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第6章三维绘图 目前 三维图形的绘制广泛应用在工程设计和绘图过程中 三维模型可以直观地表现出物体的实际形状 三维绘图基础 绘制线框模型绘制表面模型绘制实体模型 三维建模工作空间三维绘图的基本术语三维图形分类三维坐标系观察三维对象 6 1三维绘图基础 在AutoCAD中 要创建和观察三维图形 就一定要使用三维坐标系和三维坐标 因此 了解并掌握三维坐标系 树立正确的空间观念 是学习三维图形绘制的基础 三维建模工作空间 切换至AutoCAD三维工作空间创建三维模型 在 工作空间 工具栏的下拉列表中选择 三维建模 选项或选取菜单命令 工具 工作空间 三维建模 即可切换至该空间 三维绘图基础 所有二维基本绘图命令 除点 直线 射线 构造线可以在三维空间任意绘制以外 其他基本的二维绘图命令只能在XY平面内绘制 所有的二维修改命令 只有打断于点 倒角 圆角 删除 分解 复制可以应用于三维坐标系中 其他的修改命令只能在XY平面上进行操作 在二维图形绘制中经常使用的对象捕捉 对象追踪等辅助绘图功能 在三维绘图中同样适用 三维绘图基本术语 三维实体模型需要在三维实体坐标系下进行描述 在三维坐标系下 可以使用直角坐标或极坐标的方法来定义点 此外 在绘制三维图形时 还可使用柱坐标和球坐标来定义点 在创建三维实体模型前 应该首先了解三维绘图的一些基本术语 XY平面 它是X轴垂直于Y轴组成的一个平面 此时Z轴的坐标为0 z轴 它是三维坐标系的第三轴 它总是垂直于XY平面高度 高度主要是Z轴上的坐标值厚度 表示Z轴的长度和XY平面的夹角 即视线与其在XY平面的投影线之间的夹角XY平面角度 即视线在XY平面的投影线与X轴之间的夹角 三维图形分类 根据几何模型的构造方法 可以将三维模型分为线框模型 表面模型和实体模型三类 它们的创建方法和可编辑特性均不相同 表面模型 用物体的表面表示三维物休 在该模型中不仅包括线的信息 而且包括面的信息 实体模型 是三种模型中最高级的一种 包括线 面和体的全部信息 是三维绘制中使用最多的一种方法 线框模型 用线来描绘三维对象的框架 用描绘对象边界的点 直线和曲线来表示面的存在 而没有实际意义上的面和体 绘制线框模型其实就是在三维空间中放置的二维对象 与绘制二维平面图相似 只是在输入坐标时需同时指定Z轴的坐标 构成线框模型的每个对象必须单独绘制和定位 三维坐标系 AutoCAD的坐标系有世界坐标系 WCS 和用户坐标系 UCS 两种 AutoCAD默认的坐标系是世界坐标系 主要在绘制二维图形时使用 在三维图形中 AutoCAD允许建立自己的坐标系 即用户坐标系 用户坐标系的原点可以放在任意位置上 坐标系也可以倾斜任意角度 由于绝大多数二维绘图命令只在XY或与XY平行的面内有效 在绘制三维图形时 经常要建立和改变用户坐标系来绘制不同基本面上的平面图形 世界坐标系 WCS 是AutoCAD的基本坐标系 绘图期间 原点和坐标轴保持不变 世界坐标系由三个互相垂直并相交的坐标轴X Y Z组成 默认情况下 X轴正向为屏幕水平向右 Y轴正向为垂直向上 Z轴正向为垂直屏幕平面指向使用者 坐标原点在屏幕左下角 用户坐标系 UCS 用户坐标系 UCS 为AutoCAD软件中可移动坐标系 移动UCS可以使设计者处理图形的特定部分变得更加容易 旋转UCS可以帮助用户在三维或旋转视图中指定点 用户可以任意定义用户坐标系的坐标原点 也可以使UCS与WCS相重合 三维笛卡尔坐标系绝对坐标 X Y Z 相对坐标 X Y Z 柱面坐标系绝对坐标 XY平面距离 XY平面角度 Z坐标 r Z 相对坐标 XY平面距离 XY平面角度 Z坐标 r Z 球面坐标系绝对坐标 XYZ距离 XY平面角度 和XY平面的夹角 r 相对坐标 XYZ距离 XY平面角度 和XY平面的夹角 r 右手定则 在三维坐标系中 z轴的正轴方向是根据右手定则确定的 右手定则也决定三维空间中任一坐标轴的正旋转方向 要标注X Y和Z轴的正轴方向 就将右手背对着屏幕放置 拇指即指向X轴的正方向 伸出食指和中指 如右图所示 食指指向Y轴的正方向 中指所指示的方同即是Z轴的正方向 要确定轴的正旋转方向 如图所示 用右手的大拇指指向轴的正方向 弯曲手指 那么手指所指示的方向即是轴的正旋转方同 创建用户坐标系 工具栏 在 UCS 工具栏中单击命令行 键盘输入 UCS 菜单栏 工具 新建UCS 命令输入 当前UCS名称 没有名称 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 指定X轴上的点或 指定XY平面上的点或 观察三维对象 对于三维图形来说 由于点 线 面不在同一个平面上 因此从一个角度 或者一个方向很难观察整个三维图形 针对这个情况 Autocad提供了多种观察三维图像的工具 