AutoCAD_2010中文版应用第11章 三维图形建模
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1．三维笛卡儿坐标系 三维笛卡尔坐标通过使用三个 坐标值来指定精确的位置（X、Y、 Z）。三维笛卡儿坐标系是在二维 笛卡儿坐标系的基础上增加了新的 坐标轴（Z轴）形成的。用户可以 使用基于当前坐标系原点的绝对坐 标值或基于上一个输入点的相对坐 图11-1 三维笛卡尔坐标系 标值来确定点位置。如图11-1所示。
图11-5 【UCS】对话框
11.2 三维视图观察 11.2.1 设置视点 1．功能
在绘制二维图形时，所绘制的图形都是与XY平面相平行的。而 在三维环境中为了观察模型的局部结构，则需要改变视点。使用 【视点】命令来设置观察方向的方式更直观，可直接指定视点坐标， 系统则会将观察者置于该视点位置向原点（0,0,0）方向观察图形。 2．命令调用
2．柱坐标系 柱坐标系与二维极坐标类似。它
在垂直于XY平面的轴上指定另一个坐 标。柱坐标系通过定义某点在XY平面 中与UCS原点的距离，在XY平面中与X 轴所成的角度以及Z值来定位该点。 柱坐标的输入格式可采用“XY平面距 离<XY平面角度，Z坐标（绝对坐 标）”、“@XY平面距离<XY平面角度， Z坐标（相对坐标）”两种方式。例 如，输入坐标5<30,6 表示距当前UCS 的原点5个单位、在XY平面中与X轴成 30度角、沿Z轴6个单位的点。如图 11-2所示。
图11-2 柱坐标系
3．球坐标系 三维球坐标系通过指定某个位置
距当前UCS原点的距离、在XY平面中 与X轴所成的角度以及与XY平面所成 的角度来指定该位置。三维视图中的 球坐标输入与二维视图中的极坐标输 入相类似，通过指定某点距当前UCS 原点的距离、与X轴所成的角度（在 XY平面）以及与 XY 平面所成的角度 来确定点的位置。球坐标的输入格式 可采用“XYZ距离<XY平面角度<和XY 平面的夹角（绝对坐标）”、“@XYZ 距离<XY平面角度<和XY平面的夹角 （相对坐标）”等不同的方式。
图11-4 【UCS】工具栏
用户可以在【UCS】工具栏中选择【命名UCS】按钮，或者在功 能区【视图】选项卡的【坐标】面板中选择【命名UCS】命令按钮， 即 可 打 开 【UCS】 对 话 框 。 在 【UCS】 对 话 框 中 有 【 命 名 UCS】 、 【正交UCS】和【设置】三个选项卡，用户可以在此进行相应的设 置。如图11-5所示。
用户可用以下操作方法之一调用该 命令。 从菜单依次单击【视图】→【三维 视图】→【视点预置】工具按钮。图 11-8 【视点预置】对话框 在命令行输入【Ddvpoint】，按 【Enter】键执行。
图11-3 球坐标系
4．坐标轴设置工具 在创建三维模型时，需要使用三维坐标，包括X、Y、Z三个坐
标轴。在用户坐标系（UCS）中允许修改坐标原点的位置及X、Y、Z 轴的方向，以便于绘制和观察三维对象。UCS命令用于定义新的用 户坐标系的坐标原点及X、Y轴的正方向，然后根据右手定则确定Z 轴的正方向。用户可以在菜单栏中的【工具】→【工具栏】菜单选 项中调出【UCS】和【UCSⅡ】两个工具栏，用于编辑对象的坐标轴。 如图11-4所示。
图11-6 动态坐标和方位罗盘
11.2.2 设置视图
1．功能
创建三维模型前，通常先要对视图进行设置。用
户可以切换至【三维建模】空间，利用【视图】选项
卡提供的选项进行设置。
2．命令调用
用户可采用以下操作方法之一调用该命令。
在功能区【视图】选项卡【视图】面板上选择所
需视图方式。
从菜单栏依次单击【视图】→【三维视图】。
在命令提示行输入【View】，按【Enter】键执行。
Leabharlann Baidu3．命令操作
图11-7 【视图】下拉列表
可在【视图】工具面板左侧的【视图】下拉列表
中选择任意视图类型，也可以单击列表下侧的下拉按
钮，以显示系统提供的全部视图类型。如图11-7所示。
11.2.3 视点预置 1．功能
