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1、AutoCAD 2004（中文版）三维造型基础教程,AutoCAD2004是美国Autodesk公司最新推出的旗舰产品，它在继承以前版本优点的基础上，新增和改进了很多功能。 AutoCAD2004已经不再是简单的二维绘图产品，它同时也具有较强的三维造型功能，利用它可以创建高精度的表面和实体模型，能为模型附着材质，并能为场景添加灯光、背景，渲染成逼真的三维场景，从而使设计者更好地了解自己的产品，提高设计效率和成功率。,洛玻集团公司教育培训中心培训部 讲 师：杨 龙,第一章 AutoCAD 2004三维绘图基础,1.1 使用三维造型的理由 三维图形可以生成常用的二维投影图，也能生成透视图。 三维图
2、形（实体模型）可以分析模型的质量特性，如：体积、质心等。 三维图形在生产中可以用于多维数控加工、立体成形等行业。 三维图形经过渲染后可以更加清楚地展现设计思想和结果。 三维图形与二维图形相比更加接近人们所生活的现实世界。 1.2 三维模型介绍 AutoCAD支持3种类型的三维模型：线框模型（Wireframe Model）、表面模型（Surface Model）和实体模型（Solid Model）。每种模型都有自己的创建方法和编辑技术。 1.2.1 线框模型 线框模型描绘三维对象的框架，由描绘对象的楞边组成，线框模型没有面和体的信息，因而用户可以“看穿”模型，模型不能被渲染，也不能被消隐，用户
3、也不能得到对象的质量、重量、体积和惯性矩等物理特性。AutoCAD中可以用二维对象创建相应的线框模型，由于构成线框模型的每一个对象都必须单独绘制和定位，因此，这种建模方式非常复杂和耗时。且线框模型容易产生歧义，这也是较少采用线框模型的原因。,1.2.2 表面模型 表面模型比线框模型复杂，它不仅定义三维对象的边框，而且定义三维对象的面。AutoCAD表面模型使用多边形网格定义面，由于网格面是平面的，因此整个三维对象的面只能近似于曲面。表面模型具有面以及三维立体边界信息，曲面不透明，能够遮挡光线，因此表面模型可以被渲染和消隐，进而可以构造三维物体逼真的外形。 1.2.3 实体模型 实体模型具有表面
4、和体的信息，所以可以被渲染和消隐，具有质量、重心、体积和惯性矩等物理特性。对于此类模型，可以区分对象的内部和外部，可以进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，还能检测对象间是否发生干涉。实体模型是最容易使用的三维建模类型，广泛应用于机械、建筑和广告等设计中，我们将着重讲解实体建模方法。 1.3 坐标系 在三维绘图中，坐标系的选择和使用非常重要，灵活使用适当的坐标系往往可以事半功倍。 1.3.1 笛卡儿坐标系 直角坐标系又程笛卡儿坐标系，笛卡儿坐标系有如下规定： x、y、z三轴相互垂直,三轴相交于一点，称为原点（0、0、0）。 z轴正方向由右手螺旋定则确定。 空间中任意一点由（z、y、z）唯一确定。
5、 1.3.2 柱坐标系 极坐标系增加一个z轴就构成了柱坐标系，对于某些对象，采用柱坐标系可以使作图更加容易，比如某些旋转体。在柱坐标系中，点用r,z表示，其含义解释如下： r：空间中的点在xy平面内的投影到原点的距离。 : 空间中的点在xy平面内的投影与原点的连线和极轴的夹角。 z：点到z轴的投影值。 1.3.3 球坐标系 球坐标系较少使用，但是在某些场合使用球坐标系比较方便。在球坐标系中，点用DHAVA表示，其含义具体解释如下： D：空间中的点到球心的距离。 HA：空间中的点在xy平面内投影与x轴的夹角。 VA：空间中的点与球心连线和xy平面的夹角，取值为（-9090 ）,1.4 绝对坐标与
