9章 组合体的三维实体造型
AutoCAD 机械工程基础教程2014版第9章 绘制三维实体基础
（2）鼠标在大圆外部
鼠标在绿色大圆外部时的外观。此时拖动鼠标可以使视图绕绿色大圆中心与屏幕垂直轴旋转。 （3） 鼠标在绿色大圆左右两边的小圆内 鼠标在绿色大圆左右两边小圆内时的外观。此时拖动鼠标可以使视图绕绿色大圆中心的铅垂轴线旋转。 （4）鼠标在绿色大圆上下两边的小圆内 鼠标在绿色大圆上下两边小圆内时的外观。此时拖动鼠标可以使视图绕绿色大圆中心与屏幕水平轴旋转。
启用 “UCS” 命令，可以使用下列方法之一： （1）命令行：UCS
（2）菜单： “工具”→ 新建“UCS”
（3）工具栏：“UCS”（ 图9-3）和“UCSⅡ” 输入“UCS”命令，命令行提示： 指定 UCS 的原点或 [面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA)] <世界>: 用户可以根据创建系需要选择相关的选项。
9-13视觉样式管理器 (a）镶嵌面边 (b）素线 (c） 无
9-11 “真实”
9-12“概念”
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四、 视觉样式
通过更改面设置和边设置并使用阴影和背景，可以创建自己的视觉样式。
选择该选项，系统弹出图9-13所示的“视觉样式管理器”面板，主要有以下几项
设置： 面设置、光源、环境设置和边设置等，用户可进行相应设置。 如“边设置”选
项中的“显示”设置有三种选择：镶嵌面边、素线、无。其效果如图9-14所示。
图9-8 “二维线框” ”
9-9 “三维线框”
9-10 “三维隐藏 11
四、 视觉样式
着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。将显示已附着到对象的材质，如图10-11所示。
着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。着色使用冷色和暖色之间的过渡。效果缺乏真实感，但 是可以更方便地查看模型的细节，如图10-12所示。
图形学课件之三维实体造型
v=24,e=36,f=15 r=3,s=1,h=1
v=16,e=32,f=16 r=0,s=1,h=1
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数据模型——分解表示
空间位置枚举表示
选择一个立方体空间，将其均匀划分 用三维数组C[I][J][K]表示物体，数组中的元素与 单位小立方体一一对应
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数据模型——分解表示
八叉树（octrees）表示
适用于工业上标准件的表示
H R 正方体
H R 圆柱 R 圆锥
H
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一条边有两个 以上的邻面
点P的邻域非 单连通 10
数据模型——边界表示
欧拉特征
设表面s由一个平面模型给出，且v,e,f分别表示其顶点、 边和小面的个数，那么v-e+f是一个常数，它与s划分形 成平面模型的方式无关。该常数称为Euler特征。 v-e+f=2
欧拉公式
v=8,e=13,f=7
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数据模型——边界表示
欧拉物体
满足欧拉公式的物体
欧拉运算
增加或者删除面、边和顶点以生成新的欧拉物 体的过程
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数据模型——边界表示
欧拉运算时，必须要保证欧拉公式和下述条件成 立，才能够保证形体的拓扑有效性。
面单连通，没有孔，且被单条边环围住； 实体的补集是单连通，没有洞穿过它； 边完全与两个面邻接，且每端以一个顶点结束； 顶点至少是三条边的汇合点。
数据模型——特征表示
产生背景 传统的基于几何和拓扑信息的建模方法
效率较低 需要用户懂得几何造型理论 用他们熟悉的设计特征来对物体进行建模 实体造型系统需要与应用系统的集成
用户需求
三维实体造型
第13卷第1期茂名学院学报Vol.13No.1 2003年2月JOURNAL OF MAOM ING COLLEGE Feb.2003文章编号:1671-6590(2003)01-0056-05三维实体造型张小勤,雷鸿源,肖方虹,陶筱梅XXX(茂名学院机电工程学院,广东茂名525000)摘要:三维实体造型,是计算机辅助设计在机械设计领域的重要应用。
该文介绍如何利用AutoCA D2000进行三维实体造型,并且讲述了怎样从简单建模到复杂建模。
拉伸和旋转是两种最基本的造型方法,再利用布尔运算,以及实体的编辑,就能创建出复杂的零件。
最后,以一个实体模型的建模过程作为实例。
关键词:实体造型;拉伸;旋转中图分类号:T P391.72文献标识码:A利用计算机进行机械领域的辅助设计,对于早期的普通用户来说,主要是二维绘图。
这跟在图板上手工绘图是相似的,只不过面对电脑屏幕而已。
