AutoCAD2007機械製圖教程-7三維繪圖和三維圖形編輯

tags: 機械製圖 AutoCAD    時間:2014-03-06 13:00:18
AutoCAD2007機械製圖教程-7三維繪圖和三維圖形編輯簡介
第八講  三維繪圖和三維圖形編輯 三維坐標系    三維圖形在 AutoCAD 中是非常重要的一種功能,在機械製圖中經常會用到三維圖形……
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第八講  三維繪圖和三維圖形編輯

三維坐標系 


三維圖形在 AutoCAD 中是非常重要的一種功能,在機械製圖中經常會用到三維圖形,三維圖形給人以強烈的真實感,尤其是在進行渲染之後,這種感覺就跟照片差不多了.在產品宣傳、廣告片製作、科研和教學工作中有著不可替代的作用。本章我們主要來學習是三堆實體的創建,同時也將學習有關三維的其他知識,如三維坐標、三維圖形的顯示等功能,希望在本章的基礎上,讀者能夠自如地創建三維實體,並能夠使用三堆顯示的工具,從各個角度來現察圖形. 

AutoCAD 提供了兩個坐標系:一個是被稱為世界坐標系 (WCS) 的固定坐標系和—個是被稱為用戶坐標系 (UCS) 的可移動坐標系。 UCS 對於輸入坐標、定義圖形平面和設置視圖非常有用。改變 UCS 並不改變視點。只改變坐標系的方向和傾斜度。


創建三維對象時,可以重定位 UCS 來簡化工作。例如,如果創建了三維長方體,則可以通過編輯時將 UCS 與要編輯的每一條邊對齊來輕鬆地編輯六條邊中的每一條邊。 


通過選擇原點位置和 XY 平面的方向以及 z 軸,可以重定位 UCS 。可以在三維空間的任意位置定位和定向 UCS ,在任何時候都只有一個 UCS 為當前 UCS ,所有坐標輸入和坐標顯示都是相對於當前 UCS 。如果顯示多個視口,這些視口將共享當前的 UCS 。 


應用右手定則判斷三維坐標軸的位置和方向。在三維坐標系中,如果已知 x 和 Y 軸的方向,可以使用右手定則確定 z 軸的正方向。將右手手背靠近屏幕放置,大拇指指向 x 軸的正方向,伸出食指和中指,食指指向 Y 軸的正方向,中指所指示的方向即 z 軸的正方向 

一、坐標系 

1 .世界坐標系 

世界坐標系 WCS ,又稱為通用坐標系,在未指定用戶坐標系 UCS 之前, AutoCAD 將世界坐標系設為預設坐標系,世界坐標系是固定的,不能改變。 

2 .用戶坐標系 

用戶坐標系 UCS 為坐標輸入、操作平面和視窗提供一種可變的坐標。對象將繪製在當前的 UCS 的 x 、 y 平面上。 

3 .坐標系的坐標軸方向 

世界坐標系,用戶坐標系的坐標軸方向技右手法則定義: 


右手法則:以相互垂直的右手的大拇指 ( 為 x 軸正向 ) ,食指(為 Y 軸正向)、中指( 為 z 軸正向 ) 表示。 

二、創建用戶坐標系 

1 .功能

為在不同形體表面上作圖,必將坐標系設為當前作圖面的方向和位置。且能靈活調整,使三維繪圖簡化為二維平面繪圖。 

2 .操作方法 :調用 

(1) 命令行; UCS 

(2) 菜 單;工具→新建 UCS 

( 3 )圖 標;在 UCS 工具欄中 

啟用 UCS 命令后,提示:輸入選項 [ 新建 (N) /移動 (L) /正交 (G) /上一個 (P)/ 

恢復 (R) /保存 (S) /刪除 (D) 應用 (A) / ? /世界 (w)] 〈世界〉: 

3 、舉例 

( 1 )新建用戶坐標系 

1) 新建一個 UCS :當前坐標系 WCS ,如圖 a 所示。 

 

啟用 UCS 命令后,提示:輸人選項 新建 (N) /移動 ( M ) /正交 (G) /上一個 (P) 恢復 ( R ) /保存 ( S ) /刪除 (D) /應用 (A) /?/世界 (w)] ?世界?,:→輸入: N (回車)→提示:指定新U CS 的原點或 [z 軸 (ZA) /三點 (3) /對象 (OB) /面 (F) /視圖 (V)/X/Y/Z 〈 o . o , o 〉:→輸入: 3 (回車)→提示:指定新原點? 0 , 0 , 0 ?,→指定一點 (1) →提示:在正 X 軸範圍上指定點?當前點坐標?,:→指定一點 (2) →提示:→指定一點 (3) 。 

2) 保存 UCS ,並命名為 UCS1 :啟用 UCS 命令→提示:輔入選項 [ 新建 (N) /移動 (M) /正交 (G) /上一個 (P) /恢復 (R) /保存 (S) /刪除 (D) /應用 (A) /?/世界( W ) ] ?世界?,輸入: S /→提示:輸入當前保存的 UCS 的名稱:→輸入: UCSI (回車),如圖 b 所示 

