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第十四章绘制和编辑三维表面 知识重点 模型的分类坐标系统建立三维坐标系设置视图的显示动态观察三维图形点的绘制直线的绘制构造线的绘制多义线的绘制曲面的绘制等知识 三维模型的分类 三维模型分为三种类型 线型模型 表面模型和实体模型 1 线型模型 是对三维对象的轮廓描述 线型模型没有表面 由描述轮廓的点 线 面组成 线型模型结构简单 没有面和体的特征 因而不能进行消隐和渲染等处理 2 表面模型 是用面来描述三维对象 表面模型不仅具有边界 而且还具有表面 由于表面模型具有面的特征 因此可以对它进行物理计算 以及进行渲染和着色的操作 3 实体模型 实体模型不仅具有线和面的特征 而且还具有实体的特征 如体积 重心和惯性矩等 在AUTOCAD中 不仅可以建立基本的三维实体 可以对它进行剖切 装配干涉检查等操作 还可以对实体进行布尔运算 以构造复杂的三维实体 此外由于消隐和渲染技术的运用 可以使实体具有很好的可视性 三维坐标系统 为了方便创建三维模型 AUTOCAD允许用户根据自己的需要设定坐标系 即用户坐标系 UCS 合理的创建UCS 用户可以方便地创建三维模型 1 右手法则与坐标系在AUTOCAD中通过右手法则确定直角坐标系Z轴的正方向和绕轴线旋转的正方向 称之为 右手定则 在AUTOCAD中输入坐标采用绝对坐标和相对坐标两种形式 绝对坐标格式 X Y Z 相对坐标格式 X Y Z AUTOCAD可以用柱坐标和球坐标定义点的位置 柱面坐标系统类似于2D极坐标输入 由该点在XY平面的投影点到Z轴的距离 该点与坐标原点的连线在XY平面的投影与X轴的夹角及该点沿Z轴的距离来定义 格式如下 绝对坐标形式 XY距离 角度 z距离 相对坐标形式 XY距离 角度 z距离球面坐标系统由坐标点到原点的距离 该点与坐标原点的连线在XY平面内的投影与与X轴的夹角以及该点与坐标原点的连线与XY平面的夹角来定义 具体格式如下 绝对坐标形式 XYZ距离 XY平面内投影角度 与XY平面夹角或相对坐标形式 XYZ距离 XY平面内投影角度 与XY平面夹角 2 坐标系建立 1 执行方式命令行 ucsman菜单 工具 命名UCS或工具 正交UCS 预置工具栏 UCS 命名UCS或UCSII 命名UCS 2 操作步骤命令 ucsman 执行ucsman命令 AutoCAD打开UCS对话框 3 新建坐标系 1 执行方式命令行 ucs菜单 工具 新建UCS工具栏 UCS 2 操作步骤命令 ucs 当前UCS名称 左视 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 4 动态坐标系动态UCS是的具体操作方法是 按下状态栏上的DUCS按钮 动态UCS激活后 指定的点和绘图工具 例如极轴追踪和栅格 都将与动态UCS建立的临时UCS相关联 设置视图的显示 1 利用对话框设置视点 1 执行方式命令行 DDVPOINT菜单 视图 三维视图 视点预置 2 操作步骤命令 DDVPOINT 执行DDVPOINT命令或选择相应的菜单 AutoCAD弹出视点预置对话框 视点预置对话框 2 用罗盘确定视点在AUTOCAD中用户可以通过罗盘和三轴架确定视点 执行VPOINT命令后 AutoCAD出现提示 指定视点或 旋转 R 显示坐标球和三轴架是系统默认的选项 直接回车即执行命令 AutoCAD出现如图所示的罗盘和三轴架 3 用菜单设置特殊视点利用菜单视图 三维视图的第二 三栏中的各选项 可以快速设置特殊的视点 罗盘和三轴架 观察模式 1 动态观察受约束的动态观察 1 执行方式命令行 3DORBIT菜单 视图 动态观察 受约束的动态观察快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单 选择 受约束的动态观察 项 工具栏 动态观察 受约束的动态观察或三维导航 受约束的动态观察 2 操作步骤命令 3DORBIT 执行该命令后 视图的目标将保持静止 