模块10--三维建模基础-《道路工程CAD》教学课件

POWEPOINT适用于商务主题及相关类别演示目录模块模块1010 三维建模基础三维建模基础10.1三维几何模型与用户坐标系10.2三维视图的显示10.3 面域与布尔运算10.4三维实体的绘制10.5三维实体的编辑10.6 三维模型的后期处理学习目标知识目标 了解用户坐标系、布尔运算等的概念及其应用；掌握常用的创建三维实体模型的方法；掌握三维实体模型常用的编辑方法。技能目标 够熟练地将三维坐标的变换过程运用到三维实体模型的创建过程中；能够利用三维实体模型的各种观察方法在立体图和平面图之间进行切换。模块模块1010 三维建模基础三维建模基础1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系 三维几何模型10.1.1线框模型线框模型1.线框模型是一种轮廓模型，它用线（3D空间的直线及曲线）来表达三维实体。由于该模型不包含面及体的信息，不能使其消隐或着色；不含有体的数据，不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，因此不能进行布尔运算。立体的线框模型1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系表面模型表面模型2.表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维实体边界信息，表面不透明，能遮挡光线，可以进行渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息，但是不能对表面模型进行布尔运算。两个表面模型的消隐效果1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系实体模型实体模型3.实体模型包括线、面和体的全部信息。对于实体模型，可以先绘制出简单的基本体模型，再通过“并集”“交集”“差集”三种布尔运算构造复杂的组合体。实体模型1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系三种几何模型的比较比较三维模型，如图10-4所示，实体模型不仅具有较好的立体感，而且其信息最完整。因而，三维实体被广泛应用于建筑、机械等设计领域。用户坐标系的建立10.1.2世界坐标系与用户坐标系的比较世界坐标系与用户坐标系的比较1.1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系（1）绝大多数二维绘图命令仅在与XY面平行的面内有效。（2）便于将尺寸转换为坐标值。1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系图10-5用户坐标系中的BCGF面图10-6将尺寸转换为坐标值建立用户坐标系的方法建立用户坐标系的方法2.1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系 1 1）在）在BCGFBCGF内画圆内画圆在BCGF面内画圆1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系 2 2）在）在EFGHEFGH面内画内接于正六边形的圆面内画内接于正六边形的圆在EFGH面内画内接于正六边形的圆1010.1.1 三维几何模型与用户坐标系三维几何模型与用户坐标系 3 3）在）在ABFEABFE面内画矩形面内画矩形在ABFE面内画一个矩形1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示 三维视图的显示方法10.2.1线框模型线框模型1.在绘制三维图形时，由于观察和绘图的需要，必须经常变换方位，为此AutoCAD2011设置了各种视图显示方法。隧道改变观察方位的效果对比1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示图10-11“视图”工具栏在已打开的工具栏上右击，在弹出的下拉菜单中选择“视图”命令，弹出“视图”工具栏，该工具栏提供了上述10种显示方式。1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示图10-12“三维视图”子菜单 与三维视图显示相关的变量10.2.2改变三维图形的曲面轮廓素线改变三维图形的曲面轮廓素线1.1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示当实体（如球体和圆柱体等）中包含曲面时，曲面在线框模式下会用线条的形式来显示，这些线条称为素线。使用系统变量ISOLINES可以设置曲面显示的素线条数。变量ISOLINES的有效设置为02047的整数，默认值为4（此时系统用4条素线来表达一个曲面）。该值为0时，表示曲面没有素线。如果增加素线的条数，则会使图形看起来更接近三维实物。1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示图10-13不同ISOLINES值对实体显示的影响提提 示示当ISOLINES的值设置得较大时，实体的显示时间将变长。修改了图形的ISOLINES的值之后，必须执行regen（重生成）命令才可以更新显示。1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示以线框形式显示实体轮廓以线框形式显示实体轮廓2.使用系统变量DISPSILH可以以线框形式显示实体轮廓，此时需要将其值设置为1，并用hide（消隐）或shademode（视觉样式）命令将曲面的小平面隐藏，或单击“视图”选项卡中“视觉样式”选项板的“隐藏”按钮显示实体轮廓（在“三维建模”工作空间模式下）。不同DISPSILH值对实体轮廓显示的影响如图10-14所示。1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示图10-14不同DISPSILH值对实体轮廓显示的影响1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示（2）变量DISPSILH的设置适用于所有视口，但hide命令仅针对某个视口，因此在不同的视口中可以产生不同的消隐效果。（1）修改DISPSILH的值后，必须执行hide命令才能看出效果。（3）执行regen（重生成）或regenall（全部重生成）命令可以消除hide命令的效果。改变实体表面的平滑度改变实体表面的平滑度3.1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示在执行hide、shademode或render（渲染）命令时，可通过修改系统变量FACETRES的值改变实体表面的平滑度。该变量用于设置曲面的面数，有效值为0.0110.0，默认值为0.5，值越大，实体表面越光滑。图10-15不同FACETRES值对实体表面平滑度的影响提提 示示在执行hide、shademode或render命令时，若要使变量FACETRES的值设置生效，则必须禁止轮廓显示，即必须将变量DISPSILH的值设置为0。1010.2 2 三维视图的显示三维视图的显示 创建面域10.3.11010.3 3 面域与布尔运算面域与布尔运算（1 1）（2 2）（3 3）选择“绘图”“面域”命令。单击“绘图”工具栏中的“面域”按钮。