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AutoCAD2008第5讲 三维绘图基础之一(线框)


5.1
一、 三维模型的分类

三维绘图基本概念

计算机绘图用来表示实体模型的方法有两种:边界表示法和建构实
体几何表示法。 1.边界表示法 线框模型、曲面模型、实体模型 ?提示:三维线框模型、曲面模型、实体模型三者之间的关系,如果用实

例来描述的话,线框模型就是用铁丝围成的框架,在框架上蒙一层铁皮就
称之为曲面模型,用实物填满它的内部空间,就转化成实体模型。 2.建构实体几何表示法 建构实体几何表示法就是将一些基本的立体组件图形,如立方体、圆柱 体、球体、锥体、圆环体等,根据要求相互重叠放置在一起,通过布尔运算 组合构成新的几何形体。是AutoCAD比较偏重的一种实体构建方式。

二、 三维坐标系
AutoCAD使用的是笛卡尔坐标系。一种是绘制二维图形时常用的坐标系,

即世界坐标系(WCS),由系统默认提供;另一种是用户坐标系(UCS),合
理的创建和使用UCS是三维建模的基础。 1.坐标系建立

命令调用方式:
命令行 :UCS 菜 单:“工具” “新建UCS”

工具栏:
操作格式: 命令: ucs

当前 UCS 名称: *世界*
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

(1)指定 UCS 的原点 使用一点、两点或三点定义一个新的 UCS。 如果指定单个点,当 前 UCS 的原点将会移动而不会更改 X、Y 和 Z 轴的方向。如果指定第二 点,UCS 将绕先前指定的原点旋转,以使 UCS 的 X 轴正半轴通过该点。 如果指定第三点,UCS 将绕 X 轴旋转,以使UCS 的 XY 平面的 Y 轴正半 轴包含该点。

3 2 1 1

2

1

(a)原坐标系

(b)指定一点

(c)指定二点

(d)指定三点

(2)面(F) 将 UCS与三维实体的选定面对齐。 在要选择的面的边界内或面的边上
单击,被选中的面将亮显,UCS的X轴将与找到的第一个面上的最近边对齐。 选择实体对象的面: 输入选项 [下一个(N)/X 轴反向(X)/Y 轴反向(Y)] <接受>: 参数说明: 下一个:将 UCS 定位于邻接的面或选定边的后向面。 X 轴反向(X):将 UCS 绕 X 轴旋转 180 度。

Y 轴反向(Y):将 UCS 绕 Y 轴旋转 180 度。
接受:如果按 ENTER 键,则接受该位置。 否则将重复出现提示,直到接受新位置为止。 选择面确定坐标系

(3)对象(OB)
根据选定三维对象定义新的坐标系。 新建 UCS 的拉伸方向(Z 轴正方向)

与选定对象的拉伸方向相同。

选择对象确定坐标系

提示:该选项不能用于三维多段线、三维网格和构造线。

(5)上一个 (P)
恢复上一个 UCS。 AutoCAD会分别保留在图纸空间和在模型空间中 创建的最后 10 个坐标系。 重复该选项将逐步返回以前的状态,恢复哪一

个坐标系这取决于当前空间。
(6)视图 (V) 以垂直于观察方向(平行于屏幕)的平面为 XY 平面,建立新的坐 标系。 UCS 原点保持不变。 (7)世界 (W)

将当前用户坐标系设置为世界坐标系。 WCS 是所有用户坐标系的基
准,不能被重新定义。 (8)X、Y、Z 绕指定轴旋转当前 UCS。

输入要旋转的轴的名称,则提示:指定绕 n 轴的旋转角度 <0>:

2.动态UCS 具体操作方法:单击状态栏上的DUCS按钮。 可以使用动态UCS在三维实体的平整面上创建对象,而无需手动更改 UCS方向。

在执行命令的过程中,当将光标移动到面上方时,动态UCS会临时
将 UCS的XY平面与三维实体的平整面对齐。

原坐标系 提示:快捷命令F6

绘制圆锥体时的动态坐标系

三、观察模式 1.动态观察 AutoCAD提供了三种三维动态观察方式,可以通过鼠标操控整张或

部分3D图形的视图来使用3Dorbit命令。这是一个在空间中随心所欲翻
转3D实体的命令,在使用该命令时,将无法编辑图形。 命令调用方法:

命令行:3Dorbit
菜单:单击【视图】菜单,选择【动态观察】子菜单,级联菜单如图所示。

三维动态观察菜单选项 按钮:

(1)受约束的动态观察(3dorbit) 就是沿 XY 平面或 Z 轴约束三维动态观察。 操作说明: a、选择要使用 3DORBIT 查看的一个或多个对象;或者如果要查看整 个图形,则不选择对象。 b、使用以下方式之一来绕对象进行动态观察: 要沿 XY 平面旋转,请在图形中单击并向左或向右拖动光标。 要沿 Z 轴旋转,请单击图形,然后上下拖动光标。 c、按 ENTER 键退出。 (2)自由的动态观察(3dforbit)

不参照平面,在任意方向上进行动态观察。 沿 XY 平面和 Z 轴进
行动态观察时,视点不受约束。单击菜单“自由的动态观察”或按钮图 标

显示三维视球如右图所示。

操作说明: (1)两条直线环绕的球状 在导航球中移动光标时,光标的形状变为外面环绕两条直线的小球状. 如果在绘图区域中单击并拖动光标,则可围绕对象自由移动。 就像光标抓 住环绕对象的球体并围绕目标点对其进行拖动一样。 用此方法可以在水平 、垂直或对角方向上拖动。 (2)圆形箭头 在导航球外部移动光标时,光标的形状变为圆形箭头。 在导航球外部

单击并围绕导航球拖动光标,将使视图围绕延长线通过导航球的中心并垂直
于屏幕的轴旋转。 这称为“卷动”。

C、水平椭圆 当光标在导航球左右两边的小圆上移动时,光标的形状变为水平椭圆。 从这些点开始单击并拖动光标将使视图围绕通过导航球中心的垂直轴或 Y 轴旋转。 d、垂直椭圆 当光标在导航球上下两边的小圆上移动时,光标的形状变为垂直椭圆。 从这些点开始单击并拖动光标将使视图围绕通过导航球中心的水平轴或 X 轴旋转。

?说明:(1)此法是最常用的3D观察法;

(2)按住 SHIFT + CTRL 组合键,然后单击鼠标滚轮以暂时进入 3dforbit 模式。

(3)连续动态观察(3dcorbit)

连续地进行动态观察。 在要使连续动态观察移动的方向上单击并拖
动,然后释放鼠标按钮。 轨道沿该方向继续移动。 四、视觉样式 AutoCAD为三维提供了几种控制模型外观显示效果的工具,巧妙运

用着色功能,能快速显示出三维物体的逼真形态,对三维模型的效果显
示有很大的帮助。 命令调用方法: 菜单:单击【视图】菜单,选择【视觉样式】子菜单,级联菜单如下图所示。

工具条: (1)二维线框 二维线框命令是用直线和曲线显示对象的边缘,此对象的线型和线 宽都是可见的。

(2)三维线框 三维线框命令是用直线和曲线显示对象的边缘,此对象的线型和线 宽都是可见的,且坐标系的按钮会显示成三维着色形式。

(3)三维隐藏 三维隐藏命令将三维对象中观察不到的线隐藏起来,而只显示那些 位于前面无遮挡的对象。

(4)真实着色 真实着色命令可使对象实现平面着色,它只对各多边形的面着色, 不对面边界作光滑处理。

(5)概念着色 着色多边形平面间的对象,并使对象的边平滑化,着色使用冷色和暖 色之间的过渡,效果缺乏真实感。

五、 三维视点 视点的选取是三维制图的关键。视点的设置方法有三种: (1)用DDVPOINT设置视点 命令调用方式: 命令行:DDVPOINT 菜单:单击【视图】菜单,选择【三维视图】子菜单, 选择【视点预置…】项,出现视点预置对话框
从X轴的正方向算起 偏转多少度。 从XY平面抬起多少 度(负值为下降)。

