AutoCAD基础教程(石高峰) 第7章

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1、第7章 三维绘图与实体造型,7.1 坐标系 7.2 三维图形的显示 7.3 线框模型 7.4 表面模型 7.5 实体模型 7.6 三维实体编辑 7.7 本章习题,7.1 坐 标 系 7.1.1 三维坐标系 1右手定则 在三维坐标系中，Z轴的正方向是根据右手定则来确定的。右手定则也决定着三维空间中任一坐标轴的正旋转方向。 要确定X、Y和Z轴的正轴方向，就将右手背对着屏幕放置，拇指即指向X轴的正方向；伸出食指和中指，如图7-1所示，食指指向Y轴的正方向，中指所指示的方向即是Z轴的正方向。 要确定轴的正旋转方向，用右手的大拇指指向轴的正方向，弯曲的手指(无名指与小拇指)所指示的方向即是轴的正旋转方向

2、。,图7-1 右手定则,2世界坐标系(WCS) 在AutoCAD中，三维世界坐标系是在二维世界坐标系的基础上根据右手定则增加Z轴而形成的。同二维世界坐标系一样，三维世界坐标系是其他三维坐标系的基础，不能对其重新定义。 3用户坐标系(UCS) 用户坐标系为输入坐标、操作平面和观察视图提供一种可变动的坐标系。定义一个用户坐标系即改变原点(0, 0, 0)的位置以及XY平面和Z轴的方向。可在AutoCAD的三维空间中任何位置定位和定向UCS，也可随时定义、保存和调用多个用户坐标系。,7.1.2 三维坐标形式 在AutoCAD中提供了下列三种三维坐标形式。 1三维笛卡尔坐标 三维笛卡尔坐标(X，Y，Z

3、)与二维笛卡尔坐标(X，Y)相似，即在X和Y值基础上增加Z值。同样还可以使用基于当前坐标系原点的绝对坐标值或基于上个输入点的相对坐标值。,2圆柱坐标 圆柱坐标与二维极坐标类似，但增加了从所要确定的点到XY平面的距离值。即三维点的圆柱坐标可通过该点与UCS原点连线在XY平面上的投影长度，该投影与X轴正方向的夹角，以及该点在Z轴上的投影点的Z值来确定。例如，坐标“1060，20”表示某点与原点的连线在XY平面上的投影长度为10，其投影与X轴正方向的夹角为60，在Z轴上的投影点的Z值为20。 圆柱坐标也有相对的坐标形式，如相对圆柱坐标“1045，30”表示某点与上个输入点连线在XY平面上的投影长度为

4、10，该投影与X轴正方向的夹角为45且在Z轴上的投影的距离为30。,3球面坐标 球面坐标也类似于二维极坐标。在确定某点时，应分别指定该点与当前坐标系原点的距离，二者连线在XY平面上的投影与X轴正方向的夹角，以及二者连线与XY平面的夹角。例如，坐标“104560”表示一个点，它与当前UCS原点的距离为10，在XY平面的投影与X轴的夹角为45，该点与XY平面的夹角为60。 同样，圆柱坐标的相对形式表明了某点与上个输入点的距离，二者连线在XY平面上的投影与X轴正方向的夹角，以及二者连线与XY平面的夹角。,7.1.3 UCS管理器 AutoCAD系统提供了“UCS”对话框，在该对话框中可进行设置，方法

5、如下： 命令：Ucsman 菜单：【工具】【命名UCS】或【工具】【正交 UCS】【预置】 执行该命令后，系统弹出“UCS”对话框，如图7-2所示。,图7-2 “UCS”对话框,对话框中各选项说明如下： (1) 命名UCS选项卡：列出并设置当前UCS。 (2) 正交UCS选顶卡：将UCS改为正交UCS。 (3) 设置选项卡：指定当前视图的UCS图标设置。 UCS图标设置：内容如下。 开：显示当前视口中的UCS图标。 显示于UCS原点：在当前视口中当前坐标系的原点显示UCS 图标。如果不选择此选项，则在视口中坐标系的原点不可见，UCS图标将显示在视口的左下角。 应用到所有活动视口：将UCS图标设

