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第8章三维绘图8.1三维绘图基础8.2轴测图的绘制8.3绘制实体及曲面模型8.4编辑三维图形第8章轴承本章要介绍的主要内容如下:·三维绘图基础。·绘制实体。·编辑三维图形。通过本章的学习，读者可以掌握在工程绘图中，常常需要绘制三维(3D)图形或实体建模。AutoCAD系统也提供了较为完善的三维((3D)立体表达能力，合理运用其三维功能，可以准确地表达设计思想，提高设计效率，使读图人员能快速而准确地理解图样的设计意图。返回8.1三维绘图基础8.1.1概述1.AutoCAD系统的三维模型的类型及特点1)线框模型由三维线对三维实体轮廓进行描述。属于三维模型中最简单的一种。它没有面和体的特征，由描述实体边框的点、直线和曲线所组成。绘制线框模型时，是通过三维绘图的方法在三维空间建立线框模型，只需切换视图即可。线框模型显示速度快，但不能进行消隐、着色或渲染等操作。下一页返回8.1三维绘图基础2)表面模型由三维实体构成。它不仅定义了三维实体的边界，而且还定义了它的表面，因而具有面的特征。可以先生成线框模型，将其作为胃架在上面附加表面。表面模型可以消隐(Hide、着色(Shade)和渲染(Render)。但表面模型是空心结构，在反映内部结构方面存在不足。下一页返回上一页8.1三维绘图基础3)实体模型由三维实体造型(Solids)构成。它具有实体的特性。可以对它进行钻孔、挖槽、倒角以及布尔运算等操作，还可以计算实体模型的质量、体积、重心、惯性矩，还可以进行强度、稳定性及有限元的分析，并且能够将构成的实体模型的数据转换成NC(数控加工)代码等。无论在表现形体形状或内部结构方面，具有强大的功能，还能表达物体的物理特征及数据生成。下一页返回上一页8.1三维绘图基础2.AutoCAD系统的主要三维功能1)设置三维绘图环境在世界坐标系(WCS)内，设置任意多个用户坐标系(UCS)、坐标系图标控制、基面设置。2)三维图形显示功能可以用视点(Vpoint)三维动态轨道(3Dorbit)、透视图(Dview)、消隐(Hide)、着色(Shade)、渲染(Render)等方式显示三维形体。下一页返回上一页8.1三维绘图基础3)三维绘图及实体造型功能提供了绘制三维点、线、面、三维多义线、三维网格面、基本三维实体及基本三维实体造型等功能。下一页返回上一页8.1三维绘图基础4)三维图形编辑对三维图形在三维空间进行编辑操作，如旋转、镜像、三维多义线、三维网格面及三维实体表面等。在绘制二维图形时，所有的操作都在一个平面上(即XY平面，也称为构造平面)完成。但在三维绘图(或二维半绘图，即G轴方向只确定物体的高度)时，却经常涉及坐标系原点的移动、坐标系的旋转及作图平面的转换。所以在绘图三维图形时，首先应设置三维绘图环境。因此，三维模型图形绘制时，绘图环境的设置及显示是非常重要的，只有确定合适的三维绘图环境及显示，才能绘制及显示出三维图形。下一页返回上一页8.1三维绘图基础3.三维绘图相关术语在创建三维图形前，应首先↙解下面几个术语，如图8-1所示。(1)XY平面:它是一个平滑的三维面，仅包含X轴和Y轴，即G坐标为(0，0)。(2)Z轴:它是三维坐标系的第三轴，它总是垂直于XY面。(3)平面视图:以视线与Z轴平行所看到的XY平面上的视图即为平面视图。(4)高度:Z轴坐标值。(5)厚度:指三维实体沿Z轴测量的长度。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(6)相机位置:若假定用照相机作比喻，观察三维图形，照相机的位置相当于视点。(7)目标点:通过照相机看某物体时，聚集到一个清晰点上，该点就是所谓的目标点。在AutoCAD中，坐标系原点即为目标点。(8)视线:假想的线，它把相机位置与目标点连接起来。(9)与XY平面的夹角:即视线与其在XY平面的投影线之间的夹角。(10)XY平面角度:即视线在XY平面的投影线与X轴之间的夹角。