化工制圖CAD第09章繪制三維圖形課件

第09章繪制三維圖形

在工程設(shè)計(jì)和繪圖過程中，三維圖形應(yīng)用越來越廣泛。AutoCAD可以利用3種方式來創(chuàng)建三維圖形，即線架模型方式、曲面模型方式和實(shí)體模型方式。線架模型方式為一種輪廓模型，它由三維的直線和曲線組成，沒有面和體的特征。表面模型用面描述三維對象，它不僅定義了三維對象的邊界，而且還定義了表面即具有面的特征。實(shí)體模型不僅具有線和面的特征，而且還具有體的特征，各實(shí)體對象間可以進(jìn)行各種布爾運(yùn)算操作，從而創(chuàng)建復(fù)雜的三維實(shí)體圖形。

9.1教學(xué)目標(biāo)

掌握知識：通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)掌握三維坐標(biāo)系下坐標(biāo)的表示方法，能夠使用各種命令繪制三維圖形和三維實(shí)體。

重點(diǎn)學(xué)習(xí)：本章重點(diǎn)講解了三維坐標(biāo)表示及三維圖形觀察方法；使用直線、樣條曲線、三維多段線和各種曲面繪制命令繪制三維圖形；使用基本命令繪制三維實(shí)體以及通過對二維圖形進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等操作創(chuàng)建各種各樣的復(fù)雜實(shí)體。課后讀者應(yīng)結(jié)合上機(jī)操作進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí)。

9.2理論指導(dǎo)

建立用戶坐標(biāo)系

設(shè)立視圖觀測點(diǎn)式

觀察三維圖形

繪制三維點(diǎn)和線

繪制三維曲面

繪制基本實(shí)體

通過二維圖形創(chuàng)建實(shí)體

9.2.2設(shè)立視圖觀測點(diǎn)

視點(diǎn)是指觀察圖形的方向。例如，繪制正方體時(shí)，如果使用平面坐標(biāo)系即Z軸垂直于屏幕，此時(shí)僅能看到物體在XY平面上的投影。如果調(diào)整視點(diǎn)至當(dāng)前坐標(biāo)系的左上方，將看到一個(gè)三維物體。使用“視點(diǎn)預(yù)置”對話框設(shè)置視點(diǎn)

使用羅盤確定視點(diǎn)使用“三維視圖”菜單設(shè)置視點(diǎn)使用三維動態(tài)觀察器

選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點(diǎn)預(yù)置”命令(DDVPOINT)，打開“視點(diǎn)預(yù)置”對話框，為當(dāng)前視口設(shè)置視點(diǎn)。選擇“視圖”|“三維視圖”|“視點(diǎn)”命令(VPOINT)，可以為當(dāng)前視口設(shè)置視點(diǎn)。該視點(diǎn)均是相對于WCS坐標(biāo)系的。這時(shí)可通過屏幕上顯示的羅盤定義視點(diǎn)。選擇“視圖”|“三維動態(tài)觀察器”命令(BDORBIT)，可通過單擊和拖動的方式，在三維空間動態(tài)觀察對象。移動光標(biāo)時(shí)，其形狀也將隨之改變，以指示視圖的旋轉(zhuǎn)方向。

9.2.3觀察三維圖形

在AutoCAD中，使用“視圖”|“縮放”、“視圖”|“平移”子菜單中的命令可以縮放或平移三維圖形，以觀察圖形的整體或局部。其方法與觀察平面圖形的方法相同。此外，在觀測三維圖形時(shí)，還可以通過旋轉(zhuǎn)、消隱及著色等方法來觀察三維圖形。消隱圖形著色圖形改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線以線框形式顯示實(shí)體輪廓改變實(shí)體表面的平滑度

在繪制三維曲面及實(shí)體時(shí)，為了更好地觀察效果，可選擇“視圖”|“消隱”命令(HIDE)，暫時(shí)隱藏位于實(shí)體背后而被遮擋的部分。使用系統(tǒng)變量ISOLINES可以設(shè)置顯示曲面所用的網(wǎng)線條數(shù)，默認(rèn)值為4，即使用4條網(wǎng)線來表達(dá)每一個(gè)曲面。該值為0時(shí)，表示曲面沒有網(wǎng)線，如果增加網(wǎng)線的條數(shù)，則會使圖形看起來更接近三維實(shí)物。

使用系統(tǒng)變量DISPSILH可以以線框形式顯示實(shí)體輪廓。此時(shí)需要將其值設(shè)置為1，并用“消隱”或“著色”命令隱藏曲面的小平面。

要改變實(shí)體表面的平滑度，可通過修改系統(tǒng)變量FACETRES來實(shí)現(xiàn)。該變量用于設(shè)置曲面的面數(shù)，取值范圍為0.01~10。其值越大，曲面越平滑。

