第07章Auto_CAD机械制图基础教程三维绘图

第7章三维绘图基础知识AutoCAD2004在工程制图的应用中有一项重要的功能，即绘图零件的三维实体模型。AutoCAD2004提供直接绘制三维实体的功能，并支持多种三维绘制方法。本章主要向用户介绍三维绘图的基础知识，讲解基本的三维图形绘制和编辑命令，使用户对AutoCAD2004三维造型的特点、使用方法及使用技巧有基本的了解，掌握一定三维图形的看图和绘图能力。7.1基本概念7.2基本绘图操作7.3绘制三维表面模型7.4基本编辑操作7.5观察和渲染三维图形7.6三维典型零件绘制实例7.1基本概念7.1.1三维造型的分类用计算机绘制三维图形的技术称为三维几何造型。AutoCAD2004可绘制的三维图形有线框模型、表面模型和实体模型3种类型。1．线框模型线框模型是三维形体的框架，是一种较直观和简单的三维表达方式，由描述对象的线段和曲线组成，如图7-1所示。图7-1线框模型示例2．表面模型表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，即其具有面的特征。图7-2给出了表面模型的示例。图7-2表面模型示例3．实体模型实体模型不仅具有线、面的特征，而且还具有体的特征。图7-3给出了实体模型的几个示例。图7-3实体模型示例对于实体模型，我们可以直接了解它的体特性，如体积、重心、转动惯量和惯性矩等；可以对它进行消隐、剖切和装配干涉检查等操作，还可以对具有基本形状的实体进行并、交、差等布尔运算，以创建复杂的组合体。此外，由于着色、渲染等技术的运用可以使实体表面表现出很好的可视性，因而实体模型还广泛用于三维动画、广告设计等领域。7.1.2用户坐标系的基本概念用户坐标系（UCS）是用来指明当前可以实施绘图操作的默认的坐标系，在任何情况下都有且仅有一个当前用户坐标系。用户坐标系统由用户来指定，它可以在任意平面上定义XY平面，并根据这个平面，垂直拉伸出Z轴，组成坐标系统。它大大方便了三维物体绘制时坐标的定位。AutoCAD的大多数几何编辑命令取决于UCS的位置和方向，图形将绘制在当前UCS的XY平面上。UCS命令设置用户坐标系在三维空间中的方向，它定义二维对象的方向和THICKNESS系统变量的拉伸方向，它也提供rotate（旋转）命令的旋转轴，并为指定点提供默认的投影平面。图7-4所示为移动前后的UCS，图7-5给出了UCS下拉菜单及UCS工具栏。图7-4移动前、后的UCS图7-5UCS下拉菜单及UCS工具栏7.2基本绘图操作AutoCAD2004提供有多种绘制三维图形的方法，本节主要介绍三维实体造型。实体模型不仅可以使设计思想可视化，而且经常用来作为虚拟的原型进行分析，如体积、重心位置、转动惯性和应力等。下面分别介绍基本几何实体的造型。基本几何实体包括长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔体和圆环。“实体”工具栏如图7-7所示。图7-7“实体”工具栏7.2.1用BOX命令绘制长方体1．功能BOX命令按指定方式绘制长方体和立方体（如图7-8所示）。创建长方体之后，不能对其进行拉伸或改变其尺寸。但可以用SOLIDEDIT拉伸长方体的面。图7-8绘制长方体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“长方体”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“长方体”命令。③从键盘输入命令：box3．命令操作（1）指定两对角点和高度（缺省项）命令:box↙指定长方体的角点或[中心点(CE)]0,0,0:（指定长方体的一个角点）↙指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:（指定长方体的另一个角点）↙指定高度:（输入正值将沿当前UCS的Z轴正方向绘制高度。如果输入的是负值，则沿Z轴的负方向绘制高度。）↙命令:（2）立方体命令:box↙指定长方体的角点或[中心点(CE)]0,0,0:（指定立方体的一个角点）↙指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:C↙指定长度:（输入立方体的长度）↙命令:7.2.2用SPHERE命令绘制球体1．功能SPHERE命令用于按指定方式绘制球体（如图7-9所示）。图7-9绘制球体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“球体”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“球体”命令。③从键盘输入命令：sphere3．