( 2 )旋轉用戶坐標系 

啟用 UCS 命令 ( 當前 UCS 名稱 ) →提示:輸入選項 [ 新建 (N) /移動 (M) /正交 (G) /上一個 (P) /恢復 (R) /保存 (S) /刪除 (D) /應用 (A) / ? /世界 (w)] ?世界?: →輸入: N (回車)→提示:指定新 UCS 的原點或 [Z 軸 (ZA) /三點 (3) /對象 (OB) /面 (F) /視圖 (V) / X / Y / Z] ? O . O , O? :→輸入: Z (回車)/→提示:指定繞 Z 軸旋轉角度? 90 ?:→(回車) ( 此時, UCS 繞 Z 軸逆時針旋轉 90 度 ) ,如圖 c 所示。 

( 3 ) . 移動用戶坐標系; 

單擊圖標(在 UCS Ⅱ工具欄中)提示;指定新的 UCS 原點或 [Z 軸 ] ?0,0,0?→ 指定 B 點(此時, UCS 的原點從 A 點移動到 B 點)如圖所示 

三、 消隱、著色、渲染; 

1 、消隱 -為了提高觀察效果,增加立體感,常用消隱( HIDE )命令暫時隱藏位於實體背後的被遮擋的輪廓線。 

2 、著色- 生成明暗效果的三維圖形。即當前視圖中的三維模型的各個面被單一顏色填充成明暗相間的逼真圖像。 

3 、渲染- 是使三維圖形能夠真實顯示的最高級形式,它可以得到近似於照片真實效果圖片。通過 AutoCAD 的渲染工具,可以向圖形添加光源,指定材質,添加背景,使圖形看起來更加真實。渲染非常費時,一般不使用。渲染一般包括四個步驟; 

●創建三維模型 

●放置光源 

 

●添加材質 

●渲染圖像 

四、三維造型 

1、 進入繪圖環境; 2、 畫法(略) 

三維線框 消隱后 體著色 

渲染命令 

五、三維實體的編輯和布爾運算 

(1)三維實體的編輯


實體模型具有線框模型和表面模型所沒有的體的特徵,其內部是實心的,所以用戶可以對它進行各種編輯操作,如穿孔、切割、倒角和布爾運算,也可以分析其質量、體積、重心等物理特性。而且實體模型也能為一些工程應用,如數控加工、有限元分析等提供數據。 


創建實體模型的方法歸納起來主要有兩種;一種是利用系統提供的基本實體創建對象來生成實體模型;另一種是由二維平面圖形通過拉伸旋轉等方式生成三維實體模型。前者只能創建一些基本實體,如長方體、圓柱體、圓椎體、球體等;而後者則可以創建出許多形狀複雜的三維實體模型,是三維實體建模中一個非常有效的手段。 


對三維實體不僅可以進行複製、刪除、移動等操作(其操做方法與二維圖形的編輯類似,不再介紹)而且可以進行三維陣列、三維鏡像、三維旋轉、對齊等命令。 

1、三維陣列:

用於在三維空間中將實體進行矩形或環形陣列。該命令可用於大量性通用構件模型的 

陣列複製,用戶只需創建好一個實體,就可將該實體按一定的順序在三維空間中排列,極 

大地減少工作量。 

命令格式: 

◆命令行:3Darray(回車) 

◆ 菜單:[修改]→[三維操作]→[三維陣列] 

◆工具欄:單擊[修改]工具欄上的[陣列]按鈕 

2、三維鏡像 

命令格式: 

◆ 命令行:Mirror3D(回車) 

◆菜單欄:[修改]→[三維操作] →[三維鏡像] 

◆工具欄:單擊[修改]工具欄上的[鏡像]按鈕  

4、三維旋轉 

此命令可將實體按一定的軸進行旋轉,以滿足作圖的需要。 

命令格式, 

◆ 命令行:Rotate3D(回車) 

◆菜單欄:[修改]→[三維操作]→[三維旋轉] 

◆工具欄,單擊[修改]工具欄上的[旋轉]按鈕 

(2)布爾運算; 

邏輯布爾運算,是由英國著名的數學家 George Boole發明的,定義的操作方式有:與, 或、非、異或。在 CAD製圖過程中,我們經常用到的就是與、或、非三項,即並、差、交。布爾操作就是通過實體的部分進行重疊、連接、裁剪、編輯等手段來實現所期望的實 體模型的操作。 

1.實體結合 

實體結合是兩個單獨的實體連接而生成一個完整的獨立實體。生成的新實體是兩個實體加上它們的公共部分組成的實體。 

命令格式: 

◆命令行:Union(回車) 

◆菜單:[修改]一[實體編輯]一[並集] · 

◆ 工具欄:單擊[實體編輯]工具欄上的[並集]按鈕 

步驟: 1)輸入命令:Union(回車)。 

2)選擇要結合的實體對象(圖中的球體)。 

3)再選擇別一個實體對象(圖中的長方體)。 

4)若不再選擇,回車即可。 

操作結束,AutoCAD將以上兩個實體連接成為一個新的實體. 

