9.1三維繪圖基礎(chǔ)知識

9.2三維實體繪圖基本命令

9.3三維實體編輯基本命令

9.4材質(zhì)和渲染

本章小結(jié)

練習(xí)題與上機操作

綜合訓(xùn)練59.1.1三維繪圖界面

為了提高繪圖效率，AutoCAD提供專門的三維建模工作空間，當(dāng)在“工作空間”工具欄的對應(yīng)下拉列表中選擇并點擊“三維建?！表椇?，系統(tǒng)進(jìn)入三維建模工作空間，如圖9-1所示。此三維界面啟用了柵格功能，并關(guān)閉了工具選項板。

三維繪圖工作界面主要由三維坐標(biāo)系圖標(biāo)和面板組成。三維坐標(biāo)系圖標(biāo)默認(rèn)顯示在當(dāng)前坐標(biāo)系的原點。通過選擇菜單“視圖”→“顯示”→“UCS圖標(biāo)”命令可以控制是否顯示坐標(biāo)系圖標(biāo)及其位置。9.1三維繪圖基礎(chǔ)知識圖9-1AutoCAD2008的三維繪圖工作界面9.1.2觀察三維視圖的方法

用戶可以從各個角度觀察三維對象，從而能夠全局地把握產(chǎn)品的設(shè)計效果。AutoCAD提供了設(shè)置觀察視點、標(biāo)準(zhǔn)視點、多種視覺樣式、三維動態(tài)觀察器等強大的觀察工具，使用戶可以在空間任何位置觀察三維視圖。

1.設(shè)置視點

三維空間中，我們把觀察圖形時用戶的觀察位置稱為視點。

命令調(diào)用方式

命令：vpoint

菜單：“視圖”→“三維視圖”→“視點”說明

執(zhí)行視點命令后，繪圖區(qū)出現(xiàn)如圖9-2所示的坐標(biāo)球和三軸架，同時命令行提示：

指定視點或[旋轉(zhuǎn)(R)]<顯示坐標(biāo)球和三軸架>：圖9-2坐標(biāo)球和三軸架用戶可根據(jù)需要按提示進(jìn)行選擇操作。

(1)指定視點：該選擇項為默認(rèn)項，可直接輸入坐標(biāo)值或用鼠標(biāo)確定視點的位置，觀察方向為指定點指向坐標(biāo)原點的方向。

(2)旋轉(zhuǎn)(R)：根據(jù)兩個角度指定視點方向。選定該選擇項后，命令行繼續(xù)提示：

輸入XY平面中與X軸的夾角：(輸入視點方向在XY平面內(nèi)與X軸正方向的夾角)

輸入與XY平面的夾角：(輸入視點方向與其在XY面上投影的夾角)

(3)<顯示坐標(biāo)球和三軸架>：采用羅盤指定視點。圖9-2右上方的十字架和同心圓稱為羅盤，用于調(diào)整觀察方向，羅盤是球體的二維表現(xiàn)方式，又稱為坐標(biāo)球。坐標(biāo)球的中心點是北極，即Z軸的正方向；內(nèi)環(huán)是赤道，即XY面；整個外環(huán)是南極，即Z軸的負(fù)方向。十字光標(biāo)代表視點的位置。拖動鼠標(biāo)，使十字光標(biāo)在羅盤范圍內(nèi)移動，便可設(shè)置視點。

三軸架用來顯示設(shè)置視點后的X、Y、Z軸對應(yīng)的方向。在羅盤中移動光標(biāo)，三軸架將動態(tài)顯示當(dāng)前坐標(biāo)系的狀態(tài)。

2.利用標(biāo)準(zhǔn)視點觀察三維圖形

利用“視圖”→“三維視圖”子菜單中的“俯視”、“仰視”、“左視”、“右視”、“主視”、“后視”、“西南等軸測”、“東南等軸測”、“東北等軸測”和“西北等軸測”命令，可以快速從多個標(biāo)準(zhǔn)視點觀察三維視圖。此外，打開“視圖”工具欄，用戶也可以進(jìn)行同樣的設(shè)置，如圖9-3所示。圖9-3“視圖”工具欄和“三維視圖”菜單圖9-4三維導(dǎo)航工具欄圖9-5自由動態(tài)觀察③連續(xù)動態(tài)觀察可以使所觀察的對象連續(xù)旋轉(zhuǎn)翻滾，如同動畫一樣。啟動該命令后，在繪圖區(qū)域內(nèi)任意位置按下鼠標(biāo)左鍵并沿某方向拖動光標(biāo)，可以使對象沿著拖動的方向開始移動，釋放鼠標(biāo)，對象將在指定方向沿著軌跡連續(xù)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的速度取決于光標(biāo)移動的速度。單擊或再次拖動鼠標(biāo)可以改變旋轉(zhuǎn)軌跡的方向。①回旋用于模仿安裝在三腳架上的相機的效果。例如：先將相機鏡頭對準(zhǔn)目標(biāo)，然后轉(zhuǎn)動相機，相機向左轉(zhuǎn)動，取景框中的對象將從中央移向右邊，如果將鏡頭上抬，取景框中的對象將向下移。②調(diào)整視距用來模擬相機與觀察對象之間的距離調(diào)整，當(dāng)使用相機照相時，離鏡頭越遠(yuǎn)，所成的像越??；反之，成像越大。①“定位器”選項板：單擊“漫游”或“飛行”按鈕，將打開“漫游和飛行導(dǎo)航映射”操作提示框，它顯示了用于導(dǎo)航的快捷鍵以及所對應(yīng)的功能。當(dāng)關(guān)閉此框時，打開“定位器”選項板，如圖9-6所示?！岸ㄎ黄鳌边x項板功能類似于地圖，在上方預(yù)覽窗口顯示模型的2D仰視圖，指示器顯示了用戶在模型中所處的位置，通過拖動鼠標(biāo)可以改變指示器的位置。在“基本”選項區(qū)域中，可以設(shè)置位置指示器的顏色、尺寸以及預(yù)覽透明度和視覺樣式等。圖9-6“漫游和飛行導(dǎo)航映射”操作提示框和“定位器”選項板②漫游和飛行設(shè)置：單擊“漫游和飛行設(shè)置”按鈕，將彈出“漫游和飛行設(shè)置”對話框，如圖9-7所示。

