AutoCAD辅助设计辅助设计 (73).pdf

《AutoCAD辅助设计辅助设计 (73).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AutoCAD辅助设计辅助设计 (73).pdf（33页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、AUTO CAD辅助设计Task two任务五机械实体三维建模任务分解子任务三 建立机械实体三维建模451 三维建模空间及三维模型三维建模空间及三维模型创建三维模型时可切换至AutoCAD三维工作空间，单击快速访问工具栏上的 按钮，弹出下拉列表，选择【三维建模】或【三维基础】选项，就切换至该空间。默认情况下，三维建模空间包含【建模】面板、【实体编辑】面板、【坐标】面板、【视图】面板等。新建三维模型时，可以“acad3D.dwt”或“acadiso3D.dwt”为样板进行创建，此时，AutoCAD改变视点，进入透视图模式。线框模型线框模型线框模型是一种轮廓模型，它是对三维对象的轮廓描述，仅由3D

2、空间的直线及曲线组成，不包含面及体的信息，如图所示表面模型表面模型AutoCAD的表面模型分两类：多边形网格面；Nurbs曲面，如图所示。网格表面由小的4边面构成，一般可以对这些小矩形面进行移动、旋转等操作。Nurbs曲面可以利用控制点编辑其形状，能够轻易地形成模型的复杂外形。表面模型具有面及三维立体边界信息，可以被渲染及消隐，也可以转化为实体模型。实体模型实体模型实体模型具有表面及体的信息，如图所示。可以对它进行打孔、切槽及添加材料等布尔运算操作，还能检测出对象间是否发生干涉及计算模型质量、质心、体积和惯矩等。2 观察三维模型的方法观察三维模型的方法用户在绘制三维图形的过程中，常需要从不同方

3、向观察图形。当用户设定某个查看方向后，AutoCAD就显示出对应的3D视图，具有立体感的3D视图将有助于正确理解模型的空间结构。AutoCAD的默认视图是xy平面视图，这时观察点位于z轴上，且观察方向与z轴重合，因而用户看不见物体的高度，所见的视图是模型在xy平面内的视图。AutoCAD提供了多种创建3D视图的方法，如利用VIEW、DDVPOINT、VPOINT和3DORBIT等命令就能沿不同方向观察模型。其中，VIEW、DDVPOINT、VPOINT命令可使用户在三维空间中设定视点的位置，而3DORBIT命令可使用户利用单击并拖动鼠标光标的方法将3D模型旋转起来，该命令使三维视图的操作及三维

4、可视化变得十分容易。下面介绍常用的观察三维模型的方法。2.1 用标准视点观察模型用标准视点观察模型任何三维模型都可以从任意一个方向观察。进入三维建模空间，该空间【常用】选项卡中【视图】面板上的【视图控制】下拉列表提供了10种标准视点，如图所示。通过这些视点就能获得3D对象的10种视图，如前视图、后视图、左视图及东南轴测图等。2.2 三维动态旋转三维动态旋转单击绘图窗口右边【导航】工具栏上的 按钮，启动三维动态旋转命令（3DFORBIT），此时，可通过单击并拖动鼠标的方法来改变观察方向，从而能够非常方便地获得不同方向的3D视图。3DFORBIT命令启动后，AutoCAD围绕待观察的对象形成一个辅

5、助圆，该圆被4个小圆分成4等份，如图所示。辅助圆的圆心是观察目标点，当按住鼠标左键并拖动时，目标点静止不动，而视点绕着3D对象旋转，结果是视图在不断地转动。当光标移至圆的不同位置时，其形状将发生变化，不同形状的光标表明了当前视图的旋转方式。当用户想观察整个模型的部分对象时，应先选择这些对象，然后启动3DFORBIT命令。此时，仅所选对象显示在屏幕上。若其没有处在动态观察器的大圆内，就单击鼠标右键，选取【范围缩放】选项。球形光标球形光标 鼠标光标位于辅助圆内时，就变为上面这种形状，单击并沿任意方向拖动鼠标光标，视图就沿光标拖动的方向旋转。圆形光标圆形光标 移动鼠标光标到大的辅助圆外，光标就变为圆

