1、1,第 14 章,三维绘图基础,2,本章导读,在AutoCAD中，提供了不同视角和显示图形的设置工具，可以在不同的用户坐标系和正交坐标系之间切换，从而方便地绘制和编辑三维实体。使用AutoCAD提供的三维绘图和编辑功能，可以创建各种类型的三维模型，直观地表现出物体的实际形状。,3,14.1 认识三维投影,通常而言，三维是人为规定的互相交错的三个方向，使用这个三维坐标，看起来可以把整个世界任意一点的位置确定下来。三维坐标轴包括x轴、y轴、z轴，其中x表示左右空间，y表示上下空间，z表示前后空间，这样就形成了人的视觉立体感。 要在一张图纸上正确地表达出一个位于三维空间的实体形状，就必须学会正确地应
2、用图形表示方法。图形的表示方法通常使用正投影视图的方式。正投影视图是将物体的正面与投影面平行，投影线垂直于物体的正面所投影在投影面上形成的图形。正投影视图通常包括第一视角法和第三视角法两种表达方式。,4,14.1.1 第一视角法,在我国第一视角投影应用比较多，通常使用第一视角投影的国家还有德国、法国等欧洲国家。GB和ISO标准一般都使用第一视角法。在ISO国际标准中第一角投影方法规定用左下图所示的图形符号来表示。 在图形空间中，三个互相垂直的平面将空间分为八个分角，分别称为第角、第角、第角如右下图所示。第一视角画法是将机件置于第角内，使机件处于观察者与投影面之间（即保持观察点物面的位置关系）而
3、得到正投影的方法。,5,14.1.2 第三视角法,第三视角法常称为美国方法或A法，第三视角投影法是假想将物体置于透明的玻璃盒之中，玻璃盒的每一侧面作为投影面，按照“观察点投影面物体”的相对位置关系，作正投影所得图形的方法。在ISO国际标准中第三视角投影法规定用左下图所示的图形符号表示。 第三角画法是将机件置于第角内，使投影面处于观察者与机件之间（即保持观察点面物的位置关系）而得到正投影的方法，如右下图所示。从示意图中可以看出，这种画法是把投影面假想成透明的来处理的。顶视图是从机件的上方往下看所得的视图，把所得的视图画在机件上方的投影面上；前视图是从机件的前方往后看所得的视图，把所得的视图画在机
4、件前方的投影面上。,6,14.2 控制三维视图,在AutoCAD中模型空间是三维的，但在AutoCAD传统工作空间中只能在屏幕上看到二维图像或三维空间的局部沿一定方向在平面上的投影。为了能够在三维空间中进行建模，用户可以选择进入AutoCAD提供的三维视图。,7,14.2.1 切换三维视图,在默认状态下，三维绘图命令绘制的三维图形都是俯视的平面图，用户可以根据系统提供的俯视、仰视、前视、后视、左视和右视六个正交视图，以及西南、西北、东南、东北4个等轴测视图分别从不同方位进行观察。 用户还可以使用如下两种常用方法切换场景中的视图。 选择“视图”“三维视图” 菜单命令，然后子菜单中根据需要选择应的
5、视图命令，如左下图所示。 选择“视图”选项卡，在“视图”面板中单击“视图”列表框中的下拉按钮，然后在弹出的下拉列表中选择相应的视图选项，如右下图所示。,8,14.2.2 管理视图,执行VIEW（V）命令，打开“视图管理器”对话框，可以保存和恢复命名模型空间视图、布局视图和预设视图，如左下图所示。在“查看”列表框中展示“预设视图”选项，可以设置当前使用的视图，如右下图所示。,9,14.2.3 动态观察三维视图,除了可以通过切换系统提供的三维视图来观察模型外，还可以使用动态的方式观察模型，其中包括受约束的动态观察、自由动态观察和连续动态观察三种模式。,10,14.2.4 设置三维视图视点,选择“视
6、图”“三维视图”“视点”命令，或执行VPOINT命令，将显示定义观察方向的指南针和三轴架，拖动鼠标可以调整视图的视点，如左下图所示，调整视点后对应的模型效果如右下图所示。,11,14.2.5 多视图设置,在绘制三维图形时，通过切换视图可以从不同角度观察三维模型，但是工作起来并不方便。用户可以根据自己的需要新建多个视口，同时使用不同的视图来观察三维模型，以提高视图效率。,12,14.3 三维坐标系,AutoCAD的默认坐标系为世界坐标系，其坐标原点和方向是固定不变的。用户也可以根据自己的需要创建三维用户坐标系。三维坐标系包括三维笛卡尔坐标、球坐标和柱坐标3种坐标形式。,13,14.3.1 三维笛
7、卡尔坐标,三维笛卡尔坐标是通过使用X、Y和Z坐标值来指定精确的位置。在屏幕底部状态栏上所显示的三维坐标值，就是笛卡尔坐标系中的数值，它可以准确地反映当前十字光标的位置。 输入三维笛卡尔坐标值(X,Y,Z)类似于输入二维坐标值(X,Y)。在绘图和编辑过程中，世界坐标系的坐标原点和方向都不会改变。默认情况下，X轴以水平向右为正方向，Y轴以垂直向上为正方向，Z轴以垂直屏幕向外为正方向，坐标原点在绘图区的左下角。如左下图所示为二维坐标系，如右下图所示为三维笛卡尔坐标。,14,14.3.2 三维球坐标,球坐标与柱坐标的功能和用途一样，都是主要用于对模型进行定位贴图。球坐标点的定位方式是通过指定某个位置距
