绘制三维图形.docx

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绘制三维图形

第九讲

学习目标

1）能熟练绘制各种方位的基本实体和简单实体。

2）能应用布尔运算和实体编辑命令绘制各类实体的方法。

3）能根据要求动态观察三维实体。

讲课内容

第14章绘制三维图形

14.1绘制三维实体的相关知识

1.模型空间和图纸空间的概念

模型空间和图纸空间是AutoCAD为用户提供的两种工作空间。

模型空间是指可以在其中建立二维和三维模型的三维造型环境，是AutoCAD为用户提供的主要工作空间。

前边绘制工程图样的过程就是在模型空间进行的，绘制三维实体也要在模型空间进行三维建模。

图纸空间是一个二维空间，就像一张图纸，打印之前可以在上面排放图形。

图纸空间的布局提供了可根据需要以多种方式打印图形的功能。

2.了解用户坐标系

用户坐标系在AutoCAD中称为“UCS”。

使用“UCS”工具栏中的命令，可以重新定义用户坐标系，以改变用户坐标系的原点（0,0,0）或XY平面或Z轴的方向。

3.创建多视口

为了便于造型，AutoCAD为用户提供了多视口功能。

多视口是把屏幕划分成若干矩形框，用这些视口可以分别显示同一图样中的不同视图。

当在三维空间工作时，多视口是非常有用的。

多视口可在不同的视口中分别建立主视图、俯视图、左视图、右视图、仰视图、后视图、等轴测图（AutoCAD提供有4种等轴测图：

西南等轴测、东南等轴测、东北等轴测、西北等轴测，分别用于将视口设置成从4个方向观察的等轴测图）。

在多视口中无论在哪一个视口中绘制和编辑图形，其它视口中的图形将随之变化。

4.创建多视口的操作步骤：

a.输入命令。

从下拉菜单选取：

“视图”“视口”“新建视口…”或从键盘键入VPORTS命令，弹出显示“新建视口”选项卡的“视口”对话框。

b.新建多视口。

在“视口”对话框“新名称”编辑框中键入新建视口的名称，然后在“标准视口”列表框中选择一项所需的视口，选中后，该视口的形式将显示在右边的“预览”框中，如图所示。

c.给每个视口分别设置一种视图或一种等轴测图。

首先在“设置”（Setup）下拉列表框中选择“3D”选项，在预览框中会看到每个视口已由AutoCAD自动分配给一种视图。

若这种设置不是所希望的，可用下列方法重新设置：

将光标移至需要重新设置视图的视口中，单击鼠标左键，既先将该视口设置为当前视口（黑色边框显亮），然后从“视口”对话框的“修改视图”下拉列表框中选择一项，该视口将被设置成所选择的视图或等轴测图。

d.完成创建。

修改完成后，单击“视口”对话框中的“确定”按钮，退出“视口”对话框，完成多视口的创建。

14.2用实体命令绘制基本实体

AutoCAD提供的基本实体包括：

长方体、圆球体、圆柱体、圆锥体、三棱柱体、圆环体。

绘制这些基本实体时，应弹出“实体”工具栏，如下图所示。

在绘制三维实体之前，可设置多视口，以便于造型。

在AutoCAD中可绘制各种方位的基本实体，分别操作讲解底面为正平面、水平面、侧平面3种常用位置基本实体的绘制。

1.绘制底面为水平面的基本实体

演示操作：

a.新建一张图。

用NEW命令新建一张图。

进行绘图环境的设置（绘制基本实体模型的图层设成“9”号颜色）。

b.设置多视口。

设置4个视口，将各视口依次设置为“主视”、“俯视”、“左视”和“西南等轴测”。

c.输入命令。

弹出“实体”工具栏，单击“实体”工具栏中“圆柱体”

命令图标按钮。

d.创建圆柱体模型。

将光标移至“俯视”视口中单击左键，即将“俯视”视口设为当前视口，在“俯视”视口中按提示依次指定：

底面的圆心位置半径（或直径）圆柱高度。

e.显示立体框架效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“消隐”。

输入命令后，立即显示效果。

f.显示实体效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“着色”“带边框体着色（S）”（或“视图”“渲染”“渲染”）。

