计算机绘图基础

计算机绘图基础1计算机绘图系统的组成

计算机绘图工作的实现是通过计算机绘图系统完成的。一个计算机绘图系统是由若干硬件和软件组成的，硬件之间的连接关系称为硬件配置，软件之间的连接关系称为软件配置，硬件与软件只有结合起来才能完成预定的功能。计算机绘图（ComputerGraphics，缩写为CG）就是利用计算机将数据转换为图形，并在绘图设备上进行图形显示或绘制的一门学科。计算机绘图系统中的硬件包括主机、外存储器（硬盘、光盘存储器、U盘等）、图形输入设备（鼠标器、数字板、扫描仪、触摸屏、键盘、操纵杆、跟踪球、数字摄像头等）及一、硬件配置图形输出设备（图形显示器、绘图机、图形打印机、3D打印机等），它们之间的连接关系如图1所示。图1计算机绘图系统硬件配置图2计算机绘图系统的软件配置

软件系统按其用途分为三个层次：最内层是系统软件，中间一层是支撑软件，最外层是应用软件，如图2所示。二、软件配置1计算机绘图系统的组成

系统软件：系统软件也称为一级软件，它包括各种操作系统（如UNIX、Linux、WindowsXP、Windows7、WindowsNT等）、各种高级语言系统（如BASIC、C/C++/C#Delphi、Java等）、数据库管理系统（如Access、Oracle、PARADOX、FoxPro等）、网络操作系统（如Novell、WindowsNTServer等）。支撑软件：支撑软件也称为二级软件，是利用一级软件开发的、提供最基本的、具有通用功能的软件。如绘图软件（AutoCAD）、动画软件、几何造型系统、有限元分析软件、热分析软件等。支撑软件各行业都可使用，用户利用软件提供的开发工具可进行二次开发。应用软件：应用软件也称为三级软件，是利用一级或二级软件开发的针对某行业、某专业或某一产品开发的专业软件，优点是效率高、效益明显，代表软件发展方向。如汽车CAD软件、各类模具CAD软件、建筑CAD软件、服装CAD软件、电子CAD软件等。1计算机绘图系统的组成

2AutoCAD绘图软件操作基础

AutoCAD软件由美国Autodesk公司（产品有3DSMax、MDT、Inventor等）推出，1982年推出版，至今已推出20多个版本。AutoCAD软件因其具有绘图和图形编辑功能强、开放性好且二次开发手段齐全、易学易用等突出优点而成为微机上使用最为广泛的CAD软件之一。与其他CAD软件相比，AutoCAD是侧重于绘图的软件。一、AutoCAD的工作空间与工作界面本课程教学使用AutoCAD2010中文版。AutoCAD2010提供了“二维草图与注释”、“三维建模”和“AutoCAD经典”三种工作空间模式，用户可借助图14-7所示界面中的工作空间工具栏或状态栏切换工作空间列表选择工作空间。一般作图使用“AutoCAD经典”工作空间。图3为“AutoCAD经典”工作空间中的绘图工作界面，主要由绘图区、命令提示区、菜单栏、各种工具栏和状态栏等组成。快速访问工具栏菜单栏图层工具栏特性工具栏查询与帮助工具栏样式工具栏绘图工具栏标准工具栏工作空间工具栏绘图区坐标系图标模型/布局选项卡对象捕捉工具栏绘图次序工具栏修改工具栏作图光标作图导航提示状态栏命令行与命令提示区工具选项板图3AutoCAD2010的绘图工作界面

2AutoCAD绘图软件操作基础

二、AutoCAD的基本概念坐标系及坐标：为三维直角坐标系。作二维平面图时使用X-Y坐标，作三维图时使用X-Y-Z坐标。坐标有绝对坐标和相对坐标之分。XOYA(10,8)B(20,8)绝对坐标:以坐标原点作为度量基准的坐标，如A(10,8)、B(20,8)。输入时按“X,Y,Z”格式输入

10,8↙（下划线表示从键盘键入内容）

20,8↙相对坐标:以当前点作为度量基准的坐标。相对坐标有两种表示形式。

极坐标形式：输入时按“@距离<角度”(距离为当前点到待输入点之距，可以像极径为负值；角度为当前点到待输入点形成矢量与X轴正向所夹角，单位为度，沿X轴正向逆时针度量时角度为正值，顺时针度量时角度为负值)格式输入。如上例B点对A点采用此形式为@10<0↙XOY△X△YP2P1XOYP2P1角度距离坐标增量形式：输入时按“@△X,△Y,△Z”(△X,△Y,△Z为代数值)格式输入。如上例B点对A点采用此形式为@10,0↙二、AutoCAD的基本概念绘图单位：屏幕作图无量纲，1个绘图单位可以代表1mm或1英寸图形实际大小由绘图机或打印机出图时指定。

