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绘制与编辑三维表面模型,课前导读课堂讲解上机实战课后练习,课前导读,基础知识重点知识提高知识,基础知识,各种常用表面模型的绘制方法、着色与消隐处理三维对象。,重点知识,编辑三维对象的常见操作，包括三维阵列、三维镜像、三维旋转和在三维空间对齐两个三维对象的方法。,提高知识,创建特殊三维的曲面，包括绘制多边形网格、旋转曲面、平移曲面、直纹曲面和边界曲面。,课堂讲解,创建基本三维面创建特殊的三维曲面着色与消隐编辑三维对象,创建基本三维面,创建长方体表面创建棱锥表面创建楔体表面创建球、上半球和下半球表面创建圆锥表面创建圆环表面绘制三维网格,三维表面形体是由多个三维面组成的，它与三维实体有本质的区别。用创建曲面的方法进行三维建模比用三维多段线进行三维建模要简单得多。创建三维面命令主要有如下几种调用方法选择[绘图][曲面][三维面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行3DFACE命令。,3DFACE命令可以在三维空间的任意位置创建3边或4边的表面，并可将这些表面拼接在一起形成一个多边的表面。如使用3DFACE命令在西南等轴测图中绘制如图17-1所示的三维面，其命令行操作如下,图1,执行命令过程中的“不可见”选项用于控制三维面各边的可见性，以便建立有孔对象的正确模型。在绘制三维面时，每一个平面最多只能有4条边（即4个顶点），当4个顶点具有不同的Z轴坐标值时，AutoCAD将创建非平面的三维面。为了方便用户，AutoCAD提供了常用三维面的绘制方法，用户只需执行相应命令后，根据命令行中的提示进行操作即可快速绘制出相应的三维面。绘制常用三维面命令的菜单命令调用方法较为复杂，需选择[绘图][曲面][三维曲面]菜单命令，打开如图2所示的“三维对象”对话框，然后在左侧的列表框中选择相应的选项或在右侧单击相应的图标，最后单击按钮。在后面讲解各种常用三维面的绘制方法的过程中，将不再提及这种调用方法。,图2,创建长方体表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_BOX命令。,创建长方体表面,如使用AI_BOX命令创建如图3所示的长方体表面，其命令行操作如下,图3,执行命令过程中的选项含义如下立方体输入第一个长度后选择该选项可以创建长、宽、高相等的立方体。参照将长方体表面与图形中的其他对象对齐，或按指定的角度进行旋转。,创建棱锥表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_PYRAMID命令。,创建棱锥表面,使用AI_PYRAMID命令的过程中可以选择不同的选项来创建顶面为点、棱或面的棱锥面，如创建如图4所示的顶面为棱的棱锥面，其命令行操作如下,图4,执行命令过程中的各选项含义如下四面体选择该选项后棱锥面底面的第四角点将自动与第一角点重合，并出现提示信息，“指定四面体表面的顶点或[顶面T]”，指定顶点即可创建出三棱锥。选择提示信息中的“顶面”选项则还需指定3点来定义三棱锥的顶面。棱将棱锥面的顶面定义为棱，如图4所示。选择该选项后需指定棱的两个端点，应注意指定的顺序，以避免出现自交线框。顶面将棱锥的顶面定义为平面。选择该选项后还需指定顶面的4个角点，指定时应注意顺序，否则将创建出自交的多边形网格。,创建楔体表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_WEDGE命令。,创建楔体表面,楔体表面的创建方法与长方体的创建方法相似。如使用AI_WEDGE命令创建如图17-5所示的楔体表面，其命令行操作如下,图5,创建球表面、上半球表面和下半球表面的方法完全相同，都需指定中心点、球面半径和曲面的经纬线数目。创建球表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_SPHERE命令。创建上半球表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_DOME命令。