输入命令后，立即显示效果，如下图所示。

再演示绘制底面为水平面的长方体、三棱柱（CAD中以矩形为三棱柱底面）、圆锥、圆球。

2.绘制底面为正平面的基本实体

3.绘制底面为侧平面的基本实体

14.3用拉伸的方法绘制柱实体和台实体

用拉伸的方法绘制实体，就是将二维对象（例如：

多段线、多边形、矩形、圆、椭圆、闭合的样条曲线、圆环）拉伸成三维对象。

绘制实体的二维对象必须是闭合的单一个实体。

如果是多个实体，则需要先用PEDIT（编辑多段线）命令将它们转换成一个实体，然后才能拉伸。

在拉伸过程中，可以指定拉伸的高度和拉伸锥角来绘制柱体和台体，也可以指定拉伸路径来绘制特殊的柱体。

绘制底面为投影面平行面的直柱实体和台实体

底面与侧棱垂直的柱体称为直柱体。

在AutoCAD中可根据需要绘制各种方位的直柱体和台体，分别演示底面为正平面、水平面、侧平面3种常用位置直柱实体和台实体的绘制。

（1）绘制底面为正平面的直柱实体和台实体

具体操作步骤如下：

a.新建一张图。

用NEW命令新建一张图。

进行绘图环境的设置（绘制三维实体模型的图层设成“9”号颜色）。

b.设置多视口。

设置4个视口，将各视口依次设置为“主视”、“俯视”、“左视”和“西南等轴测”。

c.绘制底面实形。

将“俯视”视口设为当前视口，用PLINE

“多段线”命令绘制出下底面实形，即二维对象。

d.输入拉伸命令。

弹出“实体”工具栏，单击“实体”工具栏中“拉伸”

图标。

e.创建直柱体或台体模型。

按拉伸命令的提示依次操作：

选择对象指定拉伸高度指定拉伸锥角（直柱体输入“0”度；台体输入侧棱与铅垂线之间的夹角，如“10”度）。

f.显示立体框架效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“消隐”。

输入命令后，显示效果。

g.显示实体效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“着色”“带边框体着色（S）”。

输入命令后，立即显示实体效果，如下图所示。

（2）绘制底面为正平面的直柱实体和台实体

（3）绘制底面为侧平面的直柱实体和台实体

2.绘制沿指定路径拉伸的特殊柱体

绘制沿指定路径拉伸的柱体，路径可以是圆、椭圆，也可以由圆弧、椭圆弧、多段线、样条曲线等组合；路径可以封闭，也可以不封闭。

举例介绍绘制沿指定路径拉伸柱体的操作步骤：

a.新建一张图。

用NEW命令新建一张图。

进行绘图环境的设置（绘制三维实体模型的图层设成“9”号颜色）。

b.设置多视口。

设置4个视口，将各视口依次设置为“主视”、“俯视”、“左视”和“西南等轴测”。

c.绘制底面实形。

将“主视”（或“俯视”和“左视”）视口设为当前视口，用PLINE

（或其它）命令绘制出后底面实形（或下底面实形和右底面实形），即二维对象。

d.绘制拉伸路径。

将“左视”视口设为当前视口，用ARC

命令绘制出拉伸路径。

e.输入拉伸命令。

弹出“实体”工具栏，单击“实体”工具栏中“拉伸”

图标。

f.创建柱体模型。

按拉伸命令的提示依次选择：

拉伸的底面对象命令行中的“路径”选项选择拉伸路径对象。

g.显示实体效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“着色”“带边框体着色（S）”。

输入命令后，立即显示效果，如下图所示。

14.4用旋转的方法绘制回转实体

用旋转的方法绘制实体，就是将二维对象（例如：

多段线、圆、椭圆、样条曲线）绕指定的轴线旋转形成三维对象。

旋转实体的二维对象必须是闭合的，并且应是一个整体。

如果用直线或圆弧命令绘制旋转用的二维对象，则需要先用PEDIT（编辑多段线）命令将它们转换为单条封闭的多段线，然后再旋转。

旋转的轴线，可以是直线、多段线对象，也可以指定两个点将其所决定的直线作为轴线。

1.绘制轴线为铅垂线的回转实体

具体操作步骤：

a.新建一张图。

用NEW命令新建一张图。

进行绘图环境的设置（绘制三维实体模型的图层设成“9”号颜色）。

b.设置多视口。

设置4个视口，将各视口依次设置为“主视”、“俯视”、“左视”和“西南等轴测”。

c.绘制旋转的二维对象。

将“主视”视口设为当前视口，用PLINE

命令绘制出正平面，即二维对象。

d.绘制旋转轴。

将“主视”视口设为当前视口，用LINE

命令绘制出旋转轴（铅垂线）。

。

e.输入旋转命令。

弹出“实体”工具栏，单击“实体”工具栏中“旋转”