通过这些工具 用户可以在观察和创建三维对象的过程中快速定位到相应的点 线 面 以更全面 更细致的观察三维对象 视点 视点 就是观察点 就是平常我们眼睛的方向 工具栏 视图 三维视图 视点预设 命令行 键盘输入 ddvpoint 通过对话框设置视点 通过设置与X轴以及与XY平面的夹角来设置视点 绝对于WCS 我们的视线从视点向WCS的原点看 相对于UCS 我们的视线从视点向UCS的原点看 视图 视图 在某一视口中以某个视点观察的图形 菜单栏 视图 三维视图 视图工具栏 三维动态观察器 菜单栏 视图 动态观察 工具栏 三维动态观察器 连续三维动态观察 6 2绘制简单三维对象 绘制点绘制直线三维多段线 绘制点 命令行 POINT 或 PO 命令菜单栏 绘图 点 工具栏 在 绘图 面板点按钮 绘制直线 菜单栏 选取 绘图 菜单 直线 命令工具栏 在 绘图 工具栏中单击 直线 按钮命令行 键盘输入 line 或 l 命令输入 绘制三维多段线 菜单栏 选取 绘图 菜单 直线 命令工具栏 在 绘图 工具栏中单击 直线 按钮命令行 键盘输入 3DPOLY 命令输入 6 3绘制三维曲面 绘制三维基本面 长方体表面 圆锥体表面 下半球面 上半球面 网格棱锥面 球面 圆环表面 楔体表面 绘制平面曲面绘制三维网格面 长方体表面 命令 3d 长方体表面 B 圆锥面 C 下半球面 DI 上半球面 DO 网格 M 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W b指定角点给长方体 指定长度给长方体 50指定长方体表面的宽度或 立方体 C 80指定高度给长方体 60指定长方体表面绕Z轴旋转的角度或 参照 R 命令行 键盘输入 3d 圆锥面 命令 3d 长方体表面 B 圆锥面 C 下半球面 DI 上半球面 DO 网格 M 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W c指定圆锥面底面的中心点 指定圆锥面底面的半径或 直径 D 50指定圆锥面顶面的半径或 直径 D 0指定圆锥面的高度 50输入圆锥面曲面的线段数目 下半球面 命令 3d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 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W di指定中心点给下半球面 指定下半球面的半径或 直径 D 50输入曲面的经线数目给下半球面 32输入曲面的纬线数目给下半球面 16 上半球面 命令 3D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 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W do指定中心点给上半球面 指定上半球面的半径或 直径 D 50输入曲面的经线数目给上半球面 16输入曲面的纬线数目给上半球面 网格 命令 3d 长方体表面 B 圆锥面 C 下半球面 DI 上半球面 DO 网格 M 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W m指定网格的第一角点 100 300 100指定网格的第二角点 250 800 500指定网格的第三角点 300 500 200指定网格的第四角点 600 100 600输入M方向上的网格数量 100输入N方向上的网格数量 100 命令 3d 长方体表面 B 圆锥面 C 下半球面 DI 上半球面 DO 网格 M 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W p指定棱锥体底面的第一角点 指定棱锥体底面的第二角点 指定棱锥体底面的第三角点 指定棱锥体底面的第四角点或 四面体 T 指定棱锥体的顶点或 棱 R 顶面 T 棱锥 球面 命令 3d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 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W s指定中心点给球面 指定球面的半径或 直径 D 50输入曲面的经线数目给球面 16输入曲面的纬线数目给球面 16 圆环面 命令 3D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 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W t指定圆环面的中心点 指定圆环面的半径或 直径 D 需要数值距离 第二点或选项关键字 指定圆环面的半径或 直径 D 50指定圆管的半径或 直径 D 7输入环绕圆管圆周的线段数目 