而视点将围绕目标移动 自由动态观察 1 执行方式命令行 3DFORBIT菜单 视图 动态观察 自由动态观察快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单选择 自由动态观察 项 工具栏 动态观察 自由动态观察或三维导航 自由动态观察 2 操作步骤命令 3DFORBIT 执行该命令后 在当前视口出现一个绿色的大圆 在大圆上有四个绿色的小圆 此时通过拖动鼠标就可以对视图进行旋转观测 连续动态观察 1 执行方式命令行 3DCORBIT菜单 视图 动态观察 自由动态观察 快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单 选择 自由动态观察 项 工具栏 动态观察 连续动态观察或三维导航 连续动态观察 2 操作步骤命令 3DCORBIT 执行该命令后 界面出现动态观察图标 按住鼠标左键拖动 图形按鼠标拖动方向旋转 旋转速度为鼠标的拖动速度 2 相机创建相机 1 执行方式命令行 CAMERA菜单 视图 创建相机 2 操作步骤命令 CAMERA当前相机设置 高度 0镜头长度 40毫米 指定相机位置 指定位置 指定目标位置 指定位置 输入选项 名称 N 位置 LO 高度 H 目标 T 镜头 LE 剪裁 C 视图 V 退出 X 调整距离 1 执行方式命令行 3DDISTANCE菜单 视图 相机 调整距离快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单 选择 调整距离 项工具栏 相机调整 调整距离或三维导航 调整距离 2 操作步骤命令 3DDISTANCE 按ESC或ENTER键退出 或者单击鼠标右键显示快捷菜单 回旋 1 执行方式命令行 3DSWIVEL菜单 视图 相机 回旋快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单 选择 回旋 项 工具栏 相机调整 回旋或三维导航 回旋 2 操作步骤命令 3DSWIVEL 按ESC或ENTER键退出 或者单击鼠标右键显示快捷菜单 3 漫游和飞行漫游 1 执行方式命令行 3DWALK菜单 视图 漫游和飞行 漫游 快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单 选择 漫游 项 工具栏 漫游和飞行 漫游或三维导航 漫游 2 操作步骤命令 3DWALK 飞行 1 执行方式命令行 3DFLY菜单 视图 漫游和飞行 飞行快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单选择 飞行 项 工具栏 漫游和飞行 飞行或三维导航 飞行 2 操作步骤命令 3DFLY 漫游和飞行设置 1 执行方式命令行 WALKFLYSETTINGS菜单 视图 漫游和飞行 飞行快捷菜单 启用交互式三维视图后 在视口中单击右键弹出快捷菜单 选择 飞行 项 工具栏 漫游和飞行 飞行或三维导航 飞行 2 操作步骤命令 WALKFLYSETTINGS 执行该命令后 系统打开 漫游和飞行设置 对话框 4 运动路径动画 1 执行方式命令行 ANIPATH菜单 视图 运动路径动画 2 操作步骤命令 ANIPATH 执行该命令后 系统打开 运动路径动画 对话框 三维绘制 1 绘制三维点 1 执行方式命令行 POINT菜单 绘图 点 单点工具栏 绘图 点 2 操作步骤命令 POINT 指定点 2 绘制三维多段线 1 执行方式命令行 3DPLOY菜单 绘图 三维多段线 2 操作步骤命令 3DPLOY 指定多段线的起点 指定某一点或者输入坐标点 指定直线的端点或 放弃 U 指定下一点 3 绘制三维面 1 执行方式命令行 3DFACE菜单 绘图 网格 三维面 2 操作步骤命令 3DFACE 指定第一点或 不可见 I 指定某一点或输入I 4 控制三维平面边界的可见性 1 执行方式命令行 EDGE菜单 绘图 网格 边 2 操作步骤命令 EDGE 指定要切换可见性的三维表面的边或 显示 D 