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1、第4章 绘制三维图形,在机械绘图中,平面图、剖面图只是从平面的角度来表达机械的设计思想与平面关系。设计师更希望在图纸上表达机械图形在三维的空间关系,并希望能通过三维模型给人以感性的认识,这就需要绘制机械三维图形。,AutoCAD 2005支持3种类型的三维建模方式,它们分别是“线框模型”、“曲面模型”和“实体模型”,每种模型都有自己的创建方法和编辑技术,如图4-1-1所示。,图4-1-1 3种类型的三维模型,(1)线框模型是描绘三维对象的骨架。 线框模型中没有面,只有描绘对象边界的点、直线和曲线。用AutoCAD可以在三维空间的任何位置放置二维(平面)对象来创建线框模型。,AutoCAD也提供
2、一些三维线框对象,例如三维多段线和样条曲线。由于构成线框模型的每个对象都必须单独绘制和定位,因此,这种建模方式最耗时。,(2)曲面建模比线框建模更为复杂,它不仅定义三维对象的边而且定义面。 AutoCAD曲面模型使用多边形网格定义镶嵌面。由于网格面是平面的,因此网格只能近似于曲面。为了区分这两种曲面,AutoCAD 称镶嵌面为网格。,(3)实体建模是最容易使用的三维建模类型。 利用AutoCAD实体模型,可以通过创建以下基本三维形状来创建三维对象:长方体、圆锥体、圆柱体、球体、楔体和圆环体实体。,然后对这些形状进行合并,找出它们差集或交集部分,结合起来生成更为复杂的实体。也可以将二维对象沿路径
3、延伸或绕轴旋转来创建实体。,本章通过几个常用机械零件,详细讲述AutoCAD的常用三维绘图功能。,4.1 【案例7】三通接头,4.1.1 学习目标 本例将绘制如图4-1-2所示的三通接头,从几何角度观察,任何复杂的立体都可以认为是由若干个基本体组合而成。,本例主要由3个圆柱组合而成。通过对本例的学习和实践,掌握 “圆柱体”、“三维旋转”、“倒圆角”等命令的使用和在三维空间中编辑实体对象的方法,本例的主要难点是如何利用用户坐标系来确定实体的位置。,图4-1-2 三通接头,4.1.3 相关知识,1三维操作 (1)三维镜像对象 该命令可以沿指定的镜像平面创建对象的镜像,如图4-1-17所示。单击“修
4、改”“三维操作”“三维镜像”菜单命令。此时,命令行窗口提示操作步骤如下。,图4-1-17 三维镜像对象,命令: _MIRROR3D 选择对象: 指定对角点: 找到 1 个(选择图中的对象1) 选择对象:,指定镜像平面 (三点) 的第一个点或对象(O)/最近的(L)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三点(3) : (指定图中的第2点),在镜像平面上指定第二点: (指定图中的第3点) 在镜像平面上指定第三点: (指定图中的第4点),是否删除源对象?是(Y)/否(N) : (按 ENTER 键保留原始对象或者按Y将其删除),(2)三维阵列对象 该命
5、令可以在三维空间创建对象的矩形阵列或环形阵列。除了指定列数(X方向)和行数(Y方向)以外,还要指定层数(Z方向)。 创建三维矩形阵列对象,如图4-1-18所示。,图4-1-18 创建三维矩形阵列对象,要创建三维矩形阵列对象,则单击“修改”“三维操作”“三维镜像”菜单命令。此时,命令行窗口提示操作步骤如下。,命令: _3DARRAY 正在初始化. 已加载 3DARRAY。 选择对象: 指定对角点: 找到 1 个(选择图中的对象1) 选择对象:,输入阵列类型 矩形(R)/环形(P) :R (指定矩形阵列方式) 输入行数 (-) :1 (输入行数) 输入列数 (|) :4 (输入列数) 输入层数 (
