景高专AutoCAD2002计算机辅助设计课件第11章 创建三维对象

第十一章创建三维对象第一节三维坐标系有世界坐标系（WCS）：图标中有“W”，表示当前坐标系为WCS。这是系统的缺省设置。用户坐标系（UCS）：图标中没有“W”，表示当前坐标系为UCS。一.三维坐标：这是一种固定坐标系。直角坐标：通常X轴向右，Y轴向上，Z轴指向用户。当采用不同的视图角度时，据右手法则确定Z轴正方向和各轴旋转方向。右手法则：伸出右手，使拇指、食指、中指分别成90度；使拇指指向X轴正向，食指指向Y轴正向，则中指指向Z轴正向。旋向判断：右手握住旋转轴，让拇指指向旋转轴正向，其余四指的卷曲方向即为旋转的正方向。三维坐标表示：绝对坐标：“x,y,z”相对坐标：@x,y,z。柱面坐标：（1）由下面定位点的位置：空间某一点A在xoy平面上的投影A’与当前坐标系原点的距离d;该点A和原点的连线OA在xoy平面上的投影OA’与X轴正向的夹角α；垂直于xoy平面的Z轴高度。（2）即用：距离<角度，z坐标值表示=d<α，z。球面坐标：（1）由下面几向确定点的位置：空间某一点A与当前坐标原点的距离D；该点A和原点的连线OA在xoy面上的投影OA’与X轴正向的夹角α。该点和坐标原点的连线OA与xoy平面的夹角β；（2）即用：距离<角度<角度=D<α<β表示。第二节用户坐标系功能：定义用户自己的坐标系。调用：a.菜单：工具\新建UCS；b.命令：UCS；c.工具栏：UCS工具栏\UCS。选项说明：新建：原点：缺省项，通过平移当前坐标系的原点来定义一个新的UCS。新的UCS的X，Y，Z的正向均保持不变。Z轴：通过指定一个新坐标原点和Z轴正向上的一点，在不改变X、Y轴正向的条件下，将UCS设置到指定位置。三点：通过3点来定义新的UCS。对象：通过指定一个对象来定义一个新的坐标系。拾取圆时圆心为新原点，X轴通过拾取点；拾取直线时，X轴方向与直线方向一致。表面：通过指定一个三维表面和X、Y轴正向来定义一个新的坐标系。视图：系统将UCS的xoy平面设置在与当前视图平行的平面上，且原点为当前UCS的原点。x/y/z：绕x轴或y轴或z轴按给定的角度旋转当前坐标从而得到一个新的UCS。移动：可通过在三维空间中任意移动坐标原点或沿Z轴移动坐标原点来移动当前的用户坐标系。正交：使用AutoCAD预置UCS的六个坐标系。上一个：将恢复到最近一次使用的UCS。恢复：可将原来保存的UCS置为当前UCS。保存：将当前的UCS用指定的名称保存。删除：从当前图形保存的UCS列表中删除一个UCS。应用：将当前视口中的UCS用到其它视口中。？：用于列出指定名称的UCS信息或当前图形中全部UCS信息。世界：将当前坐标系设置成世界坐标系。恢复世界坐标系：UCS工具栏\世界UCS；工具\命名UCS；工具\新建UCS\世界。命名UCS：保存和恢复用户坐标系：保存UCS：a.工具\命名或UCS命令\保存；b.在命名UCS选项卡中，“未命名”上右击，选“重命名”。

恢复UCS：先定义保存的多个UCS；若想恢复一个UCS为当前UCS，则在工具\命名UCS中选一个UCS，置为当前即可。正交用户坐标系：工具\正交\预置，进行选择设置。设置UCS图标和视口：在UCS对话框中，选“设置”选项卡；在“UCS”图标设置中选择；在UCS设置组件中选择。三维视图：功能：在模型空间中，用户可从不同位置来观察图形。调用：a.菜单：视图\三维视图；b.命令：VIEW（视图）或V；c.工具栏：视图工具栏或标准\命名视图弹出式工具栏。第三节创建三维线框模型AutoCAD支持三种类型的三维模型：线框模型：只描述了三维对象的骨架；没有面和体的特征，只有点和线的特征；曲面模型：使用多边形网格定义表面；仅有线和面的特征，没有体的特征；实体模型：有线、面、体的特征；不要将不同的建模方式混用。一.利用二维对象创建线框模型：输入三维点的坐标值“x,y,z”来创建；定义一个UCS来设置缺省的构造平面，然后在其上绘图；在二维空间创建对象后，将其移动到三维空间中的合适位置上。二.利用直线和样条曲线创建线框模型：用直线（LINE——L）和样条曲线(SPLINE——SPL）创建三维直线和三维样条线。三.利用三维多段线创建线框模型：功能：创建三维多段线。调用：a.菜单：绘图\三维多段线；b.命令：3DPOLY或3P；说明：缺省为指定3D多段线的下一端点；选“闭合”则系统自动将3D多段线首尾相连成闭合。第四节创建三维表面模型表面模型不仅含有三维对象的边界，而且还含有它的表面特征；AutoCAD的表面模型使用多边形网格（即小平面）来表示曲面；网格密度：由M乘N顶点的矩阵来决定；小平面数目越多组合起来就可近似构成曲面。网格面可以进行消隐、着色、渲染处理；网格可以是开放或闭合的。系统变量surftab1、surftab2可改变网格密度。一.创建预定义三维曲面（表面）网格：功能：创建系统提供的基本表面对象。调用：a.菜单：绘图\表面\三维曲面；b.命令：3D。选项说明：共9个选项。创建长方体表面：命令：ai_box；创建圆锥体：命令：ai_cone；创建下半球面：命令：ai_dish；创建上半球面：命令：ai_dome；创建网格：命令：ai_mesh；创建棱锥面：命令：ai_pyramid；创建球面：命令：ai_sphere；创建圆环面：命令：ai_torus；创建楔体表面：命令：ai_wedge；二.创建三维网格：功能：创建M和N方向均为开状态的三维多边形网格（即非闭合的多边形网格）。调用：a.菜单：绘图\表面\三维网格；

