模块七 简单零件三维建模

1、模块七模块七 简单零件三维建模简单零件三维建模学习目标1、在 AutoCAD 中，正确使用图层组织视图；2、建立空间概念，掌握三维视图的使用及转换；3、掌握三维图形的观察及视觉样式的使用；4、掌握三维用户坐标系的使用；5、准确的在三维空间中拾取点；6、掌握基本实体的绘制命令及布尔运算创建复杂实体方法。任务一任务一 三通管道建模三通管道建模一、一、工作任务及分析工作任务及分析绘制三通管道，管道外径 40mm，内径 36mm 总长 120mm，接头处外径 50mm。绘制时创建中心线图层，和实线图层，线宽为 0.2。其余参数不变。图 7-1-1 三通管道二、实践操作步骤二、实践操作步骤(一)创建文档

2、与基本操作1、创建文档启动 AutoCAD2008， “新建”文件，输入文件名“三通管道” 。2、基本操作单击图层工具栏中“图层特性管理器” ，在“图层特性管理器”对话框中单击“新建图层” ，建立如图 7-1-2 所示的图层，单击“确定” 。图 7-1-2 图层特性管理器（二）绘制图形1、创建三维视图如图 7-3，选择菜单中“视图”“三维视图”“西南等轴测视图” ，创建三维视图。图 7-1-3 创建三维视图创建后视图坐标轴和光标如图 7-1-4 所示。图 7-1-4 西南等轴测视图中坐标和鼠标2、绘制中心线单击工具栏“图层”中工具，选择图层“中心线”为当前图层。单击工具栏“绘图”中“直线”工具

3、，在绘图区合适位置单击，得到直线的一个端点，在“正交”模式下，向上移动点光标，并输入点划线长度“140” ，回车两次得到主视图中心线。3、绘制圆柱体切换图层为实线层，使用命令 cylinder 或单击建模工具栏栏中圆柱体命令图标，启动圆柱体绘制命令。图 7-1-5 建模工具栏启动对象追踪和对象捕捉功能，捕捉中心线下端点，移动鼠标向上在追踪状态下，输入追踪值 10，移动鼠标向外，输入圆柱底面半径 20。如图 7-6 绘制圆柱底面圆。图 7-1-6 绘制圆柱底面圆移动鼠标向上，输入圆柱体高度 100，回车确认生产圆柱体。如图 7-1-7图 7-1-7 绘制圆柱体 继续使用绘制圆柱体命令，命令使用如

4、下命令: _cylinder指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭圆(E):（用鼠标捕捉圆柱体底面圆心作为圆柱体的中心点）指定底面半径或 直径(D) : 25（输入底面圆半径为 25）指定高度或 两点(2P)/轴端点(A) : 10（鼠标向下移动，输入圆柱体高度为10）得到如图 7-1-8 所示组合圆柱体。图 7-1-8 绘制圆柱体继续使用绘制圆柱体命令，重复绘制圆柱体，操作同图 7-1-8 步骤，但是此次绘制圆柱体上表面处的圆柱体。图 7-9 绘制圆柱体 4、旋转圆柱体启动旋转命令 rotate 或使用鼠标单击土 7-1-10 修改工具栏中的旋转按钮，选择

5、圆柱体中心线上端点为基点，旋转角度为 90，得到图 7-1-11 所示图形。图 7-1-10 修改工具栏图 7-1-11 旋转后的圆柱体此处也可使用 3drotate 命令或用鼠标单击建模工具栏中三维旋转按钮实现圆柱体旋转操作，注意此时旋转轴的选择应根据当前坐标系的坐标轴来确定。图 7-1-12 建模工具栏5、绘制三通部分的圆柱体在命令行窗口中输入 ucs 命令，或者用鼠标单击图 7-1-13UCS 工具栏中的 ucs 按钮，启动用户坐标系，通过命令行窗口中的坐标原点指定或绕坐标轴旋转命令等的使用，使XOY 平面和旋转后的圆柱体中心线平行。图 7-1-13 UCS 工具栏再次使用绘制圆柱体命令

6、，命令使用如下命令: _cylinder指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭圆(E):（用鼠标捕捉中心线中点作为圆柱体的中心点）指定底面半径或 直径(D) : 20（输入底面圆半径为 20）指定高度或 两点(2P)/轴端点(A) : 50（鼠标向下移动，输入圆柱体高度为50）得到如图 7-1-14 所示组合圆柱体。图 7-1-14 三通组合圆柱体再次启动圆柱体绘制命令，以小圆柱体的上表面圆心为中心点，绘制直径 50，高度为10 的小圆柱体，如图 7-1-15 所示。图 7-1-15 三通组合圆柱体6、用布尔运输合并实体在命令行窗口中输入命令 union，或

7、者单击图 7-1-16 建模工具栏中并集工具，选择所有圆柱体，生成一个实体。图 7-1-16 建模工具栏7、绘制三通管道内孔在当前坐标系下先绘制垂直方向圆柱体内孔，启动圆柱体绘制命令，用鼠标捕捉小圆柱体上表面圆心为圆柱中心点，输入半径为 18，移动鼠标向下，输入高度为 60，完成圆柱体内孔绘制。如图 7-1-17 所示。图 7-1-17 三通内孔启动 UCS 命令，使坐标轴绕 X 轴旋转 90，XOY 平面和中心线处于垂直状态。再次启动绘制圆柱体命令，绘制水平方向内孔，如图 7-1-18 所示，命令如下：cylinder指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭

8、圆(E):（鼠标选择水平方向圆柱体底面圆心为中心点）指定底面半径或 直径(D) : 18（输入半径为 18）指定高度或 两点(2P)/轴端点(A) : 120（移动鼠标沿水平方向移动，并输入高度 120）8、用布尔运算求差在命令行窗口中输入 subtract 命令，或者单击图 7-1-16 建模工具栏中差集工具，选择合并后的圆柱体，依次减去步骤七中生成的两个圆柱体内孔，生成三通管道实体，经消隐（hide 命令）后结果如图 7-1-19 所示。图 7-1-18 绘制三通内孔图 7-1-19 差集并消隐显示后的三通管道9、绘制三通圆角并渲染利用 fillet 命令或用鼠标单击修改工具栏中的圆角按钮