在此對話框中可以設(shè)置顯示指令窗口的進(jìn)入時間，窗口的顯示時間以及當(dāng)前圖形的步長和每秒步數(shù)。圖9-7“漫游和飛行設(shè)置”對話框

4.以不同視覺樣式觀察三維圖形

在進(jìn)行三維造型時，需要從不同角度觀察三維圖形，AutoCAD提供了視覺樣式的多種顯示方式，包括有二維線框、三維線框、三維隱藏、真實、概念以及視覺樣式管理器。用戶可以通過如圖9-8(a)所示的“視覺樣式”菜單，如圖9-8(b)所示的“視覺樣式”工具欄，以及如圖9-8(c)所示的“視覺樣式控制臺”下拉列表，方便地選擇不同視覺樣式，控制三維視圖的顯示效果。(a)(b)(c)圖9-8“視覺樣式”菜單、工具欄和控制臺下拉列表

(1)二維線框：用表示邊界的直線和曲線顯示對象，在二維線框視圖中坐標(biāo)系圖標(biāo)Z軸沒有箭頭，如圖9-9(a)所示。

(2)三維線框：用表示邊界的直線和曲線顯示對象，同時顯示一個著色的三維線框坐標(biāo)系圖標(biāo)，如圖9-9(b)所示。

(3)三維隱藏：指將三維模型以三維線框模式顯示，隱藏被遮擋的線條，如圖9-9(c)所示。對實體進(jìn)行三維隱藏，還可以通過先執(zhí)行“三維線框”命令，再執(zhí)行“消隱”命令來完成。在命令行輸入hide后回車可調(diào)用“消隱”命令，也可以使用“視圖”菜單中的“消隱”或點擊“渲染”工具欄中的“隱藏圖標(biāo)”調(diào)用“消隱”命令。(a)(b)(c)圖9-9二維線框、三維線框和三維隱藏視覺樣式

(4)真實：真實視覺樣式顯示著色后的多邊形平面間的對象，并使對象的邊緣平滑化，同時顯示已經(jīng)附著到對象上的材質(zhì)效果，其效果如圖9-10(a)所示。

(5)概念：概念視覺樣式是指將三維模型以概念形式顯示，顯示著色后的多邊形平面間的對象，并使對象的邊平滑化，但缺乏真實感，其效果如圖9-10(b)所示。

(6)視覺樣式管理器：AutoCAD還提供有視覺樣式管理器，利用此管理器，用戶能夠?qū)Ω鞣N視覺樣式做進(jìn)一步設(shè)置。圖9-10真實、概念視覺樣式

5.快速切換到XY平面視圖

為了作圖需要，用戶常常需要變換坐標(biāo)系，但是變換坐標(biāo)系后的視圖并不是XY平面視圖，而三維繪圖一般是在當(dāng)前用戶坐標(biāo)系(UCS)的XY面或與XY面平行的平面上進(jìn)行的，所以，用戶常常需要快速切換到XY平面視圖進(jìn)行繪圖操作。這時可采用plan命令得到UCS的XY平面視圖。

執(zhí)行Plan命令命令行提示：

輸入選項[當(dāng)前UCS(C)/UCS(U)/世界(W)]<當(dāng)前UCS>：

其中，“當(dāng)前UCS(C)”選項表示生成相對于當(dāng)前UCS的平面視圖；“UCS”選項表示恢復(fù)命名保存的UCS的平面視圖；“世界(W)”選項則生成相對于WCS的平面視圖。此外，也可以用“視圖”→“三維視圖”→“平面視圖”菜單對應(yīng)的子菜單設(shè)置相應(yīng)的平面視圖。9.1.3用戶坐標(biāo)系

我們知道AutoCAD系統(tǒng)采用的是世界坐標(biāo)系，其原點以及各坐標(biāo)軸的方向固定不變。用AutoCAD進(jìn)行二維圖形繪圖，世界坐標(biāo)系足以滿足要求。但進(jìn)行三維圖形繪制時，用戶常常需要在三維空間的某一個平面上繪圖或者標(biāo)注，然而許多操作只能在當(dāng)前坐標(biāo)系的XY平面內(nèi)進(jìn)行，這就給用戶帶來一個難題。

例如，如圖9-11所示，如果需要在斜屋頂上繪制矩形天窗，在圖9-11(a)的坐標(biāo)系下繪制準(zhǔn)確的圖形就比較困難；若定義一個圖9-11(b)的坐標(biāo)系，再用plan命令使之變成當(dāng)前平面坐標(biāo)系，于是天窗的繪制便變成簡單的二維繪圖了。我們把這種為了方便用戶在任意三維平面上繪圖而定義的坐標(biāo)系稱為用戶坐標(biāo)系。利用它用戶可以自行設(shè)定適合自己需要的坐標(biāo)系，使繪圖過程簡單化。圖9-11用戶坐標(biāo)系示例

1.建立用戶坐標(biāo)系

命令調(diào)用方式

命令：ucs

菜單：“工具”→“新建UCS”→“各子命令”，如圖9-12(a)圖所示。

工具欄：直接點擊各項按鈕，如圖9-12(b)右圖所示。圖9-12“新建UCS”菜單和“UCS”工具欄

操作過程實例

【例9-1】分別利用“原點”、“三點”、“繞指定軸X(或Y或Z)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)”命令，將圖9-13(a)所示的原坐標(biāo)系分別轉(zhuǎn)換到平面CEFG、ABCD、ADGFHJ上，并繪制圓形圖案，如圖9-13(b)、(c)、(d)所示。圖9-13創(chuàng)建用戶坐標(biāo)系示例具體操作過程如下：

(1)利用“原點”方式將坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到平面CEFG上，并繪制該面上的圓。

單擊原點圖標(biāo)后，用鼠標(biāo)直接點取F點，完成新坐標(biāo)系的創(chuàng)建。選擇合適的位置繪制圓形圖案。

(2)利用“三點”創(chuàng)建新的用戶坐標(biāo)系，將坐標(biāo)系分別轉(zhuǎn)換到平面ABCD上，并繪制該面上的圓。單擊三點圖標(biāo)，命令行出現(xiàn)提示：