6、形光标。按住左键沿辅助圆方向拖动光标，则视图沿拖动方向旋转，旋转轴垂直于屏幕并通过辅助圆心。水平椭圆形光标水平椭圆形光标 当把鼠标光标移动到左、右小圆的位置时，其形状就变为水平椭圆。单击并左右拖动光标就使视图绕着一个竖直轴线转动，此旋转轴线经过辅助圆心。竖直竖直椭圆形光标椭圆形光标 将鼠标光标移动到上、下两个小圆的位置时，鼠标光标就变为竖直椭圆形光标。单击并上下拖动光标将使视图绕着一个水平轴线转动，此旋转轴线经过辅助圆心。2.3 使用使用ViewCubeViewCube观察模型观察模型绘图窗口右上角的ViewCube工具是用于控制观察方向的可视化工具，如图所示，用法如下。单击或拖动立方体的面、

7、边、角点、周围文字及箭头等改变视点。单击“ViewCube”左上角图标，切换到等轴测视图。单击“ViewCube”下边的图标，切换到其他坐标系。ViewCube 工具的角、边和面定义了二十六个的视图，单击这些部分就更改模型视图。单击 ViewCube 工具上的一个面，将切换到标准平行视图：俯视图、仰视图、左视图、右视图、前视图、后视图。单击 ViewCube 工具上的一个角，将视点设置在角点处生成视图。单击一条边，将视点设置在边线处生成视图。2.4 视觉样式视觉样式视觉样式用于改变模型在视口中的显示外观，它是一组控制模型显示方式的设置，这些设置包括面设置、环境设置及边设置等。面设置控制视口中面

8、的外观，环境设置控制阴影和背景，边设置控制如何显示边。当选中一种视觉样式时，AutoCAD在视口中按样式规定的形式显示模型，如图所示。AutoCAD提供了以下10种默认视觉样式，用户可在【视图】面板的【视觉样式】下拉列表中进行选择。【二维线框】：使用直线和曲线表示对象。【概念】：着色对象，效果缺乏真实感。【隐藏】：用三维线框表示模型并隐藏不可见线条。【真实】：对模型表面着色，并显示对象的材质。【着色】：将对象表面着色，着色的表面较光滑。【带边框着色】：平滑着色并显示可见边。【灰度】：用平滑着色和单色灰度显示对象。【勾画】：显示手绘效果。【线框】：用直线和曲线表示模型。【X射线】：以局部透明度显

9、示对象。2.5 快速建立平面视图快速建立平面视图PLAN命令可以生成坐标系的xy平面视图，即视点位于坐标系的z轴上。该命令在三维建模过程中是非常有用的。例如，当用户想在3D空间的某个平面上绘图时，可先以该平面为xy坐标面创建新坐标系，然后使用PLAN命令使坐标系的xy平面视图显示在屏幕上，这样在三维空间的某一平面上绘图就如同绘制一般的二维图一样。2.6 平行投影模式及透视投影模式平行投影模式及透视投影模式AutoCAD图形窗口中的投影模式或是平行投影模式或是透视投影模式，前者投影线相互平行，后者投影线相交于投射中心。平行投影视图能反映出物体主要部分的真实大小和比例关系。透视模式与眼睛观察物体的

10、方式类似，此时物体显示的特点是近大远小，视图具有较强的深度感和距离感。当观察点与目标距离接近时，这种效果更明显。如图所示为平行投影图及透视投影图。在ViewCube工具 上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，选择【平行】命令，切换到平行投影模式；选择【透视】命令，就切换到透视投影模式。3 用户坐标系用户坐标系默认情况下，AutoCAD坐标系统是世界坐标系，该坐标系是一个固定坐标系。用户也可在三维空间中建立自己的坐标系（UCS），该坐标系是一个可变动的坐标系，坐标轴正向按右手螺旋法则确定。三维绘图时，UCS坐标系特别有用，因为用户可以在任意位置、沿任意方向建立UCS，从而使得三维绘图变得更加容易，如图所