随着计算机性能的提高,辅助设计的能力也是日新月异。
如今,可以先用建模技术,建立零件的立体,再直接生成二维零件图。
利用这种方式,既高效,又准确。
具有这功能的软件有很多,其中Autodesk公司的产品AutoCAD普及面广,且功能也比较齐全。
在这里,以Au-toCAD2000中文版来讲解三维实体的造型。
1坐标系因为建立的实体模型是空间三维的,所以采用的坐标也是三维坐标,主要是直角坐标系(也叫笛卡儿坐标),即X、Y、Z三个坐标轴相互垂直,并且符合右手定则。
跟太阳系中以太阳作为参照中心一样,Auto-CAD2000也以一个缺省的位置作为坐标中心,并且规定方向,这样就形成了世界坐标系(WCS),世界坐标系是唯一的112。
在AuotCAD中绘图,一般是在XOY平面,如图1要在立体的斜面上画一个圆,而当前绘图平面是在底面,这就需要先将坐标系转换到斜面,或者说在斜面建立一个新的坐标系。
这个新坐标系是相对世界坐标系的,称为用户坐标系(UCS)。
用户坐标系的建立方法有多种,其中较常用的是三点式,即第一点为新坐标系的原点,第二点为X轴正方向的点,第三点为在新XOY平面上规定Y轴正向的点。
课件,任务九三维实体造型与编辑
AutoCAD绘制二维图形时，所有操作是在XOY平 面中进行的，绘图的视点不需要改变。但在绘制 三维图形时，一个视点往往不能满足观察物体的 要求，用户常常需要变换观察视点，以满足用户 从不同方面观察三维实体各个部位的需要。 AutoCAD提供了多种观察模型的方法。
1.用标准视点观察三维模型
内容提要：介绍三维图形的模拟类型，三 维曲面的绘制方法，绘图步骤及三维实体
造型及三位编辑方法。
9.1.1 物体三维几何模型 类型
三维实体是一种包含质量 特性的对象，其图形通常 用于工程中的结构设计。 使用三维实体图可以很容 易地建立起各种视角的投 影视图、三维剖面图，并 能观察零部件的外观及计 算器质量特性。三维物体 的表达方式核福建方式 一桂养9 三雕实路路型与 服销周9-1所示。
面的第角点: 3000，1000，1000指定棱锥面底面的第三角点: @2000，
1700,1000 指定校锥面底面的第一角点: 1000, 1000，1000指定楼锥
面底面的第二角点: 2000， 1000，1000指定棱锥面底面的第三角点:
1500， 1500，1000
1)绘制圆锥表面的命令为ai cone; 或在命令栏中输入3D,选择圆 锥面(C)进行绘图操作。
2.表面模型 表面模型是用物体的表面表示物体，具有面及三推立体边界信息，即由有序的核边和内环构
成面，又由多个面围成封闭的体，表面模型在计算机图形学中是种重要的三维描述方式，如 在飞机轮席设计、地形模拟等三维造型中，大多使用的是表面模型。表面模型表面不遭明， 能遮挡光线，虽然没有实体的信息，但可以进行消隐、着色和值染处理，但是不能进行市尔 运算。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。如图91(b)所示是两个表面模型的消隐效果，前面的薄片圆筒速住了后面长方体的一部分。 3.实体模型 实体模型是三种模型中最高级的一种，除具有上述线框模型和表面模型的所有特性外，还具 有“体”的信息，因而可以对三维实体进行各种工程运算，如质量、重力、惯性矩等。想要 完整地表达三维物体的各类信息，必须使用实体模型。实体模型也可以用线框模型或表面横 型方式显示。实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内都 及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析 模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的 数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等，如图9-1 (o)所示是实体模型。
三维实体造型
Wangchenggang
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4．三维实体模型绘制方法与操作
2）坐标输入方式： 坐标值为当前UCS的绝对坐标数值。 要不断变换UCS的空间位置。 也可以用当前UCS下的相对坐标输入法。 坐标值要准确，一般由键盘准确输入坐标值。
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3）三维实体造型常用工具条和命令按钮
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2）UCS（用户坐标系统）及其坐标变换
UCS--由用户 自己根据绘图 需要而定义的 坐标系统。
UCS的作用： 右面模型建模 实例可以说明。
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3） UCS 工具条及UCS 变换
4）UCS 图标显示状态的控制 通过View 下拉菜单 Display-UCS Icon 进行关闭控制。
