AutoCAD应用教程 第2版 教学课件 ppt 作者 李善锋 姜东华 姜勇 第14章 三维绘图基础.ppt

第14章 三维绘图基础,14.1 三维建模空间,用户创建三维模型时可切换至AutoCAD三维工作空间，单击快速访问工具栏上的 按钮，弹出快捷菜单，选择【三维建模】命令，就切换至该空间当用户以“acad3D.dwt”或“acadiso3D.dwt”为样板创建三维图形时，就直接进入此空间默认情况下，三维建模空间包含【建模】面板、【实体编辑】面板、【坐标】面板、【视图】面板等，如图14-1所示图14-1 三维建模空间,这些面板的功能如下 •【建模】面板：包含创建基本立体、回转体及其他曲面立体等的命令按钮 •【实体编辑】面板：利用该面板中的命令按钮可对实体表面进行拉伸、旋转等操作 •【坐标】面板：通过该面板上的命令按钮可以创建及管理UCS坐标系 •【视图】面板：通过该面板中的命令按钮可设定观察模型的方向，形成不同的模型视图14.2 理解三维图形,二维绘图时，所有工作都局限在一个平面内，点的位置只需用x、y坐标表示而在三维空间中，要确定一个点，就需用x、y、z这3个坐标图14-2所示为在xy平面内的二维图形及三维空间的立体图形图14-2 二维图形及三维图形,默认情况下，AutoCAD世界坐标系的xy平面是绘图平面，用户所画直线、圆和矩形等对象都在此平面内。

尽管如此，AutoCAD却是用三维坐标来存储这些对象信息的，只不过此时的z坐标值为零因此，前面所讲的二维图实际上是3D空间某个平面上的图形，它们是三维图形的特例用户可以在3D空间的任何一个平面上建立适当的坐标系，然后在此平面上绘制二维图 在AutoCAD中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型和实体模型这3种模型在计算机上的显示方式相同，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令表现表面模型及实体模型的真实性14.2.1 线框模型,线框模型是一种轮廓模型，它是对三维对象的轮廓描述，仅由3D空间的直线及曲线组成，不包含面及体的信息由于模型不包含表面，因此用户可以“看穿”模型，且不能使该模型消隐或着色又由于它不含有立体数据，所以用户也不能得到对象的质量、重心、体积和惯矩等物理特性图14-3所示为两个立体的线框模型，用户可以透过第一个模型看到第二个模型图14-3 线框模型,14.2.2 表面模型,AutoCAD用多边形网格来表示表面，如图14-4左图所示，网格密度由系统变量SURFU及SURFV控制各类表面组合在一起就构成了表面模型，此种模型具有面及三维立体边界信息，面不透明，能遮挡光线，因此曲面模型可以被渲染及消隐。

对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的曲面模型形成完整的加工信息图14-4右图所示为两个曲面模型的消隐效果，前面的立体遮住了后面立体的一部分图14-4 表面模型,14.2.3 实体模型,实体模型具有表面及体的信息对于此类模型，用户可以区分对象的内部及外部，并可以对它进行打孔、切槽及添加材料等布尔操作，还能检测出对象间是否发生干涉及分析模型的质量特性，如质心、体积和惯矩等对于计算机辅助加工，用户可利用实体模型的数据生成数控加工代码图14-5所示为在实体上开槽、打孔的结果图14-5 实体模型,14.3 三维坐标系,AutoCAD的作图空间是无限的，用户可以在里面画非常大或非常小的图形所有图形的图元都需要使用坐标来定位，AutoCAD的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系默认状态下，AutoCAD的坐标系是世界坐标系（WCS）对于二维绘图，大多数情况下，世界坐标系就能满足作图需要，但若是创建三维模型，用户常常需要在不同平面或沿某个方向建立新的用户坐标系（UCS），以方便作图14.3.1 世界坐标系,世界坐标系是固定不动的在此坐标系中，AutoCAD图形的每个点都由唯一的x、y、z坐标确定默认情况下，屏幕左下角会出现一个表示世界坐标系的图标，如图14-6所示。