11、示。在AutoCAD中，多数2D命令只能在当前坐标系的xy平面或与xy平面平行的平面内执行。若用户想在3D空间的某一平面内使用2D命令，则应在此平面位置创建新的UCS。除用UCS命令改变坐标系外，也可打开动态UCS功能，使UCS坐标系的xy平面在绘图过程中自动与某一平面对齐。按F6键或按下状态栏中的 按钮，就打开动态UCS功能。启动二维或三维绘图命令，将鼠标光标移动到要绘图的实体面，该实体面亮显，表明坐标系的xy平面临时与实体面对齐，绘制的对象将处于此面内。绘图完成后，UCS坐标系又返回原来的状态。命令命令启动方法启动方法菜单命令：【工具】/【新建UCS】。面板：【常用】选项卡中【坐标】面板上

12、的 按钮。命令：UCS。命令选项命令选项指定UCS的原点：将原坐标系平移到指定原点处，新坐标系的坐标轴与原坐标系坐标轴的方向相同。面(F)：根据所选实体的平面建立UCS坐标系。坐标系的xy平面与实体平面重合，x轴将与距离选择点处最近的一条边对齐。命名(NA)：命名保存或恢复已保存的UCS。对象(OB)：根据所选对象确定用户坐标系，对象所在平面将是坐标系的xy平面。上一个(P)：恢复前一个用户坐标系。AutoCAD保存了最近使用的10个坐标系，重复该选项就可逐个返回以前的坐标系。视图(V)：该选项使新坐标系的xy平面与屏幕平行，但坐标原点不变动。世界(W)：返回世界坐标系。X、Y、Z：将坐标系绕

13、x、y或z轴旋转某一角度，角度的正方向由右手螺旋法则确定。Z轴(ZA)：通过指定新坐标系原点及z轴正方向上的一点来建立新坐标系。4 创建三维实体和曲面创建三维实体和曲面创建三维实体和曲面的主要工具都包含在【建模】面板和【实体编辑】面板中，如图所示。利用这些工具用户可以创建圆柱体、球体及锥体等基本立体，此外，还可通过拉伸、旋转、扫掠及放样2D对象形成三维实体和曲面。4.1 三维基本立体三维基本立体AutoCAD能生成长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔形体以及圆环体等基本立体，【建模】面板上包含了创建这些立体的命令按钮，下表列出了这些按钮的功能及操作时要输入的主要参数。创建长方体或其他基本立体时，也

14、可通过单击一点设定参数的方式进行绘制。当AutoCAD提示输入相关数据时，用户移动鼠标光标到适当位置，然后单击一点，在此过程中，立体的外观将显示出来，以便于用户初步确定立体形状。绘制完成后，用户可用PROPERTIES命令显示立体尺寸，并对其修改。4.2 多段体多段体使用POLYSOLID命令可以像绘制连续折线或画多段线一样创建实体，该实体称为多段体。它看起来是由矩形薄板及圆弧形薄板组成，板的高度和厚度可以设定。此外，还可利用该命令将已有的直线、圆弧及二维多段线等对象创建成多段体。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【建模】/【多段体】。面板：【常用】选项卡中【建模】面板上的 按钮。命

15、令：POLYSOLID或简写PSOLID。命令选项命令选项对象：将直线、圆弧、圆及二维多段线转化为实体。高度：设定实体沿当前坐标系z轴的高度。宽度：指定实体宽度。对正：设定鼠标光标在实体宽度方向的位置。圆弧：用于创建圆弧形多段体。4.3 将二维对象拉伸成实体或曲面将二维对象拉伸成实体或曲面EXTRUDE命令可以拉伸二维对象生成3D实体或曲面，若拉伸闭合对象，则生成实体，否则生成曲面。操作时，可指定拉伸高度值及拉伸对象的锥角，还可沿某一直线或曲线路径进行拉伸。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【建模】/【拉伸】。面板：【常用】选项卡中【建模】面板上的 按钮。命令：EXTRUDE或简写E

16、XT。命令选项命令选项模式：控制拉伸对象是实体还是曲面。指定拉伸的高度：如果输入正的拉伸高度，则对象沿z轴正向拉伸。若输入负值，则沿z轴负向拉伸。当对象不在坐标系xy平面内时，将沿该对象所在平面的法线方向拉伸对象。方向：指定两点，两点的连线表明了拉伸的方向和距离。路径：沿指定路径拉伸对象，形成实体或曲面。路径不能与拉伸对象在同一个平面内，也不能具有较大曲率的区域，否则，有可能在拉伸过程中产生自相交的情况。倾斜角：当AutoCAD提示“指定拉伸的倾斜角度:”时，输入正的拉伸倾角，表示从基准对象逐渐变细地拉伸，而负角度值则表示从基准对象逐渐变粗地拉伸表达式：输入公式或方程式，以指定拉伸高度。4.4

