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AutoCAD 快速學習教程2009中文版第13章 三維圖形的繪制與編輯.ppt

'AutoCAD 快速學習教程2009中文版第13章 三維圖形的繪制與編輯.ppt'
本章內容主要包括: 三維圖形概述 觀察三維圖形 三維對象的分類 創建基本的三維實體對象 創建三維實體拉伸對象 創建三維實體旋轉對象 布爾運算 三維對象的圖形編輯 三維對象的標注 思考與練習 第13章 三維實體的繪制與編輯 13.1 三維圖形概述 13.1.1 三維繪圖概述 創建三維圖形有以下幾個優點: 便于觀察:可從空間中的任意位置、任意角度觀察三維圖形。 快速生成二維圖形:可以自動地創建俯視圖、主視圖、側視圖和輔助視圖。 渲染對象:經過渲染的三維圖形更容易表達設計者的意圖。 滿足工程需求:根據生成的三維模型,可以進行三維干涉檢查、工程分析以及從三維模型中提取加工數據。13.1.2 三維坐標系 三維模型需要在三維坐標系下進行創建,可以使用右手定則來直觀地了解AutoCAD如何在三維空間中工作。伸出右手,想像拇指是X軸,食指是Y軸,中指是Z軸。按直角伸開拇指和食指,并讓中指垂直于手掌,這三個手指現在正分別指向X、Y和Z的正方向,如圖13.1.1所示。圖13.1.1 坐標軸的確定X軸Y軸Z軸正旋轉角1.直角坐標 當工作于三維空間時,可以使用絕對坐標(相對于坐標系坐標原點)來指定點的X、Y、Z坐標。 2.柱坐標 柱坐標是通過定義某點在 XY 平面中距原點(絕對坐標)或前一點(相對坐標)的距離,在 XY 平面中與 X 軸的夾角以及 Z 坐標值來指定一個點 3.球坐標 點的球坐標具有三個參數:它相對于原點(絕對坐標)或前一點(相對坐標)的距離,在XY平面上與X軸的夾角,與XY平面的夾角(圖13.1.3),舉例如下:X軸Z軸點Z坐標XY平面距離與X軸角度Y軸圖13.1.2 柱坐標圖13.1.3 球坐標X軸Y軸Z軸點空間距離與XY平面夾角與X軸夾角13.2 觀察三維圖形 13.2.1 設置視點進行觀察 視點是指在三維空間中觀察圖形對象的方位。當在三維空間中觀察圖形對象時,往往需要從不同的方位來查看三維對象上不同的部位,因此變換觀察的視點是必不可少的。在AutoCAD中,用戶可以在命令行輸入VPOINT命令設置觀察視點。 圖13.2.1 命令行提示13.2.2 使用三維動態觀察器 使用三維動態觀察器可以在三維空間動態地觀察三維對象。選擇下拉菜單“視圖”|“動態觀察”|“自由動態觀察”命令后,系統將顯示圖13.2.4所示的觀察球,在圓的四個象限點處帶有四個小圓,這便是三維動態觀察器。 圖13.2.4 三維動態觀察器13.2.3 顯示平面視圖 當從默認的視點(0,0,1)觀察圖形時,就會得到模型的平面視圖。要顯示平面視圖,可以使用以下方法。 選擇下拉菜單“視圖”|“三維視圖”|“平面視圖”中的“當前UCS”子命令或者“世界UCS”子命令,如圖13.2.5所示。 圖13.2.5 “平面視圖”子菜單13.2.4 快速設置預定義的視點 AutoCAD提供了十種預定義的視點:俯視、仰視、左視、右視、主視、后視、西南等軸測(S)、東南等軸測(E)、東北等軸測(N)和西北等軸測(W)。當選擇下拉菜單“視圖”|“三維視圖” 下的子菜單中的各命令時,可以快速地切換到某個特殊的視點。