命令图标按钮。

f.创建回转体模型。

按旋转命令的提示依次操作：

选择旋转对象指定旋转轴输入旋转角度（输入“360”度，将生成一个完整的回转体；输入其它角度，将生成部分的回转体）。

h.显示实体效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“着色”“带边框体着色（S）”。

输入命令后，立即显示实体效果，如图所示。

显示实体效果的回转体（360°）显示实体效果的回转体（270°）

2.绘制轴线为正垂线的回转实体

3.绘制轴线为侧垂线的回转实体

14.5绘制组合实体

用前边介绍的方法将所创建的实体模型进行布尔运算，可绘制出叠加类组合体实体、切割类组合实体和综合类组合实体。

布尔运算包括并集、差集、合集3种运算，布尔运算是绘制复杂实体的主要方法。

绘制组合实体，应弹出“实体编辑”工具栏，如图所示。

1.绘制叠加类组合实体

绘制叠加类组合体，主要是进行布尔的“并集”运算，有时是进行布尔的“合集”运算。

“并集”运算就是将两个或多个实体模型进行合并。

“合集”运算是将两个或多个实体模型的公共部分构造成一个新的实体模型。

举例介绍绘制叠加类组合体的操作步骤。

2.绘制切割类组合实体

绘制切割类组合体，是进行布尔的“差集”运算。

“差集”运算就是从一个实体模型中减去另一个或多个实体模型。

举例介绍绘制切割类组合体的操作步骤。

3.绘制综合类组合实体

绘制综合类组合体，就是对所创建的实体根据需要交替进行布尔的“并集”和“差集”（需要时还应进行“合集”）运算。

以绘制前5.9节轴承座三维实体为例介绍绘制综合类组合体的操作步骤：

a.创建底板实体模型。

设“俯视”视口为当前视口，先用拉伸的方法按尺寸绘制要被切割的原体——底面为水平面的带圆角的长方体，再捕捉准确定位用拉伸的方法绘制要切去的两圆孔，然后进行“差集”

运算，效果如图所示。

b.创建大圆筒实体模型。

设“主视”视口为当前视口，先用拉伸的方法捕捉准确定位（在“主视”视口中只能准确确定上下左右的位置）按尺寸绘制底面为正平面的大圆柱，再用拉伸的方法捕捉准确定位按尺寸绘制圆孔，然后进行“差集”

运算得大圆筒，若大圆筒的前后位置不对，应用“移动”

命令将大圆筒移动到正确位置，效果如图所示。

c.创建小圆筒实体模型。

设“俯视”视口为当前视口，先用拉伸的方法捕捉准确定位（在“俯视”视口中只能准确确定前后左右的位置）按尺寸绘制底面为水平面的小圆柱，若上下位置不对，再用“移动”

命令将小圆柱移动到正确位置，然后与大圆筒进行“并集”

运算，两者合二为一。

用拉伸的方法捕捉定位按尺寸绘制竖直圆孔，然后再与主体进行“差集”

运算，效果如图所示。

d.设“主视”视口为当前视口，先用拉伸的方法捕捉准确定位按尺寸绘制底面为正平面的支板，若前后位置不对，再用“移动”

命令将其移动到正确位置，，然后与圆筒和底板进行“并集”

运算，将三者合并为一，效果如图所示。

e.设“左视”视口为当前视口，用拉伸的方法捕捉准确定位（在“左视”视口中只能准确确定上下前后的位置）按尺寸绘制底面为侧平面的肋板，若左右位置不对，再用“移动”

命令将其移动到正确位置，然后与主体进行“并集”

运算，将轴承座合并为一体，效果如图所示。

f.显示实体效果。

将“西南等轴测”视口设为当前视口，从下拉菜单输入命令：

“视图”“着色”“带边框体着色（S）”，输入命令后，立即显示实体效果，如下图所示。

显示实体效果的轴承座

14.6编辑三维实体

在AutoCAD中编辑三维实体，可以进行倒斜角、倒圆角、剖切、修改三维实体的面等操作，也可以像编辑二维实体那样执行移动、复制、旋转、阵列、镜像等命令的操作。

操作演示三维实体的倒斜角、倒圆角、剖切、修改三维实体面的操作步骤。

1.对三维实体倒斜角

2.对三维实体倒圆角

3.剖切实体

4.编辑实体的面

（1）拉伸实体的面

（2）移动实体的面

（3）旋转实体的面

（4）删除实体的面

（5）复制实体的面

14.7动态观察三维实体

1.用三维轨道手动观察三维实体

使用三维轨道可以实现手动观察三维实体。

激活三维轨道的方法是：

单击“标准”工具栏（或弹出“三维动态观察器”工具栏）中“三维动态观察器”

命令图标按钮，或从下拉菜单中选择：

“视图”“三维动态观察器”，输入命令后，在模型的当前视口中就立即显现三维轨道——4象限点各有一个小圆的“圆弧球”轨道。

如图14.61所示。

在执行命令中可使用右键菜单进行平移、缩放、退出等操作。

图14.61三维“圆弧球”轨道

三维轨道有4个影响模型旋转的光标，每一个光标就是一个定位基准，将光标移动到一个新的位置，光标的形状和旋转的类型会自动改变。

（1）使用水平长轴椭圆光标

——让实体绕铅垂轴旋转

（2）使用竖直长轴椭圆光标

——让实体绕水平轴旋转

（3）使用圆形箭头光标

——让实体滚动旋转

（4）使用球直线光标

——让实体随意旋转

2.用连续轨道动画观察三维实体

使用连续轨道可以实现动画观察三维实体，即使实体自动连续旋转。

其操作的方法是：

弹出“三维动态观察器”工具栏，单击该工具栏中“三维连续观察”

命令图标按钮，也可在显现三维轨道的状态下，使用右键菜单选择“其它”“连续观察”。

输入命令后，在模型的当前视口中按住鼠标左键沿着所希望的旋转方向拖动一下，然后松开鼠标，实体将按拖动的方向和拖动时的速度自动连续旋转，单击鼠标左键可使旋转停止。

旋转时，若想改变实体的旋转方向或旋转速度可随时按住鼠标左键进行拖动引导。

布置课后作业、安排上机练习：

课后作业：

阅读上机练习与指导（9）。

上机：

课内2学时，课外4学时，完成上机练习（9）。