17、 旋转二维对象形成实体或曲面旋转二维对象形成实体或曲面REVOLVE命令可以旋转二维对象生成3D实体，若二维对象是闭合的，则生成实体，否则，生成曲面。用户通过选择直线，指定两点或坐标轴来确定旋转轴。REVOLVE命令可以旋转以下二维对象。直线、圆弧、椭圆弧。二维多段线、二维样条曲线。面域、实体上的平面。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【建模】/【旋转】。面板：【常用】选项卡中【建模】面板上的 按钮。命令行：REVOLVE或简写REV。命令选项命令选项模式：控制旋转操作是创建实体还是曲面。对象：选择直线或实体的线性边作为旋转轴，轴的正方向是从拾取点指向最远端点。X、Y、Z：使用当前坐

18、标系的x、y、z轴作为旋转轴。起点角度：指定旋转起始位置与旋转对象所在平面的夹角，角度的正向以右手螺旋法则确定。反转：更改旋转方向，类似于输入负角度值。表达式：输入公式或方程式，以指定旋转角度。4.5 通过扫掠创建实体或曲面通过扫掠创建实体或曲面SWEEP命令可以将平面轮廓沿二维或三维路径进行扫掠形成实体或曲面，若二维轮廓是闭合的，则生成实体，否则生成曲面。扫掠时，轮廓一般会被移动并被调整到与路径垂直的方向。默认情况下，轮廓形心将与路径起始点对齐，但也可指定轮廓的其他点作为扫掠对齐点。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【建模】/【扫掠】。面板：【常用】选项卡中【建模】面板上的 按钮。

19、命令：SWEEP。命令选项命令选项模式：控制扫掠操作是创建实体还是曲面。对齐：指定是否将轮廓调整到与路径垂直的方向或保持原有方向。默认情况下，AutoCAD将使轮廓与路径垂直。基点：指定扫掠时的基点，该点将与路径起始点对齐。比例：路径起始点处的轮廓缩放比例为1，路径结束处的缩放比例为输入值，中间轮廓沿路径连续变化。与选择点靠近的路径端点是路径的起始点。扭曲：设定轮廓沿路径扫掠时的扭转角度，角度值小于360。该选项包含“倾斜”子选项，可使轮廓随三维路径自然倾斜。4.6 通过放样创建实体或曲面通过放样创建实体或曲面LOFT命令可对一组平面轮廓曲线进行放样形成实体或曲面，若所有轮廓是闭合的，则生成实

20、体，否则，生成曲面，如图所示。注意，放样时，轮廓线或是全部闭合或是全部开放，不能使用既包含开放轮廓又包含闭合轮廓的选择集。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【建模】/【放样】。面板：【常用】选项卡中【建模】面板上的 按钮。命令：LOFT。放样实体或曲面中间轮廓的形状可利用放样路径控制，如左图所示。放样路径始于第一个轮廓所在的平面，终于最后一个轮廓所在的平面。导向曲线是另一种控制放样形状的方法，将轮廓上对应的点通过导向曲线连接起来，使轮廓按预定方式进行变化，如右图所示。轮廓的导向曲线可以有多条，每条导向曲线必须与各轮廓相交，始于第一个轮廓，止于最后一个轮廓。命令选项命令选项点：如果选择

21、“点”选项，还必须选择闭合曲线作为放样轮廓。合并多条边：选择实体或曲面边线构成截面轮廓。模式：控制放样对象是实体还是曲面。导向：利用连接各个轮廓的导向曲线控制放样实体或曲面的截面形状。路径：指定放样实体或曲面的路径，路径要与各个轮廓截面相交。设置：选取此选项，打开【放样设置】对话框，通过该对话框控制放样对象表面的变化。4.7 创建平面创建平面使用PLANESURF命令可以创建矩形平面或是将闭合线框、面域等对象转化为平面。操作时，可一次选取多个对象。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【建模】/【曲面】/【平面】。面板：【曲面】选项卡【创建】面板上的 按钮。命令：PLANESURF。启动

