第10章　绘制三维图形

　　在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用3种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。曲面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面，即具有面的特征。实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形。

　　教学重点与难点

　　用户坐标系的建立

　　视图观测点的设立方法

　　观察三维图形的方法

　　视觉样式的应用

　　绘制简单三维图形的方法

　　三维网格的绘制方法

　　三维基本实体的绘制方法

　　通过二维图形创建实体的方法

　　10.1　三维绘图术语和坐标系

　　在AutoCAD中，要创建和观察三维图形，就一定要使用三维坐标系和三维坐标。因此，了解并掌握三维坐标系，树立正确的空间观念，是学习三维图形绘制的基础。

　　 了解三维绘图的基本术语

　　 建立用户坐标系

　　10.1.1 了解三维绘图的基本术语

　　三维实体模型需要在三维实体坐标系下进行描述。在三维坐标系下，可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。

　　 在创建三维实体模型前，先了解一些基本术语。

　　 (1) XY平面

　　 (2) Z轴

　　 (3) 高度

　　 (4) 厚度

　　 (5) 相机位置

　　 (6) 目标点

　　 (7) 视线

　　 (8) 和XY平面的夹角

　　 (9) XY平面角度　

　　10.1.2　建立用户坐标系

　　前面章节已经详细介绍了平面坐标系的使用方法，其所有变换和使用方法同样适用于三维坐标系。例如，在三维坐标系下，同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。

　　柱坐标

　　球坐标

　　10.2　设置视点

　　在AutoCAD中，要创建和观察三维图形，就一定要使用三维坐标系和三维坐标。因此，了解并掌握三维坐标系，树立正确的空间观念，是学习三维图形绘制的基础。

　　使用“视点预置”对话框设置视点

　　使用罗盘确定视点

　　使用“三维视图”菜单设置视点

　　10.3　 动态观察

　　在AutoCAD 2008中，选择“视图”|“动态观察”命令中的子命令，可以动态观察视图。

　　10.4　使用相机

　　在AutoCAD 2008中，使用相机功能可以在模型空间放置一台或多台相机来定义3D透视图。

　　创建相机

　　相机预览

　　创建运动路径动画

　　10.5　漫游和飞行

　　在AutoCAD 2008中，用户可以在漫游或飞行模式下，通过键盘和鼠标可以控制视图显示，或创建导航动画。

　　“定位器”选项板

　　漫游和飞行设置

　　

　　

　　10.6　 观察三维图形

　　在AutoCAD中，使用“视图”|“缩放”、“视图”|“平移”子菜单中的命令可以缩放或平移三维图形，以观察图形的整体或局部。其方法与观察平面图形的椒ㄏ嗤

　　改变实体表面的平滑度

　　10.7　 视觉样式

　　在AutoCAD 2008中，可以使用“视图”|“视觉样式”菜单中的子命令或“视觉样式”工具栏来观察对象。

　　

　　

　　10.8　绘制简单三维图形

　　在AutoCAD中，用户可以使用点、直线、样条曲线、三维多段线及三维网格等命令绘制简单的三维图形。

　　绘制三维点

　　绘制三维直线和样条曲线

　　绘制三维多段线

　　绘制三维螺旋线

　　10.8.1　绘制三维点

　　绘制和编辑三维图形时，不能仅仅靠观察来确定某一点的位置，这样会带来很多误差。在AutoCAD中提供了一种精确输入和拾取三维点的方法。

　　与前面内容中讲述的二维坐标下点的绘制方法一样，用户可以选择“绘图”|“点”命令，或在“绘图”工具栏中单击“点”按钮，然后在命令行中直接输入三维坐标即可。

　　 由于在三维图形对象上的一些特殊点，如交点、中点等不能通过输入坐标的方法来实现，可以采用三维坐标下的目标捕捉法来拾取点。

　　10.8.2　绘制三维直线和样条曲线

　　两点决定一条直线。当在三维空间中指定两个点后，如点(0,0,0)和点(1,1,1)，这两个点之间的连线即是一条3D直线，该直线与当前UCS不在同一平面内。

　　同样，在三维坐标系下，使用“样条曲线”命令，可以绘制复杂3D样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点。

　　10.8.3　绘制三维多段线

　　如果要绘制三维多段线，可选择“绘图”|“三维多段线”命令(3DPOLY)，此时命令行提示依次输入不同的三维空间的点，而得到一个三维多段线。

　　10.8.4　绘制三维螺旋线

　　选择“绘图”|“螺旋”命令，可以绘制三维螺旋线。当分别指定了螺旋线底面的中心点、底面半径(或直径)和顶面半径(或直径)后，命令行显示如下提示。

　　 指定螺旋高度或 [轴端点(A)/圈数(T)/圈高(H)/扭曲(W)] <1.0000>:

　　10.9　绘制网格

　　在AutoCAD中，不仅可以绘制三维曲面，还可以绘制旋转网格、平移网格、直纹网格和边界网格。使用“绘图”|“建模”|“网格”子菜单中的命令绘制这些曲面。

　　 绘制平面曲面

　　 绘制三维面与多边三维面

　　 绘制三维网格

　　 绘制旋转网格

　　 绘制平移网格

　　 绘制直纹网格

　　 绘制边界网格　　

　　

　　10.9.1　绘制平面曲面

　　在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“平面曲面”命令(PLANESURF)，可以创建平面曲面或将对象转换为平面对象。

　　 绘制平面曲面时，命令行显示如下提示信息。

　　 指定第一个角点或 [对象(O)] <对象>:

　　

　　10.9.2　绘制三维面与多边三维面

　　选择“绘图”|“建模”|“网格”|“三维面”命令(3DFACE)，可以绘制三维面。三维面是三维空间的表面，它没有厚度，也没有质量属性。由“三维面”命令创建的每个面的各顶点可以有不同的Z坐标，但构成各个面的顶点最多不能超过4个。如果构成面的4个顶点共面，消隐命令认为该面是不透明的可以消隐。反之，消隐命令对其无效。