命令：_ucs

當(dāng)前UCS名稱：*世界*

指定UCS的原點或[面(F)/命名(NA)/對象(OB)/上一個(P)/視圖(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z軸(ZA)]<世界>：_3

指定新原點<0,0,0>：(點擊D點作為UCS的原點)

在正X軸范圍上指定點<1.0000,0.0000,0.0000>：(點擊C點指定X軸方向)

在UCSXY平面的正Y軸范圍上指定點<1.0000,0.0000,0.0000>：(點擊A點指定Y軸方向)

完成新的用戶坐標(biāo)系的創(chuàng)建后，選擇合適的位置繪制圓形圖案。

(3)利用“繞指定軸X(或Y或Z)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)”創(chuàng)建新的用戶坐標(biāo)系，將坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到平面ADGFHJ上，并繪制該面上的圓。

單擊繞Y軸旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)，在命令行提示：“指定繞Y軸的旋轉(zhuǎn)角度<90>：”時，直接回車即可得到圖示坐標(biāo)系。完成新用戶坐標(biāo)系的創(chuàng)建后，選擇合適的位置繪制圓形圖案。

2.?UCS的管理

用戶可以利用dducs命令或單擊“工具”菜單中的“命名UCS”來顯示用戶已設(shè)置的坐標(biāo)系，或者設(shè)置前坐標(biāo)系。

當(dāng)調(diào)用命令后，彈出如圖9-14所示的“UCS”對話框。

選擇對話框的“命名UCS”選項卡，在列表中顯示出當(dāng)前有效的UCS，通過此對話框可以將當(dāng)前未命名的UCS保存，其方法為：選中“未命名”項，單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇“重命名”項，在對應(yīng)位置輸入UCS的名稱即可；同樣，在彈出的快捷菜單中選擇“刪除”項也可以將某一UCS刪除；選擇“置為當(dāng)前”項則可以將某一UCS置為當(dāng)前。圖9-14“UCS”對話框直接在命令行輸入UCS，也可以對UCS進(jìn)行命名、刪除等操作。

命令：UCS[回車]

指定UCS的原點或[面(F)/命名(NA)/對象(OB)/上一個(P)/視圖(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z軸(ZA)]<世界>：NA[回車]

輸入選項[恢復(fù)(R)/保存(S)/刪除(D)/?]：(輸入相應(yīng)選項即可完成相應(yīng)操作)9.2三維實體繪圖基本命令9.2.1繪制基本三維實體在AutoCAD中，選擇“繪圖”菜單中“建模”，或直接點擊“建模”工具欄中的圖標(biāo)，如圖9-15所示，則可以繪制多段體、長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體以及棱錐面等基本三維實體。圖9-15“建?！弊硬藛魏汀敖！惫ぞ邫?/p>

1.多段體

多段體是具有矩形截面的實體，就像有寬度和高度的多段線。

命令調(diào)用方式

命令：polysolid

菜單：“繪圖”→“建模”→“多段體”命令

工具欄：“建?！薄岸喽误w圖標(biāo)”或“三維制作控制臺”→“多段體圖標(biāo)”。

操作過程實例

【例9-2】繪制圖9-16所示的多段體，要求高度80，寬度50，a、b、c、d、e各點位置自定。圖9-16繪制多段體具體操作如下：

(1)單擊“視圖”工具欄中的按鈕，切換到西南等軸測視圖模式。

(2)單擊“多段體圖標(biāo)”，命令行提示：

命令：_Polysolid高度?=?80.0000,寬度?=20.0000,對正?=?居中

指定起點或[對象(O)/高度(H)/寬度(W)/對正(J)]<對象>：w[回車](設(shè)置寬度)

指定寬度<20.0000>：50[回車]

高度?=80.0000,寬度?=50.0000,對正?=?居中指定起點或[對象(O)/高度(H)/寬度(W)/對正(J)]<對象>：(鼠標(biāo)指定a點)

指定下一個點或[圓弧(A)/放棄(U)]：(鼠標(biāo)指定b點)

指定下一個點或[圓弧(A)/放棄(U)]：(鼠標(biāo)指定c點)

指定下一個點或[圓弧(A)/閉合(C)/放棄(U)]：(鼠標(biāo)指定d點)

指定下一個點或[圓弧(A)/閉合(C)/放棄(U)]：(鼠標(biāo)指定e點)

指定下一個點或[圓弧(A)/閉合(C)/放棄(U)]：[回車]

命令：

(3)單擊“視覺樣式”工具欄中的按鈕，對圖形進(jìn)行“三維隱藏”。說明

(1)上述操作中因系統(tǒng)默認(rèn)的高度與題意的相同，所以只對寬度進(jìn)行了設(shè)置。

(2)在“指定起點或[對象(O)/高度(H)/寬度(W)/對正(J)]<對象>：”提示下，選擇“高度(H)”，可以設(shè)置多段體的高度；選擇“寬度(W)”，可以設(shè)置多段體的寬度；選擇“對正(J)”，可以設(shè)置多段體的對正方式，如左對正、右對正或居中，默認(rèn)為居中。將高度、寬度和對正方式選擇好后，就可以通過指定點來繪制多段體，也可以通過“對象(O)”選項，將圖形轉(zhuǎn)換為多段體。

(3)本章后續(xù)內(nèi)容，如無特別說明，所有圖例均為在西南等軸測視圖模式下觀察所得。

2.長方體

命令調(diào)用方式

命令：box

菜單：“繪圖”→“建模”→“長方體”命令

工具欄：“建?！薄伴L方體圖標(biāo)”。

操作過程實例

【例9-3】創(chuàng)建圖9-17所示長200、寬120、高80的長方體。圖9-17長方體具體操作如下：

單擊“長方體圖標(biāo)”，命令行提示：

命令：_box

指定第一個角點或[中心(C)]：(在繪圖區(qū)域內(nèi)單擊指定繪圖起點A)

指定其他角點或[立方體(C)/長度(L)]：@200,120[回車](用相對坐標(biāo)的形式給出對角點B)