7.1 三维实体造型简介
一.什么是三维造型设计
1.三维造型设计----就是在三维空间进行产品设计， 其设 计成果具有三维的立体形象和直观效果，能直 接观察到产品的实际效果。
随着CAD/CAM技术的发展与普及应用，三维 （实体）造型设计将成为设计的主流。
2.三维造型设计----按设计对象的特性分为：
1）三维曲面造型设计。
1）WCS（世界坐标系统）与UCS （用户坐标系统）
WCS（世界坐标系统）
AutoCAD系统默认的坐标系统。
WCS 的图标、状态与识别。
UCS （用户坐标系统）
由用户自己根据绘图需要定义的坐标系统。
UCS 图标状态及识别--通过图标的识别可了 解当前的坐标系统状态。
WCS 和 UCS的4种状态。
Wangchenggang
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三.实体造型应用软件介绍
28.《三维实体造型》课程标准
《三维实体造型》课程标准课程代码：010321课程性质：专业课学分：4.0计划学时：64适用专业：机械制造与自动化1．前言1.1课程定位《三维实体造型》课程是机械制造与自动化专业一门重要的专业课。
在专业人才培养方案中有着重要的地位和作用。
本课程主要讲授三维绘图基础知识、观察三维模型的方法、创建三维实体、编辑三维对象、复杂实体造型、三维图形的标注、复杂三维造型绘制综合实例、工程图的生成等，使学生具有使用三维软件进行实体造型的能力，培养学生综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
通过本课程的学习，使学生具备利用三维软件进行零件建模、装配和生成工程图的能力，并为后续课程奠定基础。
它的前修课程是《机械制图》、《计算机基础》，它的后续课程有《CAM软件应用》等专业课。
1.2设计思路通过专业走访、岗位调研、毕业生质量跟踪调查、岗位分析等大量调研工作，制定出本课程标准的总体思路：将“示范与讲解”、“实践与理论”、“技能与知识”、“单元与综合”、“训练与考核”有机地融于一体；紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容；打破传统的以“了解”、“掌握”为特征设定的学科型课程目标，从“任务与职业能力”分析出发，设定课程目标；变书本知识的传授为动手能力的培养，采用项目训练的模式，按“看”、“练”、“思”、“考”的顺序，结合职业资格证书考证，培养学生的综合能力。
本课程标准以机械制造与自动化专业学生就业为导向，根据行业专家对机械制造与自动化专业所涵盖岗位群进行任务和职业能力分析，以本专业的核心课程所涉及知识为核心，以本专业学生必须具备岗位职业能力为依据，遵循学生由简单到复杂、由单一到综合的认知规律，紧密结合“三维建模师”国家职业资格考试的要求，确定本课程的工作任务模块、课程内容和教学要求。
该标准将本课程的教学活动分解设计成若干任务，以任务为载体组织教学，通过具体零件的设计造型，引出相关专业理论知识，使学生在完成各个项目训练的过程中逐渐展开对专业知识、技能的理解和应用，培养学生综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。
史上最强CAD第九章三维实体造型PPT课件
2021/4/6
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9.5.4 通过扫掠创建三维实体
使用扫掠命令，可以通过沿开放或闭合的二维或三维路径扫掠开放或闭合 的平面曲线（轮廓）来创建新实体或曲面。可以扫掠多个对象，但是这些对象必 须位于同一平面中。如果沿一条路径扫掠闭合的曲线，则生成实体。
（1）功能。通过沿路径扫掠二维曲线来创建三维实体或曲面。 （2）调用方法。 命令：SWEEP 菜单：绘图→建模→扫掠 图标：建模工具栏中的
9.6.2 切换绘图平面
进入轴测图模式后，光标将会变成为倾斜的十字，为了作图方便，通常采用下列方法 进行绘图平面之间的切换： 方法一 利用“Ctrl+F5”或“Ctrl+E”，通过观察十字光标的变化确定绘图平面。 方法二 使用ISOPLANE命令，在命令提示下键入字母L、T、或R，可分别选择左平 面、顶平面和右平面。
（7）Z轴（ZA）：此选项通过定义Z轴的正方向来设置当前XY平 面。
（8）上一个（P）：恢复上一个UCS。 2021/4/6（9）世界（W）：将当前用户坐标系设置为世界坐标系。WCS是 3
在创建用户坐标系时，经常使用“三点”方式，即通过指定3个点 来定义原点以及X轴、Y轴的正方向。
使用方法：选择菜单→工具→新建UCS→三点。
改变视图显示
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项目训练 绘制三维机械零件模型
（5）画圆柱。
• 画辅助线：在底板上表面画辅助中心线。 • 画圆柱：圆心在底板中心，半径分别为R10、R17，高度为25，如图所示。 • 删除辅助线。
（6）消隐显示图形：HIDE回车。如图所示。
2021/4/6
绘制圆柱
消隐显示图形