若图标的原点位置处有一小方块，则表示当前坐标系是世界坐标系，否则，是用户坐标系 图标中附带字母“X”或“Y”的轴表示当前坐标系的x轴、y轴正方向，z轴正方向由右手螺旋法则确定图14-6 表示坐标系的图标,三维绘图时，用户常常需要在三维空间的某一平面上绘图，由于世界坐标系不能变动，因而给作图带来很多不便例如，若用户想在图14-7中的ABC平面内画一个圆，则在世界坐标系中是无法完成的此时，若用户以平面ABC为xy坐标面创建新坐标系，就可以用CIRCLE命令画圆了图14-7 在用户坐标系的xy平面画圆,14.3.2 用户坐标系及动态用户坐标系,为了使用户更方便地在3D空间中绘图，AutoCAD允许用户创建自己的坐标系，即用户坐标系与固定的世界坐标系不同，用户坐标系可以移动和旋转用户可以设定三维空间的任意一点为坐标原点，也可指定任何方向为x轴的正方向在用户坐标系中，坐标的输入方式与世界坐标系相同，但坐标值不是相对于世界坐标系，而是相对于当前坐标系 命令启动方法 •菜单命令：【工具】/【新建UCS】 •面板：【常用】选项卡中【坐标】面板上的 按钮 •命令：UCS14.3.3 管理UCS坐标系,UCSMAN命令可以方便地管理及操作UCS。

例如，用户可利用该命令删除、重命名或恢复已命名的UCS坐标系，此外，还能选择AutoCAD预设的标准UCS坐标系及控制UCS图标显示 命令启动方法 • 菜单命令：【工具】/【命名UCS】 • 面板：【常用】选项卡中【坐标】面板上的 按钮 • 命令：UCSMAN或简写UC14.4 观察三维模型的方法,用户在绘制三维图形的过程中，常需要从不同方向观察图形当用户设定某个查看方向后，AutoCAD就显示出对应的3D视图，具有立体感的3D视图将有助于正确理解模型的空间结构AutoCAD的默认视图是xy平面视图，这时观察点位于z轴上，且观察方向与z轴重合，因而用户看不见物体的高度，所见的视图是模型在xy平面内的视图 AutoCAD提供了多种创建3D视图的方法，如利用VIEW、DDVPOINT、VPOINT和3DORBIT等命令就能沿不同方向观察模型其中，VIEW、DDVPOINT、VPOINT命令可使用户在三维空间中设定视点的位置，而3DORBIT命令可使用户利用单击并拖动鼠标光标的方法将3D模型旋转起来，该命令使三维视图的操作及三维可视化变得十分容易14.4.1 用标准视点观察3D模型,任何三维模型都可以从任意一个方向观察，进入三维建模空间，该空间【常用】选项卡中【视图】面板上的【三维导航】下拉列表提供了10种标准视点，如图14-18所示。

通过这些视点就能获得3D对象的10种视图，如前视图、后视图、左视图及东南轴测图等图14-18 标准视点,标准视点是相对于某个基准坐标系（世界坐标系或用户创建的坐标系）设定的，基准坐标系不同，所得的视图就不同 用户可在【视图管理器】对话框中指定基准坐标系，选取【三维导航】下拉列表中的【视图管理器】，打开【视图管理器】对话框，该对话框左边的列表框中列出了预设的标准正交视图名称，这些视图所采用的基准坐标系可在【设定相对于】下拉列表中选定，如图14-19所示图14-19 【视图管理器】对话框,14.4.2 设置视点,标准视点相对于基准坐标系的位置是固定的若用户想在三维空间的任意位置建立视点，就需用DDVPOINT或VPOINT命令下面介绍这两个命令的使用方法一、DDVPOINT命令 DDVPOINT命令使用户可以相对于WCS坐标系及UCS坐标系来设置所需的视点如图14-24所示，A点代表视点，O点表示观察目标点，直线AO表示观察方向（视线）显然，确定视点A需要两个角度，一个是直线AO在xy平面上的投影与x轴的夹角AOX，另一个是该直线与平面xy的夹角AOA，这两个角度的组合就决定了观察者相对于目标点的位置。