图形实体：AutoCAD中的图形元素称为图形实体，有十几种图形实体。每个图形实体对应一个命令，如POINT、LINE、CIRCLE、ARC、PLINE、TEXT及尺寸、形、图块等。

AutoCAD作图的第一个思想是按图形实体作图！绘图界限：相当于手工作图的图幅。如左下角（0,0）右上角（420,297）坐标取值可为负值。A3（420,297）（0,0）图层、线型、线宽和颜色：图层是AutoCAD作图引入的一个概念，每个图层有一种线型、线宽和颜色。AutoCAD作图的第二个思想是按图层作图！二、AutoCAD的基本概念图形文件：记录用户所绘图形的“.DWG”文件称为图形文件。样板图：记录绘图环境的样板文件“.DWT”称为样板图。样板图分为标准样板图（如）和用户样板图。AutoCAD作图的第三个思想是进入样板图作图！

（进入样板图的方法后面介绍）本课程教材和上机用的样板图就是用户样板图，取名为，但其内容与标准样板图不一样。系统变量：记录AutoCAD系统工作环境的变量称为系统变量。如LIMMIN=(0,0)、LIMMAX=(420,297)定义A3图幅；若LIMMIN=(0,0)、LIMMAX=(594,420)则定义A2图幅。二、AutoCAD的基本概念

1.绘图界限：A3图幅—左下角(0,0)、右上角(420,297)

2.图层、线型、线宽及颜色：建立了7个图层

三、用户样板图中的绘图环境层名线型线宽颜色说明

1Continuous（实线）0.5白色粗实线层<当前图层>

2JIS_08_25（点画线）0.25红色细点画线层

3JIS_02_4.0（虚线）绿色细虚线层

4Continuous（实线）0.25青色细实线层

5JIS_09_29（双点画线）0.25黄色细双点画线层

6JIS_02_4.0（虚线）蓝色粗虚线层7JIS_08_25（点画线）0.5品红色粗点画线层

注意：样板图中要将控制线型比例的系统变量LTSCALE的值设为。3.字样：定义了西文字样“GBX”<默认字样>(斜体字，即字头向右倾斜15°，字体采用了字体文件，可写0到9、英文大小写字母、键盘其他字符)

；汉字字样“HZF”（字体采用了Windows的仿宋体，字体的宽度因子值设为）。

三、用户样板图中的绘图环境4.尺寸标注：对几个尺寸变量(系统变量的一部分)的值进行修改，如将DIMTXSTY(尺寸数字的字样)的值设为“GBX”，DIMDSEP(小数分割符)的值设为“.”，DIMEXO(尺寸界线起点偏移量)的值设为0，DIMTXT(尺寸数字字高)的值设为等。

利用用户图形样板图作图时不再需要设置图层、线型、字体等，启动AutoCAD或执行NEW命令均可进入上述绘图环境，使用很方便。

AutoCAD的命令执行方式有3种：命令提示符后键入命令名：

命令:LINE↙（或按空格键）<字母大小写等效>点菜单栏和下拉式菜单四、命令的执行与输入点工具栏菜单命令的重复执行：命令:↙（或按空格键）系统变量也是命令，可按命令执行方式修改其值。点选项卡及面板菜单

AutoCAD主要的数据类型有点、数值、角度。

1.点的输入键入绝对坐标值或相对坐标值如20,12↙、@30,10↙、@20<45↙等。移光标输入对象捕捉输入:抓取屏幕上可见实体上的特殊点。五、数据的输入2.数值的输入按数值输入如45↙、-30↙等。XA<0A>0P2P1A3.角度的输入

角度单位为度，且从X轴正向逆时针度量时为正值，顺时针度量时为负值。角度有2种输入方法：输入两点五、数据的输入Esc键—取消当前命令。F2键

—实现屏幕图形窗口和文本窗口的切换。六、两个常用键

启动AutoCADQUIT操作系统PLOTSAVELIMITSNEWOPEN实体绘图等其他命令七、AutoCAD的使用流程实用命令NEW、OPEN、SAVE、PLOT、QUIT等的介绍详见教材，这里只重点介绍LIMITS实用命令。