9、，进行圆角操作。图 7-1-20 修改工具栏命令如下：命令: _fillet当前设置: 模式 = 修剪，半径 = 0.0000选择第一个对象或 放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M): r（输入 R 选项）指定圆角半径 : 3（输入圆角半径为 3）选择第一个对象或 放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M):（用鼠标选择实体）选择边或 链(C)/半径(R):已选定 6 个边用于圆角。 （用鼠标依次选择需圆角的各边，右键确认进行圆角）启动渲染命令，或用鼠标单击图 7-1-21 渲染工具栏中渲染按钮，进行渲染操作。图 7-1-21 渲染工具栏图 7-1-22

10、 圆角渲染后三通管道三、相关理论知识三、相关理论知识（一）三维视图的表达方式在 Autocad 中，有三种方式创建三维图形，即线框模型：线框模型是由一组轮廓线来表达三维实体，轮廓线可以是直线和曲线。曲面模型：曲面模型使用多边形网格定义曲面，表达三维视图。实体模型：实体模型具有不透明的曲面，包含了空间信息，不同的实体对象间可以进行布尔运算操作，从而创建复杂的实体对象。（二）三维动态观察器使用“视图”菜单中“动态观察器”下各子菜单项，可在三维空间动态观察对象。Autocad 有三种动态观察器。受约束的动态观察器：此时系统显示三维动态观察图标，图形将沿 XOY 平面或 Z 轴约束进行三维动态观察。自

11、由动态观察器：不参照平面，在任意方向上进行动态观察。连续动态观察器：连续进行动态观察，选择该项，在绘图区中单击鼠标并沿任意方向拖动鼠标，释放鼠标按键后，图形开始动画演示。（三）设置视觉样式为了能够更好的观察三维视图，AutoCAD 提供了多种视觉样式。在“视图”菜单下有“消隐”选项，或者在“视图”菜单下有“视觉样式”子菜单中的“二维线框” 、 “三维线框” 、 “概念” 、 “真实”等。现将消隐视觉样式介绍如下：消隐：通过消隐图形，可将位于三维实体背面看不见的部分遮挡起来，从而使用户更好的观察视图。在命令行窗口中输入 hide 命令或者使用“视图”菜单中的“消隐”选项可以启动消隐命令，具体消隐

12、结果可以对比图 7-1-18 和图 7-1-19 两图显示的结果。进行消隐操作后绘图窗口将无法使用“缩放”和“平移”命令。其他视觉样式用户可自行使用并对比。（四）三维空间定位点绘制平面图时，可以使用输入坐标、极轴追踪、对象捕捉追踪等方法来定位点，绘制三维图形时点的定位主要有以下几种方法。对象捕捉、对象捕捉追踪方法：在绘制三维图形时，依然可以使用对象捕捉、对象捕捉追踪方法来定位点，需要注意的是在三维视图中使用对象捕捉、对象捕捉追踪方法绘图时，通常要将 AutoCAD2008 的动态 UCS 功能打开，否则，将只能在当前坐标系的 XY 平面或和 XY 平面平行的屏幕上绘图，如图 7-1-23，在当

13、前坐标系下用对象捕捉和捕捉追踪功能捕捉侧面边线中点，在侧面上绘制图形。如果关闭动态 UCS 功能则捕捉到的点为 XY平面上的点。图 7-1-23 打开动态 UCS三维坐标定位点：在绘制三维图形时通过输入三维坐标值来进行三维空间点的定位。如（20，30，40）则是指的坐标值分别为 X 坐标 20、Y 坐标 30、Z 坐标 40 的空间点。如果 Z 坐标为 0 则表示在当前坐标系的 XY 平面上绘图。建立用户坐标系：在绘制或对三维视图进行标注操作时，为了方便定位，经常进行坐标系的变换，建立用户坐标系。具体操作如下：在命令行窗口中输入 UCS 命令，或用鼠标选择“工具”菜单下“新建 UCS”菜单中的

14、各子菜单选项可以进行用户坐标系的创建操作。如图 7-1-24 所示。图 7-1-24 建立用户坐标系（五）基本实体的绘制在 AutoCAD2008 中，系统提供了很多基本实体的绘制工具，可以绘制长方体、楔体、圆锥体、圆柱体、球体、圆环体等，用户要绘制基本实体，可选择“绘图”菜单下“建模”子菜单中的各子菜单项，用户也可以通过“建模”工具栏，来绘制基本实体。 1、绘制长方体用鼠标单击建模工具栏中长方体按钮，或在命令行窗口中输入 Box 命令可启动长方体绘制命令，在命令行中的提示如下：指定第一个角点或 中心(C): 指定点或输入 c 指定中心点指定其他角点或 立方体(C)/长度(L): 指定长方体的

15、另一角点或输入选项备选项含义如下：中心是指使用指定的中心点创建长方体。立方体是指创建一个长、宽、高相同的长方体。长度 按照指定长宽高创建长方体。长度与 X 轴对应，宽度与 Y 轴对应，高度与 Z 轴对应。如图 7-1-25 所示。为三种方式绘制的长方体。 图 7-1-25 长方体绘制2、绘制圆锥体用鼠标单击建模工具栏中圆锥体按钮，或在命令行窗口中输入 Cone 命令可启动圆锥体的绘制命令，在命令行中提示如下：指定底面的中心点或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)/椭圆(E): 指定点 为底面中心点或输入选项指定底面半径或 直径(D) : 指定底面半径、输入 d 指定直径或按 E