8、当前UCS原点的距离、在XY平面中与X轴所成的角度及其与XY平面所成的角度来指定该位置，如下图所示为球坐标系。 三维球坐标通过指定某个位置距当前UCS原点的距离、在XY平面中与X轴所成的角度以及与XY平面所成的角度来指定该位置。在球坐标系中，x与X轴所成的角度与XY平面所成的角度。例如球坐标点(56090)，表示该点距UCS原点有5个单位、在XY平面中以与X轴正方向成60测量与XY平面成90的位置。,15,14.3.3 三维柱坐标,柱坐标是在对模型贴图时，定位贴纸在模型中的位置。使用柱坐标确定点的方式是通过指定沿UCS的X轴夹角方向的距离，以及垂直于XY平面的Z值进行定位。如下图所示为柱坐标系
9、。,16,14.3.4 用户坐标系,AutoCAD为了方便用户绘制图形，提供了可变用户坐标系统UCS。通过UCS命令，用户可以设置适合当前图形应用的坐标系统。一般情况下，用户坐标系统与世界坐标系统相重合，而在进行一些复杂的实体造型时，可以根据具体需要设定自己的UCS。 绘制三维图形时，在同一实体不同表面上绘图，可以将坐标系设置为当前绘图面的方向及位置。在AutoCAD中，UCS命令可以方便、准确、快捷地完成这项工作。执行以下操作，可以进行用户坐标系的设置。 选择“工具”“新建UCS”“三点”命令。 执行UCS命令。,17,14.4 绘制三维基本体,在AutoCAD中，可以使用命令的方式绘制三维
10、基本体，也可以使用三维工具绘制三维基本体。在功能区单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“显示选项卡”菜单，然后选中“三维工具”选项，可以打开“三维工具”功能选项卡。,18,14.4.1 绘制长方体,使用“长方体”命令可以创建三维长方体或立方体。执行“长方体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“长方体”命令。 选择“三维工具”选项卡，单击“建模”面板中的“长方体”按钮。 执行BOX命令。,19,14.4.2 绘制球体,使用“球体”命令可创建如左下图所示的三维实心球体，该实体是通过半径或直径及球心来定义的。执行“球体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“球体”命令。 在“建模”
11、面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表中选择“球体”选项，如右下图所示。 执行Sphere命令。,20,14.4.3 绘制圆柱体,使用“圆柱体”命令可以生成无锥度的圆柱体或椭圆柱体，如左下图和右下图所示。该实体与圆或椭圆被执行拉伸操作的结果类似。圆柱体是在三维空间中由圆的高度创建与拉伸圆或椭圆相似的实体原型。执行“圆柱体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“圆柱体”命令。 在“建模”面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表选择“圆柱体”选项。 执行CYLINDER命令。,21,14.4.4 绘制圆锥体,使用CONE(圆锥体)命令可以创建实心圆锥体或圆台体的三维图形，该命令以圆或椭
12、圆为底，垂直向上对称地变细直至一点，如左下图和右下图所示为圆锥体和圆台体。执行“圆锥体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“圆锥体”命令。 在“建模”面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表中选择“圆锥体”选项。 执行CONE命令。,22,14.4.5 绘制圆环体,使用“圆环体”命令可以创建圆环体对象，如左下图所示。如果圆管半径和圆环体半径都是正值，且圆管半径大于圆环体半径，结果就像一个两极凹陷的球体；如果圆环体半径为负值，圆管半径为正值，且大于圆环体半径的绝对值，则结果就像一个两极尖锐突出的球体，如右下图所示。执行“圆环体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“圆环体”
13、命令。 在“建模”面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表选择“圆环体”选项。 执行TORUS（TOR）命令。,23,14.4.6 绘制棱锥体,执行“棱锥体”命令，可以创建倾斜至一个点的棱锥体，如左下图所示，在绘制模型的过程中，如果重新指定模型顶面半径为大于零的值，可以绘制出棱台体，如右下图所示。执行“棱锥体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“棱锥体”命令。 在“建模”面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表选择“棱锥体”选项。 执行PYRAMID命令。,24,14.4.7 绘制楔体,执行“楔体”命令，可以创建倾斜面在X 轴方向的三维实体，如下图所示。执行“楔体”命令有如下3种常