圖13.2.6 子菜單設置三維視圖方向在模型空間中顯示定義觀察方向的坐標球和三軸架設置平面視圖將視點設置在上面將視點設置在下面將視點設置在左面將視點設置在右面將視點設置在前面將視點設置在后面將視點設置為西南等軸測將視點設置為東南等軸測將視點設置為東北等軸測將視點設置為西北等軸測13.2.5 以消隱方式顯示圖形 在默認狀態下,系統是以線框方式顯示對象的。消隱是指消除三維對象的線框圖中隱藏在其他表面后的線條,增強三維對象的立體感。 圖13.2.7 圖形消隱效果a)消隱前b)消隱后13.3 三維對象的分類 前面主要介紹了二維對象的創建和編輯,后面幾章將主要介紹三維對象的創建、編輯和外觀處理。這里有必要弄清三維對象的特點和分類。 在AutoCAD中,二維對象的創建、編輯、尺寸標注等都只能在三維坐標系的XY平面中進行,如果賦予二維對象一個Z軸方向的值,即可得到一個三維曲面對象,這是創建三維對象最簡單的方法。當然創建三維對象還有許多方法,按照創建方法和結果的不同,可將三維模型分為線框模型、曲面模型和實體模型三種類型。1.線框模型 線框模型是通過線對象(直線和曲線)來表達三維形體模型的(圖13.3.1),它是對三維形體最簡單的一種描述。 圖13.3.1 線框模型2.曲面模型 曲面模型是通過線對象和面對象來表達三維形體模型的(圖13.3.2),因為這種模型中含有面的信息,所以曲面模型具有一定的立體感。 圖13.3.2 曲面模型3.實體模型 實體模型是三種模型中最高級的一種模型類型。實體模型是由多個面圍成的一個密閉的三維形體,并且該密閉的三維形體中充滿了某種密度的材料(圖13.3.3),所以可以把實體模型想像為一個充滿某種材料的封閉曲面模型。 圖13.3.3 實體模型13.4 創建基本的三維實體對象 1. 長方體在AutoCAD中,我們可以創建實心的長方體,且長方體的底面與當前用戶坐標系的XY平面平行??梢允褂靡韵聨追N方法創建實心長方體: 指定長方體的中心點或一個角點,然后指定第二個角點和高度。 指定長方體的中心點或一個角點,然后選取立方體選項,再指定立方體的長度。 指定長方體的中心點或一個角點,然后指定長度、寬度和高度。圖13.4.1 長方體2. 球體 在AutoCAD中,SPHERE命令用于創建一個球體,且球體的緯線平行于XY平面,中心軸平行于當前用戶坐標系的Z軸。圖13.4.2就是一個球體的例子 。圖13.4.2 球體3. 圓柱體 在AutoCAD中,CYLINDER命令用于創建以圓或橢圓作為底面的圓柱實體(圖13.4.3)。當創建一個圓柱體時,首先要指定圓或橢圓的尺寸(與繪制圓及橢圓的方法相同),然后需要指定圓柱體的高度。圖13.4.3 圓柱體4. 圓錐體 選擇下拉菜單“繪圖”|“建?!眧“圓錐體”命令可以創建圖13.4.4所示的圓錐體。當創建一個圓錐體時,首先要指定底面圓或橢圓的尺寸(與繪制圓及橢圓的方法相同),然后需要指定圓錐體的高度。 圖13.4.4 圓錐體5. 楔體 選擇下拉菜單“繪圖”|“建?!眧“楔體”命令可以創建圖13.4.5所示的楔體。楔體的底面平行于當前用戶坐標系的XY平面,并沿X軸方向變細。楔體的高度是沿Z軸方向的高度,可以是正值也可以是負值。 圖13.4.5 楔體6. 圓環體 選擇下拉菜單“繪圖”|“建?!眧“圓環體”命令可以創建圖13.4.6所示的圓環體。圓環體由兩個半徑確定,一個半徑是從圓環的中心到圓管的中心的距離,另一個半徑是圓管的中心到外表面的距離。。省略部分。一個軸旋轉一定的角度從而得到的實體。