b.命令：3DMESH；

c.工具栏：曲面\三维网格；说明：M×N的取值在2~256间；各点的输入须按顺序；此法需输入M×N点的坐标。创建网格后，可用命令：PEDIT使网格闭合；该命令可创建非常不规则的表面；该命令主要是提供给二次开发的程序员使用

三.创建三维面：功能：在三维空间创建一个三边或四边表面。调用：a.菜单：绘图\表面\三维面；b.命令：3DFACE或3F;c.工具栏：曲面\三维面。说明：按提示输入3D面的4个顶点，即可创建一个三维面，在指定3D面的4个顶点时，必须按顺时针或逆时针方向进行；选择“I”控制边的可见性：在指定每条边的第一个顶点时，输入I即可将该边设为不可见；如一个三维面的四条边均不可见，则该三维面按线框形式显示时处于不可见状态，但在消隐后的图中，它可以挡住后面的物体，并在着色时会被显示出来。在创建完三维面后，可用EDGE命令来控制三维面各边的可见性。四.创建旋转曲面：功能：将对象绕轴旋转来创建旋转曲面。调用：a.菜单：绘图\表面\旋转曲面；b.命令：REVSURF；c.工具栏：曲面工具栏\旋转曲面。选项说明：旋转的轮廓线定义了表面网格的N方向，可是直线、多段线，样条曲线、圆弧或椭圆旋转轴线定义了表面网格的M方向，可是直线或非闭合的多段线。如用多段线为回转轴，则将使用多段线第一个顶点到最后一个顶点的矢量来确定旋转轴；变量suretab1、suretab2控制网格密度。五.创建平移曲面（绘制拉伸曲面）：功能：将路径轮廓曲线沿方向矢量平移后创建平移曲面。调用：a.菜单：绘图\表面\平移曲面；b.命令：TABSURF；c.工具栏：曲面工具栏\平移曲面。3.

说明：路径曲线（轮廓线）用于形成网格的表面，可是直线、圆（圆弧）、椭圆（弧）、多段线、样条曲线。方向矢量用于指明拉伸的方向和长度，可是直线或非闭合的多段线。对于点，另一个对象可是闭合，也可是打开的；如两个边界对象是闭合的，则选取点的位置对创建规则表面没有影响；如两个对象都是打开的，则选取点的位置不同，将影响曲面的形状；直纹曲面以2×N多边形网格的形式构造；网格的N方向是沿边界曲线的方向。六.创建直纹曲面：功能：在两个对象间创建直纹曲面。调用：a.菜单：绘图\表面\直纹曲面；b.命令：RULESURF；c.工具栏：曲面工具栏\直纹曲面。3.

说明：可用两个不同的对象来定义直纹曲面的边界，如点、直线、多段线、样条曲线、圆弧或椭圆等作为边界。这两个对象必须同时闭合或同时打开的：七.创建边界曲面：功能：通过四条相连的边进行插值获得双立方体曲面，即边界曲面。调用：a.菜单：绘图\表面\边界曲面；b.命令：EDGESURF；c.工具栏：曲面工具栏\边界曲面。说明：可选择直线、多段线、样条曲线、圆弧或椭圆弧等作为边界线。这些线必须首尾相连，形成闭合曲线。选择边的顺序不同，生成的曲面不同；选择的第一条边确定网格的M方向，第二条边确定N方向。八.设置厚度创建三维模型：功能：设置对象厚度创建三维模型。调用：a.菜单：格式\厚度；b.命令：THICKNESS。说明：对象厚度为正表示沿Z轴正向拉伸，厚度为负表示沿Z轴负向拉伸，厚度为“0”表示不拉伸。可改变直线、多段线、圆、圆弧等对象的外观。具有厚度的对象能被消隐、着色及渲染处理。九.通过修改二维对象的标高和厚度来创建曲面网格。调用：a.菜单：工具\特性；