16、NTER 键指定默认的底面半径值指定高度或 两点(2P)/轴端点(A)/顶面半径(T) : 指定高度、输入选项或按 ENTER 键指定默认高度值圆锥体形状尺寸如图 7-1-26 所示。图 7-1-26 圆锥体备选项含义如下三点（3P） 通过指定三个点来定义圆锥体的底面周长和底面。两点（2P）通过指定两个点来定义圆锥体的底面直径。相切、相切、半径（T） 定义具有指定半径，且与两个对象相切的圆锥体底面。椭圆（E） 指定圆锥体的椭圆底面轴端点（A）指定圆锥体轴的端点位置。轴端点是圆锥体的顶点，或圆台的顶面中心点（“顶面半径”选项） 。轴端点可以位于三维空间的任何位置。轴端点定义了圆锥体的长度和方向。

17、顶面半径（T）创建圆台时指定圆台的顶面半径。3、球体和圆环体用鼠标单击建模工具栏中球体按钮，或在命令行窗口中输入 Sphere 命令，可以绘制球体，这时只需指定球体球心坐标和球体半径或直径即可。用鼠标单击建模工具栏中圆环体按钮，或在命令行窗口中输入 Torus 命令，可以绘制圆环体，绘制时需要指定圆环体的中心位置，圆环体半径或直径，以及圆管半径或直径。 其备选项含义同圆锥体的绘制。图 7-1-27 球体和圆环体四、强化练习四、强化练习使用三通管道绘制过程中使用的命令和方法，绘制下图所示的三通管道。任务二任务二 茶壶建模茶壶建模一、工作任务及分析一、工作任务及分析茶壶的绘制：为方便建模和绘图，将

18、茶壶分为壶体、壶盖、壶把、壶嘴、壶底五部分，分别绘-制在对应的图层上，最终结果如图 7-2-1 所示。图 7-2-1 茶壶建模二、实践操作步骤二、实践操作步骤(一)创建文档与基本操作1、创建文档启动 AutoCAD2008， “新建”文件，输入文件名“茶壶” 。2、基本操作单击“图层特性管理器” ，在“图层特性管理器”对话框中单击“新建图层” ，建立如图 7-2-2 所示的图层，单击“确定” 。图 7-2-2 图层管理器（二）茶壶建模1、绘制中心线在图层管理器中选择“中心线”层为当前图层，单击工具栏“绘图”中“直线”工具，在绘图区合适位置单击，得到直线的一个端点，在“正交”模式下，向下移动点光

19、标，并输入点划线长度“120” ，回车两次得到主视图中心线。2、绘制壶体切换当前图层为“壶体”层，单击绘图工具栏中“样条曲线” ，在中心线右侧适当位置（水平距离 25）处单击确定样条曲线的起点，经修剪后绘制如图 7-2-3 所示样条曲线。图 7-2-3 样条曲线在命令行中输入 revolve，或用鼠标单击图 7-2-4 建模工具栏中的“旋转”按钮启动旋转命令，选择样条曲线为旋转对象，中心线为旋转轴，旋转角度为 360，得到图 7-2-5 壶体曲面。图 7-2-4图 7-2-5 壶体曲面3、绘制壶嘴切换当前图层为“壶嘴”层，单击绘图工具栏中“样条曲线” ，在壶体表面适当处单击，作为样条曲线的起点

20、，绘制如图 7-2-6 所示样条曲线，图 7-2-6 样条曲线在命令行窗口中输入 UCS 命令，以样条曲线起点为坐标原点，建立和样条曲线和XOY 平面相垂直的用户坐标系，如图 7-2-7 所示。图 7-2-7 建立 UCS用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，启动画圆命令，捕捉坐标原点为圆心，分别绘制半径为 8 和 12 的两个同心圆。图 7-2-8 壶嘴的绘制再次启动 UCS 命令，以样条曲线的另外一个端点为原点，建立如图 7-2-9 所示用户坐标系。重复画圆命令，以新建的用户坐标系原点为圆心，绘制半径为 5 和 8 的同心圆图 7-2-9 建立 UCS 并画圆在命令行窗口中输入 loft 命令或单

21、击建模工具栏中的放样按钮，启动放样命令。图 7-2-10 建模工具栏依次选择壶嘴样条曲线两端的大圆，命令如下：按放样次序选择横截面: 找到 1 个（选择第一个圆）按放样次序选择横截面: 找到 1 个，总计 2 个（选择第二个圆）按放样次序选择横截面:（回车确认截面选择完成）输入选项 导向(G)/路径(P)/仅横截面(C) : p（输入 p 选项，按路径进行放样）选择路径曲线:（选择样条曲线为路径曲线，执行的结果如图 7-2-11）图 7-2-11 壶嘴放样操作关闭壶体和中心线层，继续以样条曲线两端的小圆进行放样操作，启动布尔运算差集命令，用先生成的大壶嘴实体减去后生成的实体得图 7-2-12

22、壶嘴。图 7-2-12 壶嘴实体视图打开壶体图层，鼠标单击修改菜单中“三维操作”下的“剖切”命令，命令如下：图 7-13 剖切命令slice选择要剖切的对象: 找到 1 个（鼠标单击壶嘴部分实体，选中作为剖切对象）选择要剖切的对象:（回车确认剖切对象选择完成）指定 切面 的起点或 平面对象(O)/曲面(S)/Z 轴(Z)/视图 V)/XY(XY)/YZ(YZ)/ZX(ZX)/三点(3) : s（输入 S 选项，选择曲面为切面）选择曲面:（鼠标选择壶体曲面为切面）选择要保留的实体或 保留两个侧面(B) :（鼠标选择要保留部分实体回车确认，完成剖切）生成如图 7-2-14 所示壶嘴实体。图 7-2

23、-14 剖切壶嘴4、生成壶体实体关闭壶嘴图层，鼠标单击修改菜单中“三维操作”下的“加厚”命令，选中壶体曲面，进行曲面加厚操作，厚度为 3，选择概念视图样式后，显示如图 7-2-15 所示。图 7-2-15 壶体实体视图5、绘制壶把将“壶把”图层置为当前层，鼠标单击绘图工具栏上“样条曲线”按钮，绘制如图 7-2-16 所示样条曲线。图 7-2-16 绘制壶把关闭壶体图层，在命令行窗口中输入 UCS 命令，以样条曲线起点为坐标原点，建立和样条曲线和 XOY 平面相垂直的用户坐标系，绘制长半轴为 8，短半轴为 6 的椭圆，如图7-2-17 所示。图 7-2-17 壶把的绘制在命令行窗口中输入 swe