创建下半球表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_DOME命令。,创建球、上半球和下半球表面,如使用AI_SPHERE命令创建直径为50的球面，效果如图6所示，其命令行操作如下,图6,球表面的默认经、纬线数目为16，用户可以重新指定，但必须是大于1的正整数。经、纬线的数目设置得越多，曲面在进行着色后表面越平滑，但在对其重生成、平移或缩放时需用的时间也越多。如将经线与纬线数均设为48后绘制直径相同的球表面，其效果如图7所示。,图7,创建上半球表面和下半球表面时的默认经线数目为16，默认纬线数目为8。如创建直径为50的上半球面与下半球表面，其效果分别如图8、图9所示。,图8,图9,创建圆锥表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_CONE命令。,创建圆锥表面,如使用AI_CONE命令创建如图10所示的圆锥面，其命令行操作如下,图10,在指定圆锥面顶面的半径时，如果输入一个正数，将创建出圆锥台，如将顶面半径设为8时的效果如图11所示。,图11,创建圆环表面命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_TORUS命令。,创建圆环表面,AI_TORUS命令可以创建与当前UCS的XY平面平行的圆环状多边形网格。如创建如图12所示的圆环表面，其命令行操作如下,图12,通过对话框指定观察视点DDVPOINT和VPOINT命令都只能用于模型空间，DDVPOINT命令可用对话框控制视图视点，VPOINT则以平行投影方式显示，如果要动态观察三维模型，则可以通过三维动态观察视图来进行。使用三维动态观察器主要有如下几种方法选择[视图][三维动态观察器]菜单命令。单击“三维动态观察器”工具栏中的按钮。在命令行中执行3DORBIT（3DO）命令。使用三维动态观察器可以使用定点设备操作模型的视图，能够从模型周围的任意视点直观地观察整个模型或模型中的任何对象。,在命令行中要求指定的圆环面的半径是指从圆环面中心到最外边的距离，而不是到圆管中心的距离，而圆管半径是指从圆管的中心到其最外边的距离，如图13所示。因此输入的圆管半径值必须小于圆环面半径值的50，否则无法创建出圆环表面。,图13,在球表面、圆锥表面、圆环表面等曲面的默认经线与纬线数目可以进行设置，设置方法为选择[工具][选项]菜单命令，打开“选项”对话框，单击“显示”选项卡，在“显示精度”栏的“每条多段线曲线的线段数”文本框中输入所需的数值，然后单击按钮关闭对话框即可。,创建三维网格命令主要有如下几种调用方法单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行3DMESH命令。3DMESH命令可以根据4点创建平面网格，在创建过程中需要指定M方向和N方向上的网格数量，其意义与XY平面的X轴方向和Y轴方向类似。,绘制三维网格,在M方向和N方向设置的网格数量决定了沿这两个方向产生的直线数目，要求指定的顶点数为这两个方向设置的数量值的乘积。如创建如图14所示的三维网格，其命令行操作如下,图14,创建创建特殊的三维曲面,旋转曲面平移曲面直纹曲面边界曲面,除了基本三维面之外，AutoCAD中还提供了一些创建特殊三维曲面的方法，可以将满足一定条件的两个或多个二维对象转换为三维曲面，如旋转曲面、平移曲面、直纹曲面、边界曲面等。用这类方式生成的三维曲面，可以通过系统变量SURFTAB1和SURFTAB2来控制在M方向和N方向生成线条的密度。SURFTAB1和SURFTAB2的默认值均为6，这里将其设置为20，再进行后面的各种操作，其命令行操作如下,旋转曲面,旋转曲面可以用形体截面的外轮廓线围绕某一指定的轴旋转一定角度，从而生成网格曲面。旋转曲面命令主要有如下几种调用方法选择[绘图][曲面][旋转曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行REVSURF命令。,图15,通过REVSURF命令创建曲面时，选择的旋转轴线与要旋转的对象必须在同一平面上，否则该命令无法执行。