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三维实体造型在制图教学中的应用4页word
三维实体造型在制图教学中的应用《工程制图》是工程类学生必须掌握的一门实践性较强的专业基础课，主要任务是培养学生具有一定的识读和绘制工程图样的能力与一定的空间想象能力。
大量的空间立体分析是本课程不同于其他课程的一个显著特点。
传统的教学模式是从二维到三维再到二维，由于学生的空间想象能力较差，学习起来比较吃力。
教学实践表明，借助于CAD软件的三维实体造型功能，通过对工程形体的实体模型演示，把工程形体的抽象、静止的内容转换成形象、生动的立体模型图，采用先三维、后二维、再三维的模式进行教学，既可培养学生的思维能力，也可提高教学质量，收到良好的教学效果。
CAD三维实体建模概述目前的三维实体造型软件很多。
常用的软件有UG，Pro/Engineer，SolidWorks，CAXA，AUTOCAD等，该类软件一般都具有二维和三维绘图功能，能完成三维实体造型并能从实体造型生成三视图和剖面图，可以绘制显示真实的色彩、材质、表面特征、光影及背景特征的高质量效果图。
在教学中使用三维实体造型软件，可以把工程形体制作成效果逼真、生动形象的实体模型，在具体演示中实体可以实现任意方向的旋转、任意截面的剖切，可以很清晰地观察物体的各部分结构。
AUTOCAD在工程制图中应用比较广泛，学生比较熟悉。
AUTOCAD实体造型在制图教学中的应用截交线、相贯线截交线是由平面截切立体所产生的表面交线，相贯线是两立体结交所产生的表面交线，是工程制图教学中学生较难掌握的一个章节。
在传统工程制图教学中，求截交线、相贯线等内容，都是用立体表面取点、辅助面等方法来解决此类问题，这样讲解起来学生很难理解空间之间的相互关系。
引入三维实体造型，在AUTOCAD中，让学生自己观察，通过截切命令后产生的截切形体的截交线的形状（如图1所示）以及两个物体相交产生的相贯线的形状（如图2所示），总结截交线、相贯线的投影规律，增强感性认识，可以为求截交线、相贯线的三视图打下良好的基础。
第九章 三维造型基础知识.ppt
➢LENGTHEN（拉长）、EXTEND（拉 伸）、TRIM（修剪）、BREAK（打断）： 这些命令常常作用于编辑三维直线或曲线， 但不适于编辑表面和实体模型。
➢SCALE（缩放）：该命令可以根据指定 的基点放大或缩小3D对象。
根据UCS进行编辑
除以上命令外，还有一部分命令能够根 据当前的UCS坐标来进行编辑操作。但是使 用这些命令时，一般应先创建新的UCS坐标 系，使被编辑的图形对象位于当前UCS平面 内A ，这样操作的结果比较容易控制。
➢ OFFSET（偏移）：该命令可用于平移 3D直线或2D曲线。使用该命令平移三 维直线时，该直线与当前UCS平面的夹 角保持不变。
A B
C
➢ ARRAY（阵列）：该命令所产生的矩 形及环形阵列应与当前UCS平面平行， 即只能在XY平面内复制出新的图元。
➢ROTATE（旋转）：该命令可以接受点的 X、Y、Z坐标，但只能使对象在XY平面
图9-4
用户坐标系
缺省情况下，AutoCAD坐标系为世界坐 标系，除此之外，用户还可以建立自己的用 户坐标系，该坐标系是可以变动的坐标系， 坐标轴方向按右手螺旋法则确定。
进行三维绘图时，UCS用户坐标系特别 有用，而且用户可以在任意位置、沿任何方 向建立UCS坐标，从而使三维作图变得更加 容易。
E
内绕经过输入点的X轴旋转，并将输入的
D
旋转角当作XY平面内的角度进行处理。
➢MIRROR（镜像）：该命令只接受XY平 面内的二维镜像直线，操作完成后，图 形对象仅在XY平面内进行镜像。Βιβλιοθήκη 设置形体基面高度与拉伸厚度
在命令行中执行ELEV命令可以设 置将要绘制图形的基面高度和拉伸厚度。
当用户使用ELEV命令赋予图形一个基面 高度后，在以后绘图时，无论是二维图
三维实体造型技术—基于Solidworks三维建模
圆角特征
圆角特征在零件设计中的作用重大，在零件上加入圆角特征， 有助于在造型上产生平滑变化的效果。设计者可以为一个面 的所有边线、所选的多组面、所选的边线或边线环生成圆角。 一般而言，在生成圆角时最好遵循以下规则：
•在添加小圆角之前添加较大圆角。当有多个圆角会聚于一个顶点时，先 生成较大的圆角。
•在生成圆角前先添加拔模。如果您要生成具有多个圆角边线及拔模面的 铸模零件，在大多数的情况下，用户应在添加圆角之前添加拔模特征。
草图编辑工具
• 1 转换引用实体 • 2 等距实体 • 3 圆角与倒角 • 4裁剪与延伸 • 5 镜像与动态镜像 • 6 阵列
编辑草图命令
3.1 图形编辑命令 3.1.1 选取实体 1. 单一选取 2. 多重选取 3. 框选实体
3.1.2 绘制圆角
3.1.3 绘制倒角
3.1.4 等距实体
3.1.5 转换实体
第 2 讲 基本知识与草图绘制
基本知识
2D草图
2D草图
2D草图
• 草图生成草图特征
拉伸 扫描
旋转 放样
第2章 草图绘制内容要点
第2章 草图绘制内容要点
绘制草图
绘制草图
绘制草图
草图工具栏
草图的基本知识
• 1 草图绘制时鼠标的操作方法： 1）“单击-单击”方式
