第11章章绘制三维图形

AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形机械工程及自动化学院工业设计系刘静华教授AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形学习目标在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用3种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。曲面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面，即具有面的特征。实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形本章重点三维绘图术语和坐标系视图观测点的设立方法绘制三维点和曲线绘制三维网格绘制三维实体通过二维对象创建三维对象AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.1三维绘图术语和坐标系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。了解三维绘图的基本术语建立三维绘图坐标系AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.1.1了解三维绘图的基本术语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，应先了解下面的一些基本术语：XY平面：它是X轴垂直于Y轴组成的一个平面，此时Z轴的坐标是0。Z轴：Z轴是一个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轴上坐标值。厚度：主要是Z轴的长度。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.1.1了解三维绘图的基本术语相机位置：在观察三维模型时，相机的位置相当于视点。目标点：当用户眼睛通过照相机看某物体时，用户聚焦在一个清晰点上，该点就是所谓的目标点。视线：假想的线，它是将视点和目标点连接起来的线。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。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.1.2建立三维绘图坐标系前面章节已经详细介绍了平面坐标系的使用方法，其所有变换和使用方法同样适用于三维坐标系。例如，在三维坐标系下，同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。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。和AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.2设置视点视点是指观察图形的方向。例如，绘制三维球体时，如果使用平面坐标系即Z轴垂直于屏幕，此时仅能看到该球体在XY平面上的投影；如果调整视点至东南等轴测视图，将看到的是三维球体。使用“视点预置”对话框设置视点使用罗盘确定视点使用“三维视图”菜单设置视点AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.2.1使用“视点预置”对话框设置视点在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【视图】|【三维视图】|【视点预设】命令(DDVPOINT)，如图所示，打开【视点预设】对话框，如图所示，为当前视口设置视点。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.2.2使用罗盘确定视点在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【视图】|【三维视图】|【视点】命令(VPOINT)，可以为当前视口设置视点。该视点均是相对于WCS坐标系的，可通过屏幕上显示的罗盘定义视点.AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.2.3使用“三维视图”菜单设置视点在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【视图】|【三维视图】子菜单中的【俯视】、【仰视】、【左视】、【右视】、【主视】、【后视】、【西南等轴测】、【东南等轴测】、【东北等轴测】和【西北等轴测】命令，可以从多个方向来观察图形，如图所示。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.3绘制三维点和曲线在AutoCAD中，用户可以使用点、直线、样条曲线、三维多段线及三维网格等命令绘制简单的三维图形。绘制三维点绘制三维直线和三维多段线绘制三维样条曲线和三维弹簧AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.3.1绘制三维点在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【绘图】面板中单击【单点】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【点】|【单点】命令，都可在命令行中直接输入三维坐标即可绘制三维点。由于三维图形对象上的一些特殊点，如交点、中点等不能通过输入坐标的方法来实现，可以采用三维坐标下的目标捕捉法来拾取点。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.3.2绘制三维直线和三维多段线在二维平面绘图中，两点决定一条直线。同样，在三维空间中，也是通过指定两个点来绘制三维直线。例如，要在视图方向VIEWDIR为(3,－2,1)的视图中，绘制过点(0,0,0)和点(1,1,1)的三维直线，可在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【绘图】面板中单击【直线】按钮，然后输入这两个点坐标即可。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.3.3绘制三维样条曲线和三维弹簧在三维坐标系下，在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【绘图】面板中单击【样条曲线】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【样条曲线】命令，可以绘制三维样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点，而是三维空间点。例如，经过点(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)绘制的三维样条曲线如图所示。