如使用旋转曲面功能将如图15所示图形中右侧的多段线绕左侧的直线进行旋转，创建出如图16所示的空心轴，其命令行操作如下,图16,在执行命令过程中，要求输入角度时，如果角度值为正数，则逆时针旋转，如果角度值为负数，则顺时针旋转。,执行REVSURF命令后，每次只能选择一个要旋转的对象与一个作为旋转轴的对象，要旋转的对象可以是圆、圆弧、直线、多段线等二维对象，但只有直线和未闭合的多段线才能作为旋转轴，如果选取的旋转轴是有转折顶点的多段线，则系统自动将多段线两端点的连线作为旋转轴线。,平移曲面,旋转平移曲面可以将一个对象沿指定的矢量方向进行拉伸，从而得到三维表面模型。平移曲面命令主要有如下几种方法选择[绘图][曲面][平移曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行TABSURF命令。平移曲面时，被拉伸的轮廓曲线可以是直线、圆弧、圆和多段线，但指定拉伸方向的线型必须是直线和未闭合的多段线，若拉伸向量线选取的是多段线，则拉伸方向为两端点间的连线，拉伸的长度是所选直线或多段线两端点之间的长度。但需注意的是，拉伸向量线与被拉伸的对象不能位于同一平面上，否则无法进行拉伸。,如使用TABSURF命令将如图17所示图形中XY平面上的多段线沿Z方向的直线为拉伸路径作平移操作，得到如图18所示的三维模型，其命令行操作如下,图17,在执行命令过程中，拉伸方向与选择用作矢量方向的对象的拾取点有关，如拾取点靠近直线的右端，则用作轮廓曲线的对象就向左端进行拉伸。,图18,直纹曲面,直纹曲面命令主要有如下几种调用方法选择[绘图][曲面][直纹曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行RULESURF命令。,直纹曲面可以在指定的两条曲线和曲线、曲线和直线、直线和直线之间生成一个网格空间曲面。如使用RULESURF命令将如图19所示的直线与圆弧进行直纹曲面操作，得到如图20所示的三维曲面。其命令行操作如下,图19,图20,直纹曲面用于限定曲面边界的线形可以是点、直线、光滑曲线、圆、弧线、多段线等，如果边界为圆，规则曲面将从圆的起点开始创建曲面，如选择圆与正六边形进行直纹曲面操作，其效果如图21所示；如果边界为多段线，规则曲面将从多段线的最后一个端点开始创建曲面；如果边界为其他线型，规则曲面的创建将与选择对象时所拾取的位置有关，如直纹曲面如图19所示的直线与弧线，选择对象时均拾取直线或弧线的上端或均拾取下端，则得到的效果如图22所示。,图21,图22,执行RULESURF命令时要求选择两条曲线或直线，如果选择的第一个对象是封闭的，则另一个对象也必须选择封闭对象或点；如果选择的第一个对象是非封闭对象，则选择的另一个对象也不能是封闭对象。,边界曲面可以在三维空间以4条直线、圆弧或多段线形成的闭合回路为边界，生成一个复杂的三维网格曲面。边界曲面命令主要有如下几种调用方法选择[绘图][曲面][边界曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行EDGESURF命令。,边界曲面,图23,要进行边界曲面的4条边界线必须首尾相连，否则无法完成该操作。如以如图23所示图形中的4条首尾相连的直线与圆弧作为边界进行边界曲面操作，得到如图24所示的三维模型，其命令行操作如下,图24,着色与消隐,表面模型与第十八课中即将讲解的实体模型，系统都是以多条轮廓素线来表示其曲面的，如果模型的结构比较复杂，可以根据需要对这两种三维模型进行多种形式的着色或消隐处理，以便对其进行编辑和观察。着色命令主要有如下几种调用方法选择[视图][着色]菜单命令下的相应子菜单命令。单击“着色”工具栏中的相应按钮。在命令行中执行SHADEMODE命令。,着色处理有多种模式，消隐处理也属于着色处理的一种。AutoCAD中的着色模式主要包括二维线框、三维线框、消隐、平面着色、体着色、带边框平面着色和带边框体着色等。着色处理针对的是当前视图，因此选择相应的着色模式后当前视图中的所有表面模型与实体模型都会被改变，其命令行操作如下,图25,执行命令过程中的各选项含义如下二维线框显示用直线和曲线表示边界的对象，在该模式下，光栅和OLE对象、线型和线宽等特性都是可见的，如图25所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,图26,三维线框显示对象时使用直线和曲线表示边界。