下一页返回上一页8.1三维绘图基础8.1.2用户坐标系用户坐标系是根据需要符合右手定则的空间三个互相垂直的X、Y、Z轴，设置在世界坐标系中的任意点上，并且还可以旋转及倾斜其坐标轴。下一页返回上一页8.1三维绘图基础1.世界坐标系和用户坐标系1)世界坐标系世界坐标系英文全称为WorldCoordinateSystem，简称WCS，又称为通用坐标系。在未指定用户UCS坐标系时，AutoCAD将世界坐标系(WCS)设为默认坐标系。世界坐标系是固定，不能改变。下一页返回上一页8.1三维绘图基础2)用户坐标系使用世界坐标系，绘图和编辑都在单一的固定坐标系中进行。这个系统对于二维绘图基本能够满足，但对于三维立体绘图，实体上的各点位置关系不明确，绘制三维图形会感到很不方便。因此，在AutoCAD系统中可以建立自己的专用坐标系。用户坐标系英文全称为UserCoordinateSystem，简称UCS。下一页返回上一页8.1三维绘图基础2.创建与使用用户坐标系1)命令功能定义用户坐标系，用于精确绘图时使用。2)命令调用命令行:UCS↙通过输入命令提示完成UCS设置。提示: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)]世界:(输入选项)↙下一页返回上一页8.1三维绘图基础各选项说明如下。(1)【指定UCS的原点】(图8-2)。①使用一点、两点或二点定义一个新的UCS。如果指定单个点，当前UCS的原点将会移动而不会更改X,Y和Z轴的方向。②指定X轴上的点或接受:指定第二点或按[Enter]键以将输入限制为单个点;如果指定第二点，UCS将绕先前指定的原点旋转，以使UCS的X轴正半轴通过该点。下一页返回上一页8.1三维绘图基础③指定XY平面上的点或接受:指定第三点或按[Enter]键以将输入限制为两个点;如果指定第三点，UCS将绕X轴旋转，以使UCS的XY平面的Y轴正半轴包含该点。提示:如果输入了一个点的坐标且未指定Z坐标值，将使用当前Z值。(2)【面(F)】将UCS与三维实体的选定面对齐。要选择一个面，请在此面的边界内或面的边上单击，被选中的面将亮显，UCS的X轴将与找到的第一个面上的最近的边对齐。下一页返回上一页8.1三维绘图基础选择实体对象的面:输入选项[下一个(N)/X轴反向(X)/Y轴反向(Y)]接受:下一个:将UCS定位于邻接的面或选定边的后向面。X轴反向:将UCS绕X轴旋转180°。Y轴反向:将UCS绕Y轴旋转180°。接受:如果按[Enter】键，则接受该位置。否则将重复出现提示，直到接受位置为止。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(3)【命名(NA)】。按名称保存并恢复通常使用的UCS方向。输入选项[恢复(R)/保存(S)/删除((D)/?]:指定选项恢复:恢复已保存的UCS，使它成为当前UCS。输入要恢复的UCS名称或[?]:输入名称或输入?名称:指定一个已命名的UCS。?一列出UCS:下一页返回上一页8.1三维绘图基础列出当前已定义的UCS的名称。输入要列出的UCS名称*:输入名称列表或按[ENTER]键列出所有UCS。保存:把当前UCS按指定名称保存。名称最多可以包含255个字符，包括字母、数字、空格和和本程序未作他用的特殊字符。输入保存当前UCS的名称或[?]:输入名称或输入?下一页返回上一页8.1三维绘图基础名称使用指定的名称保存当前UCS。?一列出UCS列出当前已定义的UCS的名称。要列出的UCS名称*:输入名称列表或按【ENTER】键列出所有UCS下一页返回上一页8.1三维绘图基础删除:从已保存的用户坐标系列表中删除指定的UCS。输入要删除的UCS名称无:输入名称列表或按[ENTER]键如果删除的已命名UCS为当前UCS，当前UCS将重命名为UNNAMED。下一页返回上一页8.1三维绘图基础?一列出UCS列出用户定义坐标系的名称，并列出每个保存的UCS相对于当前UCS的原点以及X、Y和Z轴。如果当前UCS尚未命名，它将列为WORLD或UNNAMED，这取决于它是否与WCS相同。