第21讲 三维建模

创建实体模型

本章学习目标第21章三维建模

21.1三维绘图基础21.2创建实体模型21.3课后作业

本章大纲21.1

三维绘图基础本节介绍观察三维模型及使用用户坐标系的方法。21.1.1

知识点讲解

一、三维建模空间

创建三维模型时可切换至AutoCAD三维工作空间，在【工作空间】工具栏的下拉列表中选择【三维建模】选项或选择菜单命令【工具】/【工作空间】/【三维建模】，就进入三维工作空间。该空间包含三维建模【面板】，其由二维绘制控制台（三维工作空间中隐藏）、三维制作控制台、三维导航控制台、视觉样式控制台、材质控制台、光源控制台、渲染控制台及图层控制台等组成，如图21-1所示。选择菜单命令【工具】/【选项板】/【面板】即可打开或关闭它。图21-1三维建模【面板】二、用标准视点观察模型

任何三维模型都可以从任意一个方向观察，【视图】工具栏及三维导航控制台的视图控制下拉列表提供了10种标准视点，如图21-2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21-2标准视点三、三维动态旋转

3DFORBIT命令将激活交互式的动态视图，用户按住鼠标左键并拖动鼠标指针就能改变观察方向。使用此命令时，可以选择观察全部对象或是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21-3所示当观察部分对象时，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】选项。图21-3三维动态旋转四、视觉样式视觉样式用于改变模型在视口中的显示外观。AutoCAD提供了以下5种默认视觉样式，可在三维建模【面板】的三维导航控制台【视觉样式】下拉列表中进行选择，或通过下拉菜单【视图】/【视觉样式】进行选择。五、用户坐标系默认情况下，AutoCAD坐标系统是世界坐标系，该坐标系是一个固定坐标系。用户也可在三维空间中建立自己的坐标系（UCS），该坐标系是一个可变动的坐标系，坐标轴正向按右手螺旋法则确定。三维绘图时，UCS坐标系特别有用，因为可以在任意位置、沿任意方向建立UCS，从而使得三维绘图变得更加容易。21.1.2

范例解析──观察三维模型

【练习21-1】利用标准视点观察如图21-4所示的三维模型。1.打开素材文件“21-1.dwg”，如图21-4所示。2.选择三维导航控制台【视图控制】下拉列表的【主视】选项，然后发出消隐命令HIDE，结果如图21-5所示，此图是三维模型的前视图。图21-4利用标准视点观察模型图21-5前视图3.选择【视图控制】下拉列表的【左视】选项，然后发出消隐命令HIDE，结果如图21-6所示，此图是三维模型的左视图。4.选择【视图控制】下拉列表中的【东南等轴测】选项，然后发出消隐命令HIDE，结果如图21-7所示，此图是三维模型的东南轴测视图图21-6左视图图21-7东南轴测视图21.1.3

范例解析──使用用户坐标系

【练习21-2】在三维空间中创建坐标系。1.打开素材文件“21-2.dwg”。2.改变坐标原点。输入UCS命令，AutoCAD提示如下。命令:ucs指定UCS的原点或[面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z轴(ZA)]<世界>: //捕捉A点，如图21-8所示指定X轴上的点或<接受>: //按Enter键结果如图21-8所示。3.将UCS坐标系绕x轴旋转90。命令:UCS指定UCS的原点或[面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z轴(ZA)]<世界>:x //使用“X”选项指定绕X轴的旋转角度<90>:90 //输入旋转角度结果如图21-9所示。图21-8改变坐标原点图21-9将坐标系绕x轴旋转图21-10利用三点定义坐标系4.利用三点定义新坐标系。命令:UCS指定UCS的原点或[面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z轴(ZA)]<世界>:end于 //捕捉B点，如图21-10所示指定X轴上的点或<接受>:end于 //捕捉C点指定XY平面上的点或<接受>:end于 //捕捉D点结果如图21-10所示。21.1.4

课堂练习

【练习21-3】打开素材文件“21-3.dwg”，如图21-11所示。利用标准视点及三维动态旋转方式观察模型图21-11观察模型【练习21-4】打开素材文件“21-4.dwg”，如图21-12所示。分别以A、B及C面为xy平面创建用户坐标系

图21-12创建坐标系21.2

创建实体模型

本节介绍创建三维实体的方法21.2.1

知识点讲解一、创建三维基本立体AutoCAD能生成长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔形体及圆环体等基本立体。【建模】工具栏中包含了创建这些立体的命令按钮。二、将二维对象拉伸成实体EXTRUDE命令可以拉伸二维对象生成3D实体或曲面，若拉伸闭合对象，则生成实体，否则生成曲面。操作时，可指定拉伸高度值及拉伸对象的锥角，还可沿某一直线或曲线路径进行拉伸。三、旋转二维对象形成实体REVOLVE命令可以旋转二维对象生成3D实体，若二维对象是闭合的，则生成实体，否则生成曲面。用户通过选择直线、指定两点或x、y轴来确定旋转轴。四、布尔运算布尔运算包括并集、差集和交集。●并集操作：UNION命令将两个或多个实体合并在一起形成新的单一实体。操作对象既可以是相交的，也可是分离开的。●差集操作：SUBTRACT命令将一个实体从另一实体中减去。●交集操作：INTERSECT命令创建由两个或多个实体重叠部分构成的新实体。21.2.2