输入命令region（REG），并按Enter键。布尔运算10.3.21010.3 3 面域与布尔运算面域与布尔运算“面域”布尔运算1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制在三维实体的绘制过程中，为了提高绘制效率，建议使用“建模”工具栏。具体操作是在工具栏上右击，在弹出的下拉菜单中选择“建模”命令，调出“建模”工具栏。“建模”工具栏1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制绘制多段体绘制多段体1.多段体可以看作是带矩形轮廓的多段线，只不过直接绘制出来的就是实体。选择“绘图”“建模”“多段体（polysolid）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“多段体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可绘制多段体图形。图10-18多段体图例绘制长方体绘制长方体2.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制长方体是最基本的实体模型之一，其应用非常广泛。选择“绘图”“建模”“长方体（box）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“长方体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可按尺寸要求绘制长方体。长方体示例绘制楔形体绘制楔形体3.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制选择“绘图”“建模”“楔体（wedge）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“楔形体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可按尺寸要求绘制楔形体。图10-20楔形体示例绘制圆锥体绘制圆锥体4.选择“绘图”“建模”“圆锥体（cone）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“圆锥体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可按尺寸要求绘制圆锥体。圆锥体示例1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制绘制球体绘制球体5.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制选择“绘图”“建模”“球体（sphere）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“球体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可按尺寸要求绘制球体。图10-22球体示例绘制圆柱体绘制圆柱体6.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制选择“绘图”“建模”“圆柱体（cylinder）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“圆柱体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可按尺寸要求绘制圆柱体。图10-23圆柱体示例绘制圆环体绘制圆环体7.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制选择“绘图”“建模”“圆环体（torus）”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“圆环体”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可按尺寸要求绘制圆环体。图10-24圆环体示例绘制棱锥体绘制棱锥体8.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制棱锥体与圆锥体的不同之处在于圆锥体是回转面，而棱锥体除底面外，其他部分由平面组成。利用“棱锥体（pyramid）”命令可以创建332个侧面的棱锥体。选择“绘图”“建模”“棱锥体”命令，或单击“建模”工具栏或“实体”选项卡的“图元”选项板中的“棱锥体”按钮即可按尺寸要求绘制棱锥体。棱锥体示例绘制螺旋绘制螺旋9.1010.4 4 三维实体的绘制三维实体的绘制选择“绘图”“螺旋（helix）”命令，或单击“建模”工具栏中的“螺旋”按钮，即可按尺寸要求绘制螺旋。螺旋示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑对三维实体可以进行旋转、镜像、阵列、倒角、对齐、圆角、并集、差集、交集、剖切、干涉、压印、分割、抽壳、清除等编辑操作，同时可以对实体的边和面进行编辑。在已打开的工具栏上右击，在弹出的快捷菜单中选择“实体编辑”命令，弹出图所示的工具栏，进行实体编辑时使用此工具栏非常方便。用布尔运算创建的复杂实体模型1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑用布尔运算创建复杂实体模型用布尔运算创建复杂实体模型1.通过布尔运算可以对多个简单的三维实体进行并集、差集、交集的操作，从而创建出形状复杂的三维实体。这是创建三维实体时使用频率较高的一种手段。用布尔运算创建的复杂实体模型1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑剖切实体剖切实体2.剖切实体是指用平面剖切一组实体，从而将该组实体分成两部分或去掉其中一部分后所得到的实体。选择“修改”“三维操作”“剖切（slice）”命令或单击“实体”选项卡的“实体编辑”选项板中的“剖切”按钮（“三维建模”工作空间模式下），即可进行剖切实体操作。1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑剖切实体示例1剖切实体示例21010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑三维倒角三维倒角3.选择“修改”“倒角”命令或单击“修改”工具栏中的“倒角”按钮，即可进行三维倒角操作。三维倒角示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑三维倒圆角三维倒圆角4.选择“修改”“圆角”命令或单击“修改”工具栏中的“圆角”按钮，即可进行三维倒圆角操作。三维倒圆角示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑三维阵列三维阵列5.图10-33三维阵列示例利用“三维阵列”命令可阵列三维实体。在操作过程中需要输入阵列的列数、行数及层数。其中，列数、行数、层数分别是指实体在X、Y、Z方向的数目。另外，根据实体的阵列特点，可分为矩形阵列与环形阵列。选择“修改”“三维操作”“三维阵列”命令，即可进行三维阵列操作。1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑提提 示示在矩形阵列中，行、列、层分别沿当前UCS的X、Y、Z轴方向阵列。