视点预置是指通过指定在XY平面中 视点与X轴的夹角和视点与XY平面的夹 角来设置三维观察方向。 2．命令调用
用户可采用以下操作方法之一调用该命令。 从菜单栏依次单击【视图】→【三维视图】→【视点】按钮。 在命令提示行输入【Vpoint】，按【Enter】键执行。
3．命令操作 用户可通过在绘图区域上显示的罗盘来定义视点，罗盘位于屏
幕的右上角，它是一个平面显示的球体。罗盘上显示的有一个小十 字光标，用户可以使用定点设备移动这个十字光标到球体的任意位 置，当移动光标时，三轴架将会根据罗盘指示的观察方向旋转。如 果要选择一个观察方向，可将定点设备移动到罗盘的适当位置然后 单击鼠标左键，图形将根据视点位 置变化同步更新。如图11-6所示。 如果在“定义视点”状态选择“旋 转”选项，则需要分别指定观察视 线在XY平面中与X轴的夹角，以及 观察视线与XY平面的夹角。
2．曲面模型 曲面模型是用来描述三维对象的，它不仅定义了三维对象的边
界，还具有面的特征。曲面模型适合用于创建较为复杂的曲面。它 一般使用多边形网格定义镶嵌面。对于由网格构成的曲面，多边形 网格越密，曲面的光滑程度越高。由于曲面模型具有面的特征，可 以对其进行面积的计算、消隐、着色和渲染等操作。 3．实体模型
实体模型是三维模型的最高级方式。实体模型是包含信息最多， 具有质量、体积、重心和惯性矩等特性。与传统的线框模型相比， 复杂的实体形状更易于构造和编辑，用户还可以将实体分解为面域、 体、曲面和线框对象。
11.1.2 三维建模使用的坐标系 三维模型是建立在三维坐标系中的，与XY平面二维坐标系统相
比，三维坐标系增加了一个Z轴，与二维坐标系中的X和Y轴一起构 成了三维坐标系统。三维坐标系统包括有三维笛卡儿坐标系、柱坐 标系和球坐标系。
11.1 三维绘图基础 11.1.1 三维模型的分类
在AutoCAD中，根据三维模型的创建方法及存储方式不同，三 维模型可以分为线框模型、曲面模型和实体模型三种类型。 1．线框模型
线框模型是由对象的点、直线和曲线组成。在AutoCAD中可以 通过在三维空间绘制点、线、曲线的方式得到线框模型。线框模型 只具有边的特征，没有面和体的特征，无法对其进行面积、体积、 重心等的计算，也不能进行消隐和渲染等操作。
图11-5 【UCS】对话框
11.2 三维视图观察 11.2.1 设置视点 1．功能
在绘制二维图形时，所绘制的图形都是与XY平面相平行的。而 在三维环境中为了观察模型的局部结构，则需要改变视点。使用 【视点】命令来设置观察方向的方式更直观，可直接指定视点坐标， 系统则会将观察者置于该视点位置向原点（0,0,0）方向观察图形。 2．命令调用
2．柱坐标系 柱坐标系与二维极坐标类似。它
在垂直于XY平面的轴上指定另一个坐 标。柱坐标系通过定义某点在XY平面 中与UCS原点的距离，在XY平面中与X 轴所成的角度以及Z值来定位该点。 柱坐标的输入格式可采用“XY平面距 离<XY平面角度，Z坐标（绝对坐 标）”、“@XY平面距离<XY平面角度， Z坐标（相对坐标）”两种方式。例 如，输入坐标5<30,6 表示距当前UCS 的原点5个单位、在XY平面中与X轴成 30度角、沿Z轴6个单位的点。如图 11-2所示。
图11-2 柱坐标系
3．球坐标系 三维球坐标系通过指定某个位置
距当前UCS原点的距离、在XY平面中 与X轴所成的角度以及与XY平面所成 的角度来指定该位置。三维视图中的 球坐标输入与二维视图中的极坐标输 入相类似，通过指定某点距当前UCS 原点的距离、与X轴所成的角度（在 XY平面）以及与 XY 平面所成的角度 来确定点的位置。球坐标的输入格式 可采用“XYZ距离<XY平面角度<和XY 平面的夹角（绝对坐标）”、“@XYZ 距离<XY平面角度<和XY平面的夹角 （相对坐标）”等不同的方式。
图11-4 【UCS】工具栏