6、置应用到当前图形中的所有活动视口中。, USC设置：内容如下。 UCS与视口一起保存：将坐标系设置与视口一起保存。 修改UCS时更新平面视图：修改视口中的坐标系时恢复平面视图。当对话框关闭时，平面视图和选定的UCS设置被恢复。,7.2 三维图形的显示 7.2.1 视点(Vpoint) 在三维空间中，为便于观察模型，可任意修改视点的位置。AutoCAD系统默认的视点为(0, 0, 1)，即从(0, 0, 1 )点( Z轴正向上)向(0, 0, 0)点(原点)观察模型。Vpoint命令用于控制视点的位置。 调用视点命令的方法如下： 命令：Vpoint 菜单：【视图】【三维视图】【视点】 在命令窗口

7、中有如下提示： 命令：Vpoint 指定视点或旋转(R) ：(选择合适的选项),以上提示内容说明如下： 指定视点：输入视点的X、Y、Z坐标值，该坐标值定义了观察视图的视点位置，观察者可从空间中该视点向模型原点方向观察。例如，坐标值(1，1，1)表示将观察者置于与XY平面成45的夹角(右前俯视图)，在XY平面内与X轴成45的夹角的位置上向原点(0, 0, 0)观察。 显示坐标球和三轴架：如果不输入任何坐标值而用Enter键来响应“指定视点”的提示，那么屏幕上将出现坐标球和三轴架，如图7-3所示。坐标球位于屏幕的右上角，是一个二维显示的球体。中心点表示北极(0, 0, 1)，其内环表示赤道，外环表

8、示南极(0，0，1)，如图7-4所示。坐标球上显示有一个小十字光标，可以使用定点设备移动这个十字光标到球体的任意位置上。如果要选择一个观察方向，需将定点设备移动到球体的一个位置上，然后按拾取键或按Enter键，图形将根据视点位置的变化而进行更新。,图7-3 坐标球,图7-4 坐标球说明, 旋转：通过两个角度来指定新的方向。第一个角是在XY平面中与X轴的夹角，第二个角是与XY平面的夹角，位于XY平面的上方或下方。当选择该选项后，AutoCAD提示如下： 输入XY平面中与X 轴的夹角：(指定一个角度) 输入与XY平面的夹角：(指定一个角度) AutoCAD将根据视点的变化而更新图形。,7.2.2

9、视点预置(Ddvpoint) 利用“视点预置”功能，用户可通过对话框设置观察角度，即视点方向，方法如下： 命令：Ddvpoint 菜单：【菜单】【三维视图】【视点预置】 执行该命令后，系统弹出如图7-5所示的“视点预置”对话框。在对话框中确定视点与X轴、视点与XY平面的角度即可。,图7-5 “视点预置”对话框,7.2.3 消隐(Hide) 当使用 Vpoint、 Dview或View命令创建图形的三维视图时，AutoCAD 将在当前视口中生成线框显示，此时可以看见所有的直线，包括被其他对象遮盖的直线。Hide命令可以从屏幕上消除这些显示的隐藏线，如图7-6和7-7所示。 Hide命令不可用于图

10、层被冻结的对象，但可以用于图层被关闭的对象。,图7-6 消隐前,图7-7 消隐后,7.2.4 动态显示(3Dorbit) AutoCAD提供了一个交互的三维动态观察器命令，该命令可以在当前视口中创建一个三维视图，用户可以使用鼠标来实时地控制和改变这个视图，以得到不同的观察效果。使用三维动态观察器，既可以查看整个图形，也可以查看模型中的任意对象。该命令的调用方法如下： 命令：3Dorbit(或简写为3Do、Orbit)。 菜单：【视图】【三维动态观察器】 用户启动三维动态观察器后，屏幕上将显示一个如图7-8所示的弧线球，由一个大圆和其四个象限上的小圆组成，弧线球的中心即为目标点。在三维动态观察器

11、中，查看的目标点被固定。用户可以利用鼠标控制相机位置绕对象移动，以得到动态的观察效果。,图7-8 三维动态观察器,视图的旋转由光标的外观和位置决定，具体说明如下： ：光标在转盘内部时的外观，此时用户单击并拖动光标，可自由移动对象。其效果就像光标抓住环绕对象的球体，并围绕目标点进行拖动一样。用此方法可以实现水平、垂直或对角拖动。 ：光标在转盘外部时的外观，此时用户单击并在转盘的外部拖动光标，这将使视图围绕通过转盘中心的延长线并垂直于屏幕旋转。这种操作称为“卷动”。 此时，如果将光标拖到转盘内部，则将变为上一种形式，并且视图可以自由移动。如果将光标移回转盘外部，则返回卷动状态。 ：光标在转盘左右两