在该模式下，将在绘图区中显示一个已着色的三维UCS坐标系图标，此时，光栅和OLE对象、线型和线宽等特性不可见，如图26所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,图27,消隐显示用三维线框表示的对象并隐藏三维模型内部及背面等从当前视点无法直接看见的线条，如17-27所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,图28,平面着色在对象的多边形面之间着色对象，但着色效果较为粗糙，如图28所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,图29,体着色着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化，着色的对象外观较平滑和真实，如图29所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,图30,带边框平面着色结合了平面着色和线框着色两种模式，被平面着色的对象将始终带边框显示，如图30所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,图31,带边框体着色结合了体着色和线框着色两种模式，被体着色的对象将始终带线框显示，如图31所示。该选项与“着色”工具栏中的按钮相对应。,编辑三维对象,三维阵列三维镜像三维旋转对齐位置,编辑二维对象的大部分命令也可用于编辑三维对象，如MOVE、COPY、MIRROR、ARRAY、OFFSET、TRIM、FILLET等，其中有些命令适用于所有的三维对象，但部分命令仅限于编辑某种类型的三维模型。除此之外，三维对象还有其专用的编辑命令，下面介绍如何使用三维编辑命令在三维空间阵列、镜像复制三维对象和改变三维对象的位置。,三维阵列,三维阵列也分为矩形阵列与环形阵列两种，常用于大量通用零件模型的等距阵列复制。三维阵列命令主要有如下几种调用方法选择[修改][三维操作][三维阵列]菜单命令。在命令行中执行3DARRAY（3A）命令。,三维矩形阵列可以将对象在三维空间以行、列、层的方式复制并排布。如使用3DARRAY命令对一个圆柱模型进行矩形阵列，再对其进行体着色后的效果如图32所示。矩形阵列的命令行操作如下,图32,三维环形阵列执行3DARRAY命令过程中如果选择“环形”选项，则可以在三维空间环形阵列三维对象。如将如图33所示法兰盘上的小圆柱体环形阵列8个，得到如图34所示的模型。其命令行操作如下,图33,图34,三维镜像,三维镜像可以将三维模型以指定的镜像平面进行镜像复制。三维镜像命令主要有如下几种调用方法选择[修改][三维操作][三维镜像]菜单命令。在命令行中执行MIRROR3D命令。,三维镜像时需指定镜像平面，如在西南等轴测图中对如图35所示的图形以半圆柱的截面进行镜像复制，效果如图36所示。其命令行操作如下,图35,图36,执行命令过程中的各选项含义如下对象以圆、弧线或2D多段线等图形所在的平面作为镜像面。选择此项后将出现提示信息“选择圆、圆弧或二维多段线线段”，选择圆、弧线或二维多段线段即可以该对象所在的平面作为镜像面。最近的将前一次使用过的镜像平面作为当前镜像面。Z轴根据平面上的一个点和平面法线上的一个点确定镜像平面。选择该选项后要求用户指定一点及在镜像平面的Z轴上指定另一点，镜像面将通过指定点并且垂直于这点和另一点的连线。视图镜像面平行于当前视图所观测的平面，并且通过一个指定点。使用该选项镜像物体时，用户无法通过当前视图直接观察到镜像结果，需改变视点后才能进行观察。,XY平面以平行于XY平面的一个平面作为镜像平面，然后要求指定一个点确定镜像平面的位置。YZ平面以平行于YZ平面的一个平面作为镜像平面，并要求指定一个点确定镜像平面的位置。ZX平面以平行于ZX面的一个平面作为镜像平面，并要求指定一个点确定镜像平面的位置。三点以指定3点的确定的平面作为镜像面，这是MIRROR3D命令的默认选项。,三维旋转,三维旋转可以将三维模型绕某个轴旋转一定的角度。