指定高度或[兩點(2P)]：80[回車](輸入高度，繪制結(jié)束)

說明

按長方體的構(gòu)成，系統(tǒng)提供了多種繪制長方體的方法，如圖9-18所示。圖9-18長方體繪制方法

(1)當(dāng)“指定第一個角點”后，有3種繪制方法。

①直接輸入長方體對角點的相對坐標(biāo)，如圖9-18(a)所示。

②直接輸入長方體底面對角點的相對坐標(biāo)，再給出高度，如圖9-18(b)所示。

③選擇長度(用L響應(yīng))，分別輸入長、寬、高尺寸，如圖9-18(c)所示。

(2)當(dāng)選擇“[中心(C)]”繪制時，指定中心點后，也有3種方法，只是要按長方體尺寸的二分之一輸入，如圖9-18(d)所示。

3.楔體

命令調(diào)用方式

命令：wedge

菜單：“繪圖”→“建模”命令

工具欄：“建?！薄靶w圖標(biāo)”

說明

長方體沿對角線切成兩半后便得到楔體。調(diào)用“楔體”命令后，命令行提示與調(diào)用“長方體”命令時的相同，因此其繪制方法與長方體的繪制方法非常相似，可予以借鑒。

4.球體

命令調(diào)用方式

命令：sphere

菜單：“繪圖”→“建?！薄扒蝮w”命令

工具欄：“建?！薄扒蝮w圖標(biāo)”Isolines=4Isolines=30圖9-19球體

說明

(1)執(zhí)行球體命令，命令行提示：“指定中心點或[三點(3P)/兩點(2P)/相切、相切、半徑(T)]：”，用戶可以在此提示下選擇繪制球的方法，其操作與繪制圓命令的相似。

①指定中心點：為默認(rèn)項，執(zhí)行該選項，即指定球心位置后，AutoCAD提示如下：

指定半徑或[直徑(D)]：(輸入球體的半徑，或通過“直徑”選項確定直徑)

②三點：通過指定球體上某一圓周的3個點創(chuàng)建球體。

③兩點：通過指定球體上某一直徑的2個端點來創(chuàng)建球體。

④相切、相切、半徑：創(chuàng)建與已有兩對象相切，且半徑為指定值的球體。

(2)使用Isolines命令，可以改變曲面立體的線框密度，如圖9-19所示。圖9-20圓柱體具體操作如下：

單擊“圓柱體圖標(biāo)”，命令行提示：

命令：_cylinder

指定底面的中心點或[三點(3P)/兩點(2P)/相切、相切、半徑(T)/橢圓(E)]：(單擊繪圖區(qū)域下方任一點指定底面的中心點)

指定底面半徑或[直徑(D)]：40[回車](指定圓柱體底面半徑)

指定高度或[兩點(2P)/軸端點(A)]：60[回車](指定圓柱體高度)

說明

(1)提示信息“指定底面的中心或[三點(3P)/兩點(2P)/相切、相切、半徑(T)/橢圓(E)]：”中，除“橢圓(E)”選項之外的其它選項分別用于以不同方式確定圓柱體的底面圓，其操作與繪制圓命令的相同。

“橢圓(E)”選項為創(chuàng)建橢圓柱體，即橫截面是橢圓的圓柱體。執(zhí)行該選項，命令行提示：“指定第一個軸的端點或[中心(C)]：”，此提示要求用戶確定橢圓柱體的底面橢圓，其操作與ellipse命令繪制橢圓的相似。

(2)確定圓柱體的底面后，命令行提示：“指定高度或[兩點(2P)/軸端點(A)]：”，用戶除了通過直接指定高度創(chuàng)建圓柱體外，還可以通過指定“兩點”或“軸端點”來創(chuàng)建圓柱體。指定“兩點”，系統(tǒng)以這兩點之間的距離為圓柱體的高度；指定“軸端點”，系統(tǒng)根據(jù)圓柱體另一端面上的圓心位置創(chuàng)建圓柱體。

6.圓錐體

命令調(diào)用方式

命令：cone

菜單：“繪圖”→“建模”→“圓錐體”命令

工具欄：“建?！薄皥A錐體圖標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“圓錐體圖標(biāo)”

圓錐體繪制過程與圓柱體的繪制過程非常相似。

7.圓環(huán)體

命令調(diào)用方式

命令：torus

菜單：“繪圖”→“建?！薄皥A環(huán)體”命令

工具欄：“建?！薄皥A環(huán)體圖標(biāo)”

操作過程實例

【例9-5】創(chuàng)建圓環(huán)半徑為100，圓管半徑為20的圓環(huán)體，如圖9-21所示。圖9-21圓環(huán)體(Isolines=20)具體操作如下：

單擊“圓環(huán)體圖標(biāo)”，命令行提示：

命令：_torus

指定中心點或[三點(3P)/兩點(2P)/相切、相切、半徑(T)]：(在繪圖區(qū)域適當(dāng)?shù)奈恢茫c擊一點指定中心點)

指定半徑或[直徑(D)]：100[回車](指定圓環(huán)體的半徑)

指定圓管半徑或[兩點(2P)/直徑(D)]：20[回車](指定圓管的半徑)

命令：

說明

在“指定中心點或[三點(3P)/兩點(2P)/相切、相切、半徑(T)]：”提示中，除上述“指定中心點”操作外，“三點(3P)”、“兩點(2P)”和“相切、相切、半徑(T)”這3個選項分別以不同的方式確定圓環(huán)體的中心線圓，其操作方式與“圓”命令的相同。確定圓環(huán)體的中心線圓后，命令行繼續(xù)提示：“指定圓管半徑或[兩點(2P)/直徑(D)]：”，用戶根據(jù)需要響應(yīng)即可。9.2.2運用實體特征繪制三維實體

1.拉伸

將二維封閉對象中包括多段線、多邊形、矩形、圓、橢圓、閉合的樣條曲線、圓環(huán)和面域，按指定的高度或路徑拉伸來創(chuàng)建三維實體。

命令調(diào)用方式

命令：extrude

菜單：“繪圖”→“建?！薄袄臁泵?/p>

工具欄：“建?！薄袄靾D標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“拉伸圖標(biāo)”