功能：设置绘图界限，相当于手工绘图定图幅。

命令:LIMITS↙指定左下角点或[开(ON)/关(OFF)]<0.0,0.0>:↙或ON↙或OFF↙指定右上角点<420.0,297.0>:841,594↙

AutoCAD提示的特点：（有5个，先介绍4个）有多个选项时，选项之间用“或”或者“/”隔开；不带方括弧的选项通常为默认工作方式,此处为指定绘图界限左下角，即要求输入点；带方括弧的项为可选项；带尖括弧的项为默认值（具体的数据，如点或数值）或默认工作方式（字母或文字），直接回车表示采用该默认值或默认工作方式。八、LIMITS（绘图界限）命令3AutoCAD的二维绘图命令一、实体绘图命令1.LINE（直线）命令功能：画直线段或折线；每段是1个实体；需回车或用“C”画封闭图形结束。

命令:LINE↙画折线画封闭图形画一段直线

命令:

LINE↙10,10↙30,10↙↙命令:

LINE↙10,10↙30,10↙30,20↙10,20↙↙命令:

LINE↙10,10↙30,10↙30,20↙10,20↙C↙（画圆）命令

功能：画圆；执行一次命令画1个圆，圆是1个实体；命令画出圆后自动结束。

命令:CIRCLE

↙“圆心,半径/直径”方式“圆周3点”方式“直径两端点”方式“公切圆”方式指定圆的圆心或[三点(3P)/两点(2P)/切点、切点、半径(T)]:常用方式为“圆心,半径”方式。

AutoCAD提示的第5个特点：

选项第1或前2个字母大写，采用该项的响应方法为键入该字母。命令:

CIRCLE↙100,100↙20↙

或命令:

CIRCLE↙100,100↙D↙40↙一、实体绘图命令（圆弧）命令

功能：圆弧；执行一次命令画1个圆弧，圆弧是1个实体；命令画出圆弧后自动结束。不能用ARC命令画出圆！常用的两种画圆弧方式：

“S，C，E”（起点，圆心，终点）方式该方式按逆时针方向由起点画弧至终点。

“S，C，A”（起点，圆心，圆心角）方式

A>0，逆时针画弧;A<0，顺时针画弧。如上例绘图：＋C

E

＋＋S命令:

ARC↙20,10↙C↙10,10↙10,20↙

(10,10)＋＋(20,10)(10,20)＋C＋

A>0＋S

A<0命令:

ARC↙20,10↙C↙10,10↙A↙90↙

或命令:

ARC↙10,20↙C↙10,10↙A↙-90↙

一、实体绘图命令

4.SPLINE(样条曲线)命令

功能：绘制二维或三维NURBS曲线,即非均匀有理B样条曲线。利用该命令可绘制波浪线。绘制NURBS曲线需要以下条件：

①

顶点(控制点)

②

顶点处的误差系数(系数为0,曲线通过顶点;系数越大,曲线离顶点越远)

③

起点处的切线方向④终点处的切线方向边界条件一、实体绘图命令

命令操作：

命令:SPLINE↙指定第一个点或[对象(O)]:指定下一点:指定下一点或[闭合(C)/拟合公差(F)]<起点切向>:…………………指定起点切向:指定端点切向:将PEDIT命令的S选项拟合的B样条曲线转换为NURBS曲线生成封闭NURBS曲线误差系数，默认值均为0，即绘制插值曲线。绘制波浪线采用默认值指定起点处的切线方向，只需输入1个点即可，由起点和该点构成切线方向。绘制波浪线采用直接回车（表示起点为自由端）。指定终点处的切线方向，只需输入1个点即可，由终点和该点构成切线方向。绘制波浪线采用直接回车（表示终点为自由端）。闭合曲线只需输入闭合点处1个点的切线方向即可一、实体绘图命令（写字符）命令

功能：写指定字样中的字符，执行1次命令可写单行文字，也可写多行文字，每行文字是1个图形实体。按回车键方可结束命令。

MTEXT（段落式文本）命令，类似于Word编辑器，一段文字内可有多种字体和字高。这里介绍TEXT命令。命令:

TEXT↙

指定文字的起点或[对正(J)/样式(S)]:

点↙，写文字的起点，系统按从左往右写，文字写在起点的右上方，字样为当前字样。

GBX字样中的特殊字符（规定用控制码键入）：例在起点(100,150)处按字高写“”

