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建筑CAD基础教程
项目9 绘制三维图形
9.1
三维绘图基础知识
9.2
设 置 视 点
9.3
绘制三维基本曲面
9.4
创建特殊曲面模型
项目9 绘制三维图形
学习目标
掌握三维绘图的基础知识。
熟练掌握用户坐标系的使用方法。
熟练掌握三维基本曲面的绘制方法。
9.1 三维绘图基础知识
? 在AutoCAD中可以利用3种方式来创建三维图形，即线框模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线框模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征；曲面模型是用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面，即具有面的特征；实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象之间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形。??
9.1 三维绘图基础知识
9.1.1 三维绘图界面
（1）坐标系图标
（2）光标
（3）
栅格
（4）
功能区
（5）VIEWCLUBE
9.1 三维绘图基础知识
图9-1 三维建模工作空间
9.1 三维绘图基础知识
9.1.2 视觉样式
? AutoCAD 2010提供了5种视觉样式，设置视觉样式的方法如下。?
（1）命令行：VSCURRENT。?
（2）菜单栏：“视图”→“视觉样式”命令。????
9.1 三维绘图基础知识
1）二维线框
2）三维线框
3）三维隐藏
4）真实
5）概念
9.1 三维绘图基础知识
1）二维线框
图9-2 二维线框视觉样式
9.1 三维绘图基础知识
2）三维线框
图9-3 三维线框视觉样式
9.1 三维绘图基础知识
3）三维隐藏
图9-4 三维隐藏视觉样式
9.1 三维绘图基础知识
4）真实
图9-5 真实视觉样式
9.1 三维绘图基础知识
5）概念
图9-6 概念视觉样式
9.1 三维绘图基础知识
9.1.3 笛卡尔坐标系
三维笛卡尔坐标系通过使用3个坐标值来确定精确的位置：X、Y和Z。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）。除了指定X和Y值以外，还需要指定Z值。输入绝对坐标的方式为“X、Y、Z”；?输入相对坐标的方式为“@ X、Y、Z?”。
9.1 三维绘图基础知识
9.1.4 用户坐标系的创建与应用
? 当用AutoCAD绘制二维图形时，通常是在一个固定坐标系中完成的。世界坐标系又称绝对坐标系，其原点和坐标轴的方向固定不变。默认状态下的世界坐标系，其坐标原点在绘图区左下角，?X轴以水平方向为正方向，Y轴以垂直X轴向上为正方向，Z轴以垂直屏幕向外为正方向，如图9-7所示。????
9.1 三维绘图基础知识
图9-8 “UCS图标”对话框
9.1 三维绘图基础知识
创建用户坐标系有以下几种方法：?
（1）命令行：UCS。?
（2）菜单栏：“工具”→UCS命令。?
（3）工具栏：UCS工具栏。?
9.1 三维绘图基础知识
（1）原点
（2）面（F）
（3）命名（NA）
（4）对象（OB）
（5）上一个（P）
（6）视图（V）
（7）世界（W）
（8）（X/Y/Z）
（9）Z轴（ZA）
9.1 三维绘图基础知识
图9-8 “UCS图标”对话框
9.2 设 置 视 点
9.2.1 设置三维视点
? 三维视图是从空间中的某个观测点(视点)向WCS或UCS坐标系原点方向观察目标对象时得到的三维状态，三维模型只有在三维空间指定一个观测视点后才能观察到图形的三维状态。
9.2 设 置 视 点
（3）显示坐标球和三轴架
（1）指定视点
（2）旋转（R）
9.2 设 置 视 点
（3）显示坐标球和三轴架
图9-11 坐标球和三轴架
9.2 设 置 视 点
提 示
视口是显示用户模型的不同视图的区域。使用“模型”选项卡，可以将绘图区域拆分成一个或多个相邻的矩形视图，称为模型空间视口。在大型或复杂的图形中，显示不同的视图可以缩短在单一视图中缩放或平移的时间。而且，在一个视图中出现的错误可能会在其他视图中表现出来。创建视口的方法是打开工具栏中的“视图”工具栏，从中打开“视口”，选择创建视口的个数。
9.2 设 置 视 点
9.2.2 设置特殊视点
图9-12 “三维视图”菜单
9.2 设 置 视 点
9.2.3 使用三维动态观察器
执行“三维动态观察器”命令的方法如下。?
