CAD经典教程第12章三维绘图.doc

CAD经典教程第12章 三维实体建模 内容提要 虽然在实际工程中大多数设计是通过二维投影图来表达设计思想并组织施工或加工的,但有很多场合,需要建立三维模型来直观表达设计效果,进行干涉检查或构造动画模型等。AutoCAD2008提供了强大的三维建模工具以及相关的编辑工具。本章将围绕基础的三维绘制命令展开讲解,重点介绍三维坐标的变换、三维模型的建模方法以及三维模型的观察、三维实体的渲染等内容。 通过本章学习，应达到如下基本要求。 ①熟练掌握三维坐标的变换过程，并能运用到实体模型的创建过程中。 ②掌握实体模型的各种观察方法，做到能随时在立体和平面图形之间进行切换。 ③熟练运用三维图形的消隐和渲染功能，创建更加逼真的实体效果。 12.1三维坐标系 在三维空间中，图形对象上每一点的位置均是用三维坐标表示的。所谓三维坐标就是平时所说的XYZ空间。在AutoCAD中，三维坐标系分为世界坐标系和用户坐标系。 12.1.1 世界坐标系 世界坐标系的平面图标如图12-1所示，其X轴正向向右，Y轴正向向上，Z轴正向由屏幕指向操作者，坐标原点位于屏幕左下角。当用户从三维空间观察世界坐标系时，其图标如图12-2所示。 图12-1平面世界坐标系 图12-2三维世界坐标系 在三维的世界坐标系中，其表示方法包括直角坐标、圆柱坐标以及球坐标等三种形式。 绝对坐标值的输入形式是：rθΦ，其中，r表示输入点与坐标系原点的距离，θ表示输入点和坐标系原点的连线在XY平面上的投影与X轴的夹角，Φ表示输入点和坐标系原点的连线与XY平面形成的夹角。 相对坐标值的输入形式是：@ rθΦ，例如：“1006030”表示输入点与坐标系原点的距离为100个单位，输入点和坐标系原点的连线在XY平面上的投影与X轴的夹角为60°，该连线与XY平面的夹角为30°。 12.1.2用户坐标系 在AutoCAD中绘制二维图形时，绝大多数命令仅在XY平面内或在与XY面平行的平面内有效。另外在三维模型中，其截面的绘制也是采用二维绘图命令，这样当用户需要在某斜面上进行绘图时，该操作就不能直接进行。由于世界坐标系的XY平面与模型斜面存在一定夹角，因此不能直接进行绘制。此时用户必须先将模型的斜面定义为坐标系的XY平面，通过用户定义的坐标系就称为用户坐标系。 建立用户坐标系，主要有两种用途：一是可以灵活定位XY面，用二维绘图命令绘制立体截面；另一个是便于将模型尺寸转化为坐标值。 例如：如图12-3所示，当前坐标系为世界坐标系，用户需要在斜面上绘制一个新的圆锥体，由于世界坐标系的XY平面与模型斜面存在一定夹角，因此不能直接绘制，必须通过坐标变换，使世界坐标系的XY平面与斜面共面，转变为用户坐标系，这样才能绘制出圆锥体，如图12-4所示。 图12-3当前坐标系为世界坐标系 图12-4当前坐标系为用户坐标系 启用“用户坐标系”命令有三种方法。 ★选择→【工具】→【新建UCS】子菜单下提供的绘制命令，如图12-5所示“UCS”子菜单 ★在已经打开的工具栏上右击，选择【UCS】选项,弹出如图12-6所示“UCS”工具栏 ★输入命令：UCS 图12-5“UCS”子菜单 图12-6“UCS”工具栏 12.2三维图形的类型 在AutoCAD中，三维图形有三种类型，分别为线框型、表面模型和实体模型。 12.2.1 线框模型 线框模型是用线条来表示三维图形,如图12-7所示,用9条线段来表示一个楔形体,用一个圆和两条线表示圆锥体,用两个圆和两条线段来表示一个圆柱体。 线框模型结构简单，易于绘制。但同时也存在一些不足，因为线框模型没有面和体的信息,所以线框模型不能着色和渲染。 图12-7线框模型 学习提示：由于构成线框的每个对象必须单独绘制和定位，因此这种建模方式最耗时，而且不够形象直观，所以极少使用三维线框模型来表达三维模型。 12.2.2表面模型 表面模型是用物体的表面表示三维物体。表面模型包含了线、面的信息，因而可以解决与图形有关的大多数问题。表面模型适合于表示由复杂曲面构成的三维模型,如图12-8所示的曲面花饰和圆环体就是二个表面模型。 但是表面模型没有包含体的信息，因此表面模型不能进行布尔运算以及计算模型的体积、质量等。通常，表面模型用于近似表示薄壳状三维模型。 图12-8 表面模型 学习提示：AutoCAD中的曲面模型是使用多边形网格来定义镶嵌面的，由于网格面是平面，因此网格只能近似于曲面。 12.2.3 实体模型 实体模型是三维模型中最高级的1种，包含了线、面、体的全部信息。利用实体模型可以计算实体