。解命令:TEXT↙100,150↙3.5↙↙%%C110%%P0.015↙↙

一、实体绘图命令

S↙，选择已定义的字样。字样可用字样命令STYLE事先定义。如样板图定义了写西文字的“GBX”字样、写长仿宋体汉字的“HZF”字样。

J↙，设定文字书写的对齐方式。

输入选项[对齐(A)/布满(F)/居中(C)/中间(M)/右对齐(R)/左上(TL)/中上(TC)/右上(TR)/左中(ML)/正中(MC)/右中(MR)/左下(BL)/中下(BC)/右下(BR)]:系统提供了14种文字对齐方式：

默认方式为从左往右写。

“A”方式，自动调整字高、字宽(保持宽高比不变)，将文字写在两点之间。“F”方式，字高不变、调整字宽，将文字写在两点之间。其他方式基线BottomTopMiddleCenterRightLeftTL默认对齐TCTRBLBRBCMRMCMLCR一、实体绘图命令二、图层命令LAYER与–LAYER功能：实现对图层的管理，包括建立图层、修改图层的线型和颜色、改变图层的状态等。

LAYER命令以对话框方式执行，-LAYER命令以命令行方式执行(重点掌握)。

命令:-LAYER↙

输入选项[?/生成(M)/设置(S)/新建(N)/重命名(R)/开(ON)/关(OFF)/颜色(C)/线型(L)/线宽(LW)/材质(MAT)/打印(P)/冻结(F)/解冻(T)/锁定(LO)/解锁(U)/状态(A)/说明(D)/协调(E)]:

?↙，查询当前图中图层的设置情况、图层状态等。↙，结束-LAYER命令(必须按回车键方可结束该命令)。

ON↙，打开指定的图层（打开状态的图层上的实体显示）。

OFF↙，关闭指定的图层（关闭状态的图层上的实体不显示）。

S↙，设置当前层(换层)。输入要置为当前的图层名或<选择对象>:2↙换层成功的标志是“对象特性工具栏”显示换层后的层名。人机交互作图时，也可直接在“对象特性工具栏”换层。

例

绘制中心孔(假定绘图环境为Acadiso.dwt)，设圆心坐标为(100,100)。

解命令操作为：

命令:-LAYER↙S↙2↙↙

命令:LINE↙87,100↙@26,0↙↙↙100,87↙@0,26↙↙命令:

-LAYER↙S↙1↙↙

命令:

CIRCLE↙100,100↙D↙20↙

二、图层命令LAYER与–LAYER三、图案填充命令BHATCH与剖面线绘制

例

绘制下图套筒的视图。(100,100)使用BHATCH命令的绘图过程为：解命令操作为：命令:-LAYER↙S↙2↙↙命令:LINE↙97,100↙@106,0↙↙命令:-LAYER↙S↙1↙↙命令:

LINE↙100,70↙@100,0↙@0,60↙@-100,0↙C↙命令:

↙100,80↙@100,0↙↙↙100,120↙@100,0↙↙命令:-LAYER↙S↙4↙↙命令:BHATCH↙

屏幕上出现图示的对话框。

拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]:点1↙（上面小矩形内一点）拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]:点2↙（下面小矩形内一点）拾取内部点或[选择对象(S)/删除边界(B)]:↙执行1次BHATCH命令可在并列的多个区域内填剖面线，剖面线即图案用细线绘制，且为1个图形实体。三、图案填充命令BHATCH与剖面线绘制四、图形编辑命令图形编辑命令执行时通常分为两步：第一步是选择编辑对象，第二步对选中的对象进行编辑操作。

1.对象选择方式直接点取：输入图线上的一点(输入坐标或移光标)选取。

L(Last)方式：选择刚画的那个实体。W(Window)方式：即矩形窗口方式，完全位于窗口内以及和窗口边线重合的实体将被选中。

C(Crossingwindow)方式：即交叉矩形窗口方式，完全位于窗口内以及和窗口边线相交的实体将被选中。

ALL方式：当前所画的所有实体将被选中。U↙：取消刚作的一次选择。↙：结束目标选择。2.ERASE(删除)命令

功能：将选择的图形删除。3.MOVE(平移)命令功能：将选中的图形从一个位置移到另一个位置，原图消失。指定平移参数的两种方法：平移量(代数值)或两点。4.ROTATE(旋转)命令功能：将选中的图形绕指定点旋转一个角度到新的位置，原图消失。旋转参数为旋转中心和转角(逆时针转角度为正，顺时针转角度为负)。5.SCALE(比例或实体缩放)命令

