部分构成的新实体。21.2.2范例解析范例解析创建三维基本立体创建三维基本立体【练习练习21-5】创建长方体及圆柱体。创建长方体及圆柱体。1.进入三维建模工作空间。选择三维导航控制台【视图控制】下拉列表的“东南等 轴测”选项，切换到东南等轴测视图。再通过视觉样式控制台【视觉样式】下拉 列表设定当前模型显示方式为“二维线框”。2.单击【建模】工具栏或三维制作控制台上的 按钮，AutoCAD提示如下。命令:_box指定第一个角点或 中心(C):/指定长方体角点A，如图21-13所示指定其他角点或 立方体(C)/长度(L):100,200,300/输入另一角点B的相对坐标，如图21-13所示3.单击【建模】工具栏或三维制作控制台上的 按钮，AutoCAD提示如下。命令:_cylinder指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭圆(E):/指定圆柱体底圆中心，如图21-13所示指定底面半径或 直径(D):80/输入圆柱体半径指定高度或 两点(2P)/轴端点(A):300/输入圆柱体高度结果如图21-13所示。4.改变实体表面网格线的密度。命令:isolines输入 ISOLINES 的新值:40/设置实体表面网格线的数量5.选择菜单命令【视图】/【重生成】，重新生成模型，实体表面网格线变得更 加密集。6.控制实体消隐后表面网格线的密度。命令:facetres输入 FACETRES 的新值:5/设置实体消隐后的网格线密度启动HIDE命令，结果如图21-13所示。图21-13 创建长方体及圆柱体21.2.3 范例解析范例解析拉伸或旋转二维对象形成实体拉伸或旋转二维对象形成实体【练习练习21-6】拉伸二维对象形成实体及曲面。拉伸二维对象形成实体及曲面。1.打开素材文件“21-6.dwg”。2.将图形A创建成面域，再将连续线B编辑成一条多段线，如图21-14所示。3.用EXTRUDE命令拉伸面域及多段线，形成实体和曲面。单击【建模】工具 栏或三维制作控制台的 按钮，启动EXTRUDE命令。命令:_extrude选择要拉伸的对象:找到 1 个 /选择面域选择要拉伸的对象:/按Enter键指定拉伸的高度或 方向(D)/路径(P)/倾斜角(T):260/输入拉伸高度命令:EXTRUDE/重复命令选择要拉伸的对象:找到 1 个 /选择多段线选择要拉伸的对象:/按Enter键指定拉伸的高度或 方向(D)/路径(P)/倾斜角(T):p/使用“路径(P)”选项选择拉伸路径或 倾斜角:/选择样条曲线C结果如图21-14右图所示。图21-14 拉伸面域及多段线【练习练习21-7】旋转二维对象形成实体。旋转二维对象形成实体。打开素材文件“21-7.dwg”，单击【建模】工具栏或三维制作控制台上的 按钮，启动REVOLVE命令。命令:_revolve选择要旋转的对象:找到 1 个/选择要旋转的对象，该对象是面域，如图21-15左图所示选择要旋转的对象:/按Enter键指定轴起点或根据以下选项之一定义轴 对象(O)/X/Y/Z:/捕捉端点A指定轴端点:/捕捉端点B指定旋转角度或 起点角度(ST):st/使用“起点角度(ST)”选项指定起点角度:-30/输入回转起始角度指定旋转角度:210/输入回转角度再启动HIDE命令，结果如图21-15右图所示。提示：若拾取两点指定旋转轴，则轴的正向是从第一点指向第二点，旋转角的正方向按右手螺旋法则确定。图21-15 旋转面域形成实体 21.2.4 范例解析范例解析利用布尔运算构建复杂实体模型利用布尔运算构建复杂实体模型【练习练习21-8】利用布尔运算创建支撑架的实体模型，如图利用布尔运算创建支撑架的实体模型，如图21-16所示。所示。1.创建一个新图形。2.选择菜单命令【视图】/【三维视图】/【东南等轴测】选项，切换到东南轴测视 图。在xy平面绘制底板的轮廓形状，并将其创建成面域，如图21-17所示。图21-16 创建实体模型 图21-7 创建面域 3.拉伸面域形成底板的实体模型，如图21-18所示。4.建立新的用户坐标系，在xy平面内绘制弯板及三角形筋板的二维轮廓，并将其 创建成面域，如图21-19所示。5.拉伸面域A、B，形成弯板及筋板的实体模型，如图21-20所示。6.用MOVE命令将弯板及筋板移动到正确的位置，如图21-21所示。7.建立新的用户坐标系，如图21-22左图所示，再绘制两个圆柱体，如图21-22右图所示。8.合并底板、弯板、筋板及大圆柱体，使其成为单一实体，然后从该实体中去除小圆柱体，结果如图21-23所示。图21-21 移动对象 图21-22 新建坐标系 图21-23 执行并运算 21.2.5课堂练习课堂练习【练习练习21-9】绘制如图绘制如图21-24所示的实体模型所示的实体模型 图21-24 创建实体模型（1）【练习练习21-10】绘制如图绘制如图21-25所示的实体模型所示的实体模型 图21-25 创建实体模型（2）【练习练习21-11】绘制如图绘制如图21-26所示的实体模型所示的实体模型 图21-26 创建实体模型（3）21.3课后作业课后作业1.绘制如图绘制如图21-27所示平面的实心体模型所示平面的实心体模型 图21-27 创建实体模型（1）2.绘制如图绘制如图21-28所示的实心体模型所示的实心体模型 图21-28 创建实体模型（2）3.绘制如图绘制如图21-29所示的实心体模型所示的实心体模型 图21-29 创建实体模型（3）