CAD应用之三维建模基础.docx

第 12 章三维建模基础教学提示：AutoCAD 2006 提供了9 种3D 建模方法，利用CAD 建模方法，可以绘出形象逼真的立体图形。实体的三维建模，广泛应用于建筑、机械设计及广告领域。用户坐标系(UCS)是一种可变动的坐标系统，大多数CAD 的三维建模与三维编辑命令取决于用户坐标系的位置和方向。可用17 种方法编辑三维实体，对三维实体的面和边可进行拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、复制、着色、分割、抽壳、清除、检查或删除操作。教学目标：了解用多种建模方法得到三维模型，针对不同的模型应用不同的建模方法建模。在建模设计中遇到具体问题时，应根据各种模型成形的过程具体分析，合理、灵活、快速地应用建模方法来建立三维模型。了解CAD 的三维编辑命令取决于用户坐标系的位置和方向，学会用多种方法编辑三维实体。12.1 三维模型三维模型实际上是平面图形增加了厚度，三维模型可通过多种建模方法得到，同时三维模型还可通过三维视点位置的改变来观察。三维空间是在二维空间(X，Y)加上Z 轴坐标，是一个立体的透视环境。平面视图是厚度为零的三维图，平面图形是三维模型在三维空间中沿某一方向的投影，透视图是在三维空间中通过修改视点的位置而观察到的三维图。三维模型有以下三种形式。(1) 线框模型：对象由点、线构成，线框模型不能渲染、消隐和进行布尔运算。(2) 表面模型：对象由若干小的平面或曲面构成，能够渲染、消隐和进行布尔运算。(3) 实体模型：对象是具有三维空间的实体，能够渲染、消隐和进行布尔运算。用“change”和“chprop”命令可以修改实体模型的厚度；通过“revsurf”命令可以构造旋转表面模型；通过“extrude”命令可以将二维图形拉伸为三维实体模型；通过“revolve”命令可以将二维图形旋转为三维实体模型。现今流行的三维建模方法都可在AutoCAD 中完成，用户只需选择视点，AutoCAD 就会自动生成一个与视点方向一致的三维图形。12.2 用户坐标系AutoCAD 坐标系有两种，一种是世界坐标系WCS，世界坐标系的坐标原点在绘图界面的左下角，坐标值的计算是以原点为参照点的；另一种是用户坐标系UCS。三维绘图时，需在不同的视图绘制，这就需要确定新的坐标系原点和X，Y，Z 轴的方向。用户坐标系中X，Y，Z 轴的相互位置及方向符合右手定则，坐标系原点可移动，X，Y，Z 轴的方向可旋第12 章__________三维建模基础·223··223·转，定义用户坐标系有多种方法(图12.1)。图12.1 【UCS】工具条用户坐标系是一种可变动的坐标系统，大多数CAD 的三维编辑命令取决于UCS 的位置和方向。UCS 命令设置用户坐标系在三维空间中的X，Y，Z 轴三个方向，同时还定义了二维对象的拉伸方向。12.2.1 旋转坐标轴确定UCS1. 功能在指定的位置转动坐标系，满足绘图所需要的三维环境，原坐标系如图12.2 所示。2. 操作单击按钮，绕X 轴旋转(图12.3)。同理，根据需要UCS 绕Y 轴旋转及绕Z 轴旋转会得到不同的用户坐标系。图12.2 原坐标系图12.3 X 轴旋转90°确定UCS3. 说明UCS 可旋转任意角度。例如，UCS 既可以绕X 轴旋转30°(图12.5)，也可以绕X 轴旋转-30°(图12.6)，方向由右手定则确定。图12.4 原坐标系图12.5 绕X 轴旋转30°图12.6 绕X 轴旋转-30°12.2.2 三点确定UCS1. 功能三维空间任意三点可确定UCS，指定新UCS 的原点及其X 和Y 轴的正方向，Z 轴的正方向由右手定则确定。·224·土木工程计算机绘图·224·2. 操作单击按钮，按提示分别选择三维空间中所需的三点。3. 说明用此选项可指定三维空间的任意坐标系，第一点指定新UCS 的原点，第二点定义X轴的正方向，第三点定义Y 轴的正方向，第三点可以位于新UCS XY 平面的正Y 轴范围上的任何位置，如同图12.7 先选择0 点，再选择1 点和2 点，0、1、2 三个点确定的平面是左侧面。图12.7 三点确定UCS12.2.3 拉伸正Z 轴方向确定UCS1. 功能定义二维对象的拉伸方向为Z 轴的正方向。2. 操作单击按钮，先选择第一点即新的坐标原点，再选择第二点即Z 轴的方向。例如单击按钮，选择球心，再选择Z 轴方向，X Y 平面垂直于新的Z 轴，绘制要拉伸的小圆柱(图12.8)，执行【拉伸】命令(图12.9)，球【布尔减】圆柱并着色(图12.10)。图12.8 选择球的圆点图12.9 拉伸正Z 轴方向图12.10 着色12.2.4 改变坐标原点位置1. 功能移动坐标原点到新的位置，原坐标系如图12.11 所示。2. 操作单击按钮，指定原点的新位置(图12.12)，或指定第二点的位移量。如图12.13 所示指定原