24、ep 命令，或者单击图 7-2-18 建模工具栏中的“扫掠”按钮，启动扫掠命令，选择椭圆为扫掠对象，样条曲线为扫掠路径，生成壶把。二维线框显示如图 7-2-19 所示。图 7-2-18 扫掠命令按钮图 7-2-19 生成壶把实体6、绘制壶盖将“壶盖”层置为当前层，在壶体上方使用样条曲线和直线工具绘制如图 7-2-20 所示阴影图形。图 7-2-20 绘制壶盖在命令行窗口中输入 region 命令，或用鼠标单击绘图工具栏中按钮，启动面域命令，将壶盖封闭图形生成面域。在命令行窗口中输入 revolve 命令，或用鼠标单击建模工具栏中“旋转”按钮，以生成的壶盖面域为旋转对象，以中心线为旋转轴，生成图

25、 7-2-22 所示壶盖实体。图 7-2-21 建模工具栏图 7-2-22 壶盖实体7、绘制壶底将“壶底”图层置为当前图层，使用直线工具绘制图 7-2-23 阴影框线，并生成面域。图 7-2-23 绘制壶底使用建模工具栏中“旋转”命令，以中心线为轴线，将壶底面域生成如图 7-2-24 所示壶底实体。图 7-2-24 壶体实体8、布尔运算合成茶壶实体将所有图层处于显示状态，在命令行窗口输入 union 命令或鼠标单击建模工具栏中的并集命令，选择所有绘制的茶壶对象，将所绘实体合成一个整体，选择视图菜单中，概念视觉样式，得到图 7-2-25 所示茶壶实体。图 7-2-25 茶壶实体建模三、相关理论知

26、识三、相关理论知识（一）利用布尔运算创建复杂实体布尔运算通过对两个或两个以上的实体对象进行并集、差集、交集运算，从而得到新的形状更为复杂的实体。 并集运算：使用“并集”命令（UNION）可以通过组合多个实体生成一个新实体。该命令主要用于将多个相交或相接触的对象组合在一起。当组合一些不相交的实体时，其显示效果看起来还是多个实体，但实际上却被当作一个对象。图 7-2-26 显示了将一个圆柱体与一个球体合并的效果。 图 7-2-26 并集运算差集运算：差集运算可以通过从一个或多个实体中减去一个或多个实体而生成一个新的实体。图中显示了从圆柱体中减去球体后的结果。 如果两个实体对象不相交，那么将删除被减

27、去的实体对象。 图 7-2-27 差集运算交集运算：使用“交集”命令（INTERSECT） ，可以创建一个实体，该实体是两个或多个实体的公共部分，结果为圆柱体与球体的公共部分。 如果所选实体对象不相交，那么进行交集运算后，所选实体对象同时被删除。 图 72-28 交集运算（二）使用面域绘制复杂形状实体面域是由直线、圆弧、多段线、样条曲线等对象组成的二维封闭实体。面域是一个独立的实体，它可以进行布尔运算。在三维实体绘制中，一些复杂形状的截面经常需要生成面域才能进行相关的实体生成操作，如旋转、拉伸等。1、创建面域要创建面域,可以通过选择“绘图”菜单下“面域”选项，或在命令行窗口中输入执行Regio

28、n 命令，将封闭图形区域转换为面域。创建面域后，原来的对象被组合为一个整体。2、面域的布尔运算通过选择“修改”菜单中“实体编辑”子菜单中的“并集” 、 “差集”或“交集”选项，可以对面域执行三种布尔操作，即并集、差集及交集。操作时应注意以下几点：对面域求并集时，即使所选面域并未相交，所选面域也将被合并为一个单独的面域。对面域求差集时，如果所选面域并未相交，所有被减面域将被删除。对面域求交集时，如果所选面域并未相交，将删除所有选择的面域。如图 7-2-29 所示 图 7-2-29 面域布尔运算3、旋转创建实体 使用“旋转”命令（REVOLVE） ，或用鼠标单击建模工具栏中按钮，启动旋转命令，可以

29、将二维对象绕某一轴旋转生成实体或曲面。用于旋转的二维对象可以是封闭多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线、圆环，以及由多个对象组成的封闭区域，并而且一次可以旋转多个对象。但是，三维对象、包含在块中的对象、有交叉或自干涉的多段线不能被旋转。通常情况下，如果要旋转由多个对象组成的封闭区域生成实体，则封闭区域要先转化为面域或封闭多段线才行。如图 7-2-30，轴承端盖实体的生成。操作步骤如下：步骤 1、在平面视图环境下，先根据尺寸绘制截面图形，确定旋转轴。再转换到三维视图模式，如本图转换视点为西南等轴测视图。步骤 2、将截面视图转换为面域或封闭多段线。 。步骤 3、使用旋转命令创建实体。图 7-2-

30、30 旋转生成实体4、放样创建实体“放样”命令（LOFT）或鼠标单击建模工具栏中按钮可以启动放样命令，放样是通过指定一系列横截面来创建新的实体或曲面。横截面用于定义结果实体或曲面的截面轮廓（形状） 。横截面（通常为曲线或直线）可以是开放的（例如圆弧） ，也可以是闭合的（例如圆） 。放样命令用于在横截面之间的空间内绘制实体或曲面。使用放样命令时必须指定至少两个横截面如果放样的截面都是开放的，那么将创建曲面；如果放样的对象都是闭合的，那么将创建实体。命令操作如下_loft按放样次序选择横截面: 找到 1 个(鼠标选择所需横截面)按放样次序选择横截面: 找到 1 个，总计 2 个（鼠标选择所需横截面

