计算机绘图基础课件第12章 绘制三维绘图

第12章

绘制三维绘图

12.2三维模型概况

三维造型可以分为线架造型、曲面造型以及实体造型三种。

线架模型用来描述三维对象的轮廓及断面特征，它主要由点、直线、曲线等组成，不具有面和体的特征。

曲面模型用来描述曲面的形状，一般是将线架模型经过进一步处理得到的。曲面模型不仅可以显示出曲面的轮廓，而且可以显示出曲面的真实形状。实体模型具有体的特征，它由一系列表面包围，这些表面可以是普通的平面也可以是复杂的曲面。

三维造型示例a）线架模型b）曲面模型c）实体模型12.1.2三维建模界面

12.2坐标系统1．世界坐标系统（WCS）世界坐标系统是WCS是AutoCAD的基本坐标系统。它由三个相互垂直并相交的坐标轴X，Y和Z组成。在绘制和编辑图形中，WCS的坐标原点和坐标方向都不会改变。图11-1所示的为世界坐标系统WCS图标。2．用户坐标系统（UCS）AutoCAD提供了可变的用户坐标系统以方便用户绘制图形。在默认情况下用户坐标（UCS）和世界坐标系统相重合，用户可以绘图过程中根据需要来定义。图11-2所示的为用户坐标系统UCS图标。下拉菜单：【工具】→【新建UCS】(如图12-2(a)所示)功能区:【常用】→【坐标】(如图12-2(b)所示)工具栏：【UCS】(如图12-2(c)、(d)所示)(a)菜单(b)功能区面板(c)UCS工具栏(d)UCSII工具栏单击【命名UCS】按钮，可以打开“UCS”对话框。在“UCS”对话框中有“命名UCS”、“正交UCS”、“设置”三个选项卡。

12.3三维视图设置

视点用于确定观察三维对象的观察方向。如图12-3所示为对于同一个三维图形在不同视点下的显示效果。

图12-3同一个三维图形在不同视点下的显示效果12.3.1设置视点

(VPOINT命令)

操作命令：下拉菜单：[视图】→【三维视图】→【视点】命令格式：VPOINT或-VP指定视点或[旋转(R)]<显示坐标球和三轴架>：1、选择三维视点2.根据坐标球和三轴架确定视点。

11.4.3选择特殊视点“视图”工具栏或下拉菜单【视图】→【三维视图】子菜单中的命令12.3.3设置平面视图

平面视图是指用视点(0,0,1)观察图形而得到的视图，也就是使对应坐标系的XY面与绘图屏幕平行。下拉菜单：【视图】→【三维视图】→【平面视图】命令格式：PLAN11.4观察三维图形

在AutoCAD中，使用“视图”→“缩放”、“视图”→“平移”子菜单中的命令可以缩放或平移三维图形，以观察图形的整体或局部。其方法与观察平面图形的方法相同。此外，在观测三维图形时，还可以通过旋转、消隐及设置视觉样式等方法来观察三维图形12.4.1动态观察

下拉菜单：【视图】→【动态观察】子命令，如图12-7所示工具栏：【动态观察】如图12-7所示命令格式：3DORBIT(快捷命令：3do、orbit)、3DFORBIT、3DCORBIT图12-6“导航”工具面板图12-7【动态观察】菜单和工具栏12.4.2观察三维图形

在AutoCAD中，用户可以通过“消隐”功能或修改“视觉样式”来观察三维图形1.消隐图形下拉菜单：【视图】→【消隐】工具栏：【渲染】→【隐藏】命令格式：HIDE或HI(a)消隐前(b)消隐后2.视觉样式

视觉样式是一组设置，用来控制视口中边和着色的显示。下拉菜单：【视图】→【视觉样式】子命令工具栏：【视觉样式】子命令(如图12-9所示)命令格式：VSCURRENT图12-9【视觉样式】面板、菜单和工具栏各种视觉样式的效果

(a)二维线框视觉样式(b)三维线框视觉样式(c)三维隐藏视觉样式(d)概念视觉样式(e)真实视觉样式3．改变实体表面平滑度

在AutoCAD中，如果想在执行“消隐”、“着色”或“渲染”命令时改变实体表面的平滑度，可以通过修改FACETRRS系统变量来实现。该变量用于设置曲面的面数，取值范围为0.01～10。其值越大，曲面就越平滑。12.5使用视口视口是图形屏幕上用于显示图形的一个矩形区域。根据需要把作图屏幕分割成几个视口，在各个视口中设置不同的视点，从而更清楚地描述实体。12.5使用视口下拉菜单：【视图】→【视口】→【新建视口】，如图12-11所示工具栏：【视口】→【显示“视口”对话框】命令格式：Vports或Viewports图12-11【视口】菜单和工具栏“视口”对话框4个视口显示实体效果图图15.94轴承座实体模型图11-34轴承座实体模型显示实体效果图12.6绘制简单三维对象1.绘三维空间的点

Point2.绘三维直线

Line12.6.1绘制三维多段线

（3DPOLY命令）操作命令：下拉菜单：【绘图】→【三维多段线】命令格式：3DPOLY(或3P)12.6.2绘制螺旋线

操作命令：下拉菜单：【绘图】→【螺旋】工具栏：【建模】→【螺旋】命令格式：HELIX12.6.3绘制其他图形

用户可以在三维空间绘制点、线段、射线、构造线和样条曲线等对象，绘制方法与绘制二维同类对象的命令相同，只是当启动对应的命令后，一般应根据提示输入(或捕捉)三维空间的点。12.7创建曲面对象14.7.1绘制平面曲面