旋轉軸可以是當前用戶坐標系的X軸或Y軸,也可以是一個已存在的直線對象,或者是指定的兩點間的連線。用于旋轉的二維對象可以是封閉多段線、多邊形、圓、橢圓、封閉樣條曲線、圓環以及面域。在旋轉實體時,三維對象、包含在塊中的對象、有交叉或自干涉的多段線都不能被旋轉。 圖13.6.1 創建三維實體旋轉旋轉軸旋轉對象a)旋轉對象和旋轉軸b)三維實體旋轉13.7 布 爾 運 算 13.7.1 并集運算 并集運算是指將兩個或多個實體(或面域)組合成一個新的復合實體。 圖13.7.1 并集運算a)并集運算前c)消隱后b)并集運算后13.7.2 差集運算差集運算是指從選定的實體中減去另一些實體,從而得到一個新實體。 圖13.7.2 差集運算b)差集運算后a)差集運算前c)消隱后13.7.3 交集運算交集運算是指創建一個由兩個或多個相交實體的公共部分形成的實體。 圖13.7.3 交集運算a)交集運算前b)交集運算后c)消隱后13.7.4 干涉檢查 干涉檢查是對兩組對象或一對一地檢查所有實體來檢查實體模型中的干涉(三維實體相交或重疊的區域),可在實體相交處創建和亮顯臨時實體 圖13.7.4 干涉檢查a)干涉檢查前b)干涉檢查后(移動干涉體)c)干涉檢查后(不移動干涉體)13.8 三維對象的圖形編輯 13.8.1 三維旋轉 三維旋轉是指將選定的對象繞空間軸旋轉指定的角度。旋轉軸可以基于一個已存在的對象,也可以是當前用戶坐標系的任一軸,或者是三維空間中任意兩個點的連線。下面介紹圖13.8.1所示的三維旋轉的操作過程。圖13.8.1 三維旋轉c)旋轉后a)旋轉前b)旋轉過程旋轉軸線旋轉對象旋轉夾點工具點A13.8.2 三維陣列 三維陣列與二維陣列非常相似,三維陣列也包括矩形陣列和環形陣列。對于矩形陣列,需要指定陣列的行數、列數、層數和對象相互之間的距離。對于環形陣列,需要指定陣列對象的旋轉軸、要復制的對象的數目以及陣列的包角。1.矩形陣列 圖13.8.2 矩形陣列a)矩形陣列前b)矩形陣列后下面介紹圖13.8.2所示的三維矩形陣列的操作過程。2.環形陣列 圖13.8.3 環形陣列a)環形陣列前b)環形陣列后下面介紹圖13.8.3所示的三維環形陣列的操作過程。13.8.3 三維鏡像 三維鏡像是指將選擇的對象在三維空間相對于某一平面進行鏡像。圖13.8.4所示為一個三維鏡像的例子 。圖13.8.4 三維鏡像a)鏡像前YZXb)鏡像后YZX13.8.4 對齊三維對象 對齊三維對象是以一個對象為基準,將另一個對象與該對象進行對齊。在對齊兩個三維對象時,一般需要輸入三對點,每對點中包括一個源點和一個目標點。完成三對點的定義后,系統會自動將三個源點定義的平面與三個目標點定義的平面對齊。圖13.8.7所示就是一個三維對齊的例子 圖13.8.7 對齊三維對象 b)對齊后a)對齊前×××13.8.5 三維實體倒角 三維實體倒角就是對實體的棱邊創建倒角,從而在兩相鄰表面之間生成一個平坦的過渡面。 圖13.8.8 實體倒角選取此邊為要倒角的邊線此面作為基面 a)倒角前b)倒角后13.8.6 三維實體倒圓角 三維實體倒圓角是對實體的棱邊創建倒圓角,從而使兩個相鄰面之間生成一個圓滑過渡的曲面。 圖13.8.9 實體倒圓角選取此邊為要倒圓角的邊a)倒圓角前b)倒圓角后13.8.7 三維實體剖切 三維實體剖切命令可以將實體沿剖切平面完全切開,從而觀察到實體內部的結構。剖切時,首先需要選擇要剖切的三維對象,然后確定剖切平面的位置。