输入环绕圆环面圆周的线段数目 楔体表面 命令 3D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 棱锥体 P 球面 S 圆环面 T 楔体表面 W w指定角点给楔体表面 指定长度给楔体表面 30指定楔体表面的宽度 50指定高度给楔体表面 20指定楔体表面绕Z轴旋转的角度 绘制三维网格曲面 通过一个一个平面的网格拼凑出的一个完整的曲面 由两个变量surftab1和surftab2控制网格的大小 当数值越大时 网格越小 越逼近于曲面 三维网格曲面 旋转网格平移网格直纹网格 边界网格三维面 旋转网格 菜单栏 绘图 菜单 建模 网格 旋转网格 命令行 键盘输入 revsurf 轨迹曲面只能是线 弧 样条曲线 二维多段线和三维多段线 旋转轴必须是直线 二维多段线或是三维多段线 若选多段线作为旋转轴时 则多段线的首尾点连线为旋转轴 在AutoCAD中 由一条轨迹曲线绕某一个轴旋转生成一个用三维网格表示的回转面 旋转网格 命令 revsurf当前线框密度 SURFTAB1 32SURFTAB2 32选择要旋转的对象 选择定义旋转轴的对象 指定起点角度 30指定包含角 逆时针 顺时针 60 先设定SURFTAB1和SURFTAB2的值 指定旋转轴时 在轴上选取点的位置会影响轨迹的旋转方向 旋转方向用右手定则来判断 平移网格 菜单栏 绘图 菜单 建模 网格 平移网格 命令行 键盘输入 tabsurf 路径曲线可以是线段 圆 弧 椭圆 弧 和多段线等 用于创建多边形网格 通过指定的方向和距离 方向矢量 拉伸直线或曲线 轮廓曲线 定义的常规平移曲面 平移网格 方向矢量可以是线段或非闭合多段线 若选多段线 则多段线的首尾点连线为方向矢量 命令 tabsurf当前线框密度 SURFTAB1 32选择用作轮廓曲线的对象 选择用作方向矢量的对象 指定方向矢量时 在轴上选取点的位置会影响轨迹的平移拉伸方向 直纹网格 菜单栏 绘图 菜单 建模 网格 直纹网格 命令行 键盘输入 rulesurf 定义曲线可以是点 直线 样条曲线 圆 弧 椭圆 弧 和多段线等 用于创建在两条直线或者曲线之间创建一个表示直纹曲面的多边形网格 直纹网格 如果有一个定义曲线是闭合的 另一条定义曲线也必须闭合 点可以作为开放或闭合曲线 命令 rulesurf当前线框密度 SURFTAB1 32选择第一条定义曲线 选择第二条定义曲线 指定定义曲线的位置时不同时 对创建出的图形有影响 可创建出多边形网格自交的多边形网格 边界网格 菜单栏 绘图 菜单 建模 网格 边界网格 命令行 键盘输入 edgesurf 曲面边界可以是直线 样条曲线 圆弧 开放的二维或三维多段线等 这些边必须在端点处相交以形成一个矩形的闭合路径 用于创建在四条邻接变定义的多边形网格 边界网格 命令 edgesurf当前线框密度 SURFTAB1 32SURFTAB2 32选择用作曲面边界的对象1 选择用作曲面边界的对象2 选择用作曲面边界的对象3 选择用作曲面边界的对象4 三维面 菜单栏 绘图 菜单 建模 网格 三维面 命令行 键盘输入 3dface 用于创建具有三边或四边的平面网格 命令 3dface指定第一点或 不可见 I 指定第二点或 不可见 I 指定第三点或 不可见 I 指定第四点或 不可见 I 6 4创建三维实体 长方体楔体圆锥体表面 圆柱体圆环体球体 长方体 菜单栏 绘图 菜单 建模 长方体 命令行 键盘输入 box 命令 box指定第一个角点或 中心 C 指定其他角点或 立方体 C 长度 L 指定高度或 两点 2P 楔体 菜单栏 绘图 菜单 建模 楔体 命令行 键盘输入 wedge 命令 wedge指定第一个角点或 中心 C 指定其他角点或 立方体 C 长度 L 指定高度或 两点 2P 椎体 菜单栏 绘图 菜单 建模 椎体 命令行 键盘输入 cone 命令 cone指定底面的中心点或 三点 3P 两点 2P 切点 切点 半径 T 椭圆 E 指定底面半径或 直径 D 指定高度或 两点 2P 轴端点 A 顶面半径 T 可以先预设isolines变量值 用于指定对象上每个面的轮廓线数目 0 2047 球体 菜单栏 绘图 菜单 建模 球体 命令行 键盘输入 sphere 命令 sphere指定中心点或 三点 3P 两点 2P 切点 切点 半径 T 指定半径或 直径 D 圆柱体 菜单栏 绘图 菜单 建模 圆柱体 命令行 键盘输入 cylinder 命令 cylinder指定底面的中心点或 三点 3P 两点 2P 切点 切点 半径 T 椭圆 E 指定底面半径或 直径 D 指定高度或 两点 2P 轴端点 A 圆环体 菜单栏 绘图 菜单 建模 圆环体 命令行 键盘输入 torus 命令 torus指定中心点或 三点 3P 两点 2P 切点 切点 半径 T 指定半径或 直径 D 指定圆管半径