操作命令：下拉菜单：【绘图】→【建模】→【曲面】→【平面】工具栏：【建模】→【平面曲面】命令格式：PLANESURF12.7.2绘制三维面

（3DFACE命令）操作命令：下拉菜单：【绘图】→【建模】→【网格】→【三维面】命令格式：3DFACE(或3F)12.7.3绘三维多边形网格

12.7.3绘制旋转曲面

旋转曲面是指将曲线绕旋转轴旋转一定角度而形成的曲面(网格面)下拉菜单：【绘图】→【建模】→【网格】→【旋转网格】命令格式：REVSURF12.7.4绘制平移曲面

平移曲面是指将轮廓曲线沿方向矢量平移后构成的曲面(网格面)，如图12-17所示。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【网格】→【平移网格】命令格式：RULESURF12.7.5绘制直纹曲面

直纹曲面指在两条曲线之间构成的曲面(网格面)。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【网格】→【直纹网格】命令格式：TABSURF12.7.5绘制直纹曲面

边界曲面指由四条首尾连接的边界构成的三维多边形网格面，如图12-19所示。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【网格】→【边界网格】命令格式：EDGESURF三维实体是三维图形中最重要的部分，具有实体的特征，用户可以对它进行钻孔、挖槽、倒角等编辑操作。绘制三维实体的方法有许多种，在本节和下一节中将主要介绍如何通过AutoCAD提供的命令绘制，以及如何由二维实体进行转换。12.8创建实体模型

12.8创建实体模型

1创建长方体2创建球体3创建圆柱体4创建圆锥体5创建楔体6创建圆环体7创建拉伸实体8创建旋转实体

图12-20【建模】菜单和工具栏12.8.1绘制长方体

使用该工具可创建实心长方体或实心立方体。绘制时始终将长方体的底面绘制为与当前UCS的XY平面(工作平面)平行。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【长方体】工具栏：【建模】→【长方体】命令格式：BOX12.8.2绘制锲体

使用该工具可以创建底面为矩形或正方形的楔形实体。绘制时将楔体的底面绘制为与当前UCS的XY平面(工作平面)平行，斜面正对第一个角点。楔体的高度与Z轴平行。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【锲体】工具栏：【建模】→【锲体】命令格式：WEDGE(快捷命令：WE)12.8.3绘制圆锥体

使用该工具可以创建底面为圆形或椭圆的尖头圆锥体或圆台。用户可以使用“顶面半径”选项将轴端点指定为圆锥体的顶点或顶面的中心点。轴端点可以位于三维空间的任意位置。另外，还可以用来创建从底面逐渐缩小为椭圆面或平整面的圆台。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【圆锥体】工具栏：【建模】→【圆锥体】命令格式：CONE12.8.4绘制球体

使用该工具可以创建实体球体。如果从圆心开始创建，球体的中心轴将与当前用户坐标系(UCS)的Z轴平行。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【球体】工具栏：【建模】→【球体】命令格式：SPHERE12.8.5绘制圆柱体使用该工具可以创建以圆或椭圆为底面的实体圆柱体。默认情况下，圆柱体的底面位于当前用户坐标系(UCS)的XY平面上。圆柱体的高度与Z轴平行。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【圆柱体】工具栏：【建模】→【圆柱体】命令格式：CYLINDER12.8.6绘制圆环体

使用该工具可以创建类似于轮胎内胎的环形实体。圆环体具有两个半径值，一个值定义圆管，另一个值定义从圆环体的圆心到圆管的圆心之间的距离。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【圆环】工具栏：【建模】→【圆环】命令格式：TORUS或TOR12.8.7绘制棱锥体

使用该工具可创建最多具有32个侧面的实体棱锥体。用户可以创建倾斜至一个点的棱锥体，也可创建从底面倾斜至平面的棱台。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【棱锥体】工具栏：【建模】→【棱锥体】命令格式：PYRAMID12.8.8绘制多段体

通过POLYSOLID命令，用户可以创建实体或将对象(现有直线、二维多线段、圆弧或圆)转换为具有矩形轮廓的实体。多段体可以包含曲线线段，但是默认情况下轮廓始终为矩形。利用多段体命令，用户可以快速绘制三维墙体。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【多段体】工具栏：【建模】→【多段体】命令格式：POLYSOLID【例12-9】使用“多段体”创建建筑物墙体轮廓

12.9通过二维图形创建三维实体

在绘制复杂的三维图形时，利用前面所述的方法所创建的实体并不能完全满足绘制要求，用户可以通过使用拉伸、旋转、放样、扫掠等方法来生成复杂的三维实体造型12.9.1拉伸

拉伸是指通过将二维封闭对象按指定的高度或路径拉伸来创建三维实体，如图12-29所示。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【拉伸】工具栏：【建模】→【拉伸】命令格式：EXTRUDE(快捷命令：EXT)【例12-10】根据绘制的钢梁断面和路径，通过拉伸生成钢梁三维图形

12.9.2旋转

这里介绍的旋转是指通过绕轴旋转封闭二维对象来创建三维实体。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【旋转】工具栏：【建模】→【旋转】命令格式：REVOLVE(快捷命令：REV)【例12-11】图12-30（a）所示图形的封闭多段线，绕直线旋转一周后生成图12-30（b）所示的三维实体

(a)封闭对象与旋转轴（b）旋转实体12.9.3扫掠

利用扫掠功能，用户可以通过沿路径扫掠平面曲线(轮廓)来创建新的实体或曲面。沿路径扫掠轮廓时，轮廓将被移动并与路径法向(垂直)对齐。下拉菜单：【绘图】→【建模】→【扫掠】工具栏：【建模】→【扫掠】命令格式：SWEEP【例12-12】如图12-31(a),以小圆为扫掠对象，螺旋线为扫掠路径，扫掠后如图12-31(b)所示。(a)已有对象(矩形和螺旋线)(b)扫掠结果12.9.4