选择边或输入d 5 绘制多边网格面 1 执行方式命令行 PFACE 2 操作步骤命令 PFACE 指定顶点1的位置 输入点1的坐标或指定一点 指定顶点2的位置或 输入点2的坐标或指定一点 指定顶点n的位置或 输入点N的坐标或指定一点 在输入最后一个顶点的坐标后 在提示下直接按回车键 AutoCAD出现如下提示 输入顶点编号或 颜色 C 图层 L 输入顶点编号或输入选项 6 绘制三维网格 1 执行方式命令行 3DMESH菜单 绘图 网格 三维网格 2 操作步骤命令 3DMESH 输入M方向上的网格数量 输入2到246之间的值 输入N方向上的网格数量 输入2到246之间的值 指定顶点 0 0 的位置 输入第一行第一列的顶点坐标 指定顶点 0 1 的位置 输入第一行第二列的顶点坐标 指定顶点 0 2 的位置 输入第一行第三列的顶点坐标 指定顶点 0 N 1 的位置 输入第一行第N列的顶点坐标 指定顶点 1 0 的位置 输入第二行第一列的顶点坐标 指定顶点 1 1 的位置 输入第二行第二列的顶点坐标 指定顶点 1 N 1 的位置 输入第二行第N列的顶点坐标 指定顶点 M 1 N 1 的位置 输入第M行第N列的顶点坐标 绘制三维网格曲面 1 直纹曲面 1 执行方式命令行 RULESURF菜单 绘图 网格 直纹网格 2 操作步骤命令 RULESURF 当前线框密度 SURFTAB1 当前值选择第一条定义曲线 指定的一条曲线 选择第二条定义曲线 指定的二条曲线 2 平移曲面 1 执行方式命令行 TABSURF菜单 绘图 网格 平移网格 2 操作步骤命令 TABSURF 当前线框密度 SURFTAB1 6选择用作轮廓曲线的对象 选择一个已经存在的轮廓曲线 选择用作方向矢量的对象 选择一个方向线 3 边界曲面 1 执行方式命令行 EDGESURF菜单 绘图 网格 边界网格 2 操作步骤命令 EDGESURF 当前线框密度 SURFTAB1 6SURFTAB2 6选择用作曲面边界的对象1 指定第一条边界线 选择用作曲面边界的对象2 指定第二条边界线 选择用作曲面边界的对象3 指定第三条边界线 选择用作曲面边界的对象4 指定第四条边界线 4 旋转曲面 1 执行方式命令行 REVSURF菜单 绘图 网格 旋转网格 2 操作步骤 命令 REVSURF 当前线框密度 SURFTAB1 6SURFTAB2 6选择要旋转的对象1 指定已绘制好的直线 圆弧 圆或二维 三维多段线 选择定义旋转轴的对象 指定已绘制好的用作旋转轴的直线或是开放的二维 三维多段线 指定起点角度 输入值或按ENTER键 指定包含角度 逆时针 顺时针 输入值或按ENTER键 5 平面曲面 1 执行方式命令行 PLANESURF菜单 绘图 建模 平面曲面工具栏 建模 平面曲面 2 操作步骤命令 PLANESURF 指定第一个角点或 对象 O 绘制基本三维表面 1 基本形体表面 1 执行方式命令行 3D 2 操作格式命令 3D 正在初始化 已加载三维对象 输入选项 长方体表面 B 圆锥面 C 下半球面 DI 上半球面 DO 网格 M 棱锥面 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W 选择其中一项 2 长方体表面 1 执行方式命令行 AI BOX 2 操作格式命令 AI BOX 指定角点给长方体 根据用户需要 选择一个点 指定长度给长方体 输入距离值 指定长方体表面的宽度或 立方体 C 输入距离值 指定高度给长方体 输入距离值 指定长方体表面绕Z轴旋转的角度或 参照 R 输入角度或输入R 3 棱锥面 1 执行方式命令行 AI PYRAMID 2 操作格式命令 AI PYRAMID 指定棱锥面底面的第一角点 根据用户需要 点取一个点或输入坐标值 指定棱锥面底面的第二角点 输入第二点 相对 坐标值 指定棱锥面底面的第三角点 输入第三点 相对 坐标值 指定棱锥面的第四角点或 四面体 T 输入第四点 相对 坐标值 指定棱锥面的顶点或 棱 R 顶面 T 4 楔体表面 1 执行方式命令行 AI WEDGE 2 