三维旋转命令主要有如下几种调用方法选择[修改][三维操作][三维旋转]菜单命令。在命令行中执行ROTATE3D命令。,如在西南等轴测图中使用ROTATE3D命令对如图35所示的图形以绕Y轴顺时针旋转-90，效果如图37所示。其命令行操作如下,图37,执行命令过程中的各选项含义如下对象以一个二维对象作为参考旋转轴。选择此选项后可以以选择的直线、圆、圆弧或二维多段线线段作为参考旋转轴，若选取圆或圆弧作为旋转轴的参考对象，则系统将垂直于圆或圆弧所在平面且通过圆心的直线为实际的旋转轴；如果选取直线或多段线作为旋转轴的参考对象，则系统将通过直线或多段线的起点和终点的连线作为旋转轴。,最近的将前一次使用过的旋转轴作为当前旋转轴。视图以垂直于当前视图所在平面且通过指定点的直线为旋转轴。X轴将平行于X轴且过指定点的直线作为旋转轴。Y轴将平行于Y轴且过指定点的直线作为旋转轴。Z轴将平行于Z轴且过指定点的直线作为旋转轴。两点通过指定的两点的连线作为旋转轴。,对齐位置,三维对齐可以将三维模型与其他对象对齐到某个面、某条边或某个点，并且对齐到边时还可以缩放对象。三维对齐命令主要有如下几种调用方法选择[修改][三维操作][对齐]菜单命令。在命令行中执行ALIGN（AL）命令。,如在西南等轴测图中使用ALIGN命令将如图38所示图形中左侧的半圆柱截面与右侧长方体的顶面对齐，得到如图39所示的效果。其命令行操作如下,图38,A1,A,B,C,B1,C1,图39,在执行命令的过程中如果指定一对点即按【Enter】键结束操作，可以将两个对象对齐到某个点；如果指定两对点即按【Enter】键结束操作，则可将两个对象对齐到某条边，同时还可以缩放对象；如果指定3对点则可将两个对象对齐到某个面。,上机实战,课本课上机实战将通过绘制如图40所示的三维表面模型来巩固本课所学的相关知识点，其尺寸要求如图41所示。该模型与第16课上机实战中的三维线框模型极为相似，通过本实例的练习，读者可以体会到创建三维表面模型的方便性。,图40,图41,其具体操作如下（1）首先用第十六课上机实战中的方法在主视图中绘制出该机座的端面轮廓，如图42所示。,图42,（2）使用PEDIT命令将其转换为多段线，其命令行操作如下,（3）切换到西南等轴测图中，用LINE命令在Z方向上绘制一根长度为32的直线。,（4）用TABSURF命令绘制出如图17-43所示的表面模型。其命令行操作如下,图43,（5）删除用作矢量方向的直线，然后切换到俯视图中，用与第（4）步相同的方法绘制出两个圆孔，其拉伸高度为16，其最终效果如图40所示。,课后练习,填空题判断题上机操作题,填空题,（1）由二维对象创建曲面时，可以通过系统变量_________和__________来控制在M方向和N方向生成线条的密度，它们的默认值为____。（2）旋转曲面时，用作轮廓线的对象可以是圆、圆弧、直线、多段线等二维对象，但旋转轴必须是_______或_______，且选择的旋转轴线与轮廓线必须位于_______上，否则此命令将无法执行。（3）对表面模型和_________模型可以进行二维线框、三维线框、_______、_________、_______、带边框平面着色和带边框体着色等。（4）三维对齐命令可以将三维模型与其他对象对齐到面、_____或_____，在_________时还可以缩放对象。,SURFTAB1,SURFTAB2,6,同一平面,直线,多段线,实体模型,平面着色,消隐,体着色,边,点,对齐到边,判断题,（1）直纹曲面时，选择的两条曲线必须都是未封闭的曲线。（）（2）平移曲面时，拉伸向量线与被拉伸的轮廓曲线必须位于同一平面上。（）（3）边界曲面时，要求4条边界线必须是首尾相连的封闭曲线。（）,,√,,上机操作题,绘制如图44所示的三维模型，其中方头端的正方形边长为200，圆头端的圆直径为200，整个曲管是一个半圆，其大圆半径为400，小圆半径为200。,提示绘制时可以先创建出如图45所示的4条首尾相连的边界，然后通过边界曲面操作制作出半个异形管，最后将其进行三维镜像操作，即可完成该模型的绘制。,图44,图45,
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