（1）命令行：3DORBIT（3DO）。?
（2）菜单栏：“视图”→“三维动态观察器”命令?
（3）工具栏：如图9?13所示的“三维动态观察器”工具栏中的“受约束的动态观察”按钮、“自由动态观察”按钮 和“连续动态观察”按钮 。?
9.2 设 置 视 点
图9-14 动态观察三维对象
9.3 绘制三维基本曲面
三维基本曲面从渲染角度看起来和三维实体相同，但三维基本曲面模型只具有面的特征；三维实体模型不仅具有线和面的特征，还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形。三维实体对象通常以某种基本形状或图元作为起点，可以对其修改和重新组合，也可以通过在三维空间中沿指定路径拉伸二维形状来获取三维实体或曲面。?
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.1 绘制长方体表面
图9-15 长方体表面
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.2 绘制楔体表面
【例9-2】绘制一个尺寸为500×400×200的楔体表面，如图9-16所示。?
图9-16 楔体表面
9.3 绘制三维基本曲面
具体操作步骤如下。?
命令:3D?
输入选项［长方体表面(B)/圆锥面(C)/下半球面(DI)/上半球面(DO)/网格(M)/棱锥面(P)/球面(S)/圆环面(T)/楔体表面(W)］:W ?
指定角点给楔体表面: ?
指定长度给楔体表面:500 ?
指定楔体表面的宽度:400 ?
指定高度给楔体表面:200 ?
指定楔体表面绕Z轴旋转的角度:（按Enter键或输入长方体表面绕Z轴旋转的角度）
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.3 绘制棱锥面
（1）
四面体(T)
（2）
棱(R)
（3）
顶面(T)
9.3 绘制三维基本曲面
图9-18 棱台面
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.4 绘制圆锥面
【例9-4】 绘制底面半径为50 mm的圆锥面，如图9-19所示。
图9-19 圆锥面
9.3 绘制三维基本曲面
具体操作步骤如下。?
命令：3D?
输入选项：［长方体表面(B)/圆锥面(C)/下半球面(DI)/上半球面(DO)/网格(M)/棱锥面(P)/球面(S)/圆环面(T)/楔体表面(W)］:C?
指定圆锥面底面的中心点: ?
指定圆锥面底面的半径或［直径(D)］:50?
指定圆锥面顶面的半径或［直径(D)］<0>:0?
指定圆锥面的高度:150?
输入圆锥面曲面的线段数目<16>:
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.5 绘制球面
? 绘制球面的方法如下。?
命令行：3D ?
绘制球面首先指定球面中心点，然后指定球面的半径或直径，最后指定曲面的经线数目或纬线数目。球面与圆锥面一样，也是由若干个梯形和三角形的三维面拟合而成，类似于地球仪那样的三维网格系统。其经线和纬线的数目决定了三维球面的精确度。?
9.3 绘制三维基本曲面
注 意
球面曲面的经线与纬线数目必须是大于1的整数，数目越多，曲面在进行着色后显得越平滑，但系统在对其重新生成、平移经线或纬线、缩放时用的时间越多。
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.6 绘制上半球面
【例9-6】绘制底面半径为20 mm的上半球面，如图9-22所示。
图9-22 上半球面
9.3 绘制三维基本曲面
具体操作步骤如下。?
命令：3D?
输入选项：［长方体表面(B)/圆锥面(C)/下半球面(DI)/上半球面(DO)/网格(M)/棱锥面(P)/球面(S)/圆环面(T)/楔体表面(W)］:DI?
指定中心点给下半球面:?
指定下半球面的半径或［直径(D)］:15?
输入曲面的经线数目给下半球面<16>:?
输入曲面的纬线数目给下半球面<8>:
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.7 绘制下半球面
【例9-7】绘制球面半径为15 mm的下半球面，如图9-23所示。
图9-23 下半球面
9.3 绘制三维基本曲面
具体操作步骤如下。?