•
2）“单击-拖动”方式
中心矩形
3点边角矩 形
3点中心矩 形
平行四边 形
圆心/起点/ 终点画弧
单击【草图】工具栏中的【中心矩形】按钮 ，或者单击 【工具】→【草图绘制实体】→【中心矩形】菜单项， 然后根据提示分别指定矩形的中心和一个对角点 单击【草图】工具栏中的【3点边角矩形】按钮 ，或者 单击【工具】→【草图绘制实体】→【3点边角矩形】 菜单项，然后根据提示分别指定矩形的3个角点
AutoCAD第9章 三维实体建模基础
9.1 三维实体建模的基本知识
(1)三维实体建模 绘制三维图形首先要进行三维建模。在AutoCAD中， 二维对象都是在XY平面上，因此，赋予图形对象一个Z 轴方向的值，就可得到一个三维对象，这个过程称为建 模。 AutoCAD 提供了 3 种建模方式：线框模型、表面模 型和实体模型。实体模型是最高级的一种，也是最方便、 最实用的一种。它除具有线框模型和表面模型的所有特 征外，还具有体的信息，可以对三维形体进行各种物性 计算，如质量、重心、惯性矩等。本节着重介绍三维实 体建模的有关基本知识。
5
图9.2 新建UCS坐标
6
图9.3 用户坐标系的应用
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3）UCS的命名、正交及设置
图9.4 “UCS”对话框
8
图9.5 当前坐标信息
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图9.6 正交UCS
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图9.7 UCS图标设置
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（4）动态UCS 单击“辅助绘图工具栏”中的“DUCS”按钮，使动 态UCS功能打开，就可以使用动态 UCS 在三维实体的 任意平面上创建对象，而无须手动更改 UCS 方向。
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图9.11 “三维建模”界面
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图9.12 “建模”工具条
（2）绘制球体 【命令】 工具栏：在“三维建模”面板上，单击“球体”命 令图标按钮 命令行：SPHERE 下拉菜单：“绘图”→“建模”→“球体”
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图9.13 长方体建模
图9.14 消隐后的长方体
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图9.15 球体建模
图9.话框
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图9.10 “视口”设置
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9.2 三维实体建模
9.2.1 基本三维实体建模 AutoCAD 2007 提供了一组基本三维实体建模的命 令，包括多段体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱 体、圆环体、棱锥和螺旋等。在进行三维实体建模时， 先将界面切换栏中的界面切换到“三维建模”，如图 9.11所示。 （1）绘制长方体 【命令】 工具栏：在“三维建模”面板上，单击“长方体” 命令图标按钮
三维实体建模详解
三维实体建模三维实体建模的方法主要有以下几种方式如：三维线架建模、叠加法建模、混合建模法等。
在三维实体建模中，具体运用何种建模法，应根据模型的具体情况而定。
●三维线架法建模：三维线架建模法是指在空间各坐标平面内绘制相应的平面图，由这些平面图图形搭建起空间的三维线架图。
然后，用生成三维实体的命令，创建三维实体模型。
●叠加建模法：叠加法建模是指在创建的基本实体的基础上，通过加、减实体进行实体模型的创建。
●混合法建模：混合法是综合以上的建模方法。
【实训任务1】运用“线架结构建模法”绘制如图1所示的支架三维实体模型。
图1 支架三维实体模型●应用线架结构建模方法创建三维模型的操作步骤：在前视平面上绘制草图（1）在前视平面中绘制平面图形。
单击【视图】工具栏上的【前视】工具按钮，将【前视平面】设置为当前的绘图面。
绘制如图1-1所示的图形，并将图形2、5生成【面域】。
在前视平面上，绘制6个独立的图形，其中：二个同心圆（3、4）：其中心高度为50，圆直径大小分别为“70”和“38”（将生成圆筒造型）；二个矩形（1、5）：下面的矩形其大小为：70 ×5（该矩形将生成支架底坐标底部的通槽）。
上面的矩形大小为：图1-2 在前视平面绘制平面图8 × 48（该矩形将生成上面的“开口通槽”）。
草图（2）：用于创建圆筒两端的支撑。
长度为70，高度为35，垂直高度为50，其圆弧半径比R35略小一点。
直线（6）：该直线用于定位直径分别为26和16的圆。