(2)用VPOINT设置视点

用VPOINT设置视点的方法有两种:一种是通过菜单或按钮直接选择不同
的特殊视点,将得到十个不同的视图,这种方法简单,是初学者常用的方法; 另一种是用罗盘来选择不同的视点,视点位置不同可以得到不同的视图。 a、选择菜单或按钮命令 命令调用方法: 菜单:单击【视图】菜单,选择选择【三维视图】子菜单,再根据 需要选择下图所示的十个不同视图。

按钮:

?说明:(1)菜单和按钮法是最简单的选择视点的方法。 (2)通过此法设置的视图,称为标准视图。包括6个方向的正视图

及4个方向的轴测图。
b、罗盘设置视点法 命令调用方法: 命令行:Vpoint 菜单:单击【视图】菜单,选择 【三维视图】子菜单,选择 【视点】项,绘图界面上出 现图下所示的坐标球和坐 标架

北极(顶) 左 右 地球中心

Z Y

后 上 半 球 前 下半球

赤道(小圆)



X


整个外圈(大圆)都表示南极 南极(底)

坐标球是一个球体的二维显示,它与地球之间的关系可用上图表示。 中心点北极(0,0,n),内环是赤道(n,n,0),整个的外环是南极 (0,0,-n),

线 框 模 型

线框模型是最基本的三维模型,它只画出了空间物体的轮廓,就像是用
一个铁丝做的模型框架,它可以在三维空间中移动和旋转,是正真的三维模 型。但它是线框,不能消隐,因而判断线框模型上各个线框所代表的面距离

观察者的远近有困难。

平面绘图的很多编辑命令可以直接在三维空间使用,绘图命令则多数只

能在XY平面上使用。

实例

绘制压块线框模型

操作概述:

首先绘制压块底面,压块底面为U形,底面绘制好后,将底面上的三条直
线向复制,得到顶面的三条轮廓线,再由这三条轮廓线偏移、剪切,得到上 表面其余轮廓线。 操作步骤: 1.绘制压块底面

通过“视图”下拉菜单,选择“三维视图”中的“西面等轴测”,进入绘图 环境。 调用“直线”命令,绘制在任意位置绘制一条长40的线段。将该线段进 行 “偏移”,偏移距离为40,结果如下图。

调用“直线”命令,绘制两平行线间的连线;调用“绘圆”命令。绘制 前部

分的圆,前利用“修剪”命令前多余部分进行修剪。

2.绘制压块顶面 顶面与底面平行,所以采用直接拷贝的方法完成,偏移距离@0,0,30。

利用“偏移”、“修剪”命令完成顶面轮廓。

3.绘制其余各表面 利用“复制”命令绘制中间两个与上、下平面平行的平面。

@0,0,-10

@0,0,10

利用“复制”命令剪去多余线段。

调用“直线”命令连接图示各线。

利用“修剪”命令剪去多余线段。

调用“直线”命令连接各线。

利用“复制”命令复制图示线框。

复制后结果

4.绘制圆孔
调用“圆”命令利用“对象捕捉”方法绘制图中的圆最底面及第二层的 圆, 并利用“偏移”命令,将中间层的圆向上偏移@0,0,0,10。

调用“修剪”命令剪去多余的线段。

课后作业1:在西南等测轴视点中绘制支架线框模型。

支架线框模型

作图提示: 在西南等测轴坐标下绘制底板

变换坐标系,绘制圆柱体。 命令: ucs【回车】

当前 UCS 名称: *世界*
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 【回车】

指定绕 X 轴的旋转角度 <90>: 【回车】
说明:图形完成后到此,保存

下一步将对支架进行蒙面处
理。

课后作业2:在西南等测轴视点中绘制组合体线框模型。

组合体线框模型


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