命令操作命令:sphere↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）指定球体球心0,0,0:（指定球体的中心点）↙指定球体半径或[直径(D)]:（输入球体的半径）↙命令:7.2.3用CYLINDER命令绘制圆柱体1．功能CYLINDER命令用于建立圆柱体（如图7-10所示），圆柱底面既可以是圆，也可以是椭圆。图7-10绘制圆柱体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“圆柱体”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“圆柱体”命令。③从键盘输入命令：cylinder3．命令操作（1）圆柱体（缺省项）命令:cylinder↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）指定圆柱体底面的中心点或[椭圆(E)]0,0,0:（指定圆柱体的底面中心点）↙指定圆柱体底面的半径或[直径(D)]:（输入圆柱体底面的半径）↙指定圆柱体高度或[另一个圆心(C)]:（输入圆柱体高度）↙命令:（2）椭圆底面圆柱体命令:cylinder↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）指定圆柱体底面的中心点或[椭圆(E)]0,0,0:E↙指定圆柱体底面椭圆的轴端点或[中心点(C)]:（指定圆柱体底面椭圆的一个轴端点）↙指定圆柱体底面椭圆的第二个轴端点:（指定圆柱体底面椭圆的另一个轴端点）↙指定圆柱体底面的另一个轴的长度:（输入圆柱体底面椭圆的另一根轴长度）↙指定圆柱体高度或[另一个圆心(C)]:（输入椭圆底面圆柱体的高度）↙命令:7.2.4用CONE命令绘制圆锥体1．功能CONE命令用于创建圆锥体或椭圆锥体（如图7-11所示）。图7-11绘制圆锥体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“圆锥体”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“圆锥体”命令。③从键盘输入命令：cone3．命令操作（1）圆锥体（缺省项）命令:cone↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）指定圆锥体底面的中心点或[椭圆(E)]0,0,0:（指定圆锥体的底面中心点）↙指定圆锥体底面的半径或[直径(D)]:（输入圆锥体底面的半径）↙指定圆锥体高度或[顶点(A)]:（输入圆锥体高度）↙命令:（2）椭圆锥体命令:cone↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）指定圆锥体底面的中心点或[椭圆(E)]0,0,0:E↙指定圆锥体底面椭圆的轴端点或[中心点(C)]:（指定圆锥体底面椭圆的一个轴端点）↙指定圆锥体底面椭圆的第二个轴端点:（指定圆锥体底面椭圆的另一个轴端点）↙指定圆锥体底面的另一个轴的长度:（输入圆锥体底面椭圆的另一根轴长度）↙指定圆锥体高度或[顶点(A)]:（输入椭圆底面圆锥体的高度）↙命令:7.2.5用WEDGE命令绘制楔体1．功能WEDGE命令用于绘制楔体（如图7-12所示）。图7-12绘制楔体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“楔体”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“楔体”命令。③从键盘输入命令：wedge3．命令操作（1）楔体（缺省项）命令:wedge↙指定楔体的第一个角点或[中心点(CE)]0,0,0:（指定楔体底面的一个角点）↙指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:（指定楔体底面的另一个角点）↙指定高度:（输入楔体的高度）↙7.2.6用TORUS命令绘制圆环体1．功能TORUS命令用来绘制圆环体（如图7-13所示）。图7-13绘制圆环体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“圆环体”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“圆环体”命令。③从键盘输入命令：torus3．命令操作命令:torus↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）指定圆环体中心0,0,0:（指定圆环体的中心点）↙指定圆环体半径或[直径(D)]:（输入圆环体的半径，从圆环体中心到圆管中心的距离。