直线的长度为85，垂直高度为90。
在左视平面上绘制草图（2）在左视平面上绘制草图。
单击【视图】工具栏上的【左视】工具按钮，将【左视平面】设置为当前的绘图面。
绘制如图1-3所示的图形，并将各图其生成【面域】。
在左视平面上绘制4个独立的图形。
其中：底座草图（7）：如图中“红色”图形所示。
坚固座草图（8）：宽度为40，顶端圆弧半径为R20，圆弧中心高度为90。
两个同心圆（9、10）：用于创建紧固座图1-3 在左视平面上绘制草图两端的沉孔造型。
三维实体造型技术_第一部分_3
第6节参数化设计前面谈到的造型技术在具体应用于一个产品模型后，形成了固定的模型数据，当需要改变产品模型的某一数据时，只有删除该模型，再重新进行模型的造型设计。
这对于同类产品不同型号的产品设计造成了极大的不便。
因而在目前流行的CAD系统中又创造应用了参数化设计技术，可以对已有产品模型的数据进行修改，以形成新的产品模型，从而加快产品设计的速度。
在新产品的研制过程中，约70尬80%的成本耗费于设计阶段，因此，如何开发、研究先进的设计方法和工具以提高产品设计的效率是至关重要的。
设计是创造性的活动，需经多次循环而逐步求精。
无论是全新设计或是局部更新设计，设计师总是在设计要求等条件的限制下，自设计开始的概念设计阶段，便开始将其设计活动勾画在图纸之上。
从概念到具体的结构设计，设计师的几乎所有创作活动都蕴含于产品图纸(含电子图档)的演变与衍生之中。
虽然图形的生成与演变在设计活动中占有基础性的地位，但并非设计活动的基本特征和本质表现。
人工智能学研究认为：设计问题是约束满足问题(CSP: constraint satisfaction problem),即给定功能、结构、材料及制造等方面的约束描述，求得设计对象的细节。
由此而生的参数化设计就是：用几何约束、工程方程与关系来说明产品模型的形状特征，从而达到设计一簇在形状或功能上具有相似性的设计方案。
目前能处理的几何约束类型基本上是组成产品形体的几何实体公称尺寸关系和尺寸之间的工程关系。
参数化设计的关键是：几何约束关系的提取和表达、几何约束的求解以及参数化几何模型的构造。
目前，二维参数化设计技术已发展得较为成熟，在参数化绘图方面已得到了广泛应用。
而三维参数化造型能处理的问题还比较简单，能处理的类型主要是轴线、平面和轴对称面；能处理的约束类型还很有限，如：(1) 两个或多个平面间的垂直距离;(2) 两个或多个轴线间的垂直距离;(3) 两个或多个平面间的角度;(4) 轴和平面间的垂直距离；(5) 两个或多个轴线间的角度；(6) 轴和平面间的角度;(7) 轴对称面的半径等。
10组合体的三视图表达几何产品造型设计与分析课件
1.弄清视图中图线的含义
中心线、轴线、对称线 一般用点画线表示。
粗实线和虚线的含 义有3种可能： 1）形体表面的积聚
性投影 2）形体表面棱线的
投影 3）回转表面轮廓线
的投影
轴线
平面的积 聚性投影
表面棱线的投影
对称线
圆柱面轮廓 线的投影
中心线
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2. 利用封闭线框，判断形体表面的相对位置关系
一般来说，视图中的一个封闭线框表示一个面的投影。这个面可 以是平面、曲面，或者光滑过渡的平面和曲面的组合。如果在视 图中出现线框套线框的情况，通常说明几个面凹凸不平或者有通 孔。
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步骤2：布置视图
中心线 对称线
轴线
凸台
支撑板
圆筒
底板
肋板
轴线
基线
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步骤3：画底稿
为了快速地画图，画图的先、后顺序是先画实体，再画孔、洞。 用细线逐个画出各个基本体的三视图，注意事项： （1）每个基本体的绘制，都应从反映其形状特征的视图画起。 先画主要部分，后画次要部分；先确定形体的位置，再绘制其 形状；先画整体形状，后画局部细节。 （2）对于每一基本体，最好是三个视图配合着画。利用投影 之间的对应关系，将几个视图配合起来画。这样可以节省测量 时间，提高绘图速度。 （3）注意各个基本体之间的相对位置关系。 （4）注意正确画出各形体的表面过渡关系。
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2、相切 当两个形体表面相切时，如果两个表面在相切处光滑过渡， 由于不存在轮廓线，则不应将切线画出。如果两个表面在 相切处不是光滑过渡，则应画出切线。 无线
无线
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3、相交 两个形体的表面相交时，应画出它们的交线。 有线
有线
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济源职业技术学院教案首页第九章组合体的三维实体造型本章重点；三维实体编辑命令、本章难点；实体剖切、倒角，圆角命令本章要求；能熟练运用各种命令，做出符合要求的三维实体造型四、本章内容：§9－1 三维实体的编辑和布尔运算；实体模型具有线框模型和表面模型所没有的体的特征，其内部是实心的，所以用户可以对它进行各种编辑操作，如穿孔、切割、倒角和布尔运算，也可以分析其质量、体积、重心等物理特性。