操作過程實例

【例9-6】創(chuàng)建一個如圖9-22(d)所示的沿曲線路徑拉伸的實體。圖9-22沿曲線路徑拉伸的實體操作過程

(4)沿曲線路徑拉伸圓創(chuàng)建實體。

單擊“建模”工具欄中的按鈕，命令行提示：

命令：_extrude

當(dāng)前線框密度：isolines=4

選擇要拉伸的對象：(點選已繪制的圓)找到1個

選擇要拉伸的對象：[回車]

指定拉伸的高度或[方向(D)/路徑(P)/傾斜角(T)]：p[回車](輸入P，沿路徑拉伸)

選擇拉伸路徑或[傾斜角(T)]：(點選多段線曲線)[回車]

命令：

(5)觀察拉伸創(chuàng)建的實體。單擊“視覺樣式”工具欄中的“真實視覺樣式”按鈕，實體顯示如圖9-22(d)所示。

說明

(1)在“指定拉伸的高度或[方向(D)/路徑(P)/傾斜角(T)]：”提示中：①指定拉伸的高度：用于確定拉伸高度，使對象按該高度拉伸；②方向：用于確定拉伸方向；③路徑：用于指定路徑，使平面圖形沿著路徑拉伸；④傾斜角：是指拉伸后實體的側(cè)面與拉伸對象間夾角的余角，該角可正可負(fù)，正角度表示從基準(zhǔn)對象逐漸變細(xì)的拉伸，負(fù)角度表示從基準(zhǔn)對象逐漸變粗的拉伸，默認(rèn)為0°，表示在與二維對象所在平面垂直的方向上進(jìn)行拉伸。

(2)將二維平面圖形拉伸成三維實體時，平面圖形不能與路徑所在平面平行或重合。圖9-23旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建的實體具體命令創(chuàng)建過程如下：

(1)創(chuàng)建截面輪廓和旋轉(zhuǎn)軸線，如圖9-24(a)所示。

①

使用“直線”命令按尺寸繪制圖形。

②

使用“偏移”命令將組成截面輪廓的線段AB向右偏移20，得到線段MN。

(2)將繪制好的截面輪廓轉(zhuǎn)換為面域，如圖9-24(b)所示。圖9-24截面輪廓和旋轉(zhuǎn)軸線及面域操作單擊繪圖工具欄中的按鈕，命令行提示：

命令：_region

選擇對象：指定對角點：找到10個(窗選繪制好的截面輪廓)

選擇對象：[回車]

已提取1個環(huán)。

已創(chuàng)建1個面域。

(3)將面域繞軸線MN旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建實體。

單擊建模工具欄中的按鈕，命令行提示：

命令：_revolve

當(dāng)前線框密度：isolines=4

選擇要旋轉(zhuǎn)的對象：(點擊已創(chuàng)建的面域)找到1個

選擇要旋轉(zhuǎn)的對象：[回車]

指定軸起點或根據(jù)以下選項之一定義軸[對象(O)/X/Y/Z]<對象>：o[回車](指定對象為旋轉(zhuǎn)軸)

選擇對象：(點擊線段MN)

指定旋轉(zhuǎn)角度或[起點角度(ST)]<360>：270[回車]

3.掃掠

通過按指定的路徑掃掠封閉的二維對象來創(chuàng)建三維實體。

命令調(diào)用方式

命令：sweep

菜單：“繪圖”→“建?！薄皰呗印泵?/p>

工具欄：“建模”→“掃掠圖標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“掃掠圖標(biāo)”

操作過程實例

【例9-8】繪制如圖9-25(b)所示的圓柱彈簧，要求其中徑為20，高度為80，節(jié)距為10，彈簧絲直徑為3。

具體繪制過程如下：

(1)繪制螺旋線，如圖9-25(a)所示。(a)(b)圖9-25圓柱彈簧繪制過程單擊建模工具欄中的按鈕，命令行提示：

命令：_helix

指定底面的中心點：(在合適的位置點擊指定中心點)

指定底面半徑或[直徑(D)]：10[回車](輸入底面半徑)

指定頂面半徑或[直徑(D)]<10.0000>：[回車](默認(rèn)頂面半徑為10)

指定螺旋高度或[軸端點(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<80.0000>：h[回車]

指定圈間距：10[回車]

指定螺旋高度或[軸端點(A)/圈數(shù)(T)/圈高(H)/扭曲(W)]<80.0000>：80[回車](繪制螺旋線)

(2)在任意位置繪制直徑為3的圓。

(3)掃掠創(chuàng)建實體圓柱彈簧，如圖9-25(b)所示。單擊建模工具欄中的按鈕，命令行提示：

命令：_sweep

當(dāng)前線框密度：ISOLINES=20

選擇要掃掠的對象：(選擇圓)找到1個

選擇要掃掠的對象：[回車]

選擇掃掠路徑或[對齊(A)/基點(B)/比例(S)/扭曲(T)]：a[回車](選擇對齊方式，確定掃掠對象垂直對齊于路徑)

掃掠前對齊垂直于路徑的掃掠對象[是(Y)/否(N)]<是>：Y[回車]

選擇掃掠路徑或[對齊(A)/基點(B)/比例(S)/扭曲(T)]：(選擇螺旋線)

命令：

說明

在“選擇掃掠路徑或[對齊(A)/基點(B)/比例(S)/扭曲(T)]：”提示中：

(1)選擇掃掠路徑：用于選擇進(jìn)行掃掠的路徑。

(2)對齊：確定掃掠前是否先將用于掃掠的對象垂直對齊于路徑。掃掠形成實體時，不需要限定掃掠對象的繪制位置，在掃掠操作中選擇對齊選項，可使掃掠對象垂直對齊于路徑。

(3)基點：用于確定掃掠基點。

(4)比例：用于指定掃掠的比例因子，使得從起點到終點的掃掠按此比例均勻放大或縮小。

(5)扭曲：用于指定扭曲角度或傾斜角度，使得在掃掠同時，從起點到終點按給定的角度扭曲或傾斜。

4.放樣

通過放樣可以用一系列封閉曲線(稱為橫截面輪廓)創(chuàng)建三維實體。

命令調(diào)用方式

命令：loft

菜單：“繪圖”→“建?！薄胺艠印泵?/p>

工具欄：“建?！薄胺艠訄D標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“放樣圖標(biāo)”

