三维图开绘制

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1、第十章第十章 三维图形绘制三维图形绘制【学习要点学习要点学习要点学习要点】1.1.建立三维空间的概念建立三维空间的概念 2.2.掌握三维形体的创建掌握三维形体的创建3.3.掌握三维形体的编辑掌握三维形体的编辑4.4.掌握三维形体的修改掌握三维形体的修改在前面的相关章节中我们学习了二维图形的绘制和编辑等知识，它基本上能满足用户绘制平面图形的需要。我们日常绘制的图形大多数是三维物体的二维投影图，这种图形广泛应用于机械制造、建筑工程等领域。但这种方式存在缺陷，用户不能观察产品的实际设计效果。为此，AutoCAD 提供了三维图形功能。AutoCAD 支持三种三维模型，它们是：线框模型、表面模型和实体模

2、型。每种模型均有自己的创建和编辑方法。线框模型描述的是三维对象的框架。它仅由描述对象的点、直线和曲线构成，不含描述表面的信息。我们可以将二维图形放置在三维空间的任意位置来生成线框模型，也可以使用 AutoCAD 提供的三维线框对象或三维坐标来创建三维模型。通常我们都是利用直线绘制命令，输入三维坐标点来创建三维线框模型。表面模型比线框模型复杂得多，它不仅定义了三维对象的边，而且定义了三维对象的表面。表面模型由表面组成，表面不透明，且能挡住视线。 AutoCAD 的表面模型使用多边形网格定义对象的棱面模型。由于网格表面是平面的，因此使用多边形网格只能近似地模拟曲面。建立表面模型的命令在【绘图】【曲

3、面】子菜单中，也可以在【曲面】工具条找到。实体模型描述了对象所包含的整个空间，是信息最完整且二义性最小的一种三维模型。实体模型在构造和编辑上较线框和表面模型复杂。用户可以分析实体的质量、体积、重心等物理特性，可以为一些应用分析，如数控加工、有限元等提供数据。与表面模型类似，实体模型也以线框的形式显示，除非用户进行消隐、着色或渲染处理。创建实体的命令位于【绘图】【实体】或【实体】工具条中。尽管用 AutoCAD 可以创建所有的三种类型的模型。然而要注意，三种模型通常都以线架模型方式显示。也就是说只有用户使用特定命令时，模型的真实属性才能显示出来。否则，所创建的三种模型在计算机上显示是相同的，均以

4、线架结构显示。第一节第一节 用户坐标系用户坐标系在绘制三维模型时，经常会在形体的不同表面上创建模型，这就需要用户不断地改变当前绘图面，如果不重新定义坐标系，系统将只默认以世界坐标系 WCS 的 XOY 面为基面进行绘图，这显然不能满足要求，所以用户必须自己定义当前绘图面，这样才能在不同的三维面上使用这些二维或三维绘图与编辑命令。因此，在讲述三维绘图命令前，用户必须掌握自定义坐标系的方法，以及怎样进行不同坐标系的转换。一、三维坐标系（一）三维点坐标（一）三维点坐标（如图 10-1a 所示）三维点坐标输入法是指当命令行出现输入点坐标的提示后，用户直接键入所要确定的点的三个坐标值即可。三维点坐标输入

5、法有两种坐标输入方式：绝对坐标输入和相对坐标输入。1绝对坐标输入方式所输入的点的坐标表示此点与原点间的距离，用户直接输入X、Y、Z 三个坐标值，三个坐标值之间用逗号隔开。例如：点 A（30，60，80）表示该点的 X、Y、Z 三个坐标值依次分别为 30，60，80。如图 10-1a 所示。2相对坐标输入方式输入的点的坐标表示此点与上一点之间的距离，用户直接输入当前点在 X、Y、Z 方向上的增量值，并在输入值前加符号。例如点 B（30，60，80） ，表示该点相对于上一点的 X、Y、Z 三个坐标值的增量分别为 30，60，80。事实上，三维点坐标输入法与 2D 点坐标输入完全一致，仅增加一个 Z