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4绘制三维网格在AutoCAD2010中，在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】中的命令，可以绘制三维网格.绘制三维填充图形绘制三维面与多边三维面控制三维面的边的可见性绘制三维网格绘制旋转网格绘制平移网格绘制直纹网格绘制边界网格AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.1绘制三维填充图形【在命令行中输入【二维填充】命令(SOLID)，可以绘制三角形和四边形的有色填充区域。绘制三角形填充区域时，需要在命令行提示下依次指定三角形的3个角点，然后按下Enter键直到退出命令即可，结果如图11-13所示。绘制四边形填充区域时，应注意点的排列顺序，如果第3点和第4点的顺序不同，得到的图形形状也将不同.ABCABCDABCDAutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.2绘制三维面与多边三维面在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【三维面】命令(3DFACE)，可以绘制三维面。三维面是三维空间的表面，它没有厚度，也没有质量属性。由【三维面】命令创建的每个面的各顶点可以有不同的Z坐标，但构成各个面的顶点最多不能超过4个。如果构成面的4个顶点共面，消隐命令认为该面是不透明的，可以消隐。反之，消隐命令对其无效。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.3控制三维面的边的可见性在命令行中输入【边】命令(EDGE)，可以修改三维面的边的可见性。执行该命令时，命令行显示如下提示信息：指定要切换可见性的三维表面的边或[显示(D)]:默认情况下，选择三维表面的边后，按Enter键将隐藏该边。若选择【显示】选项，则可以选择三维面的不可见边以便重新显示它们，此时命令行显示如下提示信息：输入用于隐藏边显示的选择方法[选择(S)/全部选择(A)]全部选择:。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.4绘制三维网格在命令行中输入【三维网格】命令(3DMESH)，可以根据指定的M行N列个顶点和每一顶点的位置生成三维空间多边形网格。M和N的最小值为2，表明定义多边形网格至少要4个点，其最大值为256。12345678121110913141516AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.5绘制旋转网格在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【旋转网格】命令(REVSURF)，可以将曲线绕旋转轴旋转一定的角度，形成旋转网格。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.6绘制平移网格在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【平移网格】命令(TABSURF)，可以将路径曲线沿方向矢量进行平移后构成平移曲面，如图11-22所示。这时可在命令行的【选择用作轮廓曲线的对象:】提示下选择曲线对象，在【选择用作方向矢量的对象:】提示信息下选择方向矢量。当确定了拾取点后，系统将向方向矢量对象上远离拾取点的端点方向创建平移曲面。平移曲面的分段数由系统变量SURFTAB1确定。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.7绘制直纹网格在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【直纹网格】命令(RULESURF)，可以在两条曲线之间用直线连接从而形成直纹网格。这时可在命令行的【选择第一条定义曲线:】提示信息下选择第一条曲线，在命令行的【选择第二条定义曲线:】提示信息下选择第二条曲线。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.4.8绘制边界网格在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【边界网格】命令(EDGESURF)，可以使用4条首尾连接的边创建三维多边形网格。这时可在命令行的【选择用作曲面边界的对象1:】提示信息下选择第一条曲线，在命令行的【选择用作曲面边界的对象2:】提示信息下选择第二条曲线，在命令行的【选择用作曲面边界的对象3:】提示信息下选择第三条曲线，在命令行的【选择用作曲面边界的对象4:】提示信息下选择第四条曲线。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.5绘制三维实体在AutoCAD中，最基本的实体对象包括多段体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体及棱锥面，可以在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击相应的按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】子命令来创建。绘制多段体绘制长方体与楔体绘制圆柱体与圆锥体绘制球体与圆环体绘制棱锥面AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.5.1绘制多段体在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【多段体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【多段体】命令(POLYSOLID)，可以创建三维多段体。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.5.2绘制长方体与楔体在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【长方体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【长方体】命令(BOX)，可以绘制长方体。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.5.3绘制圆柱体与圆锥体在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【圆柱体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【圆柱体】命令(CYLINDER)，可以绘制圆柱体或椭圆柱体，如图所示。AutoCAD工程制图第十一章绘制三维图形11.5.4绘制球体与圆环体在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【球体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【球体】命令(SPHERE)，可以绘制球体。这时只需要在命令行的【指定中心点或[三点(3P)/两点(2P)/相切、