而且实体模型也能为一些工程应用，如数控加工、有限元分析等提供数据。
创建实体模型的方法归纳起来主要有两种；一种是利用系统提供的基本实体创建对象来生成实体模型；另一种是由二维平面图形通过拉伸旋转等方式生成三维实体模型。
前者只能创建一些基本实体，如长方体、圆柱体、圆椎体、球体等；而后者则可以创建出许多形状复杂的三维实体模型，是三维实体建模中一个非常有效的手段。
对三维实体不仅可以进行复制、删除、移动等操作（其操做方法与二维图形的编辑类似，不再介绍）而且可以进行三维阵列、三维镜像、三维旋转、对齐等命令。
一、三维阵列；用于在三维空间中将实体进行矩形或环形阵列。
该命令可用于大量性通用构件模型的阵列复制，用户只需创建好一个实体，就可将该实体按一定的顺序在三维空间中排列，极大地减少工作量。
命令格式：◆命令行：3Darray(回车)◆菜单：[修改]→[三维操作]→[三维阵列]◆工具栏：单击[修改]工具栏上的[阵列]按钮步骤：1)输入命令：3Darray(回车)。
2)选择矩形阵列或环形阵列。
3)如果用户选择矩形阵列，系统提示输入阵列的行数、列数、层数以及行距、列距和层距：如果选择环形阵列，则系统提示阵列环形的中心点坐标、复制数目、阵列的环绕角度。
在创建环形阵列时，如果旋转角度输入为负值，则表示沿顾时针方向阵列；输入正值，则表示沿逆时针方向阵列。
4)选择实体对象．5)回车。
二、三维镜像命令格式：◆命令行：Mirror3D(回车)◆菜单栏：[修改]→[三维操作] →[三维镜像]◆工具栏：单击[修改]工具栏上的[镜像]按钮步骤：1)输入命令：Mirror3D(回车)。
2)选择对象，可选择多个对象，选择完后回车。
3)指定镜像轴线上第一点。
4)指定镜像轴线上第二点。
5)系统提示是否删除源对象，选择后回车。
三、三维旋转此命令可将实体按一定的轴进行旋转，以满足作图的需要。
命令格式，◆命令行：Rotate3D(回车)◆菜单栏：[修改]→[三维操作]→[三维旋转]◆工具栏，单击[修改]工具栏上的[旋转]按钮步骤：1)选择对象后回车。
2)指定基点。
3)指定旋转角度。
四、下述4条编辑命令仅对具有质量的三维实心体有效；1、实体斜面倒角在机械设计中常常对机械零件的边缘、棱缘进行倒角处理。
实体倒角包括斜面倒角和圆弧倒角，下面先进行实体的斜面倒角。
命令格式：◆命令行：Chamfer(回车)◆菜单：[修改]→[倒角]◆工具栏：单击[修改]工具栏中的[倒角]按扭步骤：1)输入命令：Chamfer(回车)，出现如下提示：当前倒角距离1＝5．0000，距离2＝5．0000(回车)。
2)选择一条线作为等角线，等角线是实体表面形状的边缘线，两个表面的交线即等角线。
3)基表面选择。
等角线所在的其中一个平面即为基表面。
4)回车，AutoCAD选择等角线所在的其中一个平面为基表面，回车即认可。
如果要选择另一个面为基表面，则要输入Next。
5)说明基表面倒角尺寸即输入斜面倒角的长度。
回车即接受默认值。
指定另一表面的倒角长度。
6)选择基表面上的边用于倒角，回车接受默认值表示选择基表面上的所有边，这些都将被按照同一尺寸进行倒角。
2、实体圆弧倒角命令格式：◆命令行：键入Fillet(回车)◆菜单栏：[修改]→[圆角]◆工具栏：单击[修改]工具栏中的[圆角]按扭步骤： 1)输入命令：Fillet(回车)。
2)当前模式，模式：修改，半径：5．0000(回车)。
3)选择第一个对象或{多段线(P)／半径(R)／修剪(T))。
4)输入圆角半径<5．0000>：回车键入倒角圆弧的半径；回车接受默认值。
5)选择边或[链(C)／半径(R)L选择要被倒角的边。
3、实体剖切通过定义截面，把一个实体对象切割成两半，并对切开的部分进行选择性保留，从而生成新的实体。
命令格式：◆命令行：Slice(回车)◆菜单栏：[绘图]→[实体]→[剖切]◆工具栏：单击[实体]工具栏上的[剖切]按钮步骤：1)输入命令；Slice (回车）。
2)用鼠标选择要剖切的实体对象。
3)重复选择要剖切的实体对象，不再选择时回车即可。
4)定义分割平面。
5)选择所要保留的那一半实体，点击那一半即可。
回车则说明两半都要。
对剖切平面选择的几点说明：对象：对象选项说明定义的分割平面是二维对象，即圆、椭圆、圆弧、样条线、多义线等。
所定义的二维对象在分割实体对象之前就已经存在。
Z轴：Z轴选项说明定义的分割平面是平行于XY平面且有一点在Z轴上的二维平面。
键入Z后，命令行显示为：选择位于XY平面内的一点；选择Z轴一点。
视图：视图选项说明定义的分割平面与当前视平面对齐。
输入V后，命令行显示：指定一点即可定义分割平面的位置。
XY平面／YZ平面／ZX平面XY平面／YZ平面／ZX平面选项说明定义的分割平面，平行于当前UCS中的XY／YZ ／ZX平面。
输入ZY后，命令行显示：指明一个点确定XY平面的位置。
3点：3点选面说明用3点来定义分割平面。