当命令行提示输入沿某方向的间距值时，既可以输入正值，也可以输入负值。当输入正值时，实体将沿相应坐标轴的正方向阵列；否则，沿负方向阵列。1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑三维镜像三维镜像6.图10-34三维镜像示例“三维镜像（mirror3d）”命令通常用于绘制具有对称结构的三维实体。选择“修改”“三维操作”“三维镜像”命令，即可进行三维镜像操作。1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑三维旋转三维旋转7.三维旋转示例利用“三维旋转（3drotate）”命令可以灵活定义旋转轴，对三维实体进行任意旋转。选择“修改”“三维操作”“三维旋转”命令或单击“建模”工具栏或“常用”选项卡的“修改”选项板中的“三维旋转”按钮（在“三维建模”工作空间模式下），即可进行三维旋转操作。1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑三维移动三维移动8.“三维移动”命令可以在三维空间中将对象沿指定方向移动指定的距离，与“二维移动”命令相似，不同的是它可以使对象在三维空间中任意移动。三维移动示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑抽壳抽壳9.“抽壳（shell）”命令常用于绘制壁厚相等的壳体。选择“修改”“实体编辑”“抽壳”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“抽壳”按钮，即可进行抽壳操作。抽壳示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑面的编辑面的编辑10.1 1）移动面）移动面在三维实体中，可以轻松地将孔从一个位置移到另一个位置。选择“修改”“实体编辑”“移动面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“移动面”按钮，即可进行移动面操作。移动面示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑2 2）偏移面）偏移面“偏移面”命令用于按指定的距离或通过指定的点均匀地移动所选择的立体表面。正距离增大实体的尺寸或体积，负距离减小实体的尺寸或体积。选择“修改”“实体编辑”“偏移面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“偏移面”按钮，即可进行偏移面操作。偏移面示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑3 3）删除面和复制面）删除面和复制面1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑复制面示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑拉伸面示例1010.5 5 三维实体的编辑三维实体的编辑4 4）拉伸面）拉伸面“拉伸面”命令可以沿一定路径或指定高度拉伸实体上的平面形成实体，但不能拉伸非平面，或者指定一个高度值和倾斜角。“拉伸面“命令与”拉伸“命令是有区别的，前者拉伸的是一个实体上的面，而后者拉伸的是一个面域，二维图形通过拉伸变成三维图形通常用“拉伸”命令。选择“修改”“实体编辑”“拉伸面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“拉伸面”按钮，即可进行拉伸面操作。1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理创建完成的三维实体，默认是以线框方式显示的。为了进一步获得逼真的模型图像，通常需要设置视觉样式，或者赋予材质并进行渲染，以观察所建模型是否符合要求。改变视觉样式后，当前视图中的所有表面模型与实体模型的视觉样式都会被改变。1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理“视觉样式”工具栏“渲染”工具栏1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理视觉样式视觉样式1.“三维隐藏视觉样式”按钮，用来显示用三维线框表示的对象并隐藏模型内部及背面等从当前视点无法直接看见的线条。真实视觉样式”按钮，用来着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。“三维线框视觉样式”按钮，用来显示使用直线和曲线表示边界的对象。“二维线框”按钮，用来显示使用直线和曲线表示边界的对象。“概念视觉样式”按钮，用来着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。（5）（4）（3）（2）（1）图10-45视觉样式显示示例1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理 提提 示示在以前版本的AutoCAD中，改变视觉样式称为着色，在AutoCAD2011中系统将自动调用“视觉样式”进行着色处理。三维隐藏也称消隐，可选择“视图”“消隐”命令，或单击“渲染”工具栏中的“隐藏”按钮进行操作。1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理渲染渲染2.三维图形的渲染是指在图形中设置了光源、背景和场景，并为三维图形的表面附着材质，使其产生非常逼真的效果。一般来说，渲染图用于创建产品的三维效果图。在AutoCAD2011中，既可以通过选择“视图”“渲染”命令中的各子命令执行渲染操作，也可以通过“渲染”工具栏进行操作。渲染完毕，按Esc键或单击“渲染”窗口右上角的“关闭”按钮，即可返回主界面。渲染效果示例1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理（1）使用AutoCAD2011进行三维建模时，首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系，其次是掌握用户坐标系及多个视图的使用技巧，另外必须熟悉面域的操作和多段线的编辑。对基本立体图的绘制需要反复练习，掌握各自的特点。（2）哪些二维绘图命令可以在三维模型空间继续使用？纯正的二维绘图命令应理解为没有宽度和厚度的图线，因此又称为二维线框命令。这些命令只能在XY面上或与该坐标面平行的平面上使用，如圆、圆弧、椭圆、圆环、多线、多段线、正多边形、矩形、文字及尺寸标注。在使用这些命令时要弄清楚经验技巧1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理是在哪个平面上工作的。使用“直线”“射线”和“构造线”命令可在三维空间任意画线。切记：“圆”“圆弧”“正多边形”和“面域”命令只能在XY平面或平行于该面的平台上使用。（3）哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用？二维编辑命令均可在三维空间使用，但必须在XY平面内。其中，“镜像”“阵列”和“旋转”命令在三维空间有不同的使用方法。经验技巧1010.6 6 三维模型的后期处理三维模型的后期处理POWEPOINT适用于商务主题及相关类别演示