中科大AutoCAD2006教程课件09绘制和编辑三维表面

第9章

绘制和编辑三维表面●三维坐标●三维图形显示控制●绘制三维表面●三维实体操作本章学习知识点开始上一张上一张返回9.1等轴测图的绘制

本章内容目录9.2三维绘图基础知识

9.3坐标系控制

9.4三维图形的显示控制

9.5绘制三维基本形体表面

9.6特殊三维曲面的绘制

9.7三维实体操作

9.9总结提高

9.10本章习题

9.1等轴测图的绘制9.1.1设置等轴测图的绘图环境AutoCAD可以设置专门用于绘制等轴测图的环境，以便于提高作等轴测图的效率。所谓的等轴测图绘图环境，即将目标捕捉、栅格、正交模式和十字光标等辅助绘图工具都设置成专门用于绘制等轴测图的模式。等轴测图绘图环境的设置步骤如下。（1）利用【捕捉】命令设置等轴测捕捉。命令行提示如下。命令:snap//输入命令。指定捕捉间距或[开(ON)/关(OFF)/纵横向间距(A)/旋转(R)/样式(S)/类型(T)]<10.0000>:s//输入s。输入捕捉栅格类型[标准(S)/等轴测(I)]<S>:i//输入i选择等轴测模式。指定垂直间距<10.0000>://按Enter键采用默认值。命令:cursorsize//控制光标大小的参数。输入CURSORSIZE的新值<5>:20//设置新的光标大小。9.2三维绘图基础知识9.2.1三维模型的分类AutoCAD提供的建立三维模型的方法有3种：线框模型、表面模型和实体模型。每种模型的特点和用途均不相同。以下将分别加以介绍：1．三维线框模型这种模型是在二维模型的基础上创建起来的。在线框模型中没有实体表面的概念，实体是由点、线、圆弧、椭圆和样条曲线等构成的。该种模型中每一条线都是单独绘制和定位的，所以对于复杂的图形往往很难绘制和表达。因此，使用线框模型构造三维模型的效率不高。2．表面模型表面模型是更高一级的方式，它不仅定义了三维模型的边界，而且还定义了三维模型的表面。在AutoCAD中，通过多边形网格所形成的小单元来定义模型的表面，其过程相当于在框架上覆盖一层薄膜。表面模型实际上也不代表实体的真正特性。3．实体模型实体模型是构造三维模型最高级的方式。从表面上看起来，实体模型类似于消除了隐藏线的线框模型和表面模型，但在实质上，实体模型与这两种模型并不相同。实体模型可以使实体的特性在计算机中得到定义，如其重量、体积、惯性矩等。AutoCAD中提供了很多基本的三维实体，通过交、差、并等运算，可以由这些基本的三维实体构造出我们需要的复杂图形。9.2.2三维坐标及三维图形在二维绘图的过程中，用户输入的坐标是二维坐标，即（X,Y），Z坐标为默认值；而在绘制三维图形的时候，也可以直接输入三维坐标，即（X,Y,Z），屏幕是一个二维平面，用它来表达三维图形，只能得到一个方向的投影图像。9.3坐标系控制9.3.1建立用户坐标系（UCS）在AutoCAD种，用户可以根据需要定制坐标系统。利用适当的坐标系，可以很容易地绘制出各个平面内的三维面、体，从而组合成三维立体图。UCS命令的执行过程如下。命令:ucs当前UCS名称:*世界*输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)]<世界>:9.3.2控制和管理用户坐标系利用UCS命令可以实现坐标系的建立、命名、保存和加载，但是当创建的用户坐标系统增加的时候，利用命令行方式来进行操作就太不方便了。因此，AutoCAD2006提供了一个管理UCS系统的工具——UCS对话框，如图9-16所示。利用该对话框，可以对UCS进行管理操作，在命令行的【命令：】提示下输入ucsman并按Enter键即可打开UCS对话框。

图9-15UCS菜单图9-16UCS对话框9.4三维图形的显示控制

在介绍三维图形的显示控制之前，首先需要认识“视点”。在三维空间中，观察图形的方向叫做视点，在模型空间中，可以以任意点作为视点来观察图形。9.4.1设置视点【视点】就是通过输入一个点的坐标值或测量两个旋转角度定义观察方向。在机械设计中，XY平面的正交视图是主视图。【视点】命令是AutoCAD中用来设置视点的一种常用方法，它的输入方法如下：在命令行的【命令：】提示下输入vpoint并按Enter键。启动【视点】命令后，命令行提示如下。命令:vpoint***切换至WCS***当前视图方向:VIEWDIR=0.0000,0.0000,1.0000指定视点或[旋转(R)]<显示坐标球和三轴架>:9.4.2利用【视点预置】对话框设置视点通过选择标准的三维预置视图来查看模型的平行投影，以便更直观地查看图形的三维效果。在命令行的【命令：】提示下输入DDVpoint并按Enter键。弹出【视点预置】对话框即可进行视点设置。9.4.3设置特殊视点设置新的视点，除了利用上述两种方法以外，还可以直接选择【视图】|【三维视图】|【视点】命令。【三维视图】子菜单中提供了10个特殊的视图选项，每个特殊的视图均对应着惟一的一个视点，如表9-1所示。视