范例解析─创建三维基本立体【练习21-5】创建长方体及圆柱体。1.进入三维建模工作空间。选择三维导航控制台【视图控制】下拉列表的“东南等轴测”选项，切换到东南等轴测视图。再通过视觉样式控制台【视觉样式】下拉列表设定当前模型显示方式为“二维线框”。2.单击【建模】工具栏或三维制作控制台上的按钮，AutoCAD提示如下。命令:_box指定第一个角点或[中心(C)]: //指定长方体角点A，如图21-13所示指定其他角点或[立方体(C)/长度(L)]:@100,200,300 //输入另一角点B的相对坐标，如图21-13所示3.单击【建模】工具栏或三维制作控制台上的按钮，AutoCAD提示如下。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)]: //指定圆柱体底圆中心，如图21-13所示指定底面半径或[直径(D)]<80.0000>:80 //输入圆柱体半径指定高度或[两点(2P)/轴端点(A)]<300.0000>:300 //输入圆柱体高度结果如图21-13所示。4.改变实体表面网格线的密度。命令:isolines输入ISOLINES的新值<4>:40 //设置实体表面网格线的数量5.选择菜单命令【视图】/【重生成】，重新生成模型，实体表面网格线变得更加密集。6.控制实体消隐后表面网格线的密度。命令:facetres输入FACETRES的新值<0.5000>:5 //设置实体消隐后的网格线密度启动HIDE命令，结果如图21-13所示。图21-13创建长方体及圆柱体21.2.3范例解析─拉伸或旋转二维对象形成实体

【练习21-6】拉伸二维对象形成实体及曲面。1.打开素材文件“21-6.dwg”。2.将图形A创建成面域，再将连续线B编辑成一条多段线，如图21-14所示。3.用EXTRUDE命令拉伸面域及多段线，形成实体和曲面。单击【建模】工具栏或三维制作控制台的按钮，启动EXTRUDE命令。命令:_extrude选择要拉伸的对象:找到1个 //选择面域选择要拉伸的对象: //按Enter键指定拉伸的高度或[方向(D)/路径(P)/倾斜角(T)]<262.2213>:260 //输入拉伸高度命令:EXTRUDE //重复命令选择要拉伸的对象:找到1个 //选择多段线选择要拉伸的对象: //按Enter键指定拉伸的高度或[方向(D)/路径(P)/倾斜角(T)]<260.0000>:p //使用“路径(P)”选项选择拉伸路径或[倾斜角]: //选择样条曲线C结果如图21-14右图所示。图21-14拉伸面域及多段线【练习21-7】旋转二维对象形成实体。打开素材文件“21-7.dwg”，单击【建模】工具栏或三维制作控制台上的按钮，启动REVOLVE命令。命令:_revolve选择要旋转的对象:找到1个 //选择要旋转的对象，该对象是面域，如图21-15左图所示选择要旋转的对象: //按Enter键指定轴起点或根据以下选项之一定义轴[对象(O)/X/Y/Z]<对象>://捕捉端点A指定轴端点: //捕捉端点B指定旋转角度或[起点角度(ST)]<360>:st //使用“起点角度(ST)”选项指定起点角度<0.0>:-30 //输入回转起始角度指定旋转角度<360>:210 //输入回转角度再启动HIDE命令，结果如图21-15右图所示。提示：若拾取两点指定旋转轴，则轴的正向是从第一点指向第二点，旋转角的正方向按右手螺旋法则确定。图21-15旋转面域形成实体21.2.4范例解析─利用布尔运算构建复杂实体模型

【练习21-8】利用布尔运算创建支撑架的实体模型，如图21-16所示。1.创建一个新图形。2.选择菜单命令【视图】/【三维视图】/【东南等轴测】选项，切换到东南轴测视图。在xy平面绘制底板的轮廓形状，并将其创建成面域，如图21-17所示。图21-16创建实体模型图21-7创建面域3.拉伸面域形成底板的实体模型，如图21-18所示。4.建立新的用户坐标系，在xy平面内绘制弯板及三角形筋板的二维轮廓，并将其创建成面域，如图21-19所示。5.拉伸面域A、B，形成弯板及筋板的实体模型，如图21-20所示。6.用MOVE命令将弯板及筋板移动到正确的位置，如图21-21所示。7.建立新的用户坐标系，如图21-22左图所示，再绘制两个圆柱体，如图21-22右图所示。8.合并底板、弯板、筋板及大圆柱体，使其成为单一实体，然后从该实体中去除小圆柱体，结果如图21-23所示。图21-21移动对象图21-22新建坐标系图21-23执行并运算21.2.5

课堂练习【练习21-9】绘制如图21