當確定完剖切平面的位置后,還必須指明需要保留的實體部分。下面介紹圖13.8.10所示實體剖切的操作過程。圖13.8.10 實體剖切a)剖切前YZXb)剖切后YZX13.8.8 創建三維實體的截面 創建三維實體的截面就是將實體沿某一個特殊的分割平面進行切割,從而創建一個相交截面。這種方法可以顯示復雜模型的內部結構。它與剖切實體方法的不同之處在于:創建截面命令將在切割截面的位置生成一個截面的面域,且該面域位于當前圖層。截面面域是一個新創建的對象,因此創建截面命令不會以任何方式改變實體模型本身。 圖13.8.11 創建三維實體的截面YZXa)三維實體c)添加剖面線b)實體的截面13.8.9 編輯三維實體的面 在創建實體后,我們經常要對實體的某些面進行拉伸、移動、偏移、刪除、旋轉、傾斜、著色及復制等編輯工作,在AutoCAD 2009中就可以很方便地完成這些操作。 1.拉伸面 拉伸面就是將實體上的平面沿其法線方向按指定的高度或者沿指定的路徑進行拉伸。下面以圖13.8.12為例,說明拉伸面的一般操作過程。圖13.8.12 拉伸面選取此面為要拉伸的面a)拉伸前 b)拉伸后2.移動面 移動面就是將實體上指定的面移動到指定的距離。下面以圖13.8.13 為例,說明移動面的一般操作過程。圖13.8.13 移動面選取此孔內面為要移動的面a)移動前b)移動后3.偏移面 偏移面就是以相等的距離偏移實體的指定面。偏移距離可正可負,當輸入的距離為正時,偏移后實體體積增大,反之體積減小。 圖13.8.14 偏移面選取此孔內面為要偏移的面a)偏移前b)偏移后4.旋轉面 旋轉面就是繞指定的軸旋轉實體上的指定面。下面以圖13.8.15 為例,說明旋轉面的一般操作過程:圖13.8.15 旋轉面a)旋轉前選取此面為要旋轉的面軸點第一點軸點第二點b)旋轉后13.9 三維對象的標注 在AutoCAD 2009中,使用“標注”命令不僅可以標注二維對象的尺寸,還可以標注三維對象的尺寸。由于所有對三維對象的操作(包括尺寸標注等)都只能在當前坐標系的XY平面中進行,因此,為了準確標注三維對象中各部分的尺寸,需要不斷地變換坐標系。下面以圖13.9.1為例來說明三維對象的標注方法。圖13.9.1 創建尺寸標注模型表面2尺寸標注1尺寸標注2尺寸標注3模型表面1尺寸標注4模型表面3尺寸標注5ACDB××××13.10 思考與練習 1. 在三維空間中,如何用柱坐標和球坐標定義點?試各舉一例進行說明。2. 在AutoCAD 2009中,觀察三維圖形有哪些方法和工具?3. 簡述線框模型、曲面模型和實體模型的概念和區別。4. 用直線(LINE)命令繪制的封閉的圖形可以直接作為實體拉伸的截面嗎?試舉一例加以驗證。5. 三維實體對象間的布爾運算有哪幾種?如何進行操作?試各舉一例進行說明。6. 標注三維對象應注意什么?標注三維對象與標注二維對象有什么區別和聯系?7. 參考16.9節的實例9,創建并標注圖13.10.1所示的三維實體模型(未注尺寸,讀者可自定)。8. 創建并標注圖13.10.2所示的三維實體模型(未注尺寸,讀者可自定)。圖13.10.1 創建實體模型(一)圖13.10.2 創建實體模型(二)10. 創建并標注圖13.10.3所示的三維實體模型,從其二維視圖中獲取尺寸。圖13.10.3 創建實體模型(三)a)模型的三維視圖
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