模塊四 項目 1 三維設(shè)計基礎(chǔ)

AutoCAD2021技能與應(yīng)用模塊四CAD三維實體模塊四

目錄01項目1三維設(shè)計基礎(chǔ)02項目2實體基本造型03項目3實體編輯04項目4綜合三維實體造型實訓項目1三維設(shè)計基礎(chǔ)1、項目任務(wù)：

三維立體設(shè)計理念，立體幾何基礎(chǔ)知識，三維坐標系，三維視圖，視圖實時平移與縮放,三維實體建模與渲染。2、知識與能力目標（1）、會應(yīng)用三維視圖作圖，培養(yǎng)三維讀圖、識圖分析能力；（2）、熟練應(yīng)用長方體、柱體、球體、楔體等基本幾何體創(chuàng)建；（3）、三維實體渲染，使實體效果更加逼真。通過案例實訓掌握著色、應(yīng)用材質(zhì)、實體渲染和保存位圖等基本操作和應(yīng)用要領(lǐng)3、重點難點（1）項目重點：

（1）、理解三維組合體與基本幾何體（2）、三維空間邏輯思維能力培養(yǎng)（2）項目難點：

（1）、三維空間邏輯思維（2）、三維實體建模與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容項目1：三維設(shè)計基礎(chǔ)任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容任務(wù)需求：

三維立體設(shè)計理念，立體幾何基礎(chǔ)知識知識與技能目標：（1）、三維坐標系，三維視圖（2）、三維觀察器，視圖實時平移與縮放。任務(wù)分析：

技能應(yīng)用：會應(yīng)用三維視圖作圖，培養(yǎng)三維讀圖、識圖分析能力。

技能點撥：應(yīng)用三維坐標系作圖。。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維立體概述

三維立體構(gòu)建的特點是：三維實體占有空間、其外部特征與空間一同構(gòu)成三維環(huán)境、產(chǎn)生三維視覺。例如，長方體由六個面組成，球可以理想地認為也是由若干面組成，當這些不同方向的面無限多的時候，我們看到的球就非常平滑。

在三維設(shè)計中常把一般的物體稱為組合體。組合體是由一些基本幾何體組合而的。組合就是將基本幾何體通過布爾運算求并、求差或求交而構(gòu)成的形體?；編缀误w是形成各種復雜形體的最基本形體,如立方體、圓柱體、圓錐體、球體和環(huán)體等。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、三維視圖

三維立體構(gòu)成是按照“投影法”垂直投影出各個側(cè)面的投影圖并把這些投影圖繪制出來，稱為視圖。為了得到能反映物體真實形狀和大小的視圖，將物體放在如圖4-1-1所示的投影體系中，分別向V面、H面、W面垂直投影，在V面上得到的投影圖形稱為主視圖，在H面上得到的投影圖形稱為俯視圖，在W面上得到的投影圖形稱為左視圖，從上向下垂直俯視投影得到的圖形稱為俯視圖。三視圖是能夠正確反映物體的長、寬、高尺寸的正投影視圖，是表達零件的標準和重要依據(jù)，是工程界通用的技術(shù)語言。

在AutoCAD2021中應(yīng)用“視圖”菜單→“三維視圖”可以切換到上述視圖，系統(tǒng)還提供了4種三維實體等軸測圖，用于幫助用戶繪圖設(shè)計時從不同位置觀察三維模型，這四種視圖是：“西南等軸測”“東南等軸測”“東北等軸測”“西北等軸測”，如圖4-1-2所示。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、三維視圖

圖4-1-1三維實體投影視圖

圖4-1-2自定義模型視圖任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容三、三維坐標系

AutoCAD2021提供的三維坐標系由一個原點［坐標為(0，0，0)］和三個通過原點、相互垂直的坐標軸構(gòu)成(圖4-1-3)。三維空間中任何一點都可以由X軸、Y軸和Z軸的坐標來定義，即用坐標值(x，y，z)來定義一個點。例如，圖4-1-3中P點的三維坐標為(0，5，6)。CAD提供世界坐標系(WCS)、用戶坐標系(UCS)定位實體上各個點，實體上的每一個點都有一個固定的坐標值?？梢砸罁?jù)WCS定義UCS，用戶坐標系(UCS)可以隨時變換坐標原點、旋轉(zhuǎn)坐標軸以方便繪圖。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容三、三維坐標系