操作過程實例

【例9-9】按給定放樣截面和放樣路徑，通過放樣繪制如圖9-26(b)所示的實體。

放樣截面：3個圓，圓心位置和半徑分別為(0，0，0)，20；(50，50，100)，80；(200，200，200)，50。

放樣路徑：一直線段，線段兩點坐標(biāo)為(0，0，0)，(200，200，200)。圖9-26放樣繪制的實體操作及結(jié)果具體繪制過程如下：

(1)按尺寸繪制放樣截面和放樣路徑，如圖9-26(a)所示。

(2)使用“放樣”創(chuàng)建實體。

單擊建模工具欄中的按鈕，命令行提示：

命令：_loft

按放樣次序選擇橫截面：(從下向上依次點擊3個圓)

按放樣次序選擇橫截面：[回車](結(jié)束選擇)

輸入選項[導(dǎo)向(G)/路徑(P)/僅橫截面(C)]<僅橫截面>：p[回車](選擇通過路徑進(jìn)行放樣)

選擇路徑曲線：(點擊選擇直線)

(3)點擊“視圖”菜單→“消隱”命令，結(jié)果如圖9-26(b)所示。

說明

在“輸入選項[導(dǎo)向(G)/路徑(P)/僅橫截面(C)]<僅橫截面>：”提示中：

(1)導(dǎo)向：使用導(dǎo)向曲線控制放樣，每條導(dǎo)向曲線必須與每一個截面相交，并且起始于第一個截面，結(jié)束于最后一個截面。

(2)路徑：指定用于繪制放樣對象的路徑，此路徑必須與每一個截面相交。

(3)僅橫截面：通過對話框繪制。9.2.3布爾運算

布爾運算指對實體進(jìn)行并集、差集、交集操作，如圖9-27所示。圖9-27布爾運算

1.并集

并集操作指將多個實體組合成一個實體。

命令調(diào)用方式

命令：union

菜單：“繪圖”→“建模”→“并集”命令

工具欄：“建?！薄安⒓瘓D標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“并集圖標(biāo)”

操作過程說明

如圖9-27所示，執(zhí)行“并集”命令，命令行提示：

選擇對象：(選擇要進(jìn)行并集操作的球體)

選擇對象：(繼續(xù)選擇要進(jìn)行并集操作的圓錐)

選擇對象：[回車](結(jié)束選擇)

2.差集

差集操作指從一些實體中去掉另一些實體，從而得到一個新實體。

命令調(diào)用方式

命令：subtract

菜單：“繪圖”→“建?！薄安罴泵?/p>

工具欄：“建模”→“差集圖標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“差集圖標(biāo)”

操作過程說明

如圖9-27所示，執(zhí)行“差集”命令，命令行提示：

選擇要從中減去的實體或面域

選擇對象：(選擇要進(jìn)行差集操作的圓錐)

選擇對象：[回車](結(jié)束選擇)

選擇要減去的實體或面域...

選擇對象：(選擇要減去的球體)

選擇對象：[回車](結(jié)束選擇)

3.交集

交集指由各實體的公共部分創(chuàng)建新實體。

命令調(diào)用方式

命令：intersect

菜單：“繪圖”→“建?！薄敖患泵?/p>

工具欄：“建模”→“交集圖標(biāo)”，或“三維制作控制臺”→“交集圖標(biāo)”

操作過程說明

如圖9-27所示，執(zhí)行“交集”命令，命令行提示：

選擇對象：(選擇進(jìn)行交集操作的球體)

選擇對象：(繼續(xù)選擇進(jìn)行交集操作的圓錐)

選擇對象：[回車](結(jié)束選擇)9.3.1三維旋轉(zhuǎn)

三維旋轉(zhuǎn)是指將選定的對象繞空間軸旋轉(zhuǎn)指定的角度。

命令調(diào)用方式

命令：3drotate

菜單：“修改”→“三維操作”→“三維旋轉(zhuǎn)”命令

工具欄：“建?！被颉叭S制作控制臺”→“三維旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)”9.3三維實體編輯的基本命令

操作過程說明

執(zhí)行“三維旋轉(zhuǎn)”命令，命令行提示：

選擇對象：(選擇旋轉(zhuǎn)對象)

選擇對象：[回車](也可以繼續(xù)選擇對象)

指定基點：

系統(tǒng)在給出“指定基點”提示的同時，顯示出隨光標(biāo)一起移動的三維旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)，如圖9-28所示。指定旋轉(zhuǎn)基點后，系統(tǒng)將三維旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)固定于旋轉(zhuǎn)基點位置(圖標(biāo)中心點與基點重合)，并提示拾取旋轉(zhuǎn)軸。圖9-28三維旋轉(zhuǎn)在此提示下，將光標(biāo)放在三維旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)的某一橢圓上，該橢圓會用黃顏色顯示，并顯示出與該橢圓所在平面垂直且通過圖標(biāo)中心的一條斜線，該斜線就是旋轉(zhuǎn)軸，如圖9-28所示。

用此方法確定旋轉(zhuǎn)軸后，單擊鼠標(biāo)左鍵，提示：

指定角的起點：(指定一點作為角的起點)

指定角的端點：(指定一點作為角的終止點)9.3.2三維鏡像

三維鏡像是指將選定的對象在三維空間相對于某一平面鏡像。

命令調(diào)用方式

命令：mirror3d

菜單：“修改”→“三維操作”→“三維鏡像”命令

操作過程實例

【例9-10】通過三維鏡像將圖9-29(a)所示的圓錐編輯成圖9-29(b)所示的實體。圖9-29三維鏡像具體操作過程如下：

(1)鏡像圓錐體。

命令：mirror3d[回車]

選擇對象：(點擊選擇圓錐)

選擇對象：[回車](結(jié)束選擇)

指定鏡像平面(三點)的第一個點或[對象(O)/最近的(L)/Z軸(Z)/視圖(V)/XY平面(XY)/YZ平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三點(3)]<三點>：xy[回車](以XY平面作為鏡像平面)