6、 坐标即可。它广泛用于创建三维线框等模型。（a） （b） （c）图 10-1 三维坐标输入法（二）球面坐标（二）球面坐标（如图 10-1b 所示）球面坐标输入法是指当命令行出现输入点的提示后，用户直接输入该点与当前坐标系原点的距离，该点同坐标原点的连线在 XOY 平面上的投影与 X 轴的夹角值，该点同坐标原点的连线和 XOY 平面有夹角值，并在这三项之间用“： 4选项说明（1）开（ON）：显示当前坐标系的图标。（2）关（OFF）：不显示当前坐标系的图标。（3）全部（A）：当屏幕被设置成多个视口（绘图区）时，该选项用于控制各个视口是否均显示坐标系图标。对单视口无意义。（4）非原点（N）：当设定显

7、示坐标系图标时，选择该选项，表示无论用户坐标系原点在何处，图标总位于世界坐标系原点上（即屏幕左下角） 。（5）原点（OR）：当设定显示坐标系图标时，选择该选项，表示图标随用户坐标原点位置放置（但当图标所处位置令图标部分超出屏幕界限，则图标仍被置于屏幕左下角） 。为方便绘图，通常应在屏幕上反映用户坐标系的位置，所以应采用“Ucsicon”命令，选择“ON”和“ORigin”选项，使用户坐标系的图标总处于新原点的位置。（三）（三）建立和改变建立和改变 UCS1命令功能：用于定义用户坐标系。UCS 命令用于新建或修改当前的用户坐标系统，以及保存当前坐标和恢复或删除已经保存的坐标系统。2命令调用方式菜

8、单方式：菜单方式： 【工具】【新建 UCS】弹出下拉菜单项。图标方式：图标方式： ， “UCS”工具栏中各图标见图 10-5 所示。键盘输入方式：键盘输入方式： UCS3命令操作： 命令： UCS 输入选项新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W) ： 图 10-5 “UCS”工具栏4选项说明（1）新建（N）：定义新的用户坐标系。选取该选项后，后续提示为：指定新 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z ： 指定新 UCS 的原点：保持 UCS 的坐标轴方向不变，移动 UC

9、S 的原点到新的位置。如图 10-6 所示。10-6 指定新 UCS 的原点Z 轴（ZA）：要求用户指定新坐标系的原点和 Z 轴的正向。如图 10-7 所示。10-7 选择 Z 轴方式三点（3）：给定三个点定义新的用户坐标系。第一点确定原点，第二点和第三点分别确定 X、Y 轴的正向。如图 10-8 所示。10-8 选择三点方式对象（OB）：选择一个实体对象建立新的用户坐标系。新坐标系的 Z 轴正方向与所选三维对象的延伸方向一致。选取该选项后，后续提示为：选择对齐 UCS 的对象： 对于三维实体、三维多义线、三维曲面、射线、构造线、多线、多行文字等不能执行“对象（OB） ”选项。选择不同的实体所

10、定义的用户坐标系如表 10-1 所示。表表 10-110-1 用户坐标系的原点及用户坐标系的原点及 X X 轴正向的定位规则轴正向的定位规则实体对象实体对象UCSUCS 的定位的定位圆弧、椭圆弧以弧线中心为新原点，X 轴正向通过离选择对象拾取点最近的弧线端点。圆、椭圆以圆或椭圆中心为新原点，X 轴正向通过选择对象拾取点。尺寸标注以尺寸文本的中点为新原点，X 轴方向与尺寸文本书写方向相同直线以靠近选择对象拾取点的一端为新原点，X 轴的正向由新原点指向直线段的另一端点。点以点所在位置作为新原点，X 轴正向与新建用户坐标系前的坐标系 X 轴正向相同。二维多义线当选择对象拾取点落于多义线中的直线段，则

11、 UCS 的定位与“直线”类型相同；当选择对象拾取点落于多义线中的弧线，则 UCS 的定位与“圆弧”类型相同。文本以文本左下角的定位起点为新原点，X 轴与输入文本时的坐标系 X 轴同向。块以块的插入点为新原点，块插入时的转角确定了 X 轴的正向。面（F）：选择一个三维实体中的平面对象使新建用户坐标系与之平行。选取该选项后，后续提示为：选择实体对象的平面：输入选项 下一个(N)/X 轴反向(X)/Y 轴反向(Y) ： （i）下一个（N）：当被选对象为两个平面的交线，选取该选项表示使新建坐标系与另一平面平行；（ii）X 轴反向（X）：将用户坐标系统 X 轴翻转 180；（iii）Y 轴反向（Y）：