圖4-1-3三維坐標系

圖4-1-4新建用戶坐標系UCS任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容三、三維坐標系1.新建UCS如圖4-1-4所示為應(yīng)用“工具”菜單→“新建UCS”后打開的下拉菜單列表?！霸c”表示重新指定用戶坐標系UCS原點；選定“X”(或“Y”或“Z”)時表示用戶坐標系將繞X(或Y或Z)軸旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。新建用戶坐標系UCS的命令調(diào)用以定義新的UCS原點為例：方法1：單擊“工具”菜單→“新建UCS”→“原點”；指定新的原點，坐標(0，0，0)被重新定義到指定點處；方法2：“UCS”工具欄；方法3：命令行：ucs。2.命名UCS當指定用戶坐標系UCS后需要恢復WCS世界坐標時，操作方法如下：單擊“工具”菜單→“命名UCS”，在彈出的“UCS”對話框的“命名UCS”選項卡中，選擇“世界”，單擊“置為當前”，單擊“確定”。如圖4-1-5所示。圖4-1-5“命名UCS”對話框任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容三、三維坐標系2.命名UCS當指定用戶坐標系UCS后需要恢復WCS世界坐標時，操作方法如下：單擊“工具”菜單→“命名UCS”，在彈出的“UCS”對話框的“命名UCS”選項卡中，選擇“世界”，單擊“置為當前”，單擊“確定”。如圖4-1-5所示。圖4-1-5“命名UCS”對話框任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容四、右手定則

應(yīng)用右手定則可以幫助理解三維坐標系軸的指向情況和坐標旋轉(zhuǎn)方向角度的判斷。在三維坐標系中，將右手手背靠近屏幕，調(diào)整大拇指、食指、中指呈互相垂直狀態(tài)，大拇指指向X軸的正方向，伸出食指指向Y軸的正方向，中指所指示的方向則為Z軸的正方向。旋轉(zhuǎn)手，X、Y和Z軸隨著旋轉(zhuǎn)而改變，已知任意兩個軸的方向可以很方便地判斷另一個軸的方向。

使用右手定則也可以確定三維空間坐標軸旋轉(zhuǎn)的方向，判斷方向時將右手拇指指向旋轉(zhuǎn)軸的正方向(例如以X軸為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)UCS坐標系，則右手拇指指向X軸正方向)，卷曲右手四指握緊旋轉(zhuǎn)軸四指所指的方向為軸的旋轉(zhuǎn)正方向。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容五、三維動態(tài)觀察器（3DORBIT）

AutoCAD2021不僅提供了各種三維視圖方便繪圖，還可以應(yīng)用“三維動態(tài)觀察器”對三維實體模型從周圍各個方位觀察實體模型得到任意角度的三維實體動態(tài)視圖。

三維動態(tài)觀察器視圖中，按住鼠標左鍵加shift鍵朝不同方向移動鼠標，實體模型也隨著在三維空間中旋轉(zhuǎn)，滾動鼠標滾輪在“三維動態(tài)觀察器”視圖模式下可以縮放模型，如果對三維實體進行消隱著色或體著色后應(yīng)用“三維動態(tài)觀察器”觀察實體會更直觀、形象。動態(tài)觀察器方便觀察視圖的整體、局部以及各個方位視圖，這對在三維空間中觀察繪制三維幾何體是否正確有很大的幫助。

應(yīng)用“視圖”菜單→“三維動態(tài)觀察器”→“受約束的動態(tài)觀察”或在命令行中輸入3DORBIT可以激活當前視口中交互的三維動態(tài)觀察器視圖。操作示例參考“案例4-1-1”。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容六、實時平移與縮放繪制三維實體時需要在一個方位上移動并縮放實體視圖到合適位置，從不同側(cè)面去觀察實體模型視圖的整體或局部，系統(tǒng)提供“實時平移”和“實時縮放”工具。1.實時平移（PAN）在繪制視圖時，可以使用PAN命令或窗口滾動條移動視圖的位置，使用PAN的“實時”選項，可以通過移動定點設(shè)備(如鼠標)進行快速動態(tài)平移。應(yīng)用PAN不改變圖形對象的實際位置和放大比例，只改變視圖。命令調(diào)用：方法1：依次單擊“視圖”菜單→“平移”→“實時”；方法2：如果使用滾輪鼠標，可以在按住滾輪按鈕的同時移動鼠標；方法3：標準工具欄；方法4：命令行：pan。應(yīng)用上述方法操作出現(xiàn)手形光標時，按住鼠標左鍵按鈕并移動鼠標可以拖動平移視圖。任務(wù)1.1

三維立體基礎(chǔ)編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容六、實時平移與縮放2.實時縮放（ZOOM）實時縮放可以按比例放大和縮小視圖，不改變圖形的實際大小。當需要在圖形中進行局部或總體觀察分析時，需要將圖形縮小以觀察總體布局，將圖形局部放大以觀察局部。操作方法：(1)單擊“視圖”菜單“縮放”在彈出的下拉菜單中選擇相應(yīng)操作或在命令行中輸入“ZOOM”命令，均有多種操作方法實時縮放，命令提示如下：命令：ZOOM指定窗口的角點，輸入比例因子(nX或nXP)，或者［全部(A)/中心(C)/動態(tài)(D)/范圍(E)/上一個(P)/比例(S)/窗口(W)/對象(O)］〈實時〉：按住鼠標左鍵拖動形成一個選框，可以很方便地局部放大。也可以選擇一選項來縮放視圖。(2)應(yīng)用實時平移中的“方法1”“方法3”“方法4”操作出現(xiàn)手形光標滾動滾輪可以動態(tài)縮放視圖。任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容任務(wù)需求：