指定XY平面上的點<0,0,0>：(點擊圓錐底圓中心)

是否刪除源對象？[是(Y)/否(N)]<否>：[回車](鏡像完成實體)

(2)點擊“視圖”菜單→“消隱”命令。9.3.3三維陣列

三維陣列是指將指定的對象在三維空間實現(xiàn)陣列。三維陣列同樣分為矩形陣列和環(huán)形陣列，但是與二維平面不同的是，三維陣列操作只能通過命令行交互進(jìn)行。

命令調(diào)用方式

命令：3darray

菜單：“修改”→“三維操作”→“三維陣列”命令

操作過程實例

【例9-11】繪制一個長為50，寬為30，高為20的長方體，通過三維陣列命令將其編輯為圖9-30所示的實體。

具體操作過程如下：

(1)繪制一個長為50，寬為30，高為20的長方體。

圖9-30三維陣列

(2)對長方體進(jìn)行陣列操作。

命令：3darray[回車]

選擇對象：找到1個(選擇需要陣列的長方體)

選擇對象：[回車](結(jié)束選擇)

輸入陣列類型[矩形(R)/環(huán)形(P)]<矩形>：[回車]

輸入行數(shù)(---)<1>：3[回車]

輸入列數(shù)(|||)<1>：4[回車]

輸入層數(shù)(...)<1>：2[回車]

指定行間距(---)：40[回車]

指定列間距(|||)：70[回車]

指定層間距(...)：40[回車]

命令：

(3)點擊“視圖”菜單→“東南等軸測”視圖命令。

(4)使用消隱命令。9.3.4倒角和圓角

三維倒角和圓角命令的形式與二維倒角和圓角命令相同，但在使用時稍有區(qū)別。

操作過程實例

【例9-12】將圖9-31(a)所示的實體通過倒角和圓角命令編輯成圖9-31(b)所示的實體。圖9-31倒角和圓角具體操作過程如下：

(1)點擊“修改”菜單→“倒角”命令，將相應(yīng)邊倒角。

命令：_chamfer

(“修剪”模式)當(dāng)前倒角距離1=0.0000，距離2=0.0000

選擇第一條直線或[放棄(U)/多段線(P)/距離(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(E)/多個(M)]：(選擇棱邊AB)

基面選擇...(平面ABCD被選中)

輸入曲面選擇選項[下一個(N)/當(dāng)前(OK)]<當(dāng)前(OK)>：[回車]

指定基面的倒角距離：3[回車](指定基面的倒角距離)指定其他曲面的倒角距離<3.0000>：2[回車](指定到其他相鄰曲面的倒角距離)

選擇邊或[環(huán)(L)]：(選擇棱邊AB)

選擇邊或[環(huán)(L)]：(選擇棱邊BC)

選擇邊或[環(huán)(L)]：(選擇棱邊CD)

選擇邊或[環(huán)(L)]：(選擇棱邊DA)

選擇邊或[環(huán)(L)]：[回車](結(jié)束)

(2)點擊“修改”菜單→“圓角”命令，將相應(yīng)邊圓角。

命令：_fillet

當(dāng)前設(shè)置：模式?=?修剪，半徑?=?0.0000

選擇第一個對象或[放棄(U)/多段線(P)/半徑(R)/修剪(T)/多個(M)]：(選擇棱邊EF)

輸入圓角半徑：3[回車](指定圓角半徑)

選擇邊或[鏈(C)/半徑(R)]：(選擇棱邊FG)

選擇邊或[鏈(C)/半徑(R)]：(選擇棱邊GH)

選擇邊或[鏈(C)/半徑(R)]：(選擇棱邊HE)

選擇邊或[鏈(C)/半徑(R)]：[回車](結(jié)束)

已選定4個邊用于圓角。

(3)點擊“視圖”菜單→“消隱”命令。9.4材?質(zhì)?和?渲?染圖9-32“渲染”工具欄和菜單執(zhí)行渲染命令，在彈出的渲染窗口中可以快速渲染當(dāng)前視口中的圖形，如圖9-33所示。從圖中可以看出，“渲染”窗口由3個窗格組成：圖像窗格、統(tǒng)計信息窗格和歷史窗格。位于左上方的圖像窗格用于顯示渲染圖像；位于右側(cè)的統(tǒng)計信息窗格用于顯示渲染的當(dāng)前設(shè)置；位于下方的歷史窗格使用戶可以對當(dāng)前模型進(jìn)行渲染的歷史進(jìn)行瀏覽。圖9-33快速渲染圖形圖9.4.2設(shè)置材質(zhì)

通過設(shè)置材質(zhì)可將指定的材質(zhì)附加到三維對象上，使渲染的圖像具有材質(zhì)效果，增強模型的真實感。

選擇“視圖”→“渲染”→“材質(zhì)”命令，打開“材質(zhì)”選項板，如圖9-34所示，從中可以為對象選擇并附加材質(zhì)。

在“材質(zhì)”選項板的“圖形中可用的材質(zhì)”列表框中，顯示了當(dāng)前可以使用的材質(zhì)。

(1)用戶單擊工具欄中的“樣例幾何體”按鈕可以設(shè)置球體、圓柱體和立方體3種預(yù)覽樣例。圖9-34“材質(zhì)”選項板操作過程實例

【例9-13】對圖9-35(a)所示的實體設(shè)置材質(zhì)，其中“類型”選擇為“真實”，“樣板”選擇“玻璃-半透明”，“漫射貼圖”設(shè)置為“紋理貼圖”，并進(jìn)行渲染。

具體操作過程如下：

(1)點擊選擇“視圖”→“渲染”→“材質(zhì)”命令，打開“材質(zhì)”選項板進(jìn)行設(shè)置。將“類型”設(shè)置為“真實”，“樣板”設(shè)置為“玻璃-半透明”，“漫射貼圖”設(shè)置為“紋理貼圖”。

(2)單擊“將材質(zhì)應(yīng)用到對象”按鈕，將選中的材質(zhì)應(yīng)用到圖形對象上。

(3)執(zhí)行“渲染”命令，得到如圖9-35(b)所示的結(jié)果。(a)(b)圖9-35實體與渲染9.4.3設(shè)置光源

命令調(diào)用方式

命令：spotlight

菜單：“視圖”→“渲染”→“光源”命令

工具欄：“渲染”→“光源圖標(biāo)”，或“三維制作控制臺”、“光源圖標(biāo)”