31、）按放样次序选择横截面:（回车确认横截面选择完毕）输入选项 导向(G)/路径(P)/仅横截面(C) : （输入相应选项）备选项含义如下：导向：指定控制放样实体或曲面形状的导向曲线。导向曲线是直线或曲线，可通过将其他线框信息添加至对象来进一步定义实体或曲面的形状。如图 7-2-31 所示无导向线和有导向线不同的放样结果。路径：按照路径对截面进行放样控制 。 如图 7-2-32 所示。图 7-2-33 按照路径放样仅横截面：显示“放样设置”对话框，设置横截面上的曲面控制方法图 7-2-33 放样设置对话框四、强化练习四、强化练习按照图示尺寸，绘制轴承端盖实体图形。任务三任务三 直齿圆柱齿轮建模直齿

32、圆柱齿轮建模一、一、工作任务及分析工作任务及分析绘制直齿圆柱齿轮：已知直齿圆柱齿轮的尺寸如图 7-3-1 所示，模数 m 为 2，齿数 z 为36，根据图示尺寸绘制齿轮三维实体，为方便理解和应用，本任务要求将齿轮实体和中心线分别置于对应的图层上。故本任务至少应创建 2 个图层，分别为中心线、轮廓线图层图 7-3-1 直齿圆柱齿轮二、实践操作步骤二、实践操作步骤(一)创建文档与基本操作1、创建文档启动 AutoCAD2008， “新建”文件，输入文件名“齿轮” 。2、基本操作单击“图层特性管理器” ，在“图层特性管理器”对话框中单击“新建图层” ，建立如图 7-3-2 所示的图层，线宽为 0.2

33、，单击“确定” 。图 7-3-2 图层的建立（二）绘制齿轮1、绘制中心线单击工具栏“图层”中工具，选择图层“中心线”为当前图层。单击工具栏“绘图”中“直线”工具，在绘图区合适位置单击，得到直线的一个端点，在“正交”模式下，向下移动点光标，并输入点划线长度“100” ，回车两次得到齿轮主视图中心线；再次回车重新执行“直线”命令，在“对象追踪”和“对象捕捉”模式下，光标在主视图中心线中间移动，当出现捕捉俯视图中心线中点，向左移动鼠标，当出现虚线的追踪线时，直接输入 50 作为水平中心线的起点，移动鼠标向右当出现水平追踪虚线时输入长度 100 并回车确认，完成水平中心线。2、绘制齿轮分度圆在当前图层

34、为中心线层状态下，单击绘图工具栏中“圆”按钮，启动画圆命令，用鼠标捕捉中心线交点为分度圆的圆心，输入半径值为 36 完成分度圆的绘制，如图 7-3-3 所示。图 7-3-3 齿轮分度圆3、绘制齿轮轮廓线将“轮廓线”图层置为当前图层，再次启动“圆”命令，命令执行如下：circle 指定圆的圆心或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T):（捕捉中心线交点为圆心）指定圆的半径或 直径(D) : 38（输入齿顶圆半径值 38）命令: _circle 指定圆的圆心或 三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T):（回车再次启动“圆”命令，捕捉中心线交点为圆心）指定圆的半径或 直径(D)

35、 : 33（输入齿根圆半径值 33）得到如图 7-3-4 所示图形图 7-3-4 齿轮轮廓线4、绘制单个轮齿的齿形轮廓在命令行窗口中输入 offset 命令或用鼠标单击图 7-3-5 修改工具栏中“偏移”按钮，启动“偏移”命令，输入偏移距离为 2，用鼠标选择垂直中心线进行左偏移操作。再次启动“偏移”命令，输入偏移距离为 1.57，用鼠标选择垂直中心线进行左偏移操作，再次启动“偏移”命令，输入偏移距离为 0.61，用鼠标选择垂直中心线进行左偏移操作。图 7-3-5 修改工具栏选中刚生成的三条直线，将其置于“轮廓线”图层。如图 7-3-6 所示。图 7-3-6 偏移中心线在命令行窗口中输入 arc

36、 命令，或用鼠标单击绘图工具栏中圆弧按钮，启动圆弧命令，绘制如图 7-3-7 所示圆弧。图 7-3-7 轮齿轮廓线删除偏移的三条垂直线，启动“镜像”命令，以垂直中心线为镜像轴线，对圆弧进行镜像，经修剪后得到单个轮齿轮廓线，如图 7-3-8 所示。图 7-3-8 单个轮齿轮廓线在命令行窗口中输入 array 或者用鼠标单击修改工具栏中阵列按钮，启动阵列命令，如图 7-3-9 所示，选择环形阵列选项，项目数目输入 36，阵列中心点为中心线交点，进行阵列操作。图 7-3-9 阵列选项卡对阵列后的图形进行修剪操作，得到图 7-3-10 所示齿轮轮廓线图形。图 7-3-10 齿轮轮廓线5、绘制齿轮轴孔启

37、动“圆”命令，以中心线交点为圆心，半径为 10，会齿轮轴孔，启动“直线”命令，绘制如图 7-3-11 所示轴孔。图 7-3-11 绘制齿轮轴孔6、生成齿轮实体将“中心线”图层隐藏起来，在命令行窗口中输入 region 命令，或者用鼠标单击面域按钮，启动面域命令，用鼠标框选齿轮轮廓线，生成二个面域。用布尔运算差集命令对生成的两个面域进行差集运算，生成如图 7-3-12 所示图形。图 7-3-12 生成齿廓面域在命令行窗口中输入 extrude 命令，或用鼠标单击图 7-3-13 建模工具栏中拉伸按钮，启动“拉伸”命令。图 7-3-13 建模工具栏选择齿廓面域为拉伸对象，输入拉伸高度 20，切换到

38、西南等轴测视图，在对二维线框进行“消隐”显示，得到如图 7-3-14 所示齿轮实体图形。图 7-3-14 齿轮实体三、相关理论知识三、相关理论知识1、拉伸创建实体使用“拉伸”命令（EXTRUDE） ，或用鼠标单击建模工具栏中按钮，启动拉伸命令，可以将二维对象沿 Z 轴或某个方向矢量拉伸成实体。拉伸对象被称为断面，它们可以是任何二维封闭多段线、圆、椭圆、封闭样条曲线和面域。命令操作步骤如下：_extrude(启动拉伸命令)选择要拉伸的对象:（鼠标选择需要进行拉伸操作的对象）指定拉伸高度或 方向(D)/路径(P)/倾斜角(T) : （输入拉伸高度或其它选项）备选项含义：直接输入拉伸高度表示沿 Z