b.命令：PROPERTIES或CH或MO；c.工具栏：标准\对象特性。第五节创建三维实体模型实体信息最完全，复杂的实体模型比线框和网格模型容易构造和编辑；三种创建实体模型的方法：从基本实体创建；沿路径拉伸二维对象；绕轴旋转二维对象；通过布尔运算可将简单实体组合成复杂实体；实体可进行倒角、圆角等编辑处理；可将实体剖切成两部分或获得二维剖面；实体可用线框显示，也可对实体进行消隐、着色或渲染处理；可分析实体的质量、体积、重心等物理特性；分解实体，可分解为网格和线框对象；系统变量：ISOLINES：控制曲线弯曲的平滑度；FACETRES：调整着色和消隐对象的平滑度。一.创建长方体：功能：用于创建长方体或立方体。调用：a.菜单：绘图\实体\长方体；b.命令：BOX；c.工具栏：实体工具栏\长方体。选项说明：可通过“CE”（中心点）来创建长方体或立方体。立方体：通过指定长度创建立方体。边长：通过指定长、宽、高创建长方体。在视图\消隐或着色工具栏\消隐，可去除实体模型上的隐藏线。AutoCAD创建的长方体或立方体的基面通常与当前UCS的XY平面平行，各边与X、Y、Z轴平行；使用3D命令创建的是仅由表面定义的长方体二.创建圆锥体：功能：用于创建圆锥体。调用：a.菜单：绘图\实体\圆锥体；b.命令：CONE；c.工具栏：实体工具栏\圆锥体。选项说明：选择“E”(椭圆）可创建椭圆锥；缺省情况，锥体的基面位于UCS的XY平面上；指定锥体的高度时，正值，向Z轴正向绘制，反之向Z轴负向绘制；如要创建圆台，则绘制二维圆并“拉伸”。三.创建圆柱体：功能：用于创建圆柱体。调用：a.菜单：绘图\实体\圆柱体；b.命令：CYLINDER；c.工具栏：实体工具栏\圆柱体。选项说明：选择“E”可创建椭圆柱；柱体的基面位于UCS的XY平面上；如指定另一基面的中心点，则可创建基面不与当前UCS共面的柱体；指定柱体的高度时，正值则向Z轴正向绘制，反之向Z轴负向绘制；四.创建球体：功能：创建球体。调用：a.菜单：绘图\实体\球体；b.命令：SPHERE；c.工具栏：实体工具栏\球体。选项说明：可选择“D”（直径）来建立球体；用isolines系统变量控制线框密度；球的纬线平行于当前UCS的XY平面，中心轴与当前UCS的Z轴平行。五.创建楔体：功能：用于创建楔体。调用：a.菜单：绘图\实体\楔体；b.命令：WEDGE或WE；c.工具栏：实体工具栏\楔体。选项说明：可用指定“CE”（中心点）来建立楔体；柱体的基面平行于当前UCS的XY平面上，其斜面部分与第一角相对，高度平行于Z轴，且可正、可负。六.创建圆环体：功能：用于创建圆环体。调用：a.菜单：绘图\实体\圆环体；b.命令：TORUS或TOR；c.工具栏：实体工具栏\圆环体。选项说明：可选择“D”创建圆环体。当输入圆环半径和圆管半径都为正，且圆管半径大于圆环半径，则圆环中心出现自交现象，不再有中心孔。如将圆环半径设为负值，圆管半径为正值，且圆管半径的绝对值大于圆环半径的绝对值，则创建出的实体为橄榄球体。七.创建拉伸实体：功能：用于创建拉伸实体。调用：a.菜单：绘图\实体\拉伸；b.命令：EXTUDE或EXT；c.工具栏：实体工具栏\拉伸。选项说明：可选择“P”（沿路径拉伸）来创建拉伸实体拉伸锥度范围：-90°~90°。拉伸对象可是矩形、多边形、2D多段线、圆、椭圆、封闭的样条曲线等二维对象。1）拉伸对象必须封闭；2）拉伸对象必须为一个整体；路径曲线可是：直线、圆、圆弧、椭圆弧、多段线或样条曲线；要拉伸的多段线应包含至少3个顶点但不能多于500个顶点；如果选择的多段线具有宽度或厚度，则将忽略后进行拉伸。八.创建旋转实体：功能：用于创建旋转实体。调用：a.菜单：绘图\实体\旋转；

