第9章-三維建?？臻g課件

第9章

三維建?？臻g

工程中的設(shè)計(jì)對(duì)象例如機(jī)械零件、建筑結(jié)構(gòu)都是三維空間中的物體，而二維圖形則是通過投影圖來表達(dá)實(shí)體的特征，還需要根據(jù)這些圖形來想象其立體形狀，這樣給實(shí)際的交流和生產(chǎn)帶來了極大的不便。從平面到三維造型技術(shù)，是一個(gè)質(zhì)的飛躍，不僅可以使用戶在模擬的三維空間隨心所欲地直接創(chuàng)建立體模型，而且還具有二維繪圖無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如執(zhí)行檢查模型體積和面積、動(dòng)態(tài)觀察和實(shí)體渲染等操作。1第9章三維建?？臻g 工程中的設(shè)計(jì)對(duì)象例如機(jī)械零件2本章知識(shí)要點(diǎn)：了解三維模型的分類掌握三維視圖的基本設(shè)置方法掌握坐標(biāo)系的創(chuàng)建及編輯方法學(xué)會(huì)應(yīng)用并管理各種視覺樣式掌握三維點(diǎn)和線的繪制方法2本章知識(shí)要點(diǎn)：了解三維模型的分類39.1三維繪圖基礎(chǔ)

隨著CAD技術(shù)的普及，越來越多的用戶已不滿足傳統(tǒng)的二維繪圖設(shè)計(jì)，它需要根據(jù)投影圖想象其所表示的立體形狀，識(shí)圖需要高度的人工智能。因此該軟件提供強(qiáng)大的三維造型功能，利用該功能可以創(chuàng)建模擬的三維空間，并且在該空間中，可直接創(chuàng)建出能夠表達(dá)實(shí)體立體形狀的三維模型。39.1三維繪圖基礎(chǔ) 隨著CAD技術(shù)的普及9.1.1三維繪圖的功能在二維空間只能表示平面圖形，而平面圖形傳遞的信息畢竟是有限的，這種交流方式很大的缺陷。而在三維空間中可以表示立體對(duì)象，三維（3D）造型彌補(bǔ)了二維（2D）繪圖的不足，提供了很大2D不具備的特性。49.1.1三維繪圖的功能在二維空間只能表示9.1.2三維模型的分類 利用計(jì)算機(jī)繪制三維圖形的技術(shù)稱為三維幾何模型。根據(jù)造型的創(chuàng)建方法及存儲(chǔ)方式，我們可以將AutoCAD2008中的三維模型分為以下三種類型：線框模型、曲面模型和實(shí)體模型。59.1.2三維模型的分類 利用計(jì)算機(jī)繪制三9.1.3專業(yè)術(shù)語在三維操作環(huán)境中創(chuàng)建實(shí)體模型往往是在平面上進(jìn)行的，所不同的是可以將這個(gè)平面到任意方向和位置，因此，必須深刻了解平面的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)立體對(duì)象。在繪制三維圖形時(shí)，首先需要了解幾個(gè)非常重要的基本概念，如視點(diǎn)、高度、厚度和Z軸等。6視點(diǎn)視線與XY平面的夾角XY平面角度厚度高度YZ平面XY平面ZX平面

9.1.3專業(yè)術(shù)語在三維操作環(huán)境中創(chuàng)建實(shí)體9.2觀察三維視圖 在三維空間創(chuàng)建三維模型時(shí)，經(jīng)常需要變換到各個(gè)視覺角度去觀察三維模型，以便清楚的檢查所生成的模型是否正確，這就用到觀察三維視圖工具。使用該工具主要起到兩個(gè)作用，一方面是為了將目標(biāo)定位在模型的某一側(cè)，以便創(chuàng)建下一個(gè)特征；另一方面是為了最佳顯示實(shí)體模型的創(chuàng)建效果。79.2觀察三維視圖 在三維空間創(chuàng)建三維模型9.2.1設(shè)置視點(diǎn)在繪制二維圖形時(shí)，所繪制的圖形都是與XY平面平行的，而在三維造型中，為了能夠觀察模型的局部結(jié)構(gòu)，或者調(diào)整模型的細(xì)節(jié)部分，則需要通過改變視點(diǎn)來進(jìn)行工作。針對(duì)這一問題的存在，AutoCAD為我們提供了從三維空間的任何方向設(shè)置視點(diǎn)的工具。8指定該視點(diǎn)指定視點(diǎn)后模型顯示效果9.2.1設(shè)置視點(diǎn)在繪制二維圖形時(shí)，所繪制9.2.2設(shè)置正交和軸測視圖