39、轴进行拉伸操作，如果输入正值，将沿对象所在坐标系的 Z 轴正方向拉伸对象。如果输入负值，将沿 Z 轴负方向拉伸对象。方向：通过指定的两点指定拉伸的长度和方向。路径：选择基于指定曲线对象的拉伸路径。路径将移动到轮廓的质心。然后沿选定路径拉伸选定对象的轮廓以创建实体或曲面。倾斜角：拉伸角度可以为正或为负，其绝对值不大于 90。默认值为 0，表示生成的实体的侧面垂直于 XY 平面，没有锥度。如果为正，将产生内锥度，生成的侧面向里靠；如果为负，将产生外锥度，生成的侧面向外2、按住并拖动创建实体通过按住【Ctrl+Alt】组合键，或用鼠标单击“建模”工具栏中的“按住并拖动”工具，或直接在命令行窗口中输入

40、执行 PRESSPULL 命令，可以通过拾取一个共面的封闭区域，然后拖动鼠标来创建实体。执行“按住并拖动”操作时，只需将光标移至封闭区域，系统会自动分析边界。如图 7-3-15 生成的五角星实体所示。图 7-3-15 按住并拖动创建实体四、强化练习四、强化练习如图所示图形，已知模数为 4 齿数为 45。根据图示尺寸绘制齿轮实体。模块八模块八 复杂零件三维建模复杂零件三维建模学习目标1、 熟练掌握和使用三维坐标系及坐标轴转换；2、 掌握各实体生成命令的应用；3、 掌握三维实体编辑命令的应用；4、 掌握使用布尔运算命令创建复杂实体；5、 掌握三维对象的相关操作方法；6、 掌握三维实体视图的尺寸标注

41、。任务一任务一 焊接弯头建模焊接弯头建模一、一、工作任务及分析工作任务及分析绘制焊接弯头：焊接弯头尺寸如图 8-1-1 所示，壁厚为 5mm，绘制本任务时，为方便操作将管身部分和接头部分分别放置在不同图层上，因此本任务建立管身、接头、中心线三个图层。图 8-1-1 焊接弯头二、实践操作步骤二、实践操作步骤(一)创建文档与基本操作1、创建文档启动 AutoCAD2008， “新建”文件，输入文件名“焊接弯头” 。2、基本操作单击“图层特性管理器” ，在“图层特性管理器”对话框中单击“新建图层” ，建立如图 8-1-2 所示的图层，单击“确定” 。图 8-1-2 图层特性管理器(二)绘制焊接弯头实

42、体1、绘制中心线单击工具栏“图层”中工具，选择图层“中心线”为当前图层。单击工具栏“绘图”中“圆弧”工具，在绘图区合适位置单击，进行圆弧中心线绘制，命令执行如下：arc 指定圆弧的起点或 圆心(C): c（输入 c 选项）指定圆弧的圆心:（在屏幕绘图区单击确定圆弧中心点）指定圆弧的起点: 200（移动鼠标向上移动，输入 200 作为圆弧起点）指定圆弧的端点或 角度(A)/弦长(L): a（输入 A 选项，启动包含角度选项）指定包含角: 90（输入包含角度 90）得到如图 8-1-3 所示图形。图 8-2-3 圆弧中心线2、绘制管身实体切换“管身”图层为当前图层，在西南等轴测视图样式下，在命令行

43、窗口中输入 UCS命令，进行用户坐标系的创建，在命令行窗口中输入 circle 命令，或用鼠标单击绘图工具栏中“圆”命令，捕捉中心线端点为圆心分别绘制半径为 45 和 50 的圆，得到如图 8-1-4所示用户坐标系和圆图形。图 8-1-4 用户坐标系和圆在命令行窗口中输入 region 命令，或用鼠标单击绘图工具栏中按钮，依次选择绘制好的两个圆，生成两个面域。在命令行窗口中输入 subtract 命令，或用鼠标单击建模工具栏中按钮，依次选择进行差集运算的面域，将两个面域进行差集运算后生成一个面域。在命令行窗口中输入 extrude 命令，或用鼠标单击图 8-1-5 建模工具栏中“拉伸”按钮，启

44、动拉伸命令。图 8-1-5 建模工具栏命令执行如下：选择要拉伸的对象: 找到 1 个（用鼠标选择差集后的面域）选择要拉伸的对象:（直接回车确认拉伸对象）指定拉伸的高度或 方向(D)/路径(P)/倾斜角(T) : p（输入路径选项）选择拉伸路径或 倾斜角(T):（鼠标选择中心线为拉伸路径，回车后完成拉伸）得到拉伸后的管身实体，如图 8-1-6 所示图 8-1-6 管身实体3、绘制接头部分的实体将“接头”图层置为当前图层，启动“圆”命令捕捉中心线端点为圆心，分别绘制半径为 45 和 55 的圆，将两个圆生成面域并进行差集运算。得到图 8-1-7 所示图形图 8-1-7 接头圆的绘制启动“拉伸”命令

45、，将生成的面域进行拉伸操作，输入拉伸高度为-30（当前的 Z 轴反向） ，经消隐后得到图 8-1-8 拉伸生成的接头实体。图 8-1-8 接头实体切换到东南等轴测视图，重复 UCS 命令，以中心线的另一端点为原点建立用户坐标系，用“圆”命令绘制另外一端的接头，生成面域后进行差集运算并拉伸得图 8-1-9 所示图形。图 8-1-9 接头实体4、实体圆角和倒角使用修改工具栏中的圆角和倒角命令，可以为在三维实体的棱边进行圆角和倒角操作。在命令行窗口中输入 chamfer 命令，或者用鼠标单击图 8-1-10 修改工具栏中倒角按钮，启动倒角操作，命令操作如下：图 8-1-10 修改工具栏Chamfer