選擇“繪圖”|“點(diǎn)”命令，或在“繪圖”工具欄中單擊“點(diǎn)”按鈕，然后在命令行中直接輸入三維坐標(biāo)即可繪制三維點(diǎn)。由于三維圖形對象上的一些特殊點(diǎn)，如交點(diǎn)、中點(diǎn)等不能通過輸入坐標(biāo)的方法來實(shí)現(xiàn)，可以采用三維坐標(biāo)下的目標(biāo)捕捉法來拾取點(diǎn)。在三維空間中指定兩個(gè)點(diǎn)后，如點(diǎn)(0,0,0)和點(diǎn)(1,1,1)，這兩個(gè)點(diǎn)之間的連線即是一條3D直線。同樣，在三維坐標(biāo)系下，使用“樣條曲線”命令，可以繪制復(fù)雜3D樣條曲線，這時(shí)定義樣條曲線的點(diǎn)不是共面點(diǎn)。在二維坐標(biāo)系下，使用“繪圖”|“多段線”命令繪制多段線，盡管各線條可以設(shè)置寬度和厚度，但它們必須共面。三維多線段的繪制過程和二維多線段基本相同，但其使用的命令不同，另外在三維多線段中只有直線段，沒有圓弧段。選擇“繪圖”|“三維多段線”命令(3DPOLY)，此時(shí)命令行提示依次輸入不同的三維空間點(diǎn)，以得到一個(gè)三維多段線。

選擇“繪圖”|“曲面”|“三維曲面”命令，利用打開的“三維對象”對話框，可以繪制大部分三維曲面，如長方體表面、棱錐面、楔體表面及球面等。

選擇“繪圖”|“曲面”|“三維面”命令(3DFACE)，可以繪制三維面。三維面是三維空間的表面，它沒有厚度，也沒有質(zhì)量屬性。由“三維面”命令創(chuàng)建的每個(gè)面的各頂點(diǎn)可以有不同的Z坐標(biāo)，但構(gòu)成各個(gè)面的頂點(diǎn)最多不能超過4個(gè)。

選擇“繪圖”|“曲面”|“三維網(wǎng)格”命令(3DMESH)，可以根據(jù)指定的M行N列個(gè)頂點(diǎn)和每一頂點(diǎn)的位置生成三維空間多邊形網(wǎng)格。M和N的最小值為2，表明定義多邊形網(wǎng)格至少要4個(gè)點(diǎn)，其最大值為256。

選擇“繪圖”|“曲面”|“平移曲面”命令(RULESURF)，可以將路徑曲線沿方向矢量進(jìn)行平移后構(gòu)成平移曲面。

選擇“繪圖”|“曲面”|“直紋曲面”命令(RULESURF)，可以在兩條曲線之間用直線連接從而形成直紋曲面。

選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“長方體”命令(BOX)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“長方體”按鈕，都可以繪制長方體，此時(shí)命令行顯示如下提示。指定長方體的角點(diǎn)或[中心點(diǎn)(CE)]<0,0,0>:在創(chuàng)建長方體時(shí)，其底面應(yīng)與當(dāng)前坐標(biāo)系的XY平面平行，方法主要有指定長方體角點(diǎn)和中心兩種。

選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“楔體”命令(WEDGE)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“楔體”按鈕，都可以繪制楔體。由于楔體是長方體沿對角線切成兩半后的結(jié)果，因此可以使用與繪制長方體同樣的方法來繪制楔體。選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“圓柱體”命令(CYLINDER)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“圓柱體”按鈕，可以繪制圓柱體或橢圓柱體。

選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“圓錐體”命令(CONE)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“圓錐體”按鈕，即可繪制圓錐體或橢圓形錐體。

選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“球體”命令(SPHERE)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“球體”按鈕，都可以繪制球體。

ISOLINES=4ISOLINES=32選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“圓環(huán)體”命令(TORUS)，或在“實(shí)體”工具欄中單擊“圓環(huán)體”按鈕，都可以繪制圓環(huán)實(shí)體，此時(shí)需要指定圓環(huán)的中心位置、圓環(huán)的半徑或直徑，以及圓管的半徑或直徑。

9.2.7通過二維圖形創(chuàng)建實(shí)體

在AutoCAD中，通過拉伸二維輪廓曲線或者將二維曲線沿指定軸旋轉(zhuǎn)，可以創(chuàng)建出三維實(shí)體。

二維圖形拉伸成實(shí)體

將二維圖形旋轉(zhuǎn)成實(shí)體

在AutoCAD中，選擇“繪圖”|“實(shí)體”|“拉伸”命令(EXTRUDE)，可以將2D對象沿Z軸或某個(gè)方向拉伸成實(shí)體。拉伸對象被稱為斷面，可以是任何2D封閉多段線、圓、橢圓、封閉樣條曲線和面域