功能：将选中的图形以某一点为中心进行等比缩放(X向和Y向比例因子相等)，原图消失。缩放参数为比例中心(基点)和比例因子。

比例因子相等而基点不同时，缩放后的结果是不同的。四、图形编辑命令6.MIRROR(镜像或对称)命令(重要命令)

功能：作一个图形的对称图。镜像参数为对称轴，可通过两个点来指定。与-ARRAY(阵列)命令(重要命令)

功能：将选中的图作成矩形阵列(按行、列整齐排列)或环形阵列(沿圆周均匀排列)。重点掌握-ARRAY命令。矩形（R方式）阵列

阵列参数：行数、列数、行间距、列间距四、图形编辑命令环形（P方式）阵列

阵列参数：分布圆圆心、图形总数、分布圆心角8.FILLET(倒圆角)命令

功能：把两条理论上相交的线用圆弧连接起来称为倒圆角。四、图形编辑命令对两条由LINE、ARC、CIRCLE等命令绘制的线倒圆角

PLINE线为由PLINE命令绘制的若干个纯直线段、纯圆弧或直线段及圆弧首尾相连构成的1个图形实体。系统默认情况下的线宽控制变量为0，此时绘制出来的PLINE线的宽度由图层控制。

4312C321闭PLINE线开PLINE线有多个尖角时，按离拾取点最近原则倒尖角。倒圆角时，长度不足的线系统自动延长，多余的线自动剪掉。对整条PLINE线倒圆角四、图形编辑命令

9.TRIM(修剪)命令潜在被切段端点剪切边被切边拾取点功能：按照修剪原则用剪切边(边就是线段)切掉被切边的一部分或几部分。我们把被切边(可为直线段、圆弧或圆、其他曲线)端点、被切边和剪切边的交点均称为“潜在被切段端点”。修剪段端点”之间的部分被切掉。四、图形编辑命令10.修改图形实体所在图层(包括线型、线宽、颜色)的方法使用对象特性工具栏的“图层控制栏”修改使用属性复制命令MATCHPROP(刷子图标)修改使用CHANGE命令修改(也可改文字的字样、字高)四、图形编辑命令（重画）命令功能：重画一边屏幕上的图形并擦去输入点时留下的小十字光标。（扫视）命令功能：将图形相对于屏幕视窗（绘图区窗口成为视窗）移动，以便动态观察图形的每一部分。（屏幕缩放）命令功能：将图形相对于屏幕视窗缩小或放大（特别是放大），以便观察清楚图形或放大以后便于作图。五、显示控制命令SCALE命令是实体缩放，而ZOOM命令是屏幕缩放。

命令:ZOOM↙指定窗口的角点，输入比例因子(nX或nXP)，或者[全部(A)/中心(C)/动态(D)/范围(E)/上一个(P)/比例(S)/窗口(W)/对象(O)]<实时>:

A↙，所画图全部显示在屏幕上。应用场合：观看图的全貌（即整图）。使用LIMITS设置图幅之后,紧接着用ZOOM的A选项，即

命令：LIMITS↙0,0↙841,594↙ZOOM↙A↙

E↙，将所画图尽可能大地显示在屏幕上。

P↙，恢复上一次屏幕的显示。

点↙或W↙，开窗放大显示。<常用方式>

↙，实时缩放。上移光标放大图形，下移光标缩小图形。五、显示控制命令抓取屏幕上可见实体上的特殊点称为对象捕捉。系统能够捕捉到的点的种类称为捕捉类型。

1.常用的捕捉类型

六、对象捕捉ENDMIDCENINTNEAPERTAN先使用对象捕捉命令OSNAP设置好捕捉类型，再执行实体绘图命令、图形编辑命令等，在要求输入点时，系统自动进入捕捉状态，按设置的类型捕捉所需点。优点:效率高；缺点:不灵活,可能捕捉到不需要的点

对象捕捉方式(单点优先方式)<常用方式>

在系统要求输入点的地方，直接键入捕捉类型或点取对象捕捉工具栏图标便可进入捕捉状态，移光标到图形实体上即可捕捉到所需的点。捕捉完成后自动退出捕捉状态。优点:随用随设，灵活方便。

例

作折线。要求从已知圆的圆心出发，作已知直线的垂线，再折回与该圆相切。

解

命令:LINE↙或PLINE↙2.进入捕捉状态六、对象捕捉七、尺寸标注1.DIMLINEAR(线性尺寸标注)命令功能：可标水平尺寸、垂直尺寸和指定尺寸线倾角的倾斜尺寸。2.DIMANGULAR(角度尺寸标注)命令功能：标注两直线