46、（启动倒角命令）(“修剪”模式) 当前倒角距离 1 = 0.0000，距离 2 = 0.0000选择第一条直线或 放弃(U)/多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(E)/多个(M):基面选择.（鼠标选择需要倒角的实体接头）指定基面的倒角距离: 10（输入倒角距离 10）指定其他曲面的倒角距离 : 5（输入倒角距离 5）选择边或 环(L): 选择边或 环(L):（选择实体接头棱边，回车完成倒角操作）重复倒角命令，将接头的另一端也进行圆角操作，得到图 8-1-11 所示图形图 8-1-11 接头实体倒角因管身和接头是两个独立的实体，在结合处需要圆角，所有要对实体进行合并操作，在命

47、令行窗口中输入 union，或用鼠标单击建模工具栏中“并集”按钮，启动并集操作，将管身和接头合并成一个实体。在命令行中输入 fillet，或用鼠标单击图 8-1-10 修改工具栏中“圆角”按钮，启动圆角命令，命令操作如下：FILLET当前设置: 模式 = 修剪，半径 = 0.0000选择第一个对象或 放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M):（用鼠标选择合并后的实体， ）输入圆角半径: 3（根据提示输入圆角半径 3）选择边或 链(C)/半径(R):（鼠标选择需要圆角的边）选择边或 链(C)/半径(R):（鼠标选择需要圆角的边）已选定 2 个边用于圆角。 （回车确认完成圆角操

48、作）经消隐后，得到如图 8-1-12 所示焊接弯管实体图形。图 8-1-12 圆角后的实体视图三、相关理论知识三、相关理论知识1、扫掠创建实体 在命令行窗口中输入“扫掠”命令 SWEEP，或者用鼠标单击建模工具栏中按钮，可将开放的或闭合的对象沿开放的或闭合的二维或三维路径来创建实体或曲面。如果扫掠的对象为闭合的，那么将创建实体；如果扫掠的对象是开放的，那么将创建曲面。命令操作步骤如下：sweep选择要扫掠的对象: 找到 1 个（鼠标选择要扫掠的对象）选择要扫掠的对象:（回车确认选择完扫掠对象）选择扫掠路径或 对齐(A)/基点(B)/比例(S)/扭曲(T): （鼠标选择扫掠的路径并回车完成扫掠操

49、作）备选项含义：对齐 指定是否对齐轮廓以使扫掠对象始终垂直于扫掠路径。默认情况下，轮廓是对齐的。基点 指定要扫掠对象的基点。如果指定的点不在选定对象所在的平面上，则该点将被投影到该平面上。比例 指定比例因子对扫掠对象进行放大和缩小。从扫掠路径的开始到结束，比例因子将统一应用到扫掠的对象。扭曲 设置正被扫掠的对象的扭曲角度。扭曲角度指定沿扫掠路径全部长度的旋转量。 如图 8-1-13 所示，将小圆沿螺旋线进行扫掠得到的实体图形。需要注意的是扫掠与拉伸不同。沿路径扫掠轮廓时，轮廓将被移动并与路径垂直对齐。然后，沿路径扫掠该轮廓。图 8-1-13 扫掠创建实体2、实体的倒角和圆角使用二维编辑命令圆角

50、和倒角命令也可以实现三维实体的圆角和倒角操作。使用“修改”菜单下的“圆角”命令，或在命令行窗口中输入 FILLET 命令，可以为实体的棱边修圆角，使相邻面之间通过生成的曲面圆滑过渡。操作步骤如下：fillet当前设置: 模式 = 修剪，半径 = 0.0000选择第一个对象或 放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M): r（输入 R 选项）指定圆角半径 : 5（指定圆角半径为 5）选择第一个对象或 放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M):（鼠标选择需圆角的对象）输入圆角半径 : （回车确定圆角对象选择完成）选择边或 链(C)/半径(R):（再次回车将所选

51、对象的对应边进行圆角操作）需要注意的是选择对象时，一是选择实体对象，二是选择希望圆角的边，因此鼠标的单击要准确，如果提示出现“选择边或 链(C)/半径(R)”时，选择其他的边，可以同时对实体的多条边进行圆角。如图 8-1-14 所示图形.图 8-1-14 实体圆角使用“修改”菜单下的“倒角”命令，或在命令行窗口中输入 CHAMFER 命令，启动倒角命令，可以为实体的棱边修倒角，该命令可应用于实体上的任何边，以在两相邻面之间生成一个平坦的过渡面。 命令操作步骤如下：chamfer选择第一条直线或 放弃(U)/多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(E)/多个(M):基面选择.（鼠

52、标选择要倒角的实体）输入曲面选择选项 下一个(N)/当前(OK) : OK（确定实体上要倒角的基准面）指定基面的倒角距离: 5（输入倒角距离为 5）指定其他曲面的倒角距离 :（指定到其他面的倒角距离）选择边或 环(L): 选择边或 环(L):（回车确认倒角操作）如图 8-1-15 所示图 8-1-15 实体的倒角四、强化练习四、强化练习绘制如图所示异形弯管的实体图形。任务二任务二 轴承座建模轴承座建模一、工作任务及分析一、工作任务及分析绘制轴承座座：轴承座由轴承、凸台、底板、支撑板、肋板等五部分组成，作图时，为方便操作，将分别建立包含中心线和尺寸标注在内的七个图层。图 8-2-1 轴承座二、实

53、践操作步骤二、实践操作步骤 (一)创建文档与基本操作1、创建文档启动 AutoCAD2008， “新建”文件，输入文件名“轴承座” 。2、基本操作单击“图层特性管理器” ，在“图层特性管理器”对话框中单击“新建图层” ，建立如图 8-2-1 所示的图层，单击“确定” 。图 8-2-2 图层特性管理器鼠标展开下拉式菜单“格式文字样式” ，将新建样式“数字”修改为如图 8-2-3 所示。单击“应用”并“关闭” 。图 8-2-3 建立文字样式(二)绘制轴承座1、绘制中心线单击工具栏“图层”中工具，选择图层“中心线”为当前图层。单击工具栏“绘图”中“直线”工具，在绘图区合适位置单击，得到直线的一个端点