三維立體設(shè)計理念，立體幾何基礎(chǔ)知識知識與技能目標：（1）、會基本的三維實體的模型的構(gòu)建；（2）、基本三維實體的相關(guān)命令。任務(wù)分析：

技能應(yīng)用：三維實體的基本建模操作

技能點撥：理解概念、學會建模操作基本命令。任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)1、繪制長方體（BOX）長方體是最基本的三維立體，該命令的調(diào)用方法如下：方法1：單擊“建模”工具欄上的“長方體”按鈕；方法2：在命令提示符中輸入“box”命令。操作示例：繪制機柜外框，機柜外框的尺寸是600×450×1200。操作步驟如下：（1）調(diào)整視圖為西南等軸測視圖?！耙晥D”菜單→“三維視圖”→“西南等軸測”任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)（2）命令行輸入命令：box命令提示如下：_box指定第一個角點或［中心(C)］〈0，0，0〉：(單擊在屏幕上任意一點)指定角點或［立方體(C)/長度(L)］：L［提示：這里選擇參數(shù)“長度(L)”］指定長度：600(這里輸入機柜長方體的長度值600)指定寬度：450(這里輸入機柜長方體的寬度值450)指定高度：1200(這里輸入機柜長方體的高度值1200)完成效果如圖4-1-6所示。圖4-1-6長方體示例任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)2.繪制圓柱體（CYLINDER）該命令的使用方法如下：方法1：單擊“建模”工具欄上的“圓柱體”按鈕；方法2：在命令行中輸入“cylinder”命令。操作示例1：繪制底面半徑為34，高度為86的圓柱體，操作示例2：通過圓柱體命令還可以繪制橢圓柱體，只需根據(jù)屏幕提示選擇參數(shù)“［橢圓(E)］”即可。舉例：繪制一軸長40、一軸長10、高為75的橢圓柱體，任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)3.繪制球體（SPHERE）球體繪制方法如下：命令調(diào)用：方法1：單擊“建?！惫ぞ邫谏系摹扒蝮w(S)”按鈕；方法2：在命令行中輸入“sphere”命令。操作示例：繪制半徑為33的球體，任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)4.繪制楔體（WEDGE）調(diào)用該命令的方法如下：方法1：單擊“建?！惫ぞ邫谏系摹靶w(W)”按鈕；方法2：在命令行中輸入“wedge”命令。操作示例：灰撮，長度值為400，寬度值為300，高度值為200任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)5.繪制圓錐體（CONE）調(diào)用該命令的方法如下：方法1：單擊“建模”工具欄上的“圓錐體”按鈕；方法2：在命令行中輸入“cone”命令。操作示例：繪制半徑為30，高度為90的圓錐體任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建模基礎(chǔ)6.繪制圓環(huán)體（TORUS）調(diào)用該命令的方法如下：方法1：單擊“建?！惫ぞ邫谏系摹皥A環(huán)體(T)”按鈕；方法2：在命令行中輸入“torus”命令。操作示例：繪制圓環(huán)體半徑為40，圓管體半徑為8的圓環(huán)體任務(wù)1.2

基本建模編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、三維實體建?；A(chǔ)7.繪制棱錐體（CONE）調(diào)用該命令的方法如下：方法1：單擊“建?！惫ぞ邫谏系摹皥A錐體(O)”按鈕；方法2：在命令行中輸入“cone”命令。操作示例：繪制半徑為30，高度為90的四棱錐體任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容任務(wù)需求：

會設(shè)置視覺樣式，會應(yīng)用材質(zhì)、貼圖、配景、著色知識與技能目標：（1）、在完成三維實體圖形繪制的基礎(chǔ)上修改視覺樣式、進行渲染操作，使實體效果更加逼真。（2）、使用場景設(shè)置與渲染，會操作著色及實體渲染和保存效果圖；設(shè)置背景圖像任務(wù)分析：