12、端的小圆上时的外观，从这些点开始单击并拖动光标，将使视图围绕通过转盘中心的垂直轴(X轴)旋转。 ：光标在转盘上下两端的小圆上时的外观，从这些点开始单击并拖动光标，将使视图围绕通过转盘中心的水平轴(Y轴)旋转。,7.2.5 平面视图(Plan) Plan命令提供了一种从平面视图查看图形的便捷方式。选择的平面视图可以是基于当前UCS、以前保存的UCS或WCS。Plan命令只影响当前视口中的视图。在图纸空间中不能使用Plan命令。 Plan命令用于改变查看视图的方向并关闭透视和裁剪功能，但它不修改当前 UCS，在 Plan命令之后输入或显示的任何坐标仍然相对于当前 UCS。,使用Plan命令的方法如

13、下： 命令：Plan 菜单：【三维视图】【平面视图】 调用该命令后，系统提示用户： 输入选项当前UCS(C)/Ucs(U)/世界(W) ： 以上提示内容说明如下： 当前UCS：重新生成平面视图显示，以使图形范围布满UCS的当前视口。 Ucs：修改为以前保存的 UCS 的平面视图并重新生成显示。 世界(W)：重新生成平面视图显示，以使图形范围布满WCS的视口。,7.3 线 框 模 型 7.3.1 三维多段线(3Dpoly) 三维多段线是在三维空间中由直线段组成的多段线。创建三维多段线与二维多段线类似，区别在于三维多段线的节点为三维点，且三维多段线的宽度不可变。 三维多段线命令调用的方法如下： 命

14、令：3Dpoly(或简写为3P) 菜单：【绘图】【三维多段线】,如图7-9所示，绘制三维多段线的步骤如下： 命令：3Dpoly 指定多段线的起点：10, 20, 10 指定直线的端点或放弃(U)：50, 50, 50 指定直线的端点或放弃(U)：100, 50, 100 指定直线的端点或闭合(C)/放弃(U)：100, 100, 50 指定直线的端点或闭合(C)/放弃(U)：C 用户也可以选择“U”项取消最后绘制的一段线，并从前一节点开始重新绘制；或选择“C”选项将最后一个节点与起点连接起来，形成闭合的三维多段线并结束命令。,图7-9 绘制三维多段线,7.3.2 标高设置(Elev) 如果在创

15、建新对象之前预先设置了标高值( Z值)，那么以后绘制的所有对象当需要输入三维点时，即使只输入了X、Y坐标值，系统都会把当前的标高值作为该点的Z坐标值。模型空间和图纸空间分别保存各自的标高值。 同样，如果预先设置了厚度值，那么创建的新对象将带有拉伸厚度。以后绘制的所有对象，如直线、二维多段线、圆、圆弧及二维填充多边形都将沿着Z轴方向按当前的厚度值拉伸。例如，可以绘制一个带有厚度的圆得到一个圆柱体，绘制一个带有厚度的正方形得到一个立方体。,注意：厚度值可为正值或负值。对于二维对象，厚度值沿Z轴方向；对于三维对象，厚度值总是相对于当前用户坐标系而言的，即如果它们不与当前用户坐标系平行，那么它们将倾斜

16、显示；对于文本和尺寸标注对象，不管当前的设置如何，AutoCAD将其厚度均指定为0。 设置标高值可使用Elev命令，方法如下： 命令：Elev 在命令窗口中有如下提示： 命令：Elev 指定新的缺省标高：(指定标高值或按Enter键接受默认的高度设置) 指定新的缺省厚度：(指定厚度值或按Enter键接受默认的高度设置),例如，在标高为0的平面上绘制长方体，厚度为3.5，在长方体上绘制一个六面体，半径为2.5，高度为4.5，另外在长方体上绘制一个圆柱体，半径为1.0，标高为3.5，拉伸的高度为5，如图7-10所示，操作过程如下： (1) 用Rectangle命令绘长方体，步骤如下： 命令：Rectangle 指定第一个角点或倒角(C)/标高(E)/圆角(F)/厚度(T)/宽度(W)：T 指定矩形的厚度：3.5 指定第一个角点或倒角(C)/标高(E)/圆角(F)/厚度(T)/宽度(W)：10，10 指定另一个角点或尺寸(D)：30，20,(2) 设置新的标高和厚度(标高为0，厚度为