在三維操作環(huán)境中，可通過指定正交和軸測視點(diǎn)觀測當(dāng)前模型。其中正交視圖是從坐標(biāo)系統(tǒng)的正交方向（正東、正西、正南、正北、正上、正下）觀測所得到的視圖；而軸測視圖是從坐標(biāo)系統(tǒng)的軸測方向（東南軸測、西南軸測、東北軸測、西北軸測）觀測所得到的視圖。9主視圖模式西南等軸測模式9.2.2設(shè)置正交和軸測視圖 在三維操作環(huán)境9.2.3預(yù)置視點(diǎn)

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有時(shí)單靠以上章節(jié)中11種視點(diǎn)方式無法表達(dá)實(shí)體的細(xì)節(jié)，這就需要預(yù)置視點(diǎn)才能達(dá)到合適的視點(diǎn)效果。在AutoCAD中，所謂視點(diǎn)預(yù)置是指通過輸入一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值或測量兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度定義觀察方向。109.2.3預(yù)置視點(diǎn) 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有時(shí)單119.2.4設(shè)置平面視圖平面視圖是從Z軸正方向垂直向下觀察模型的一種方式，此時(shí)觀察方向垂直指向XY平面，X軸指向右、Y軸指向上。創(chuàng)建平面視圖時(shí)，選取的平面可以是基于當(dāng)前用戶坐標(biāo)系、以前保存的用戶坐標(biāo)系或世界坐標(biāo)系，且平面視圖僅影響當(dāng)前視口中的視圖。119.2.4設(shè)置平面視圖平面視圖是從Z軸129.3三維坐標(biāo)系 三維空間內(nèi)的所有幾何物體，無論其形狀多么復(fù)雜，歸根到底，都是許多空間點(diǎn)的集合。有了三維空間的坐標(biāo)系統(tǒng)，三維造型就成為可能。因此三維坐標(biāo)系統(tǒng)是確定三維對(duì)象位置的基本手段，是研究三維空間的基礎(chǔ)。129.3三維坐標(biāo)系 三維空間內(nèi)的所有幾何9.3.1三維坐標(biāo)系相關(guān)知識(shí) 在三維操作環(huán)境中，與X-Y平面坐標(biāo)系統(tǒng)相比，三維世界坐標(biāo)系統(tǒng)多了一個(gè)數(shù)軸Z。增加的數(shù)軸Z給坐標(biāo)系統(tǒng)多規(guī)定了一個(gè)自由度，并和原來的兩個(gè)自由度（X和Y）一起構(gòu)成了三維坐標(biāo)系統(tǒng)，簡稱三維坐標(biāo)系。13原坐標(biāo)系顯示效果定位UCS9.3.1三維坐標(biāo)系相關(guān)知識(shí) 在三維操作環(huán)9.3.2定制UCS 在構(gòu)造三維實(shí)體模型時(shí)，為了便于繪制圖形，經(jīng)常調(diào)整坐標(biāo)系到不同的方位來完成特定的任務(wù)，這就需要在繪圖環(huán)境建立UCS來輔助繪圖。UCS為坐標(biāo)輸入、操作平面和觀察提供一種可變動(dòng)的坐標(biāo)系，并且大多數(shù)的AutoCAD三維編輯命令都依賴于UCS的位置和方向進(jìn)行操作。149.3.2定制UCS 在構(gòu)造三維實(shí)體模型時(shí)159.3.3管理UCS在繪圖過程中，僅僅依靠在命令行中輸入U(xiǎn)CS命令執(zhí)行操作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，有時(shí)還需要對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行管理，才能方便、準(zhǔn)確、有效地繪制三維圖形。通過設(shè)置管理UCS參數(shù)，能夠執(zhí)行UCS命名、設(shè)置UCS正交、顯示方式和應(yīng)用范圍等操作。159.3.3管理UCS在繪圖過程中，僅僅169.3.4控制UCS執(zhí)行控制UCS操作，用于控制坐標(biāo)系圖標(biāo)的可見性和位置。用戶要改變坐標(biāo)系圖標(biāo)顯示，可以在命令行中輸入該命令，命令行將顯示“輸入選項(xiàng)