b.命令：REVOLVE或REV；c.工具栏：实体工具栏\旋转。选项说明：可选择“o\x\y”来创建旋转对象；旋转对象为必须封闭的二维对象，可是2D多段线、多边形、矩形、圆、椭圆、闭合样条曲线、圆环、面域；旋转对象必须为一个整体；作为旋转轴线的对象有直线和多段线中的单条线段，轴的正向从这条直线的最近端点指向最远端点。一次只能旋转一个对象。九.创建组合实体：通过布尔运算可创建复杂的实体。并运算：功能：将两个以上的实体或区域合并成组合实体或区域。调用：a.菜单：修改\实体编辑\并集；

b.命令：UNION或UNI；

c.工具栏：实体编辑工具栏\并集。说明：可合并不在同一区域或空间的面域或实体，可将不相交或不接触的面域或实体进行合并；合并后的实体是一个整体。差运算：功能：从一些实体中减去另一些实体。调用：a.菜单：修改\实体编辑\差集；

b.命令：SUBTRACT或SU；

c.工具栏：实体编辑工具栏\差集；说明：先选择被减实体，后选择减实体。交运算：功能：创建几个实体的公共部分。调用：a.菜单：修改\实体编辑\交集；

b.命令：INTERSECT或IN。

c.工具栏：实体编辑工具栏\交集。第六节三维显示一.设置视点：功能：用于设置三维空间的观察点。调用：a.菜单：视图\三维视图\视点；b.命令：VPOINT或-VP。说明：该命令可让用户从指定位置向原点方向观察；该命令所设视点均是相对于WCS坐标系。操作方法：可输入一个点，将该点与坐标原点的连线方向作为观察方向；旋转：据角度确定视点方向；显示坐标球和三轴架：坐标球相当于一个球体的俯视图，十字光标代表视点位置。拖动鼠标使光标在坐标球范围内移动。中心点相当于北极(0,0,1)，相当于视点在球体的上半部；内环为赤道(1,1,0)；整个外环为南极(0,0,-1)；光标位于内环之内时，相当于视点在球体的上半球体；当光标位于内环与外环之间时，相当于视点在球体的下半球体。二.设置动态视点：功能：用于设置三维空间的观察点。调用：a.菜单：视图\三维视图\视点预置；b.命令：DDVPOINT或VP。说明：设置与X轴的角度：确定新的视点方向在XY平面内的投影与X轴正向的夹角β。设置与XY平面的角度α：即新视点方向与XY平面的夹角。设置观察角度：缺省设置为相对于当前WCS坐标系的。若选择相对于UCS：则设置的角度值为相对于UCS坐标系的。设为平面视图：查看图形的状态为平面视图状态，角度不能调整。三.观察平面视图：功能：用于将当前视区设置为平面视图。调用：a.菜单：视图\三维视图\视点；

b.命令：PLAN。说明：当前UCS：设置的视图为当前UCS的xy平面视图；UCS：将当前的视图修改为以前保存的用户坐标系xy平面视图。世界：将当前的视图修改为世界坐标系的XOY平面视图。四.三维动态观察器：调用：a.菜单：视图\三维动态观察器；

b.命令：3DORBIT或3DO；c.工具栏：1）标准\三维动态观察器；2）三维动态观察器工具栏；

d.快捷菜单：三维动态观察器\右击。基本操作：在执行该命令前如没有选择任何对象，则在命令的执行过程中可观察到整个图形；在执行该命令前，如选择了对象，则在命令的执行过程中，只观察所选对象的效果；在使用该命令时，被观察的目标保持不变，而视点（相当于照相机）围绕目标点在三维空间转动；球形光标：光标位于象限仪内部才；可做水平、垂直、沿任意方向的拖动和旋转；圆形光标：只能在光标位于象限仪外部时显示；如沿象限仪的圆周拖动光标，则视图围绕通过象限仪中心且与象限仪平面垂直的轴线转动。水平椭圆光标：光标位于左右两侧小圆圈内时显示；如果拖动光标，则视图围绕通过象限仪中心且与Y轴平行的轴线滚动；垂直椭圆光标：光标位于上下两侧两个小圆圈内显示；如果拖动光标，则视图围绕通过象限仪中心且与X轴平行的轴线滚动。其它操作：在三维动态观察器状态下右击；三维动态观察器工具栏；平移视图：三维平移。缩放视图：三维实时缩放，上下移动进行。其它操作：调整距离：上下移动光标来调整相机与目标点间的距离；旋转相机：移动光标，模拟三脚架上旋转相机效果；连续观察：运动的速度由拖动光标的速度决定；窗口缩放：对指定区域进行缩放；范围缩放：在视口中以最大范围显示图形；调整剪裁平面：将当前绘图区中的对象绕水平轴旋转90度显示；在调整剪裁平面窗口中右击，将出现以下项：调整前剪裁平面：