中文版AutoCAD2008机械图形设计 第8章 三维绘图.ppt

第8章三维绘图 三维模型有线框模型 曲面模型和实体模型之分 线框模型用顶点和边表示形体 通过修改点和边来改变构造形体的形状 模型是一个简单的线框图 曲面模型是用有向棱边围成的部分定义形体表面 由面的集合来定义形体 曲面模型在线框模型的基础上增加了面的信息以及面的连接信息 实体模型则在表面模型的基础上明确定义了在表面的哪一侧存在实体 增加了给定点与形体之间的关系信息 三维模型具有形象直观等特点 是CAD技术的发展趋势之一 AutoCAD2008提供了较强的三维绘图功能 本章重点介绍如何利用AutoCAD2008绘制三维实体零件 首先介绍AutoCAD2008专门用于三维绘图的三维建模工作界面和模型的显示方式 视觉样式 然后介绍常用实体模型的创建过程 并介绍如何利用实体模型生成二维图形 8 1基础知识8 1 1三维建模工作空间下图所示是AutoCAD的经典工作界面 图8 2所示是AutoCAD2008的三维建模工作界面 即三维建模工作空间 当以文件ACADISO3D DWT为样板建立新图形时 可以得到这样的工作界面 下面介绍AutoCAD2008三维建模工作空间中与经典工作界面的主要不同之处 1 坐标系图标坐标系图标显示成三维图标 且默认显示在当前坐标系的坐标原点位置 2 光标光标上不仅显示出Z轴 而且还显示了坐标标签 即X Y和Z 用户可以单独控制是否在十字光标中显示Z轴和坐标轴标签 3 栅格用栅格线代替了栅格点 并且在主栅格线之间又细分了栅格 4 控制台控制台用于执行AutoCAD2008的各种三维操作 用户可以像二维绘图一样 通过工具栏或菜单执行AutoCAD2008的各三维命令 但利用控制台 则能够方便地执行AutoCAD2008的大部分三维操作 控制台中包括图层控制台 三维制作控制台 视觉样式控制台 光源控制台 材质控制台 渲染控制台和三维导航控制台7部分 各控制台的左上角有对应的图标 控制台上有用于启动相应操作的按钮或下拉列表 8 1 2视觉样式控制用AutoCAD2008进行三维造型时 用户可以控制三维模型的视觉样式 即显示效果 用于设置视觉样式的命令是VSCURRENT 但利用视觉样式控制台下拉列表 视觉样式菜单或 视觉样式 工具栏 可以方便地设置视觉样式 左图所示是视觉样式菜单 位于 视图 下拉菜单 中图所示是 视觉样式 工具栏 右图所示是视觉样式控制台下拉列表 该下拉列表是一些图像按钮 从左到右 从上到下依次是用于二维线框 三维隐藏 三维线框 概念以及真实视觉样式的图像按钮 8 2创建简单三维实体8 2 1创建手柄本小节将创建如左图所示手柄的三维实体 结果如右图所所 1 绘制轮廓选择 视图 三维视图 平面视图 当前UCS 命令 切换到平面视图 平面视图是指使当前UCS的XY面与绘图屏幕平行 以便绘制二维轮廓图 绘制手柄的半轮廓图 如下图所示 2 创建封闭多段线执行PEDIT命令 将轮廓合并成一条封闭多段线 3 旋转成实体执行REVOLVE命令 AutoCAD提示 选择要旋转的对象 选择已得到的封闭轮廓多段线 选择要旋转的对象 指定轴起点或根据以下选项之一定义轴 对象 O X Y Z 捕捉手柄轮廓图形的左下角点 指定轴端点 捕捉手柄轮廓图形的右下角点 指定旋转角度或 起点角度 ST 执行结果如后面的图所示 4 改变视点选择 视图 三维视图 西南等轴测 命令 得到如左图所示的结果 5 将模型以真实视觉样式显示 得到如右图所示的结果 8 2 2创建轴本小节将创建如左图所示轴的三维实体 结果如右图所示 1 绘制轮廓选择 视图 三维视图 平面视图 当前UCS 命令 切换到平面视图 执行LINE等命令绘制轴的半轮廓图 如下图所示 也可以打开已有光盘图形 DWG 第5章 图5 41 b 直接通过其修改成如下图所示的形式 2 创建封闭多段线 3 旋转成实体 如下图所示 4 选择 视图 三维视图 东北等轴测 命令 如下图所示 5 倒角 如下图所示 6 创建键槽 新键UCS 结果如下图中的UCS图标所示 继续建立新UCS单击UCS工具栏上的 原点 按钮 或选择 工具 新建UCS 原点 命令 AutoCAD提示 指定新原点 12 0 8 5执行结果如下图所示 切换到平面视图选择 视图 三维视图 平面视图 当前UCS 命令 切换到平面视图 绘制图形 结果如后面的图形所示 已合并 拉伸执行EXTRUDE命令 