6、.) :2 (输入层数),指定行间距 (-): 15 (指定行间距) 指定列间距 (|): 8 (指定列间距) 指定层间距 (.): 25 (指定层间距),创建三维环形阵列对象,如图4-1-19所示。,图4-1-19 创建三维环形阵列对象,要创建三维环形阵列对象,单击“修改”“三维操作”“三维镜像”菜单命令。此时,命令行窗口提示操作步骤如下。,命令: _3DARRAY 正在初始化. 已加载 3DARRAY。 选择对象: 指定对角点: 找到 1 个(选择图中的对象1) 选择对象:,输入阵列类型 矩形(R)/环形(P) :P (指定环形阵列方式) 输入阵列中的项目数目: 9 (输入阵列的数目),指
7、定要填充的角度 (+=逆时针, =顺时针) : (确认旋转的角度) 旋转阵列对象? 是(Y)/否(N) : (确认旋转),指定阵列的中心点: (指定对象旋转轴的起点为图中的点2) 指定旋转轴上的第二点: (指定对象旋转轴的端点为图中的点3),(3)三维旋转 该命令可以绕指定点旋转二维对象。旋转方向由当前UCS决定。ROTATE3D 绕指定轴在三维空间旋转对象。可以根据两点指定旋转轴,指定对象,指定X、Y或Z轴,或者指定当前视图的Z方向。要旋转三维对象,既可使用 ROTATE 命令,也可使用ROTATE3D命令。,2创建布尔组合实体,(1)使用并集创建组合实体 使用UNION 命令,可以合并两个
8、或多个实体(或面域),构成一个组合对象。该命令用于计算几个实体的总和,将两个以上的“面域”或“实体”对象,连接成组合面域或复合实体。如果选择的对象不能连接,则命令行将提示:“至少必须选择两个实体或共面的面域”。,用“并集”命令将两个实体连接后,它们成为一个实体。在选择时,也将作为一个实体被选择。单击“修改”“实体编辑”“并集”菜单命令,然后选择需要合并的多个图形,即可将其合并为一个整体,如图4-1-20所示。,图4-1-20 使用并集创建组合实体,命令行窗口提示操作步骤如下。 命令: _UNION 选择对象: 指定对角点: 找到 2 个 (选择所有的图形),(2)使用交集创建组合实体 使用“交
9、集”命令,可以用两个或多个重叠实体的公共部分创建组合实体。 单击“修改”“实体编辑”“交集”菜单命令,然后选择需要交集处理的多个图形,即可将其交集处理,形成一个新的模型,如图4-1-21所示。,图4-1-21 使用交集创建组合实体,命令行窗口提示操作步骤如下。 命令: _INTERSECT 选择对象: 指定对角点: 找到 2 个(选择图中的对象1和2) 选择对象:,(3)使用差集创建组合实体 该命令用于从所选三维实体或面域中减去一个或多个实体或面域,并得到一个新的实体或面域。当选择的实体或面域不相交时,负构件将被删除。例如,可以使用SUBTRACT命令在对象上减去圆柱,从而在机械零件上增加孔。
10、,单击“修改”“实体编辑”“差集”菜单命令,然后分别选择需要差集处理的多个图形,即可将差集处理,形成一个新的模型,如图4-1-22所示。,图4-1-22 使用差集创建组合实体,命令行窗口提示操作步骤如下。 命令: _ SUBTRACT 选择要从中减去的实体或面域. 选择对象: 找到 1 个(选定图中的对象1) 选择对象:,选择要减去的实体或面域 . 选择对象: 找到 1 个(选定图中的对象2) 选择对象:,3三维对象的圆角与倒角,(1)圆角三维对象 用FILLET命令可以为选定的三维实体抛圆或圆角。默认方法是指定圆角半径,然后选择要进行圆角的边。其他方法为每个被圆角的边单独指定参数,并为一系列
11、相切的边圆角。,单击“修改”“圆角”菜单命令,然后选择要进行圆角的实体的边,并指定圆角半径,即可为其添加圆角效果,如图4-1-23所示。,图4-1-23 圆角三维对象,命令行窗口提示操作步骤如下。 命令: _FILLET 当前设置: 模式 = 修剪,半径 = 8.0000 选择第一个对象或 多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(U): (选中整个对象),输入圆角半径 :5 (指定圆角半径) 选择边或 链(C)/半径(R): (选择图中的对象1) 已选定 1 个边用于圆角。,(2)倒角三维对象 倒角命令用于将实体上的任何一处拐角切去,使之变成斜角。 单击“修改”“倒角”菜单命令,然后选择要