命令：3D?
输入选项：［长方体表面(B)/圆锥面(C)/下半球面(DI)/上半球面(DO)/网格(M)/棱锥面(P)/球面(S)/圆环面(T)/楔体表面(W)］:DI?
指定中心点给下半球面:?
指定下半球面的半径或［直径(D)］:15?
输入曲面的经线数目给下半球面<16>:?
输入曲面的纬线数目给下半球面<8>:
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.8 绘制圆环面
【例9-8】绘制圆环半径为25、圆管半径为5的圆环面，如图9-24所示。
图9-24 圆环面
9.3 绘制三维基本曲面
具体操作步骤如下。?
命令:3D?
输入选项［长方体表面(B)/圆锥面(C)/下半球面(DI)/上半球面(DO)/网格(M)/棱锥面(P)/球面(S)/圆环面(T)/楔体表面(W)］:T?
指定圆环面的中心点:?
指定圆环面的半径或［直径(D)］：25?
指定圆管的半径或［直径(D)］：5?
输入环绕圆管圆周的线段数目<16>:?
输入环绕圆环面圆周的线段数目<16>:
9.3 绘制三维基本曲面
9.3.9 绘制网格
【例9-9】绘制图9-25所示的矩形网格。
图9-25 网格
9.3 绘制三维基本曲面
具体操作步骤如下。?
命令: 3D?
输入选项?
［长方体表面(B)/圆锥面(C)/下半球面(DI)/上半球面(DO)/网格(M)/棱锥体(P)/球面(S)/圆环面(T)/楔体表面(W)］:M?
指定网格的第一角点:?
指定网格的第二角点:?
指定网格的第三角点:?
指定网格的第四角点:?
输入 M 方向上的网格数量: 10?
输入 N 方向上的网格数量: 10
9.4 创建特殊曲面模型
9.4.1 旋转曲面
? 三维旋转曲面由一组梯形或三角形的三维面拟合而成，三维旋转曲面的精度取决于三维面的数量，由两个独立的系统变量决定。SURFTAB1表示沿旋转方向的拟合精度，默认值为6；SURFTAB2表示沿旋转对象方向的拟合精度，默认值为6。 如图9-26（a）和图9-26（b）所示的旋转曲面的精度值分别为6和15。精度值越大，旋转曲面显示越光滑。?
9.4 创建特殊曲面模型
图9-26 不同精度值效果对比
9.4 创建特殊曲面模型
注 意
在执行命令前应绘制好轮廓线和旋转轴，并使用SURFTAB1和SURFTAB2调整精度值。 ?
9.4 创建特殊曲面模型
9.4.2 平移曲面
绘制三维平移曲面需要两个线性对象：轮廓曲线对象和方向矢量对象。方向矢量指出形状的拉伸方向和长度。指定方向矢量的下部选择点，系统则向上拉伸；指定方向矢量的上部选择点，系统则向下拉伸，如图9-28所示。
9.4 创建特殊曲面模型
图9-28 平移曲面
9.4 创建特殊曲面模型
注 意
平移曲面的精度受系统变量SURFTAB1的值的控制。 ?
9.3 绘制三维基本曲面
9.4.3 直纹曲面
绘制直纹曲面需要两条定义曲线，如图9-29所示。
图9-29 直纹曲面
9.3 绘制三维基本曲面
9.4.4 边界曲面
绘制三维边界曲面必须选择定义网格片的四条邻接边。邻接边可以是直线、圆弧、样条曲线或开放的二维或三维多段线。这些边必须在端点处相交以形成一个拓扑形式的矩形的闭合路径，如图9-30所示。
9.3 绘制三维基本曲面
图9-30 边界曲面
9.3 绘制三维基本曲面
? 四条边可以依次选择。第一条边（SURFTAB1）决定了生成网格的M方向，该方向是从距离选择点最近的端点延伸到另一端。与第一条边相接的两条边形成了网格的N方向的边（SURFTAB2）。边界曲面的精度由SURFTAB1和SURFTAB2的值控制。?
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