6、相对坐标 在绘图过程中，经常要用到坐标，坐标又可分为绝对坐标和相对坐标，灵活使用绝对坐标与相对坐标，可以提高绘图效率。 1.4.1 绝对坐标 在笛卡儿坐标系中，绝对坐标值基于原点（0、0、0），原点是x轴、y轴和z轴的交点。已知点的精确x、y和z值时，可以使用绝对坐标表示。柱坐标和球坐标可以依次类推。 1.4.2 相对坐标 相对坐标值是基于上一输入点的。如果知道某点与前一输入点的位置关系，可以使用相对坐标。要指定相对坐标，需在坐标前面添加一个 符号。 1.5 世界坐标系（WCS）与用户坐标系（UCS） 在AutoCAD中，有两种坐标系：一个是被称为世界坐标系（WCS）的固定坐标系，另一个是被称
7、为用户坐标系（UCS）的可移动坐标系。 1.5.1 世界坐标系（WCS） 世界坐标系是固定不动的， AutoCAD的图形的每个点由x，y，z唯一确定。缺省情况下，屏幕的左下角会出现一个表示坐标系相关信息的图标，图标有两种样式：二维和三维。（转下页）,图标中的字母“X”和“Y”分别代表当前坐标系的x 轴和y轴正方向，z轴由右手螺旋法则确定。坐标系的图标含有丰富的信息，主要有3种符号，分别介绍如下： W：表示坐标系为WCS，否则为UCS，仅出现在二维样式中。 +：表示图标位于坐标原点。 ：表示当前坐标系为世军坐标系，否则为用户坐标系，仅出现在三维样式中。 选择坐标系图标样式：视图显示UCS图标特性
8、命令，系统弹出UCS图标对话框，如下图所示：,UCS图标对话框,1.5.2 用户坐标系（UCS） 在三维绘图中，用户常常要在三维空间的某一平面上绘图或者标注，然而许多操作只能在当前坐标系的xy平面内进行。用户可以根据WCS定义UCS，实际上所有的坐标输入都使用当前UCS。变换UCS可以使处理图形的特定部分变得更加容易，变换后“捕捉”、“栅格”和“正交” 模式都将随之变化以适应新的UCS。 建立用户坐标系有三种方法： 1、命令行输入：UCS。 2、选择下拉菜单：工具新建UCS。 3、使用UCS工具栏。 练习：打开“AutoCAD2004三维造型基础部分”DWG文件夹中的2-1.dwg文件，使用U
9、CS命令方式建立用户坐标系，并说明各参数含义。 如果用户认为通过调用UCS命令的这些选项来创建坐标系比较麻烦，AuotCAD提供了UCS工具栏这种高速快捷的方法，具体如下：,UCS,显示UCS对话框,上一个,世界,对象,面,视图,指定原点,Z轴,三点,X,Y,Z,应用,1.5.3 UCS的管理 单击上图中的显示UCS对话框（等效于命令ucsman），弹出如下画面：,UCS对话框,1.6 视图和视口 1.6.1 视图 无论是在机械制图还是在建筑制图中，视图都是一个十分重要的概念。在现实生活中，我们见到的物体基本都是三维立体的，然而图纸或计算机屏幕是二维平面的，加上三维绘图的复杂性，人们常采用二维
10、图来阐述物体的特征，所以设计人员仍采用二维图纸来表达他们的设计思想。 用二维图纸表达三维对象，就要采用投影的方法，工程界广泛采用6个方向的投影得到6个标准二维视图：主视图、后视图、俯视图、仰视图、左视图和右视图，AutoCAD 也采用了这6个标准视图。另外，工程上也采用三维视图，即我们所熟悉的轴测图，AutoCAD提供了4个标准的轴测图：西南轴测视图、东南轴测视图、东北轴测视图和西北轴测视图。可从视图工具栏中选用不同的视图，如下所示：,命名视图,俯视图,仰视图,左视图,右视图,主视图,后视图,西南轴测视图,东南轴测视图,东北轴测视图,西北轴测视图,相机,6个标准的正交视图在基准坐标系的投影方向
11、如下图所示：,提示：在三维绘图中，用户可以选择AutoCAD的6个标准投影视图，但是并不意味着用户得到的是真正的没有厚度的二维投影图，用户得到的只是视觉上与该投影方向上二维投影一致的图形。换句话说，用户变换视图只是改变了一下观察方向而已。,轴测图的观察方向如下图所示：,西北,西南,东南,东北,上表面,上表面,东南等轴测,1.6.2 视口 当用户打开AutoCAD时，系统默认的绘图区域是一个单一的窗口，同一时刻只能看到三维图形的一个视图，要想同时观察三维图形的几个视图，必须把绘图区域划分为几个小窗口，每个小窗口采用不同的视图，AutoCAD把这种小窗口称为视口。视口创建后，单击其中某一视口可以将