[開(ON)/關(guān)(OFF)/全部(A)/非原點(diǎn)(N)/原點(diǎn)(OR)/特性(P)]<開>:”提示信息，選擇合適的選項(xiàng)即可控制UCS坐標(biāo)。169.3.4控制UCS執(zhí)行控制UCS操作9.4視覺樣式 在創(chuàng)建三維圖形過程中，AutoCAD2009的默認(rèn)顯示方式為二維線框方式，線與線之間相互疊加，當(dāng)需要對(duì)所繪制的視圖的機(jī)構(gòu)形狀進(jìn)行觀察時(shí)，這就用到本節(jié)介紹的視覺樣式工具，使用該工具可以用來控制各種視圖的視覺樣式（例如二維線框、三維隱藏、真實(shí)和概念視覺樣式）。179.4視覺樣式 在創(chuàng)建三維圖形過程中，Aut9.4.1視覺樣式的類型應(yīng)用視覺樣式，可以方便地觀察特征模型的生成過程及效果，一定程度上還可以輔助特征的創(chuàng)建，例如在繪制構(gòu)造線時(shí)，可以切換至【三維線框】或【二維線框】樣式，捕捉實(shí)體模型內(nèi)部的特殊點(diǎn)。181.選擇視覺樣式2.二維線框顯示9.4.1視覺樣式的類型應(yīng)用視覺樣式，可以9.4.2管理視覺樣式 在實(shí)際建模過程中，除了應(yīng)用5中視覺樣式外，還可以通過【視覺樣式管理器】選項(xiàng)面板來控制線型顏色、樣式面、背景顯示、材質(zhì)和紋理以及模型顯示精度等特性。19更改特性設(shè)置可用視覺樣式選項(xiàng)視覺樣式顯示效果9.4.2管理視覺樣式 在實(shí)際建模過程中，除9.5繪制空間點(diǎn)和線三維空間中的點(diǎn)和線是構(gòu)成三維實(shí)體模型的最小幾何單元，它同創(chuàng)建二維對(duì)象的點(diǎn)和直線類似，主要用來輔助創(chuàng)建三維模型，三維線段包括直線、射線、構(gòu)造線、多段線、螺旋線以及樣條曲線等類型；而點(diǎn)則可以根據(jù)其確定方式分為特殊點(diǎn)和坐標(biāo)點(diǎn)兩種類型。209.5繪制空間點(diǎn)和線三維空間中的點(diǎn)和線是構(gòu)9.5.1繪制空間點(diǎn)三維空間中的點(diǎn)和基本直線是構(gòu)成線框模型的基本元素，也是創(chuàng)建三維實(shí)體或曲面模型的基礎(chǔ)。在AutoCAD中，三維空間中的點(diǎn)和直線同創(chuàng)建二維對(duì)象類似，但根本區(qū)別在于三維空間中的點(diǎn)和直線空間的任何位置被確定。219.5.1繪制空間點(diǎn)三維空間中的點(diǎn)和基本直9.5.2繪制空間曲線在繪制線框模型或部分實(shí)體和曲面模型時(shí)，都會(huì)用到空間直線、樣條曲線、多段線和螺旋線等三維線段來繪制圖形，下面分別介紹這些常用三維線段繪制方法。229.5.2繪制空間曲線在繪制線框模型或部分第9章

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工程中的設(shè)計(jì)對(duì)象例如機(jī)械零件、建筑結(jié)構(gòu)都是三維空間中的物體，而二維圖形則是通過投影圖來表達(dá)實(shí)體的特征，還需要根據(jù)這些圖形來想象其立體形狀，這樣給實(shí)際的交流和生產(chǎn)帶來了極大的不便。從平面到三維造型技術(shù)，是一個(gè)質(zhì)的飛躍，不僅可以使用戶在模擬的三維空間隨心所欲地直接創(chuàng)建立體模型，而且還具有二維繪圖無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如執(zhí)行檢查模型體積和面積、動(dòng)態(tài)觀察和實(shí)體渲染等操作。23第9章三維建?？臻g 工程中的設(shè)計(jì)對(duì)象例如機(jī)械零件24本章知識(shí)要點(diǎn)：了解三維模型的分類掌握三維視圖的基本設(shè)置方法掌握坐標(biāo)系的創(chuàng)建及編輯方法學(xué)會(huì)應(yīng)用并管理各種視覺樣式掌握三維點(diǎn)和線的繪制方法2本章知識(shí)要點(diǎn)：了解三維模型的分類259.1三維繪圖基礎(chǔ)