技能應(yīng)用：進行渲染操作，使實體效果更加逼真。

技能點撥：應(yīng)用材質(zhì)、實體渲染和保存位圖效果圖的基本操作和應(yīng)用要領(lǐng)。任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、視覺樣式1.消隱、視覺樣式與渲染的作用例如：繪制一個三維正方體實體，給它設(shè)置合適的顏色或貼上“木紋紙”并模擬光照效果，那么這個正方體就擁有了“光”和“色”，顯得很“真實”，這就是渲染的“功勞”。應(yīng)用建議：若只需要看一下設(shè)計效果，可以選擇消隱或著色。若需要模擬場景演示效果，則全部渲染，復雜實體圖形渲染比較費時。任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、視覺樣式2.視覺樣式理解視覺樣式：設(shè)置視覺樣式后模型仍可以選擇、編輯著色對象。保存為DWG圖形后重新打開，對象的視覺樣式不會發(fā)生變化。調(diào)用該命令的方法如下：方法1：單擊“視圖”工具欄上的“視覺樣式”按鈕，如圖4-1-13所示。方法2：在工作空間中的“視覺樣式控件”，如圖4-1-13所示。任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、視覺樣式視覺樣式主要有：二維線框、線框、消隱、真實、概念、著色、帶邊緣著色、灰度、勾畫和X射線，如圖4-1-14所示。二維線框：顯示由直線、曲線表示的二維輪廓線。線框：顯示由直線、曲線表示的三維輪廓線。消隱：消隱圖像不顯示后面的圖像輪廓線，圖形顯得更加簡潔、清晰。平面著色：在多邊形面之間著色對象。對象顯得更平整，不如體著色對象光滑。體著色：著色對象并使多邊形面之間的邊平滑，使對象具有平滑逼真的外觀。帶邊框平面著色：結(jié)合“平面著色”和“線框”選項。對象被平面著色，同時顯示線框。帶邊框體著色：合并“體著色”選項和“線框”選項。對象被體著色，同時顯示線框。最常用的是三維線框著色和體著色。任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、視覺樣式任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容一、視覺樣式3.實體渲染(RENDER)渲染將從場景、燈光、背景、材質(zhì)等方面讓三維作品真實再現(xiàn)并形成效果圖像文件供用戶保存。但對模型渲染后選擇、編輯對象以及保存為DWG圖形后重新打開，渲染的效果會發(fā)生變化(材質(zhì)會“丟失”)。渲染類型：（1）一般渲染：渲染時不需要應(yīng)用任何材質(zhì)和添加任何光源，也不需要設(shè)置場景就可以對模型進行渲染。但可以獲得最佳性能。（2）照片級真實感渲染：照片級真實感掃描線渲染程序，可以顯示位圖材質(zhì)和透明材質(zhì)(如：玻璃材質(zhì))，并產(chǎn)生體積陰影和貼圖陰影。（3）照片級光線跟蹤渲染：照片級真實感光線跟蹤渲染，它使用光線跟蹤產(chǎn)生反射、折射和更加精確的陰影任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、實訓詳解1、打開或創(chuàng)建實體打開“案例4-1-15.dwg”或新建圖形文件，建立一個球體和一個圓柱體，如圖4-1-15（a）所示。任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、實訓詳解2、設(shè)置或選擇視口設(shè)置要著色視圖的視口為當前視口(視口類似于Windows的窗口，默認時當前工作區(qū)就是一個視口，為了方便復雜圖形的繪制可以把當前視口“拆分”為幾個視口，每個視口的圖形操作相對獨立)，本案例只有一個視口，即當前繪圖工作區(qū)。3、視覺樣式(VSCURRENT)操作：單擊“可視化”菜單→“視覺樣式”，應(yīng)用“著色”視覺樣式，命令提示如下：命令：_vscurrent輸入選項［二維線框(2)/線框(W)/隱藏(H)/真實(R)/概念(C)/著色(S)/帶邊緣著色(E)/灰度(G)/勾畫(SK)/X射線(X)/其他(O)］〈線框〉：_S效果圖如圖4-1-15（b）所示。應(yīng)用“對象特性”工具欄工具按鈕改變顏色設(shè)置：圓柱體為“青色”，球為“洋紅”，設(shè)置提示如圖4-1-16所示，應(yīng)用“著色”后觀察效果。任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、實訓詳解任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、實訓詳解4、渲染（1）基本渲染(RENDER)1)按系統(tǒng)默認值對當前視口對象作“渲染”操作。操作方法：方法1：“可視化”菜單→“渲染”；方法2：命令行：render。不作任何設(shè)置，點擊“渲染”按鈕渲染對象。2)保存為位圖圖像。操作方法：文件”菜單→保存；執(zhí)行操作后出現(xiàn)圖4-1-17保存圖像對話框，選擇“文件類型”后，輸入文件名點擊“確定”后將當前渲染效果圖保存到指定位置。(可指定圖像格式為bmp并命名為“案例4-1-16.bmp”保存到“我的文檔”)任務(wù)1.3

視覺樣式與渲染編輯核心文本內(nèi)容編輯核心文本內(nèi)容二、實訓詳解（2）高級渲染(RPRER)渲染生成具有材質(zhì)燈光效果的效果圖包含以下幾個環(huán)節(jié)：布置燈光(若不需自定義，可應(yīng)用默認燈光設(shè)置)；