回车接受默认值，命令行显示：选定第1点：选定第2点：选定第3点：4、实体截面实体剖切与实体截面的区别是：实体剖切是提用分割平面将实体的对象分割成若干块，从面生成若干个新的实体；而实体截面是利用一个剖面将实体对象剖切开，然后看面域(或无名块)与实体对象相交截面的剖面视图。
命令格式：◆命令行：Section(回车)◆菜单栏：[绘图]→[实体]→[截面]◆工具栏：单击[实体]工具栏上的[切割]按钮步骤：1)输入命令：Section(回车)。
2)选择要被剖视的实体对象。
3)[对象／Z轴／视图／XY平面／YZ平面／ZX平面／3点]：定义剖视平面这些选项的含义与Slice命令中出现的选项含义相同。
操作完毕，即生成剖面视图，用Move命令移动生成的新对象，以便查看.二、布尔运算；逻辑布尔运算，是由英国著名的数学家George Boole发明的，定义的操作方式有：与，或、非、异或。
在CAD制图过程中，我们经常用到的就是与、或、非三项，即并、差、交。
布尔操作就是通过实体的部分进行重叠、连接、裁剪、编辑等手段来实现所期望的实体模型的操作。
1．实体结合实体结合是两个单独的实体连接而生成一个完整的独立实体。
生成的新实体是两个实体加上它们的公共部分组成的实体。
命令格式：◆命令行：Union(回车)◆菜单：[修改]一[实体编辑]一[并集] ·◆工具栏：单击[实体编辑]工具栏上的[并集]按钮步骤：1)输入命令：Union(回车)。
2)选择要结合的实体对象(图中的球体)。
3)再选择别一个实体对象(图中的长方体)。
4)若不再选择，回车即可。
操作结束，AutoCAD将以上两个实体连接成为一个新的实体.2.实体裁减实体裁减是从两个实体中裁去其中一个与其重叠相交的部分后生成的新实体。
命令格式：◆命令行：Sublract(回车)◆菜单栏：[修改]→[实体编辑]→[差集]◆工具栏：单击[实体编辑]工具栏上的[差集]按钮步骤；1)精入命令：Subtract(回车)。
2)选择实体和区域作为源对象从中裁减。
3)选择被裁减对象。
选择裁减对象是有顺序的，Subtract命令要求先选定要从中裁减的源对象，然后再选定要被裁掉的对象。
4)回车。
操作完毕，就生成了新实体。
3．实体重叠；实体重叠是两个实体在连接后产生交叉重叠部分的操作，生成的新实体是它们共同拥有的那部分实体。
命令格式：◆命令行：Intersect[(回车)◆菜单栏：[修改]→[实体编辑]→[交集]◆工具栏：单击[实体编辑]工具栏上的[交集]按钮步骤：1)输入命令：Intersect[(回车)。
2)选择实体对象．3)选择另一个要重叠的实体对象。
4)回车。
§9－2 组合体的三维实体造型；综合实例讲解；用轴支架的二维图形及尺寸，绘制三维图形。
一、绘图方法与步骤；1、设置绘图界限；594×420。
2、设置图层；细点画线层、截面层、实体层。
3、调出工具条：坐标系(Ues)、视点(View)、实体(Solids)、实体编辑(SolidsEdilting)工具条。
4、绘制图形二、绘制底板：设置实体层为当前层。
选择观察视点：西南等轴测(SWlsometric)。
第一步：绘制长方体。
单击图标→提示：指定长方体的起点→输入：0，0，0↓→提示：指定角点或[立方体(C)长度(L)]→输入：L↓→提示：指定长度→输入：200↓→提示：指定宽度输入：120↓→提示：指定高度→输入：25↓。
第二步：倒R30圆角。
单击图标→提示：选择第一个对象或[多段线(P)／半径(R)／修剪(T)]→选择需倒角的边→提示：输入圆角半径＜10.000＞→输入：30↓→，提示：选择边或[链(C)半径(R)]→↓。
第三步：在长方体的上表面绘制直径44的圆，并拉伸其高度为25的实体设置细点画线层为当前层．启用直线命令在长方体的上表面绘制细点画线。
设置截面层为当前层，启用圆命令绘制直径44的圆(过程略)。
设置实体层为当前层，拉伸直径44的圆周。
单击图标→提示：选择拉伸对象→选择两直径44的圆‘提示：指定拉伸高度→输入：－25↓→提示：指定倾斜角度＜0＞，→↓。
第四步：实体布尔运算一减运算。
单击图标一提示：选择被减对象、选择长方体，并按Enter健一提示：选择减去对象一选择两个直径44圆，按Enter键，如图(a)所示。
三、绘制立板第一步：新建UCS坐标系。
单击图标→提示：选择选项→输入：N↓→提示：指定原点或选择选项→：3／→提示：指定新原点→指定长方体的左上角点→在x轴正向上指定点→指定长方体的左下角点→提示：在Y轴正向上指定点→指定右上角点。
第二步：绘制立板截面图，并拉伸截面为实体。
设置截面层为当前层，启用多段线命令绘制立板的后表面(过程略)。
设置实体层为当前层．拉伸截面为厚60mm的实体(输入拉伸高度为-60) (过程第三步：减运算：从立板中减去内圆柱。
四、绘制肋板第一步：设置截面层为当前层。
启用多段线命令绘铡两个肋板的后截面(过程略)。
第二步：设置实体层为当前层。
启用拉伸命令拉伸截面为厚度30mm的实体(过程略).五、并运算单击图标→提示：选择并运算对象→选择底板、立板、两个肋板→按Enter键。
六、关闭用户坐标系UCS：单击图标→显示UCS对话框→单击“设置”选项卡→关闭UCS→单击“确定”按钮。