隨著CAD技術(shù)的普及，越來越多的用戶已不滿足傳統(tǒng)的二維繪圖設(shè)計(jì)，它需要根據(jù)投影圖想象其所表示的立體形狀，識(shí)圖需要高度的人工智能。因此該軟件提供強(qiáng)大的三維造型功能，利用該功能可以創(chuàng)建模擬的三維空間，并且在該空間中，可直接創(chuàng)建出能夠表達(dá)實(shí)體立體形狀的三維模型。39.1三維繪圖基礎(chǔ) 隨著CAD技術(shù)的普及9.1.1三維繪圖的功能在二維空間只能表示平面圖形，而平面圖形傳遞的信息畢竟是有限的，這種交流方式很大的缺陷。而在三維空間中可以表示立體對(duì)象，三維（3D）造型彌補(bǔ)了二維（2D）繪圖的不足，提供了很大2D不具備的特性。269.1.1三維繪圖的功能在二維空間只能表示9.1.2三維模型的分類 利用計(jì)算機(jī)繪制三維圖形的技術(shù)稱為三維幾何模型。根據(jù)造型的創(chuàng)建方法及存儲(chǔ)方式，我們可以將AutoCAD2008中的三維模型分為以下三種類型：線框模型、曲面模型和實(shí)體模型。279.1.2三維模型的分類 利用計(jì)算機(jī)繪制三9.1.3專業(yè)術(shù)語在三維操作環(huán)境中創(chuàng)建實(shí)體模型往往是在平面上進(jìn)行的，所不同的是可以將這個(gè)平面到任意方向和位置，因此，必須深刻了解平面的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)立體對(duì)象。在繪制三維圖形時(shí)，首先需要了解幾個(gè)非常重要的基本概念，如視點(diǎn)、高度、厚度和Z軸等。28視點(diǎn)視線與XY平面的夾角XY平面角度厚度高度YZ平面XY平面ZX平面

9.1.3專業(yè)術(shù)語在三維操作環(huán)境中創(chuàng)建實(shí)體9.2觀察三維視圖 在三維空間創(chuàng)建三維模型時(shí)，經(jīng)常需要變換到各個(gè)視覺角度去觀察三維模型，以便清楚的檢查所生成的模型是否正確，這就用到觀察三維視圖工具。使用該工具主要起到兩個(gè)作用，一方面是為了將目標(biāo)定位在模型的某一側(cè)，以便創(chuàng)建下一個(gè)特征；另一方面是為了最佳顯示實(shí)體模型的創(chuàng)建效果。299.2觀察三維視圖 在三維空間創(chuàng)建三維模型9.2.1設(shè)置視點(diǎn)在繪制二維圖形時(shí)，所繪制的圖形都是與XY平面平行的，而在三維造型中，為了能夠觀察模型的局部結(jié)構(gòu)，或者調(diào)整模型的細(xì)節(jié)部分，則需要通過改變視點(diǎn)來進(jìn)行工作。針對(duì)這一問題的存在，AutoCAD為我們提供了從三維空間的任何方向設(shè)置視點(diǎn)的工具。30指定該視點(diǎn)指定視點(diǎn)后模型顯示效果9.2.1設(shè)置視點(diǎn)在繪制二維圖形時(shí)，所繪制9.2.2設(shè)置正交和軸測視圖

在三維操作環(huán)境中，可通過指定正交和軸測視點(diǎn)觀測當(dāng)前模型。其中正交視圖是從坐標(biāo)系統(tǒng)的正交方向（正東、正西、正南、正北、正上、正下）觀測所得到的視圖；而軸測視圖是從坐標(biāo)系統(tǒng)的軸測方向（東南軸測、西南軸測、東北軸測、西北軸測）觀測所得到的視圖。31主視圖模式西南等軸測模式9.2.2設(shè)置正交和軸測視圖 在三維操作環(huán)境9.2.3預(yù)置視點(diǎn)