14、用方法。 选择“绘图”“建模”“楔体”命令。 在“建模”面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表中选择“楔体”选项。 执行WEDGE命令。,25,14.4.8 绘制多段体,使用“多段体”命令可以绘制三维墙状实体。用户可以使用创建多段线所使用的方法来创建多段体。执行“多段体”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“多段体”命令。 在“建模”面板中单击“长方体”下拉按钮，在下拉列表选择“多段体”选项。 执行POLYSOLID命令。,26,14.5 使用图形创建三维实体,在AutoCAD中，除了可以使用系统提供的实体命令直接绘制三维模型外，也可以通过对二维图形进行旋转、拉伸、放样等操作绘制三
15、维模型。,27,14.5.1 绘制拉伸实体,使用“拉伸”命令可以沿指定路径拉伸对象或按指定高度值和倾斜角度拉伸对象，从而将二维图形拉伸为三维实体。 执行“拉伸”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“拉伸”命令。 单击“建模”面板中的“旋转”按钮。 执行Extrude（EXT）命令。,28,14.5.2 绘制旋转实体,使用“旋转”命令可以通过绕轴旋转开放或闭合的平面曲线来创建新的实体或曲面，并且可以同时旋转多个对象。 执行“旋转”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“旋转”命令。 单击“建模”面板中的“旋转”按钮。 执行REVOLVE（REV）命令并确定。,29,14.5.3
16、 绘制放样实体,使用“放样”命令可以通过对包含两条或两条以上横截面曲线的一组曲线进行放样来创建三维实体或曲面。其中横截面决定了放样生成实体或曲面的形状，它可以是开放的线或直线，也可以是闭合的图形，如圆，椭圆、多边形和矩形等。 执行“放样”命令有如下3种常用方法。 选择“绘图”“建模”“放样”命令。 单击“建模”面板中的“放样”按钮。 执行LOFT 命令。,30,14.5.4 绘制扫掠实体,使用“扫掠”命令可以通过沿指定路径延伸轮廓形状（被扫掠的对象）来创建实体或曲面。沿路径扫掠轮廓时，轮廓将被移动并与路径垂直对齐。开放轮廓可创建曲面，而闭合曲线可创建实体或曲面。 执行“扫掠”命令有如下3种常用
17、方法。 选择“绘图”“建模”“扫掠”命令。 单击“建模”面板中的“扫掠”按钮。 执行Sweep 命令。,31,14.6 设置模型的视觉样式,在等轴测视图中绘制三维模型时，默认状态下是以线框方式进行显示的，为了获得直观的视觉效果，可以更改视觉样式来改善显示效果。,32,14.6.1 设置视觉样式,选择“视图”“视觉样式”命令，在子菜单中可以根据需要选择相应的视图样式。在视觉样式菜单中各种视觉样式的含义如下。 二维线框：显示用直线和曲线表示边界的对象，光栅和 OLE 对象、线型和线宽都是可见的。 线框：显示用直线和曲线表示边界对象的三维线框。线框效果与二维线框相似，只是在线框效果中将显示一个已着色
18、的三维坐标，如果二维背景和三维背景颜色不同，线框与二维线框的背景颜色也不同。 消隐：显示用三维线框表示的对象并隐藏表示后向面的直线。 真实：着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化，将显示对象的材质。 概念：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，但是可以更方便地查看模型的细节。 着色：使用平滑着色显示对象。 带边缘着色：使用平滑着色和可见边显示对象。 灰度：使用平滑着色和单色灰度显示对象。 勾画：使用线延伸和抖动边修改器显示手绘效果的对象。 X射线：以局部透明度显示对象。,33,14.6.2 视觉样式管理器,选择“视图”“视觉样式”“视觉样
19、式管理器”命令，打开“视觉样式管理器”选项板，在此可以创建和修改视觉样式，并将视觉样式应用于视口，如左下图所示。 在打开的“视觉样式管理器”选项板中单击“创建新的视觉样式”按钮，即可在打开的“创建新的视觉样式”对话框中创建新的视觉样式，如右下图所示。,34,14.7 思考练习,1. 在三维绘图中，控制实体显示的系统变量有哪些？ 2. 在AutoCAD中，提供了哪几种观察模型的视图？ 3. 除了切换三维视图外，是否还有其他方法改变模型的观察角度？ 4. 在绘制好三维实体后，为什么重新设置Isolines的值后，实体的显示效果仍然未产生变化？ 5. 参照左下图所示的工件模型图，使用长方体和楔体绘制该模型。 6. 参照右下图所示的哑铃模型图，使用球体和圆柱体绘制该模型。,35,7. 打开“齿轮.dwg”平面图，如左下图所示。使用“拉伸”命令，将平面图拉伸为三维实体，效果如右下图所示，在创建三维实体的过程中，注意将齿轮边缘的线条转换为多段线对象。,