用户可以在【UCS】工具栏中选择【命名UCS】按钮，或者在功 能区【视图】选项卡的【坐标】面板中选择【命名UCS】命令按钮， 即 可 打 开 【UCS】 对 话 框 。 在 【UCS】 对 话 框 中 有 【 命 名 UCS】 、 【正交UCS】和【设置】三个选项卡，用户可以在此进行相应的设 置。如图11-5所示。
用户可用以下操作方法之一调用该 命令。 从菜单依次单击【视图】→【三维 视图】→【视点预置】工具按钮。图 11-8 【视点预置】对话框 在命令行输入【Ddvpoint】，按 【Enter】键执行。
图11-3 球坐标系
4．坐标轴设置工具 在创建三维模型时，需要使用三维坐标，包括X、Y、Z三个坐
标轴。在用户坐标系（UCS）中允许修改坐标原点的位置及X、Y、Z 轴的方向，以便于绘制和观察三维对象。UCS命令用于定义新的用 户坐标系的坐标原点及X、Y轴的正方向，然后根据右手定则确定Z 轴的正方向。用户可以在菜单栏中的【工具】→【工具栏】菜单选 项中调出【UCS】和【UCSⅡ】两个工具栏，用于编辑对象的坐标轴。 如图11-4所示。
图11-6 动态坐标和方位罗盘
11.2.2 设置视图
1．功能
创建三维模型前，通常先要对视图进行设置。用
户可以切换至【三维建模】空间，利用【视图】选项
卡提供的选项进行设置。
2．命令调用
用户可采用以下操作方法之一调用该命令。
在功能区【视图】选项卡【视图】面板上选择所
需视图方式。
从菜单栏依次单击【视图】→【三维视图】。
在命令提示行输入【View】，按【Enter】键执行。
Leabharlann Baidu3．命令操作
图11-7 【视图】下拉列表
可在【视图】工具面板左侧的【视图】下拉列表
中选择任意视图类型，也可以单击列表下侧的下拉按
钮，以显示系统提供的全部视图类型。如图11-7所示。
11.2.3 视点预置 1．功能
视点预置是指通过指定在XY平面中 视点与X轴的夹角和视点与XY平面的夹 角来设置三维观察方向。 2．命令调用
用户可采用以下操作方法之一调用该命令。 从菜单栏依次单击【视图】→【三维视图】→【视点】按钮。 在命令提示行输入【Vpoint】，按【Enter】键执行。
3．命令操作 用户可通过在绘图区域上显示的罗盘来定义视点，罗盘位于屏
幕的右上角，它是一个平面显示的球体。罗盘上显示的有一个小十 字光标，用户可以使用定点设备移动这个十字光标到球体的任意位 置，当移动光标时，三轴架将会根据罗盘指示的观察方向旋转。如 果要选择一个观察方向，可将定点设备移动到罗盘的适当位置然后 单击鼠标左键，图形将根据视点位 置变化同步更新。如图11-6所示。 如果在“定义视点”状态选择“旋 转”选项，则需要分别指定观察视 线在XY平面中与X轴的夹角，以及 观察视线与XY平面的夹角。
2．曲面模型 曲面模型是用来描述三维对象的，它不仅定义了三维对象的边
界，还具有面的特征。曲面模型适合用于创建较为复杂的曲面。它 一般使用多边形网格定义镶嵌面。对于由网格构成的曲面，多边形 网格越密，曲面的光滑程度越高。由于曲面模型具有面的特征，可 以对其进行面积的计算、消隐、着色和渲染等操作。 3．实体模型
实体模型是三维模型的最高级方式。实体模型是包含信息最多， 具有质量、体积、重心和惯性矩等特性。与传统的线框模型相比， 复杂的实体形状更易于构造和编辑，用户还可以将实体分解为面域、 体、曲面和线框对象。
11.1.2 三维建模使用的坐标系 三维模型是建立在三维坐标系中的，与XY平面二维坐标系统相
比，三维坐标系增加了一个Z轴，与二维坐标系中的X和Y轴一起构 成了三维坐标系统。三维坐标系统包括有三维笛卡儿坐标系、柱坐 标系和球坐标系。
11.1 三维绘图基础 11.1.1 三维模型的分类
在AutoCAD中，根据三维模型的创建方法及存储方式不同，三 维模型可以分为线框模型、曲面模型和实体模型三种类型。 1．线框模型
线框模型是由对象的点、直线和曲线组成。在AutoCAD中可以 通过在三维空间绘制点、线、曲线的方式得到线框模型。线框模型 只具有边的特征，没有面和体的特征，无法对其进行面积、体积、 重心等的计算，也不能进行消隐和渲染等操作。