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 (.) :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。,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”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