54、，在“正交”模式下，向下移动点光标，并输入点划线长度“120” ，回车两次得到垂直中心线；再次回车重新执行“直线”命令，在“对象捕捉”和“对象追踪”模式下，捕捉垂直中心线上端点，向下移动鼠标，在命令行输入“30” ，捕捉到垂直中心线上距离顶端为 30 的点，移动鼠标向右，在命令行输入“30”回车得到水平中心线的一部分，鼠标单击水平中心线，激活夹点功能，选择水平中心线左端点，向左移动鼠标，在命令行输入 30 并，得到如图 8-2-4 所示中心线图形。图 8-2-4 中心线2、绘制轴承切换“轴承”图层为当前图层，在命令行窗口中输入“circle” ，或用鼠标单击绘图工具栏中“圆”命令，捕捉中心线交

55、点为圆心，分别绘制半径为“13”和“25”的两个圆。得如图 8-2-5 所示图形。图 8-2-5 绘制轴承在命令行窗口中输入 region 命令，或用鼠标单击绘图工具栏上按钮，将 8-2-5 所示的两圆生成面域。在命令行窗口中输入 subtract 命令，或用鼠标单击建模工具栏中按钮，进行面域的差集运算。在命令行中输入 extrude 命令，或用鼠标单击建模工具栏中按钮，选择差集运算后的面域，输入拉伸高度 50，生成轴承实体，如图 8-2-6 所示。图 8-2-6 轴承实体3、绘制支撑板切换“支撑板”图层为当前图层，在命令行窗口中输入 offset 命令，或者用鼠标单击修改工具栏中按钮，启动偏

56、移命令，输入偏移距离 45，选择垂直中心线进行左右偏移，再次启动偏移命令，输入偏移距离 46，选择水平中心线向下进行偏移，经适当延伸后得到图 8-2-7 所示图形。图 8-2-7 偏移中心线设置对象捕捉中的“端点” 、 “切点”捕捉模式，启动“直线”命令，鼠标捕捉偏移后水平中心线左右端点为直线起点，和轴承外圆的切点为终点进行绘图，最终得到 8-2-8 所示图形。图 8-2-8 绘制支撑板启动“圆弧”命令，以中心线交点为圆心，左右支撑板支撑板在圆周上的点为圆弧起点和终点，绘制圆弧，启动“面域”命令，将所绘制的支撑板相关线段生成面域，得图 8-2-9 所示图形。图 8-2-9 支撑板面域启动“拉伸

57、”命令，将生成的支撑板面域进行拉伸操作，输入拉伸高度 12 后回车确认，将中心线和轴承图层关闭后，显示如图 8-2-10 支撑板实体。图 8-2-10 支撑板实体4、绘制底板打开中心线图层，关闭支撑板图层，将“底板”图层置为当前图层，启动“直线”命令，用鼠标捕捉图 8-2-7 偏移后的水平中心线左右两端点，绘制底板轮廓，启动面域命令将底板轮廓线生成底板面域，再启动“拉伸”命令，输入拉伸高度为 60，显示如图 8-2-11所示。图 8-2-11 底板在命令行窗口中输入 fillet 命令，或用鼠标单击修改工具栏中按钮，用鼠标选择底板实体上需要圆角的棱边，输入圆角半径 16，进行圆角操作，如图 8

58、-2-12 所示。图 8-2-12 底板圆角切换到西南等轴测视图，启动“圆”命令，用鼠标捕捉圆角圆心为圆心，绘制半径为9 的两圆，并生成面域。启动“拉伸”命令，输入拉伸高度为-20（根据 Z 轴方向确定，此处为 Z 轴负方向） ，生成两圆柱体，进行差集运算后，经消隐显示如图 8-2-13 所示底板实体图形。图 8-2-13 底板实体5、绘制肋板打开“支撑板”图层，将“肋板”图层置为当前图层，启动 UCS 命令，建立如图所示用户坐标系。图 8-2-14 肋板用户坐标系启动“直线”命令，以坐标原点为直线起点，绘制图 8-2-15 尺寸所示肋板截面图，使用面域命令，将肋板截面生成面域。图 8-2-1

59、5 肋板启动“拉伸”命令，输入拉伸高度为 12，完成拉伸操作，得到如图 8-2-16 所示肋板实体。图 8-2-16 肋板实体命令行中输入 move 命令，或用鼠标单击修改工具栏中按钮，启动移动命令，用鼠标捕捉肋板左下棱边中点为基点，移动肋板实体到支撑板中间（基点和支撑板底边中点重合） ，如图 8-2-17 所示。图 8-2-17 确定肋板位置6、绘制凸台打开轴承图层，将凸台图层置为当前图层，将轴承中心线向上方偏移 30，以该线中点为原点，建立如图 8-18 所示用户坐标系。8-2-18 建立用户坐标系启动“圆”命令，以原点为圆心绘制半径为 13 的圆，生成面域后，使用“拉伸”命令，输入拉伸高

60、度为-10，生成如图 8-2-19 所示圆柱体。图 8-2-19 凸台启动“圆柱体”命令，以图 8-2-19 绘制的圆柱体圆心为圆心，半径为 7，高度为-20（Z 轴负方向）的圆柱体，如图 8-2-20 所示。图 8-2-20 凸台孔圆柱7、布尔运算在命令行窗口输入 union 命令，或用鼠标单击建模工具栏中“并集”按钮，启动并集操作，用鼠标选择除图 8-2-20 所绘制的凸台孔圆柱体的所有实体，将实体合并，再启动“差集”命令，将图 8-2-20 所绘制的凸台孔圆柱体减去，经消隐显示后的到如图 8-2-21 所示的轴承座实体视图。图 8-2-21 轴承座8、三维尺寸标注在 AutoCAD 中，