命令启动方法 •菜单命令：【视图】/【三维视图】/【视点预设】 命令：DDVPOINT或简写VP二、VPOINT命令 除可用DDVPOINT命令来设置观察方向外，用户也可利用VPOINT命令执行该命令时，用户能直接输入视点的x、y、z坐标或指定视线的角度来确定查看方向，如图14-26所示另外，还能采用罗盘方式来定义视点 命令启动方法 •菜单命令：【视图】/【三维视图】/【视点】 •命令：VPOINT或简写－VP14.4.3 三维动态旋转,3DFORBIT命令用于激活交互式的动态视图，用户通过单击并拖动鼠标光标的方法来改变观察方向，从而能够非常方便地获得不同方向的3D视图使用此命令时，用户可以选择观察全部对象或模型中的一部分对象，AutoCAD围绕待观察的对象形成一个辅助圆，该圆被4个小圆分成4等份，如图14-28所示辅助圆的圆心是观察目标点，当用户按住鼠标左键并拖动时，待观察的对象（或目标点）静止不动，而视点绕着3D对象旋转，显示结果是视图在不断地转动图14-28 3D动态视图,当用户想观察整个模型的部分对象时，应先选择这些对象，然后启动3DFORBIT命令，此时，仅所选对象显示在屏幕上。

若其没有处在动态观察器的大圆内，就单击鼠标右键，选取【范围缩放】命令 命令启动方法 •菜单命令：【视图】/【动态观察】/【自由动态观察】 •面板：【视图】选项卡中【导航】面板上的 按钮 •命令：3DFORBIT 启动3DFORBIT命令，AutoCAD窗口中就出现一个大圆和4个均布的小圆，如图14-28所示当鼠标光标移至圆的不同位置时，其形状将发生变化，不同形状的鼠标光标表明了当前视图的旋转方向14.4.4 快速建立平面视图,PLAN命令可以生成坐标系的xy平面视图，即视点位于坐标系的z轴上，该命令在三维建模过程中非常有用例如，当用户想在3D空间的某个平面上绘图时，可先以该平面为xy坐标面创建UCS坐标系，然后使用PLAN命令使坐标系的xy平面视图显示在屏幕上，这样，在三维空间的某一平面上绘图就如同画一般的二维图一样 命令启动方法 •菜单命令：【视图】/【三维视图】/【平面视图】 •命令：PLAN14.4.5 利用多个视口观察3D图形,在三维建模的过程中，用户经常需要从不同的方向观察三维模型，以便于定位实体或检查已建模型的正确性在单视口中，每次只能得到3D对象的一个视图，若要把模型不同观察方向的视图都同时显示出来，就要创建多个视口（平铺视口），如图14-32所示。

图14-32 创建多个视口,平铺视口具有以下特点 (1) 每个视口并非独立的实体，而仅仅是对屏幕的一种划分 (2) 对于每个视口都能设置观察方向或定义独立的UCS坐标系 (3) 用户可以保存及恢复视口的配置信息 (4) 在执行命令的过程中，用户可以从一个视口转向另一个视口操作 (5) 单击某个视口就将它激活，每次只能激活一个视口，被激活的视口带有粗黑边框 命令启动方法 •菜单命令：【视图】/【视口】/【新建视口】 •面板：【视图】选项卡【视口】面板上的 按钮 •命令：VPORTS14.4.6 平行投影模式及透视投影模式,AutoCAD图形窗口中的投影模式或是平行投影模式或是透视投影模式，前者投影线相互平行，后者投影线相交于投射中心平行投影视图能反映出物体主要部分的真实大小和比例关系透视模式与眼睛观察物体的方式类似，此时物体显示的特点是近大远小，视图具有较强的深度感和距离感当观察点与目标距离接近时，这种效果更明显图14-36所示为平行投影图及透视投影图在ViewCube工具 上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，选择【平行】命令，切换到平行投影模式；选择【透视】命令，就切换到透视投影模式。

图14-36 平行投影图及透视投影图,14.5 视觉样式——创建消隐图及着色图,AutoCAD用线框表示三维模型，在绘制及编辑三维对象时，用户面对的都是模型的线框图若模型较复杂，则众多线条交织在一起，用户很难清晰地观察对象的结构形状为了获得较好。