12、将用户坐标系统 Y 轴翻转 180。视图（V）：设置一个新的用户坐标系，以原坐标系的原点为原点，使 Z 轴垂直于当前视图，即 XY 平面平行于屏幕，Z 轴的正向指向用户，由右手定则确定 X、Y 轴正向。X/Y/Z：使当前坐标系绕用户指定的坐标轴转过一个角度，产生新的用户坐标系。当用户输入指定轴的字母（例如 X）时，后续提示为：指定绕 X 轴的旋转角度 ： 转角可以是正值或负值。正值表示使坐标系按正旋转方向绕指定轴转过一角度；负值则表示使坐标系按相反方向转过一角度。正旋转方向的确定遵循右手定则，如图 10-9 所示。用右手握住坐标轴，拇指所指方向与轴的正向一致，则四指弯曲的方向代表正旋转方向。

13、图 10-9 右手定则（2）移动（M）：通过指定新原点或沿 Z 轴方向改变原点的位置产生与原坐标系平行的新坐标系。选取该选项后，后续提示为：指定新原点或 Z 向深度(Z) ： 当选择“Z”选项时，输入正值，产生的新坐标系将沿 Z 轴正向上移；反之，新坐标系将沿 Z 轴反向下移。（3）正交（G）：选择平行于六个基本投影面之一的某个投影坐标系作为新的用户坐标系。选取该选项后，后续提示为：输入选项 俯视(T)/仰视(B)/主视(F)/后视(BA)/左视(L)/右视(R) ： （4）上一个（P）：表示恢复前一个用户坐标系。AutoCAD 系统保存最近设置的十个用户坐标系，因此采用该选项可以重复使用十次

14、。（5）恢复（R）：用于恢复一个已储存的用户坐标系并将其视为当前坐标系。选取该选项后，后续提示为：输入要恢复的 UCS 名称或 ?： 输入“？” ，表示查询所有已存储的 UCS 名称，后续提示为：输入要列出的 UCS 名称 ： 以回车响应，屏幕出现“文本窗口” ，列出所有 UCS 名称供用户浏览。（6）保存（S）：命名当前的用户坐标系并保存下来，需要时可采用“恢复”选项调用。选取该选项后，后续提示为：输入保存当前 UCS 的名称或 ?： 输入“？”并回车，表示查询已存储的 UCS 名称。（7）删除（D）：用于删除已存储的用户坐标系。选取该选项后，后续提示为：输入要删除的 UCS 名 ： 当输入

15、两个以上要删除的 UCS 名称，可用逗号隔开。（8）应用（A）：将当前用户坐标系应用于选择的视口或全部视口。选取该选项后，后续提示为：拾取要应用当前 UCS 的视口或 所有(A)： （9） “？”：用于查询已存储的用户坐标系名称。（10）世界（W）：表示世界坐标系。该选项为缺省选项，当用户需要返回世界坐标系时，只要对“UCS”命令的首行提示作回车响应即可。世界坐标系是定义所有用户坐标系的基础，不能被重命名。（四）管理用户坐标系（四）管理用户坐标系 UCSUCS1命令功能：用于管理已定义的用户坐标系，包括恢复已保存的 UCS 或正交 UCS，指定视口中的 UCS 图标和 UCS 设置，命名和重命

16、名当前 UCS。2命令调用方式：菜单方式：菜单方式： 【工具】【命名 UCS】图标方式：图标方式： 键盘输入方式：键盘输入方式： UCSMAN3命令操作： 激活 UCSMAN 命令后，AutoCAD 将弹出如图 10-10 所示管理“UCS”对话框。图 10-10 “UCS”对话框4选项说明：“UCS”对话框中共有 3 个选项卡：“命名 UCS” 、 “正交 UCS”和“设置” 。（1） “命名 UCS” 选项卡“命名 UCS” 选项卡主要用于显示已定义的用户坐标系的列表并设置当前的 UCS。如图 10-10 所示，包括以下选项： 当前 UCS显示当前 UCS 的名称，如果 UCS 没有命名并保存，则当前 UCS 名为“未命名” 。 UCS 名称列表在该列表框中，列出了当前图形中已定义的用户坐标系。