AutoCAD提示 选择要拉伸的对象 选择图中表示键槽轮廓的轮廓曲线 选择要拉伸的对象 指定拉伸的高度或 方向 D 路径 P 倾斜角 T 20 执行结果如下图所示 差集操作 结果如下图所示 以真实视觉样式显示 结果如下图所示 8 2 3创建阀门本小节将创建下图所示的阀门三维实体 1 创建球体执行SPHERE命令 AutoCAD提示 指定中心点或 三点 3P 两点 2P 相切 相切 半径 T 0 0 0 指定半径或 直径 D 35 选择 视图 三维视图 东北等轴测 命令改变视点 结果如后面的图所示 2 创建圆孔 建立新UCS 如下图中的坐标系图标所示 创建圆柱体执行CYLINDER命令 AutoCAD提示 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 0 0 50 指定底面半径或 直径 D 14 指定高度或 两点 2P 轴端点 A 100 执行结果如下图所示 差集操作 执行结果如下图所示 3 创建凹槽 建立新UCS 首先将原UCS沿Y方向移动22 然后绕X轴旋转 90 创建长方体 执行BOX命令 AutoCAD提示 指定第一个角点或 中心 C 6 40 指定其他角点或 立方体 C 长度 L 12 80 15 执行结果如后面的图所示 差集操作对球体和长方体执行差集操作 得到如下图所示的结果 8 2 4创建端盖本节将创建下图所示的端盖的三维实体图形 1 绘制封闭多段线 如后面的图所示 2 旋转成实体 如下图所示 3 新键UCS 如左图所示 4 创建圆柱体 如右图所示 5 阵列 如左图所示 6 差集操作 如右图所示 真实视觉样式 8 2 5创建管接头本节将创建如下图所示的管接头三维实体模型 1 创建圆柱体 如左图所示 2 阵列 如右图所示 3 旋转UCS 如左图中的UCS图标所示 4 创建圆柱体 如右图所示 5 布尔操作 并集与差集 结果如下图所示 8 2 6创建轴承本节将创建向心轴承的三维实体 如下图所示 1 绘制封闭线与旋转轴线 如下图所示 2 合并将上图中的2条封闭曲线各合并成一条多段线 3 旋转成实体 如下图所示 4 新建UCS 如左图所示 5 创建球体 如右图所示 最后 执行ERASE命令删除旋转轴直线 完成轴承实体的创建 下图所示为真实视觉样式的轴承实体 8 2 7创建定位块本节将绘制如下图所示的定位块三维实体 1 创建UCS在AutoCAD绘图环境中 创建如后面的图中的UCS图标所示形式的UCS 2 绘制封闭多段线 如下图所示 3 拉伸 如下图所示 4 新建UCS 如下图中的UCS图标所示 5 绘制封闭多段线 如下图所示 6 新建UCS 如左图中的UCS图标所示 7 创建圆柱体 如右图所示 8 布尔操作 如下图所示 8 2 8创建皮带轮本节将创建如下图所示皮带轮的三维实体 结果如后面的图所示 1 绘制封闭线与旋转轴线 如下图所示 2 合并成多段线 3 旋转成实体 如左图所示 4 新键UCS 如右图中的UCS图标所示 5 创建圆柱体 如左图所示 6 三维阵列 如右图所示 7 差集操作 如左图所示 8 创建长方体 如右图所示 9 差集操作 如左图所示 10 创建倒角 如右图所示 8 3三维图形显示设置8 3 1系统变量ISOLINES系统变量ISOLINES用于确定实体模型的轮廓线数量 其有效值范围为0 2047 默认值是4 下面各图分别给出了系统变量ISOLINES为不同值时的显示效果 ISOLINES 2 ISOLINES 6 8 3 2系统变量FACETRES系统变量FACETRES用于控制当实体以消隐 不同的视觉样式或渲染模式显示时的表面光滑程度 有效值范围为0 10 默认值是0 5 系统变量FACETRES的值越大 实体消隐 渲染后的表面越光滑 但执行这些操作时需要的时间也越长 下图分别给出了系统变量FACETRES为不同值时的概念和真实视觉样式的效果 左图为概念视觉样式 右图为真实视觉样式 a FACETRES 0 1 b FACETRES 2 b FACETRES 2 8 3 3系统变量DISPSILH系统变量DISPSILH用于确定对实体进行消隐后 是否显示实体的轮廓线 其有效值为0和1 默认值是0 当系统变量DISPSILH为1时 显示实体的轮廓线 否则不显示 如下面的图所示 DISPSILH 0 DISPSILH 1 8 3 4利用对话框设置系统变量利用AutoCAD2008提供的 选项 