2.實體裁減 

實體裁減是從兩個實體中裁去其中一個與其重疊相交的部分後生成的新實體。 

命令格式: 

◆命令行:Sublract(回車) 

◆菜單欄:[修改]→[實體編輯]→[差集] 

◆工具欄:單擊[實體編輯]工具欄上的[差集]按鈕 

步驟; 1)精入命令:Subtract(回車)。 

2)選擇實體和區域作為源對象從中裁減。 

3)選擇被裁減對象。選擇裁減對象是有順序的,Subtract命令要求先選定要從中裁 減的源對象,然後再選定要被裁掉的對象。 

 

4)回車。 

操作完畢,就生成了新實體。 

3.實體重疊; 

實體重疊是兩個實體在連接后產生交叉重疊部分的操作,生成的新實體是它們共同擁有的那部分實體。 

命令格式: 

◆ 命令行:Intersect[(回車) 

◆ 菜單欄:[修改]→[實體編輯]→[交集] 

◆ 工具欄:單擊[實體編輯]工具欄上的[交集]按鈕 

步驟: 1)輸入命令:Intersect[(回車)。 

2)選擇實體對象. 

3)選擇另一個要重疊的實體對象。 4)回車。 

(3)組合體的三維實體造型; 

綜合實例講解;用軸支架的二維圖形及尺寸,繪製三維圖形。 

一、繪圖方法與步驟 ; 

1、設置繪圖界限;594×420。 

2、設置圖層;細點畫線層、截面層、實體層。 

3、調出工具條:坐標系(Ues)、視點(View)、實體(Solids)、實體編輯(SolidsEdilting)工具條。 

4、繪製圖形 

二、繪製底板 : 

設置實體層為當前層。 選擇觀察視點:西南等軸測(SWlsometric)。 

第一步 :繪製長方體。單擊圖標 →提示:指定長方體的起點→輸入:0,0,0↓→提示:指定角點或[立方體(C)長度(L)]→輸入:L↓→提示:指定長度→輸入:200↓→ 提示:指定寬度輸入: 120↓→提示:指定高度→輸入:25↓。 

第二步 :倒 R30圓角。單擊圖標 →提示:選擇第一個對象或[多段線(P)/半徑 (R)/修剪(T)]→選擇需倒角的邊→提示:輸入圓角半徑<10.000>→輸入:30↓→,提示:選擇邊或[鏈(C)半徑(R)]→↓。 

第三步 :在長方體的上表面繪製直徑 44的圓,並拉伸其高度為25的實體 設置細點畫線層為當前層.啟用直線命令在長方體的上表面繪製細點畫線。 設置截面層為當前層,啟用圓命令繪製直徑44的圓(過程略)。 設置實體層為當前層,拉伸直徑44的圓周。 單擊圖標 →提示:選擇拉伸對象→選擇兩直徑44的圓‘提示:指定拉伸高度→輸入: -25↓→提示:指定傾斜角度<0>,→↓。 

第四步 :實體布爾運算一減運算。單擊圖標 一提示:選擇被減對象、選擇長方體,並按Enter健一提示:選擇減去對象一選擇兩個直徑44圓,按Enter鍵,如圖(a)所示。 

三、繪製立板 

第一步:新建UCS坐標系。單擊圖標→提示:選擇選項→輸入:N↓→提示:指定 原點或選擇選項→:3/→提示:指定新原點→指定長方體的左上角點→在x軸正向上指定點→指定長方體的左下角點→提示:在Y軸正向上指定點→指定右上角點。 

第二步:繪製立板截面圖,並拉伸截面為實體。設置截面層為當前層,啟用多段線命令繪製立板的后表面(過程略)。 設置實體層為當前層.拉伸截面為厚60mm的實體(輸入拉伸高度為-60) (過程 

第三步:減運算:從立板中減去內圓柱。 

四、繪製肋板 

第一步:設置截面層為當前層。啟用多段線命令繪鍘兩個肋板的后截面(過程略)。 

第二步:設置實體層為當前層。啟用拉伸命令拉伸截面為厚度30mm的實體(過程略). 

五、並運算 

單擊圖標 →提示:選擇並運算對象→選擇底板、立板、兩個肋板→按Enter鍵。 

六、關閉用戶坐標系UCS :單擊圖標 →顯示UCS對話框→單擊“設置”選項卡→關閉UCS→單擊“確定”按鈕。 

七、消隱 ;單擊圖標 或單擊菜單:“視圖消隱”或命令行輸入; 

 

八、著色 ;命令行輸入:shade 

九、渲染 基本渲染。 

底板三維模型 

三維實體模型 

消隱效果 

著色效果 

總結與鞏固(小結、考核知識點、作業等)

(課堂小結)1、三維繪圖環境 三維坐標  2、三維實體造型  3、布爾操作

(上機作業)習題指導:P30,課後練習

 

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