12、它激活，同一时刻只能有一个激活窗口，激活的窗口边框被加粗。创建视口的方法有三种： 、菜单：【视图】/【视口】/【新建视口】。 、工具：【视口】/工具栏中的 按钮。 、在命令行中输入VPORTS。 使用以上任何一种方法，AutoCAD将会弹出【视口】对话框，见下图：,【视口】对话框包括【新建视口】和【命名视口】两个选项卡，下面将分别进行介绍： （1）、【新建视口】选项卡。 【新名称】：如果用户输入新视口的名称，AutoCAD就会将新视口的设置保存起来。 【标准视口】：此列表框中列出AutoCAD提供的标准视口配置。 【预览】：显示视口布置的预览图。 【应用于】：默认是灰色不可选的，只有在【标准视
13、口】的列表框中选择除了“活动模型配置”的其他配置后，才变成可选的。它包含“显示”和“当前视口”两个选项，如果选择“显示”选项，视口设置将对整个图形窗口进行划分；如果选择“当前视口”，视口设置将对当前激活窗口进行划分，系统默认选项为“显示”。 【设置】：下拉列表中有“二维”和“三维”两个选项，如果选择“二维”，则所有新视口的视图将与当前视口相同；如果选择“三维”，则各窗口将被设置为不同的标准视图，用户可以逐一查看各标准视口默认的视图设置。系统默认的选项为“二维”。 【修改视图】：仅在用户选择【设置】下拉列表中“三维”选项时有效，此时下拉列表提供所有标准视图供用户选择，选择“预览”区域某一视口后，
14、可以通过【修改视图】对默认的视图设置进行更改。 （2）、【命名视口】选项卡。 【当前名称】：显示当前视口设置的名称。 【命名视口】：列出所有已经命名的视口设置。 【预览】：在【命名视口】列表框中选择某一视口设置，则【预览】区域将显示视口布置的预览图。,1.7 绘制线框模型 现在用户已经有了三维模型的概念、坐标系、相对坐标与绝对坐标、视图和视口等相关基础知识，再加上一些二维绘图知识就可以绘制三维线框模型了。（配合上机练习5.dwg） 1.8 小结 本讲主要介绍三维绘图的基础知识，为进一步学习三维绘图打好基础。 AutoCAD支持3种类型的建模：线框模型、表面模型和实体模型。线框模型只能描绘模型的
15、框架，构成线框模型的每一个对象都要单独绘制，因此线框建模非常复杂和耗时，线框模型还容易产生歧义。表面模型具有面以及三维立体边界信息，实体模型具有表面和体的信息，所以可以被渲染和消隐，具有质量、重心、体积和惯性矩等物理特性。 AutoCAD支持3种坐标输入：笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标。对于每一种坐标又有绝对坐标和相对坐标之分，相对坐标的使用通常可以为绘图带来很大方便。 AuotCAD默认的坐标系为世界坐标系（WCS），有时候需要在某些平面上（不在WCS的xy平面上）进行操作，需要变换坐标系，通常称变换后的坐标系为用户坐标系（UCS）。UCS的灵活使用，可以带来事半功倍的效果。 不论是作图的需要还
16、是为了观察，用户需要得到三维图形在某一方向上的投影即视图，AutoCAD提供了10个标准的视图：主视图、后视图、俯视图、仰视图、左视图、右视图及四个等轴测视图。 AutoCAD可以把绘图区域划分为一定数量和形状分布的小窗口，AutoCAD称这些小窗口为视口，每个视口可以设置成不同的视图。,1.9 课后练习 （1）、采用线框建模技术，绘制一个长50，宽40，高45的长方体。 （2）、为什么通常不采用线框建模技术？表面建模和实体建模各适用于什么场合？ （3）、绘制如下图所示的直三棱柱模型，综合应用笛卡儿坐标系、极坐标系、相对坐标绘制它，体会灵活使用坐标带来的方便。 （4）、什么是WCS？什么是UCS？如何建立和管理UCS？ （5）、什么是视图？标准视图的变换与UCS有什么关系？ （6）、什么是激活视口？AutoCAD同时能有几个激活视口？,第二讲 创建三维实体,通过上一讲的学习，我们了解到可以使用线框模型、表面模型或者实体模型来表达三维立体的形状。在这三类模型中，实体对象的信息最为完