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有時(shí)單靠以上章節(jié)中11種視點(diǎn)方式無法表達(dá)實(shí)體的細(xì)節(jié)，這就需要預(yù)置視點(diǎn)才能達(dá)到合適的視點(diǎn)效果。在AutoCAD中，所謂視點(diǎn)預(yù)置是指通過輸入一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值或測量兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角度定義觀察方向。329.2.3預(yù)置視點(diǎn) 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，有時(shí)單339.2.4設(shè)置平面視圖平面視圖是從Z軸正方向垂直向下觀察模型的一種方式，此時(shí)觀察方向垂直指向XY平面，X軸指向右、Y軸指向上。創(chuàng)建平面視圖時(shí)，選取的平面可以是基于當(dāng)前用戶坐標(biāo)系、以前保存的用戶坐標(biāo)系或世界坐標(biāo)系，且平面視圖僅影響當(dāng)前視口中的視圖。119.2.4設(shè)置平面視圖平面視圖是從Z軸349.3三維坐標(biāo)系 三維空間內(nèi)的所有幾何物體，無論其形狀多么復(fù)雜，歸根到底，都是許多空間點(diǎn)的集合。有了三維空間的坐標(biāo)系統(tǒng)，三維造型就成為可能。因此三維坐標(biāo)系統(tǒng)是確定三維對(duì)象位置的基本手段，是研究三維空間的基礎(chǔ)。129.3三維坐標(biāo)系 三維空間內(nèi)的所有幾何9.3.1三維坐標(biāo)系相關(guān)知識(shí) 在三維操作環(huán)境中，與X-Y平面坐標(biāo)系統(tǒng)相比，三維世界坐標(biāo)系統(tǒng)多了一個(gè)數(shù)軸Z。增加的數(shù)軸Z給坐標(biāo)系統(tǒng)多規(guī)定了一個(gè)自由度，并和原來的兩個(gè)自由度（X和Y）一起構(gòu)成了三維坐標(biāo)系統(tǒng)，簡稱三維坐標(biāo)系。35原坐標(biāo)系顯示效果定位UCS9.3.1三維坐標(biāo)系相關(guān)知識(shí) 在三維操作環(huán)9.3.2定制UCS 在構(gòu)造三維實(shí)體模型時(shí)，為了便于繪制圖形，經(jīng)常調(diào)整坐標(biāo)系到不同的方位來完成特定的任務(wù)，這就需要在繪圖環(huán)境建立UCS來輔助繪圖。UCS為坐標(biāo)輸入、操作平面和觀察提供一種可變動(dòng)的坐標(biāo)系，并且大多數(shù)的AutoCAD三維編輯命令都依賴于UCS的位置和方向進(jìn)行操作。369.3.2定制UCS 在構(gòu)造三維實(shí)體模型時(shí)379.3.3管理UCS在繪圖過程中，僅僅依靠在命令行中輸入U(xiǎn)CS命令執(zhí)行操作是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，有時(shí)還需要對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行管理，才能方便、準(zhǔn)確、有效地繪制三維圖形。通過設(shè)置管理UCS參數(shù)，能夠執(zhí)行UCS命名、設(shè)置UCS正交、顯示方式和應(yīng)用范圍等操作。159.3.3管理UCS在繪圖過程中，僅僅389.3.4控制UCS執(zhí)行控制UCS操作，用于控制坐標(biāo)系圖標(biāo)的可見性和位置。用戶要改變坐標(biāo)系圖標(biāo)顯示，可以在命令行中輸入該命令，命令行將顯示“輸入選項(xiàng)

[開(ON)/關(guān)(OFF)/全部(A)/非原點(diǎn)(N)/原點(diǎn)(OR)/特性(P)]<開>:”提示信息，選擇合適的選項(xiàng)即可控制UCS坐標(biāo)。169.3.4控制UCS執(zhí)行控制UCS操作9.4視覺樣式 在創(chuàng)建三維圖形過程中，AutoCAD2009的默認(rèn)顯示方式為二維線框方式，線與線之間相互疊加，當(dāng)需要對(duì)所繪制的視圖的機(jī)構(gòu)形狀進(jìn)行觀察時(shí)，這就用到本節(jié)介紹的視覺樣式工具，使用該工具可以用來控制各種視圖的視覺樣式（例如二維線框、三維隱藏、真實(shí)和概念視覺樣式）。399.4視覺樣式 在創(chuàng)建三維圖形過程中，Aut9.4.1視覺樣式的類型應(yīng)用視覺樣