负的半径值创建形似美式橄榄球的实体）↙指定圆管半径或[直径(D)]:（输入圆环体圆管的半径）↙命令:7.2.7用EXTRUDE命令拉伸二维图形生成三维实体1．功能EXTRUDE命令用来对已存在的二维对象沿指定路径拉伸或按指定高度值和倾斜角度拉伸，从而生成三维实体，二维对象可以是多边形、圆、椭圆和多段线等（如图7-14所示）。图7-14沿z轴方向拉伸建模2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“拉伸”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“拉伸”命令。③从键盘输入命令：extrude3．命令操作（1）高度方向拉伸（缺省项）命令:extrude↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）选择对象:（点选所要进行拉伸的对象）找到1个（信息提示）选择对象:↙（选择对象结束）指定拉伸高度或[路径(P)]:（如果输入正值则沿对象所在坐标系的z轴正向拉伸对象。如果输入负值，则AutoCAD沿Z轴负向拉伸对象。）↙指定拉伸的倾斜角度0:（输入−90°～+90°之间的角度或按Enter键）↙命令:（2）按指定路径进行拉伸命令:extrude↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）选择对象:（点选所要进行拉伸的对象）找到1个（信息提示）选择对象:↙（选择对象结束）指定拉伸高度或[路径(P)]:P↙选择拉伸路径或[倾斜角]:（选择路径）路径已移动到轮廓中心。（信息提示）命令:7.2.8用REVOLVE命令旋转二维图形生成三维实体1．功能REVOLVE命令用于将闭合曲线绕一条旋转轴旋转生成回转三维实体。该命令可以旋转闭合多段线、多边形、圆、椭圆、闭合样条曲线、圆环和面域，不能旋转包含在块中的对象，不能旋转具有相交或自交线段的多段线，且该命令一次只能旋转一个对象（如图7-15所示）。图7-15旋转建模2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“旋转”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“旋转”命令。③从键盘输入命令：revolve3．命令操作命令:revolve↙当前线框密度:ISOLINES=4（信息提示）选择对象:（REVOLVE忽略多段线的宽度，并从多段线路径的中心线处开始旋转）找到1个（信息提示）选择对象:↙（选择对象结束）指定旋转轴的起点或定义轴依照[对象(O)/X轴(X)/Y轴(Y)]:（指定旋转轴的一个起点）指定轴端点:（指定旋转轴的一个端点，轴的正方向从第一点指向第二点）指定旋转角度360:（输入旋转角度）↙命令:7.2.9用SLICE命令剖切建模1．功能SLICE命令是用平面来剖切一组实体（如图7-16所示）。图7-16剖切实体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“剖切”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“剖切”命令。③从键盘输入命令：slice3．命令操作命令:slice↙选择对象:（点选所要进行剖切的对象）找到1个（信息提示）选择对象:↙（选择对象结束）指定切面上的第一个点，依照[对象(O)/Z轴(Z)/视图(V)/XY平面(XY)/YZ平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三点(3)]三点:（输入切面上的第一个点）↙指定平面上的第二个点:（输入切面上的第二个点）↙指定平面上的第三个点:（输入切面上的第三个点）↙在要保留的一侧指定点或[保留两侧(B)]:（在要保留的一侧指定一点,从而确定图形将保留剖切实体的这一侧，该点不能位于剪切平面上。输入B，则剖切实体的两侧均保留，把单个实体剖切为两块）7.2.10用INTERFERE命令创建三维组合体1．功能INTERFERE命令用两个或多个实体的公共部分创建三维组合体，立方体、球体和两者产生的干涉实体如图7-17所示。图7-17立方体、球体和两者产生的干涉实体2．输入命令①从“实体”工具栏中单击“干涉”按钮。②选择“绘图”→“实体”→“干涉”命令。③从键盘输入命令：interfere3．命令操作命令:interfere↙选择实体的第一集合:（信息提示）选择对象:（点选所要进行干涉的第一集合对象）找到1个（信息提示）选择对象:↙（第一集合的实体