22、PLANESURF命令，AutoCAD提示“指定第一个角点或 对象(O)：”，用户可采取以下方式响应提示。指定矩形的对角点创建矩形平面。使用“对象(O)”选项，选择构成封闭区域的一个或多个对象生成平面。4.8 加厚曲面形成实体加厚曲面形成实体THICKEN 命令可以加厚任何类型的曲面形成实体。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【修改】/【三维操作】/【加厚】。面板：【常用】选项卡中【实体编辑】面板上的 按钮。命令：THICKEN。4.9 利用平面或曲面切割实体利用平面或曲面切割实体SLICE命令可以根据平面或曲面切开实体模型，被剖切的实体可保留一半或两半都保留，保留部分将保持原实体的图层和颜色

23、特性。剖切方法是先定义切割平面，然后选定需要的部分，用户可通过3点来定义切割平面，也可指定当前坐标系xy、yz、zx平面作为切割平面。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【修改】/【三维操作】/【剖切】。面板：【常用】选项卡中【实体编辑】面板上的 按钮。命令：SLICE或简写SL。命令选项命令选项平面对象：用圆、椭圆、圆弧或椭圆弧、二维样条曲线或二维多段线等对象所在的平面作为剖切平面。曲面：指定曲面作为剖切面。Z轴：通过指定剖切平面的法线方向来确定剖切平面。视图：剖切平面与当前视图平面平行。XY、YZ、ZX：用坐标平面剖切实体。4.10 螺旋线、涡状线及弹簧螺旋线、涡状线及弹簧HELIX命令用于

24、创建螺旋线及涡状线，这些曲线可用作扫掠路径及拉伸路径，从而形成复杂的三维实体。用户先用HELIX命令绘制螺旋线，再用SWEEP命令将圆沿螺旋线扫掠就创建出弹簧的实体模型。命令启动方法命令启动方法菜单命令：【绘图】/【螺旋】。面板：【常用】选项卡中【绘图】面板上的 按钮。命令：HELIX。命令选项命令选项轴端点(A)：指定螺旋轴端点的位置。螺旋轴的长度及方向表明了螺旋线的高度及倾斜方向。圈数(T)：输入螺旋线的圈数，数值小于500。圈高(H)：输入螺旋线的螺距。扭曲(W)：按顺时针或逆时针方向绘制螺旋线，以第二种方式绘制的螺旋线是右旋的。4.11 与实体显示有关的系统变量与实体显示有关的系统变量

25、与实体显示有关的系统变量有3个：ISOLINES、FACETRES、DISPSILH，下面分别对其进行介绍。系统变量ISOLINES：此变量用于设定实体表面网格线的数量，如左图所示。系统变量FACETRES：此变量用于设置实体消隐或渲染后的表面网格密度，此变量值的范围为0.01-10.0，值越大表明网格越密，消隐或渲染后的表面越光滑，如中图所示。系统变量DISPSILH：此变量用于控制消隐时是否显示出实体表面的网格线，若此变量值为0，则显示网格线；若为1，则不显示网格线，如右图所示。命令选项命令选项轴端点(A)：指定螺旋轴端点的位置。螺旋轴的长度及方向表明了螺旋线的高度及倾斜方向。圈数(T)：

26、输入螺旋线的圈数，数值小于500。圈高(H)：输入螺旋线的螺距。扭曲(W)：按顺时针或逆时针方向绘制螺旋线，以第二种方式绘制的螺旋线是右旋的。5 利用布尔运算构建复杂实体模型利用布尔运算构建复杂实体模型前面已经介绍了如何生成基本三维实体及由二维对象转换得到三维实体。如果将这些简单实体放在一起，然后进行布尔运算就能构建复杂的三维模型。布尔运算包括并集、差集、交集。并集操作：将两个或多个实体合并在一起形成新的单一实体，如图所示。差集操作：将实体构成的一个选择集从另一选择集中减去，如图所示。交集操作：创建由两个或多个实体重叠部分构成的新实体，如图所示。并集操作差集操作交集操作【案例】绘制如图所示支撑架的实体模型。1.创建面域2.拉伸面域3.创建面域4.拉伸面域5.移动并合并实体6.执行差运算