光源子菜單如圖9-36所示，利用它可以創(chuàng)建和管理光源。

光源的設(shè)置直接影響渲染效果，系統(tǒng)提供了點光源、平行光、聚光燈和環(huán)境光源的設(shè)置。

(1)創(chuàng)建點光源：點光源是從光源處向外發(fā)射的放射性光源，其效果與一般燈泡類似。指定光源位置后，還可以設(shè)置光源的名稱、強度、狀態(tài)、陰影、衰減、顏色等選項。圖9-36“光源”子菜單

(2)創(chuàng)建平行光：平行光相當(dāng)于太陽光，其光源位于無限遠(yuǎn)的地方，向某一方向發(fā)射。指定光源的矢量方向后，還可以設(shè)置光源的名稱、強度、狀態(tài)、陰影、顏色等選項。由于太陽光受地理位置的影響，所以在使用太陽光時，需要打開如圖9-37所示的“地理位置”對話框，從中設(shè)置光源的地理位置，如緯度、經(jīng)度、北向以及地區(qū)等。

(3)創(chuàng)建聚光燈：聚光燈是從一點沿錐形向一個方向發(fā)射的光，與舞臺上用到的聚光燈的效果相同。指定光源位置和目標(biāo)位置后，還可以設(shè)置光源的名稱、強度、狀態(tài)、聚光角、照射角、陰影、衰減、顏色等選項。

圖9-37“地理位置”對話框操作過程實例

【例9-14】對例9-12中已設(shè)置完材質(zhì)的實體設(shè)置光源。

具體操作過程如下：

(1)利用“原點”方式創(chuàng)建用戶坐標(biāo)系，如圖9-38(a)所示。(a)(b)圖9-38聚光燈設(shè)置

(2)使用“聚光燈”命令創(chuàng)建聚光燈。

命令：spotlight[回車]

指定源位置<0,0,0>：150,100,150[回車](坐標(biāo)輸入光源位置)

指定目標(biāo)位置<0,0,-10>：(點擊選取坐標(biāo)原點)

輸入要更改的選項[名稱(N)/強度(I)/狀態(tài)(S)/聚光角(H)/照射角(F)/陰影(W)/衰減(A)/顏色(C)/退出(X)]<退出>：h[回車](設(shè)定聚光角)

輸入聚光角(0.00-160.00)<45>：[回車]輸入要更改的選項[名稱(N)/強度(I)/狀態(tài)(S)/聚光角(H)/照射角(F)/陰影(W)/衰減(A)/顏色(C)/退出(X)]<退出>：f[回車](設(shè)定照射角)

輸入照射角(0.00-160.00)<50>：120[回車]

輸入要更改的選項[名稱(N)/強度(I)/狀態(tài)(S)/聚光角(H)/照射角(F)/陰影(W)/衰減(A)/顏色(C)/退出(X)]<退出>：[回車](結(jié)束)

(3)執(zhí)行“渲染”命令，得到如圖9-38(b)所示的結(jié)果。9.4.4高級渲染設(shè)置

命令調(diào)用方式

命令：rpref

菜單：“視圖”→“渲染”→“高級渲染設(shè)置”命令，

工具欄：“渲染”→“高級渲染設(shè)置”圖標(biāo)，或“三維制作控制臺”圖標(biāo)

以上述任意方式調(diào)用命令，彈出如圖9-39所示的“高級渲染設(shè)置”選項板。在“選擇渲染預(yù)設(shè)”下拉列表中，可以選擇預(yù)設(shè)的渲染類型，例如草稿、低、中、高等，對選擇的每一種類型，都可以在下面的參數(shù)區(qū)域里設(shè)置基本、采樣、陰影及光線跟蹤等參數(shù)。當(dāng)在“選擇渲染預(yù)設(shè)”下拉列表中選擇“管理渲染預(yù)設(shè)…”選項時，將打開如圖9-40所示的“渲染預(yù)設(shè)管理器”對話框，并在對話框中自定義渲染預(yù)設(shè)。圖9-39“高級渲染設(shè)置”選項板圖9-40“渲染預(yù)設(shè)管理器”對話框本章小結(jié)本章講述了怎樣在AutoCAD2008中進(jìn)行三維實體繪圖的基礎(chǔ)知識和創(chuàng)建方法，包括用戶坐標(biāo)系的建立及使用，三維實體創(chuàng)建、編輯的基本命令，三維實體觀察的方式、方法，為三維實體進(jìn)行材質(zhì)、燈光的設(shè)置及渲染等。通過本章的學(xué)習(xí)，用戶可以根據(jù)需要運用所學(xué)的知識及操作方法創(chuàng)建逼真的三維實體模型。練習(xí)題與上機操作

1.什么是WCS？什么是UCS？如何建立和管理UCS？

2.在邊長為100的立方體的左側(cè)面和右側(cè)面畫兩個圓，圓心分別在兩側(cè)面的中心點位置，圓弧分別相切于兩側(cè)面的4條邊，如圖9-41所示。

3.拉伸實體命令可以對哪些圖形對象進(jìn)行拉伸，哪些圖形對象不能進(jìn)行拉伸？創(chuàng)建如圖9-42所示的實體。圖9-41UCS變換圖9-42拉伸創(chuàng)建實體

4.觀察三維圖形有哪些常用的方法？對習(xí)題3的三維圖形進(jìn)行如下操作：

(1)用不同的視覺樣式觀察圖形。

(2)執(zhí)行Vpoint命令，設(shè)置不同的視點并觀察圖形。

(3)利用標(biāo)準(zhǔn)視點觀察三維圖形。

(4)使用三維導(dǎo)航觀察三維圖形。

5.上機練習(xí)創(chuàng)建下列實體：

(1)用繪制圓柱體、球體命令及布爾運算繪制啞鈴，如圖9-43(a)所示。

(2)參照例9-7，采用沿路徑掃掠的方式繪制。如圖9-43(b)