12、进行倒角的实体的边,并指定基面距离,即可为其添加倒角效果,如图4-1-24所示。,图4-1-24 倒角三维对象,命令行窗口提示操作步骤如下。 命令: _CHAMFER (“修剪”模式) 当前倒角距离 1 = 5.0000,距离 2 = 5.0000 选择第一条直线或 多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(M)/多个(U): (选择要倒角的基面的边,图中的对象1),选择第一条直线或 多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(M)/多个(U): 基面选择. 输入曲面选择选项 下一个(N)/当前(OK) :,指定基面的倒角距离 :10(输入倒角距离) 指定其他曲面的倒
13、角距离 : 选择边或 环(L): (指定要倒角的边,图中的对象2) 选择边或 环(L):,4.2 【案例8】机械鼠标,4.2.1 学习目标 本例将绘制如图4-2-1所示的机械鼠标模型,在绘制该案例时,依据投影定位鼠标的外形,再用“抽壳”命令,绘制出鼠标外壳即可。通过对本例的学习和实践,掌握“拉伸面”、“三维旋转”、“圆弧”、“镜像”和在三维空间中编辑图形对象的方法。,4.2.3 相关知识,1三维视图的应用 (1)视图简介 在三维空间工作时,经常要显示几个不同的视图,以便较容易地验证图形的三维效果。最常用的视点是等轴测视图,使用它可以减少视觉上重叠的对象数目。通过选定的视点,可以创建新的对象、编
14、辑现有对象、生成隐藏线或着色视图。,快速设置视图的方法是选择预定义的三维视图。可以根据名称或说明在“视图”工具栏中选择预定义的标准正交视图和等轴测视图。这些视图代表常用的选项:俯视、仰视、主视、左视、右视、后视。,此外,还可以从等轴测选项设置视图:SW(西南)等轴测、SE(东南)等轴测、NE(东北)等轴测和NW(西北)等轴测。要理解等轴测视图的表现方式,可以想象成正在俯视盒子的顶部。,如果朝盒子的左下角移动,可以从西南等轴测视图观察盒子。如果朝盒子的右上角移动,可以从东北等轴测视图观察盒子,如图4-2-29所示。,图4-2-29 等轴测视图的表现方式,(2)三维动态观察器 执行“三维动态观察器
15、”命令后,即可在视图中显示出一个绿色的圆环,如图4-2-30所示。,三维动态观察器由轨道、指南针等组成,轨道的各象限点还有一个小圆,用来控制对象的转动方式,轨道的中心称为目标点。当激活“三维动态观察器”命令后,目标是固定的,观察点或相机的位置将围绕着目标转动。,将鼠标指针放在圆环的内部,可任意拖曳圆环,调整图形观看的视角;如果将鼠标指针放在上下左右的4个小圆圈中,还可针对某一坐标调整视角,如图4-2-31所示。,图4-2-30 三维动态观察器,图4-2-31 调整图形观看的视角,当用户把光标移动到观察器的不同位置,光标图标的形式也不相同,不同的形式代表着不同的旋转方式。由此,用户可以方便地从不
16、同方位观察物体。,当光标位于轨道之内时,它的图标是一个有两条线的小球,此时按下拾取键并拖动鼠标移动,视点就会绕对象旋转。这时光标就像附在一个包围对象的球面上一样,通过拖动可使幌点随球绕目标做任意方向的旋转,用户可以水平拖动、垂直拖动或沿任意方向拖动。,当光标位于轨道之外时,图标由一个小圆和一个箭头组成 。此时单击鼠标左键并拖动,视图会绕过轨道中心,与计算机屏幕垂直的轴旋转。,当光标位于轨道左边或右边的小圆上时,会变成一个水平椭圆围绕着一个小球的形状,此时单击鼠标左键并水平拖动,视图会绕过轨道中心的垂直轴旋转。,当光标位于轨道的上边或下边的小圆上时,会变成一个垂直椭圆围绕着一个小球的形状,此时单击鼠标左键并垂直拖动,视图会绕过轨道中心的水平轴旋转。,使用3DORBIT 命令,可以激活当前视口中交互的三维动态观察器视图。当3DORBIT命令激活时,可以使用