点对应子菜单中的选项0，0，1Top0，0，-1Bottom0，-1，0Front0，1，0Back1，0，0Right-1，0，0Left-1，-1，0SWIsometric1，-1，0SEIsometric1，1，1NEIsometric-1，1，1NWIsometric9.4.4观察图形（dview）

dview命令是【视点】命令的强化，这个命令可以使用户直观地在屏幕上围绕一个对象移动视点。dview命令可以提供给用户透视视图和平行视图，而【视点】命令只能提供平行视图。。dview命令的执行过程如下。命令:dview//输入命令。选择对象或<使用DVIEWBLOCK>://选择实体或者直接Enter键使用DVIEWBLOCK作为观察的图形对象，如图9-20所示。输入选项[相机(CA)/目标(TA)/距离(D)/点(PO)/平移(PA)/缩放(Z)/扭曲(TW)/剪裁(CL)/隐藏(H)/关(O)/放弃(U)]:9.4.5动态观察图形AutoCAD提供了三维动态观察器用以动态地观察三维图形，使用3Dorbit命令，可以激活当前视口中交互的三维动态观察器视图。使用定点设备从模型周围的各个点操作整个模型或模型中的任意对象的视图。选择三维动态观察器后，在当前的绘图区中，将激活一个互动式的三维轨迹显示。用户可以用光标对模型的视角进行控制和操作，从任意的角度观察全部的模型。三维轨迹显示将显示一个圆弧球。在圆弧球的4个象限点上，由4个小圆将圆弧球分为4个象限，圆弧球的中心点是固定的视角目标点。屏幕上还会出现圆弧球和着色的UCS坐标系。9.4.6设置多视窗

视窗是AutoCAD在屏幕上用于显示图形的一个矩形区域。通常情况下，用户往往将整个绘图区域作为一个视窗，用户观察和绘制图形均是在视窗中进行的。在绘制三维图形的时候，用户也可根据需要把作图屏幕分割成几个视窗，在各个视窗中设置不同的视点，从而更清楚地描述实体。在AutoCAD中，可以通过对话框和命令行两种方式设置多视窗。以下将分别加以介绍。（1）选择【视图】|【视口】|【新建视口】命令，或者在命令行的【命令：】提示下输入Vports并按Enter键，AutoCAD将弹出【视口】对话框，如图9-23所示。（2）该对话框包括两个选项卡，【新建视口】选项卡和【命名视口】选项卡，设置视窗均可在【新建视口】选项卡完成，【命名视口】选项卡用来选取已命名的多视窗模式。使用对话框方式来进行多视窗的设置虽然直观、简单，但不能对设定的视窗配置进行存储、调用和删除等操作。如果用户想对已配置好的多视窗进行上述操作，就需要使用命令行方式。图9-23【视口】对话框9.5绘制三维基本形体表面

在AutoCAD中，可以直接生成的基本形体表面包括长方体表面、棱锥体表面、楔形体表面、圆顶、球面、圆锥、圆环、圆盘和四边形网格。AutoCAD提供了专门的工具栏用于简化三维表面的绘制。9.5.1曲面概述曲面可以用不同的方式给定，主要是根据运动规律解决曲面上的定位问题和度量问题。曲面可以看做是一条直线在空间做有规律的连续运动或无规律的连续运动所形成的轨迹，或者说曲面是运动线所有位置的集合。曲面建模是一种比较复杂的建模方式，它不仅要定义三维对象的边而且要定义面，AutoCAD曲面模型使用多边形网格定义镶嵌面，由于网格是平面的，一次网格只能近似曲面。在机械绘图中曲面应用广泛，例如绘制钣金等。（1）选择【绘图】|【曲面】命令，弹出下一级菜单，如图9-24所示。（2）选择其中的【三维曲面】命令，弹出【三维对象】对话框。（3）该对话框中列出了一些基本形体图案，左边列出了各个形体相对应的名称，用户可以用光标直接在图例上拾取，双击选定需要的曲面即可，如图9-25所示。图9-25【三维对象】对话框9.5.2绘制长方体表面绘制长方体表面的方法是：单击【曲面】工具栏上的【长方体表面】按钮，或在命令行的【命令：】提示下输入ai_box并按Enter键，【长方体表面】命令的执行过程如下。命令:_ai_box指定角点给长方体表面://指定长方体的第一个角点。指定长度给长方体表面://输入长度。指定长方体表面的宽度或[立方体(C)]://输入宽度或者选择Cube正方体选项。指定高度给长方体表面://输入高度。指定长方体表面绕Z轴旋转的角度或[参照(R)]://指定长方体表面绕Z轴旋转的角度。9.5.3绘制楔体表面单击【曲面】工具栏上的【楔体表面】按钮，或在命令行的【命令：】提示下输入ai_wedge并按Enter键，命令行提示如下。命令:ai_wedge正在初始化...已加载三维对象。指定角点给楔体表面://指定楔体的第一个角点。指定长度给楔体表面://输入长度。指定楔体表面的宽度://输入宽度指定高度给楔体表面://输入高度。指定楔体表面绕Z轴旋转的角度://指定长方体表面绕Z轴旋转的角度。9.5.6绘制球面、上半球面和下半球面