操作格式命令 AI WEDGE 指定角点给楔体表面 根据用户需要 点取一个点或输入坐标值 指定长度给楔体表面 输入距离值 指定楔体表面的宽度 输入距离值 指定高度给楔体表面 输入距离值 指定楔体表面绕Z轴旋转的角度 输入角度值 5 上 下 半球面 1 执行方式命令行 AI DOME AI DISH 2 操作格式命令 AI DOME AI DISH 指定中心点给上 下 半球面 输入坐标值或在视口的合适位置点取一点 指定上 下 半球面的半径或 直径 D 输入半径值 输入曲面的经线数目给上 下 半球面 输入数值 输入曲面的纬线数目给上 下 半球面 输入数值 6 球面 1 执行方式命令行 AI SPHERE 2 操作格式命令 AI SPHERE 指定中心点给球面 输入坐标值或在视口的合适位置点取一点 指定球面的半径或 直径 D 输入半径值 输入曲面的经线数目给球面 输入数值或按Enter键 输入曲面的纬线数目给球面 输入数值或按Enter键 7 圆锥面 1 执行方式命令行 AI CONE 2 操作格式命令 AI CONE 指定圆锥面底面的中心点 输入坐标值或在视口的合适位置点取一点 指定圆锥面底面的半径或 直径 D 输入半径值 指定圆锥面顶面的半径或 直径 D 输入半径值或按Enter键 指定圆锥面的高度 输入数值 输入圆锥面曲面的线段数目 输入数值或按Enter键 8 圆环面 1 执行方式命令行 AI TORUS 2 操作格式命令 AI TORUS 指定圆环面的中心点 输入坐标值或在视口的合适位置点取一点 指定圆环面的半径或 直径 D 输入半径值 指定圆管的半径或 直径 D 输入半径值 输入环绕圆管圆周的线段数目 输入新数值或选择默认 输入环绕圆环面圆周的线段数目 输入新数值或选择默认 编辑三维曲面 1 三维旋转 1 执行方式命令行 ROTATE3D菜单 修改 三维操作 三维旋转工具栏 建模 三维旋转 2 操作步骤命令 ROTATE3D 当前正向角度 ANGDIR 逆时针ANGBASE 0选择对象 点取要旋转的对象 选择对象 选择下一个对象或按ENTER键 指定轴上的第一个点或定义轴依据 对象 O 最近的 L 视图 V X轴 X Y轴 Y Z轴 Z 两点 2 根据需要选择输入选项 2 三维镜像 1 执行方式命令行 MIRROR3D菜单 修改 三维操作 三维镜像 2 操作步骤 命令 MIRROR3D 选择对象 选择镜像的对象 选择对象 选择下一个对象或按ENTER键 指定镜像平面 三点 的第一个点或 对象 O 上一个 L Z轴 Z 视图 V XY平面 XY YZ平面 YZ ZX平面 ZX 三点 3 3 三维阵列 1 执行方式命令行 3DARRAY菜单 修改 三维操作 三维阵列 2 操作步骤命令 3DARRAY 选择对象 选择阵列的对象 选择对象 选择下一个对象或按ENTER键 输入阵列类型 矩形 R 环形 P 4 对齐对象 1 执行方式命令行 ALIGN菜单 修改 三维操作 对齐工具栏 建模 对齐 2 操作步骤命令 ALIGN 选择对象 选择对齐的对象 选择对象 选择下一个对象或按ENTER键 指定第一个源点 指定点1 指定第一个目标点 指定点2 指定第二个源点 上机实验 实验1绘制棘轮1 目的要求如图所示 利用平移 旋转等命令可以在二维图形的基础上生成三维图形 本实验目的是使读者掌握怎样通过绘制二维图形 并结合一些三维命令绘制三维图形 2 操作提示 1 利用 圆 等分点 等命令绘制棘轮平面图形 2 利用 平移曲面 命令生成棘轮立体图 棘轮 实验2绘制小凉亭1 实验目的如图所示 三维表面是构成三维图形的基本单元 灵活利用各种基本三维表面构建三维图形是三维绘图的关键技术与能力要求 本实验的目的是使读者熟练掌握各种三维表面的绘制方法 体会构建三维图形的技巧 2 操作提示 1 利用 三维视图 的相关命令设置绘图环境 2 利用 平移曲面 命令绘制凉亭的底座 3 利用 平移曲面 命令绘制凉亭的支柱 4 利用 阵列 命令得到其他的支柱 5 利用 多段线 命令绘制凉亭顶盖的轮廓线 6 利用 旋转 命令生成凉亭顶盖 小凉亭