对话框中的 显示 选项卡 也可以设置系统变量FACETRES和ISOLINES的值 打开 选项 对话框的命令是OPTIONS 在对话框中的 显示 选项卡中 如下图所示 渲染对象的平滑度 文本框用于设置系统变量FACETRES的值 每个曲面的轮廓索线 文本框则用于设置系统变量ISOLINES的值 8 4创建复杂三维零件8 4 1创建支座本小节将创建如下图所示支座的三维实体 结果如后面的图所示 1 创建表示底座的长方体 尺寸 44 50 9 如下图所示 2 新建UCS 如下图中的UCS图标所示 3 创建圆柱体 如下图所示 4 矩形阵列 如下图所示 5 差集操作 如下图所示 6 新建UCS 如左图所示 7 创建圆柱体 如右图所示 8 绘制封闭线 如左图所示 9 移动圆柱体 如右图所示 10 拉伸 如左图所示 11 布尔操作 如右图所示 12 建立UCS 如左图所示 13 绘制封闭线 如右图所示 14 拉伸 如左图所示 15 移动 如右图所示 16 并集 如下图所示 8 4 2创建连接件本小节将创建如下图所示连接件的三维实体 图中给出了主要尺寸 其余尺寸绘图时指定 1 创建长方体 如左图所示 2 创建圆柱体 如右图所示 3 阵列 如左图所示 4 差集操作 如右图所示 5 创建圆柱体 如左图所示 6 移动圆柱体 如右图所示 7 布尔操作 如左图所示 8 创建圆角 如右图所示 9 创建圆柱体 如左图所示 10 差集操作 如右图所示 11 创建圆角 如左图所示 8 4 3创建齿轮本节将创建如下图所示渐开线圆柱直齿轮的三维实体 结果如后面的图所示 分析 渐开线齿轮的轮齿是由两条渐开线作齿廓而组成的 如左图8 146所示 渐开线的生成方法是 参见右图所示 当直线BK沿一圆周作纯滚动时 直线上任一点K的轨迹AK就是该圆的渐开线 这个圆叫作渐开线的基圆 直线BK叫作渐开线的发生线 设齿轮的模数是3 齿数是66 分度圆半径是99 压力角为20 则基圆半径为99 cos20 93 03 下面将根据渐开线轮齿的特点创建齿轮实体 1 近似绘制渐开线轮廓 如左图所示 2 绘制齿根圆 齿顶圆和分度圆 并整理 如右图所示 3 镜像齿廓 如左图所示 4 阵列 如右图所示 5 整理 如左图所示 6 生成面域 7 拉伸 如右图所示 8 绘制幅轮廓与旋转直线 如左图所示 9 合并成多段线 10 旋转成实体 如右图所示 11 绘制其他部分 如下图所示 概念视觉样式 8 4 4创建底座本小节将创建如下图所示底座的三维实体 图中给出了主要尺寸 1 创建长方体 尺寸 172 140 17 如左图所示 2 绘制多段线 如右图所示 3 拉伸 如左图所示 4 创建圆柱体 如右图所示 5 三维镜像 如左图所示 6 创建圆柱体 如右图所示 7 创建长方体 如左图所示 8 布尔操作 如右图所示 9 创建圆角 如左图所示 10 绘制多段线 如右图所示 11 拉伸 如左图所示 12 并集操作 结果如右图所示 8 4 5创建箱体本节将创建下图所示箱体零件的三维实体 结果如后面的图所示 1 创建长方体 如左图所示 2 布尔操作 如右图所示 3 创建圆柱体 如左图所示 4 创建表示螺纹孔的小圆柱体 如右图所示 5 阵列 如左图所示 6 复制 如右图所示 7 三维镜像 如左图所示 8 布尔操作 如右图所示 9 创建圆柱体 如左图所示 10 差集操作 如右图所示 8 5由三维实体生成二维图本小节将创建如下图所示支架的三维实体 并由其生成如后面的图所示的二维图形 8 5 1创建支架实体 1 创建表示底板和侧板的长方体 如左图所示 2 创建直径为100的圆柱体 如右图所示 3 三维镜像 如左图所示 4 并集操作等 如右图所示 8 5 2生成二维图形 1 建立UCS建立如下图中坐标系图标所示的UCS 二维线框视觉样式 2 切换到布局 如下图所示 3 用SOLVIEW命令创建俯视图 如下图所示 4 创建主视图 如下图所示 5 创建左视图 如下图所示 6 对齐视图位置 如下图所示 7 用SOLDRAW命令生成轮廓图和剖视图 如下图所示 8 冻结图层VPORTS层 如下图所示 8 6标注尺寸为三维图形标注尺寸时 除应根据需要定义对应的尺寸标注样式外 还应满足制图标准规定的标注方式 国家机械制图标准规定 轴测图的线性尺寸 一般应沿轴测方向标注 尺寸数值为零件的基本尺寸 尺寸数字应按相应的轴测图形标注在尺寸线的上方 尺寸线必须与所标注的线段平行 尺寸界限一般