.指定中心点给球面:指定球面的半径或[直径(D)]: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>:按照命令行的提示依次输入球体的中心点、半径、输入球面的经线数和纬线数即可。生成的球面、上半球面和下半球面如图9-28所示。图9-28球面、上半球面和下半球面9.5.7绘制圆环面圆环面即创建一个沿圆环体的外表面创建三维多边形网格。绘制圆环面的方法是：单击【曲面】工具栏上的【圆环面】按钮或者在命令行的【命令：】提示下输入ai_torus并按Enter键，【圆环面】命令的执行过程如下。命令:_ai_torus指定圆环面的中心点:指定圆环面的半径或[直径(D)]://指定圆环面半径或直径。指定圆管的半径或[直径(D)]://指定圆管的半径或直径。输入环绕圆管圆周的线段数目<16>://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<16>://输入环绕圆环面圆周的线段数目。绘制的圆环表面如图9-29所示。图9-29圆环表面9.6特殊三维曲面的绘制9.6.1绘制旋转曲面旋转曲面是轮廓曲线绕指定的轴旋转形成的。【旋转曲面】命令用于将一条曲线（包括直线、弧线、圆、多段线等）绕指定的一条轴旋转而生成三维表面。命令:_revsurf当前线框密度:SURFTAB1=30SURFTAB2=30选择要旋转的对象://选中需要旋转的轮廓线。选择定义旋转轴的对象://选择旋转轴。指定起点角度<0>://指定起始角度。指定包含角(+=逆时针，-=顺时针)<360>:180//指定包含角度。9.6.2绘制平移曲面单击【曲面】工具栏上的【平移曲面】按钮，命令行提示如下。命令:_tabsurf当前线框密度:SURFTAB1=30选择用作轮廓曲线的对象://指定曲线作为轮廓曲线。选择用作方向矢量的对象://指定直线作为方向矢量。依次确定这两个对象之后，即可生成平移曲面。9.6.3绘制直纹曲面

直纹曲面】命令用于在选择的两个物体（点、直线、样条线、圆、圆弧和多段线等）之间建立起一个三维表面。在命令行的【命令：】提示下输入rulesurf并按Enter键或单击【曲面】工具栏上的【直纹曲面】按钮。即可启动【直纹曲面】命令。利用【直纹曲面】命令创建直纹曲面，提示如下。命令:_rulesurf当前线框密度:SURFTAB1=30选择第一条定义曲线:选择第二条定义曲线:选择完Enter即可。9.6.4绘制边界曲面绘制边界曲面的方法如下：单击【曲面】工具栏上的【边界曲面】按钮或者在命令行的【命令：】提示下输入edgesurf，然后按Enter键。【边界曲面】命令的执行过程如下。命令:_edgesurf当前线框密度:SURFTAB1=6SURFTAB2=6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:按照命令行的提示依次指定作为曲面边界的对象，即可绘制出边界曲面。9.7三维实体操作均为实例，参考书上机实践注：上机实践请参考课本。9.9总结提高灵活地掌握三维实体的创建，可以使其他用户更好地理解复杂零件的构成。同时，三维实体表面绘制也是从平面到三维的一个过渡。只有掌握三维表面的绘制，才能真正掌握AutoCAD的三维实体模型的创建。利用【视点】命令设置的视点的投影是轴测投影图，不是透视投影图，其投影方向是视点和坐标原点的连线；视点只是说明观察图形的方向，并不指定距离，即选择视点和原点的连线及其延长线上的任何一点，得到的都是相同的观察效果。在屏幕上移动光标的时候，可以发现随着光标的位置变化，光标的形式也发生了改变，不同指针的含义如下。当在圆弧球内部移动时，光标为由两条线包围的小球，此时拖动鼠标可以自由地显示图形。当在圆弧球外部移动时，光标为一带有箭头的圆包围小球。在圆弧球外部拖动光标，视角在经过圆弧球的中心且垂直于屏幕的方向移动，称为“滚动”（Roll）。当光标移动到左或右边的象限小圆的时候，光标变为水平的椭圆包围的一个小球，移动光标将按经过圆弧球的中心延伸的Y轴进行旋转。当光标移动到上或下边的小球时，光标变成垂直的椭圆包围的一个小球，拖动光标将按经过圆弧球的中心延伸的X轴进行旋转。9.10本章习题一、填空题1．AutoCAD2006中提供的3种三维模型分别是_______、_______和_______。2．_______命令用于将一条曲线（包括直线、弧线、圆和多