输入要列出的UCS名称*:输入一个名称列表。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(4)【对象(OB)】(图8-3)。根据选定三维对象定义新的坐标系。新建UCS的拉伸方向(Z轴正方向)与选定对象的拉伸方向相同。选择对齐UCS的对象:选择对象。该选项不能用于下列对象:三维多段线、三维网格和构造线。对于大多数对象，新UCS的原点位于离选定对象最近的顶点处，并且X轴与一条边对齐或相切。对于平面对象，UCS的XY平面与该对象所在的平面对齐。对于复杂对象，将重新定位原点，但是轴的当前方向保持不变。如下表8-1所示定义新UCS。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(5)【上一个(P)】。恢复上一个UCS，程序会保留在图纸空间中创建的最后10个坐标系和在模型空间中创建的最后10个坐标系。重复该选项将逐步返回一个集或其他集，这取决于哪一空间是当前空间。下一页返回上一页8.1三维绘图基础如果在单独视口中保存了不同的UCS设置并在视口之间切换，程序将不会在【上一个】列表中保留这些UCS。但是，如果在某个视口中修改UCS设置，程序将在【上一个】列表中保留子后一个UCS设置。例如，将UCS从【世界】修改为【UCS1】时，AutoCAD将把【世界】保持在【上一个】列表的顶部。如果切换视口，使【主视图】成为当前UCS，接着又将UCS修改为【右视图】，则【主视图】UCS保留在【上一个】列表的顶部。这时如果在当前视口中选择【UCS】→【上一个】选项两次，那么第一次返回【主视图】UCS设置，第二次返回【世界】。请参见UCSVP系统变量。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(6)【视图(V)】。以垂直于观察方向(平行于屏幕)的平面为XY平面，建立新的坐标系。UCS原点保持不变。(7)【世界(w)】。将当前用户坐标系设置为世界坐标系。WCS是所有用户坐标系的基准，不能被重新定义。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(8)(X/Y/Z)(图8-4)。绕指定轴旋转当前UCS。指定绕n轴的旋转角度0:指定角度在提示中，n代表X、Y或Z。输入正角度或负角度以旋转UCS。通过指定原点和一个或多个绕X,Y或Z轴的旋转，可以定义任意的UCS。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(9)【Z轴(ZA)】(图8-5)。用指定的Z轴正半轴定义UCS。指定新原点或[对象(O)]0,0,0;指定点或输入0在正Z轴范围上指定点当前:指定点指定新原点和位于新建Z轴正半轴上的点。“Z轴”选项使XY平面倾斜。菜单:通过下拉菜单UCS完成。单击下拉菜单【工具(T)】→【新建UCS(W)】光标菜单，如图8-6所示。UCS工具条:通过UCS工具条完成UCS设置，如图8-7所示。下一页返回上一页8.1三维绘图基础3.控制UCS图标的可见性和位置(1)命令功能:控制用户坐标系图标的显示及位置。(2)命令调用:①菜单:【视图】(V)→【显示】(L)→【UCS坐标】(U)→光标菜单，如图8-8所示。②命令行:UCSICON↙提示:输入选项[开(ON)/关(OFF)/全部(A)/非原点(N)/原点(OR)/特性(P)]，开:(输入各选择项)。下一页返回上一页8.1三维绘图基础(3)各选项说明如下。①【ON】(开):显示坐标系图标。②【OFF】(关):不显示图标。③【A】(全部):对所有视口都起作用，否则只对当前视口有效。④【N】(非原点):使图标显示在视口左下角(非原点)。⑤【OR】(原点):使图标显示在当前UCS原点，如果图标显示不全，则改在视口左下角显示。下一页返回上一页8.1三维绘图基础⑥【P】(特性):调用“UCS图标”对话框，设置坐标系图标显示模式。此时，弹出【UCS图标