　　10.9.3　绘制三维网格

　　选择“绘图”|“建模”|“网格”|“三维网格”命令(3DMESH)，可以根据指定的M行N列个顶点和每一顶点的位置生成三维空间多边形网格。M和N的最小值为2，表明定义多边形网格至少要4个点，其最大值为256。

　　10.9.4　绘制旋转网格

　　选择“绘图”|“建模”|“网格”|“旋转网格”命令(REVSURF)，可以将曲线绕旋转轴旋转一定的角度，形成旋转曲面。

　　10.9.5　绘制平移网格

　　选择“绘图”|“建模”|“网格”|“平移网格”命令(RULESURF)，可以将路径曲线沿方向矢量方向平移后构成平移曲面。

　　10.9.6　绘制直纹网格

　　选择“绘图”|“建模”|“网格”|“直纹网格”命令(RULESURF)，可以在两条曲线之间用直线连接从而形成直纹曲面。

　　10.9.7　绘制边界网格

　　选择“绘图”|“建模”|“网格”|“边界网格”命令(EDGESURF)，可以使用4条首尾连接的边创建三维多边形网格。这时可在命令行的“选择用作曲面边界的对象 1:”提示信息下选择第一条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象 2:”提示信息下选择第二条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象 3:”提示信息下选择第三条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象4:”提示信息下选择第四条曲线。

　　10.10　绘制基本实体

　　在AutoCAD中，使用“绘图”|“建模”子菜单中的命令，或使用“建模”工具栏，可以绘制多实体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体及棱锥面等基本实体模型。

　　 绘制多段体

　　 绘制长方体与楔体

　　 绘制圆柱体与圆锥体

　　 绘制球体与圆环体

　　 绘制棱锥面

　　10.10.1　绘制多段体

　　在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“多段体”命令(POLYSOLID)，可以创建多段体或将对象转换为多段体。

　　 绘制多段体时，命令行显示如下提示信息。

　　 指定起点或 [对象(O)/高度(H)/宽度(W)/对正(J)] <对象>:

　　10.10.2　绘制长方体与楔体

　　选择“绘图”|“建模”|“长方体”命令(BOX)，或在“建模”工具栏中单击“长方体”按钮 ，都可以绘制长方体，此时命令行显示如下提示。

　　 指定第一个角点或 [中心(C)]:

　　10.10.3　绘制圆柱体与圆锥体

　　选择“绘图”|“建模”|“圆柱体”命令(CYLINDER)，或在“建模”工具栏中单击“圆柱体”按钮 ，可以绘制圆柱体或椭圆柱体。

　　

　　

　　10.10.4　绘制球体与圆环体

　　选择“绘图”|“建模”|“球体”命令(SPHERE)，或在“建模”工具栏中单击“球体”按钮 ，都可以绘制球体。

　　选择“绘图”|“建模”|“圆环体”命令(TORUS)，或在“建模”工具栏中单击“圆环体”按钮 ，都可以绘制圆环实体。

　　10.10.5　绘制棱锥面

　　选择“绘图”|“建模”|“棱锥面”命令(PYRAMID)，或在“建模”工具栏中单击“棱锥面”按钮 ，即可绘制棱锥面。

　　10.11　通过二维图形创建实体

　　在AutoCAD中，通过拉伸二维轮廓曲线或者将二维曲线绕指定轴旋转，可以创建出三维实体。

　　将二维图形拉伸成实体

　　将二维图形旋转成实体

　　将二维图形扫掠成实体

　　将二维图形放样成实体

　　根据标高和厚度绘制三维图形

　　10.11.1　二维图形拉伸成实体

　　在AutoCAD中，选择“绘图”|“实体”|“拉伸”命令(EXTRUDE)，可以将2D对象沿Z轴或某个方向拉伸成实体。拉伸对象被称为断面，可以是任何2D封闭多段线、圆、椭圆、封闭样条曲线和面域，且多段线对象的顶点数不能超过500个且不小于3个。

　　10.11.2　将二维图形旋转成实体

　　在AutoCAD中，可以使用“绘图”|“建模”|“旋转”命令(REVOLVE)，将二维对象绕某一轴旋转生成实体。用于旋转的二维对象可以是封闭多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线、圆环及封闭区域。三维对象、包含在块中的对象、有交叉或自干涉的多段线不能被旋转，而且每次只能旋转一个对象。

　　10.11.3　二维图形扫掠成实体

　　在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“扫掠”命令(SWEEP)，可以绘制网格面或三维实体。如果要扫掠的对象不是封闭的图形，那么使用“扫掠”命令后得到的是网格面，否则得到的是三维实体。

　　使用“扫掠”命令绘制三维实体时，当用户指定了封闭图形作为扫掠对象后，命令行显示如下提示信息。

　　选择扫掠路径或 [对齐(A)/基点(B)/比例(S)/扭曲(T)]:

　　10.11.4　将二维图形放样成实体

　　在AutoCAD 2008中，选择“绘图”|“建模”|“放样”命令，可以将二维图形放样成实体。

　　10.11.5　根据标高和厚度绘制三维图形

　　在AutoCAD中，用户可以为将要绘制的对象设置标高和延伸厚度。一旦设置了标高和延伸厚度，就可以用二维绘图的方法得到三维图形。使用AutoCAD绘制二维图形时，绘图面应是当前UCS的XY面或与其平行的平面。标高就是用来确定这个面的位置，它用绘图面与当前UCS的XY面的距离表示。厚度则是所绘二维图形沿当前UCS的Z轴方向延伸的距离。

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