基本三维实体造型

课题：第7章基本三维实体造型课时：共8学时（其中理论1学时，操作7学时），建议分三次课完成。课次理论课时上机课时自学（作业）课时第1次课13第2次课2第3次课2合计17能力目标：视图分析能力；培养读图、识图能力，综合布局能力，空间逻辑思维能力，基本三维实体空间结构逻辑分析；会分析并逻辑分解三维组合体（绘图中的以大化小）；会创建基本三维实体及组合体：掌握三维坐标系，右手法则在坐标系中的应用；会创建基本三维实体：多段体、长方体、柱体、球体、圆环、锥体、楔体等；拉伸、旋转、扫掠、放样的应用；基本三维实体的组合创建应用；会熟练应用视图工具；三维视图、视觉样式、三维动态观察的应用、实时平移与缩放的应用。本章重点：基本三维实体的创建与应用，三维坐标系，三维视图，及视图实时平移与缩放的应用。本章难点：三维实体创建的综合应用、三维坐标系的灵活应用。教学用具：多媒体计算机网络机房，AutoCAD2009软件，随书配套光盘素材：“第7章”。第1次课4学时二维绘图编辑知识技能建构1能力目标：理解并会对象选择、夹点编辑、删除、缩放、旋转、移动、修剪、打断、拉长等命令基本操作。教学重点：对象选择、夹点编辑、删除、缩放、旋转、移动、修剪、打断、拉长等命令的基本操作。教学难点：对象选择、夹点编辑、删除、缩放、旋转、移动、修剪、打断、拉长等命令的熟练应用。教学方法：建议通过操作练习、任务驱动等方法传授基本知识和技能。教学过程：一、三维实体与三维视图怎样理解三维立体与二维平面图形的关系？三维立体造型是二维平面图形进入三维立体空间的结构表现，任何复杂的三维造型都包含了组成实体的不同方向和角度的三维面。系统提供了哪4种三维实体等轴测图？便于观察三维模型，这四种视图是：“西南等轴测”、“东南等轴测”、“东北等轴测”、“西北等轴测”。二、三维视图动态观察、实时平移与缩放1三维视图动态观察“三维动态观察器”的作用是什么？应用“三维动态观察器”可以对三维实体模型从各个方位观察实体模型得到任意角度的三维实体动态视图。“动态观察”包括哪三种观察工具？受约束的动态观察“”、自由动态观察“”、连续动态观察“”。2实时平移与缩放“实时平移”和“实时缩放”工具有哪些功能？绘制三维实体时需要在一个方位上移动并缩放视图到合适位置，从不同侧面去观察实体模型视图的整体或局部，系统提供“实时平移”和“实时缩放”工具。三、视觉样式三维建模时对实体模型和表面模型的显示样式有哪些？这些视觉样式有哪些作用？二维线框、三维线框、三维隐藏、概念和真实。这些视觉样式使用户设计的图形更加直观、而且具有实时性，设计应用形象、方便，在三维设计中应用较多的是三维线框、三维隐藏、概念。切换视觉样式操作方法：在视觉样式工具栏或视图面板中对三维模型的视觉样式切换有五个按钮：二维线框(2)样式“”、三维线框(3)样式“”、三维隐藏(H)样式“”、真实(R)样式“”和概念(C)样式“”。技能实训：打开“第7章/三维视图示例.dwg”图形文件。1、设置坐标球。技巧提示：具有两个值：值为1显示坐标球，值为0不显示坐标球。2、设置三维导航。技巧提示：“ON”表示显示三维导航，“OFF”表示隐藏三维导航，输入“S”可以设置三维导航。3、设置视觉样式。四、三维坐标系AutoCAD2009系统提供的三维坐标系由一个原点（坐标为(0，0，0)）和三个通过原点、相互垂直的坐标轴构成。三维空间中任何一点P都可以由X轴、Y轴和Z轴的坐标来定义，即用坐标值（x,y,z）来定义一个点。AutoCAD2009坐标系包括世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS）。实体上的每一个点都有一个固定的坐标值，可以根据WCS定义UCS，用户坐标系（UCS）可以随时变换坐标原点、旋转坐标轴以及应用绝对三维坐标和相对三维坐标方便绘图。1设置用户UCS坐标系UCS的坐标系原点可以在WCS空间任意位置，Z轴也可以按需要定义成任何方向，一旦定义好Z轴方向，则XY平面按右手直角坐标系规则垂直于Z轴。技能实训：打开素材文件夹“第7章/“三点”方式改变UCS坐标系-原图.dwg”图形文件，应用“三点”方式改变正方体所在的坐标系。2移动UCS：移动UCS用于改变UCS坐标系位置。技能实训：打开素材文件夹“第7章/“Z轴”方式移动UCS坐标系.dwg”图形文件，当前坐标系处于圆柱体的底面，应用Z轴方式改变坐标轴位置使之位于圆柱体顶面。3坐标轴的旋转：坐标轴的旋转是改变UCS的一种方法，它实际上是“三点”定位坐标系的一种补充方式。技能实训：打开素材文件夹“第7章/旋转UCS坐标系示例.dwg”图形文件，将图中圆柱体坐标系应用旋转UCS的方法改变坐标系。五、创建三维实体AutoCAD2009可以创建基本几何体：长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔体、圆环体等。也可以由二维图形创建三维实体：应用拉伸、旋转、扫掠、放样的方法由二维对象创建成三维实体。1多段体：创建具有一定宽度和高度的直线段或曲线段的墙体、桌体或柜体。技能实训：绘制厚20、高300的多段体。2绘制长方体技能实训：绘制长方体50×100×50。技巧提示：该命令通过指定长方体的长度、宽度和高度创建实体，也可以选择其他创建方式。输入数值为正，则沿坐标轴正向创建实体，输入数值为负，则沿坐标轴负向创建实体，长宽高分别与当前坐标系的X、Y、Z轴平行。3绘制球体绘制球体时，只需要指定球体的球心位置和球体的半径就能创建实体。技能实训：以坐标原点为球心，创建半径为25的球体。4绘制圆柱体技能实训：绘制圆柱体时，需要给定圆柱体底面圆心、底面半径和圆柱体高度。绘制底面半径为20、高为30的圆柱。技巧提示：在命令提示行第一行中输入E回车，则选择绘制椭圆柱，先绘制椭圆，然后输入椭圆柱高。5绘制锥体技能实训：绘制圆锥体时依次给定底面中心点位置、底面半径和锥体高度（R30×40）。技巧提示：在命令提示行第一行中输入E回车，则选择绘制椭圆锥，先绘制椭圆，然后输入椭圆锥的高。6绘制棱锥体技能实训：绘制边长为20，高40的六棱锥。7绘制楔体技能实训：绘制楔体时，楔体底面与XY平面平行。楔体是长方体沿对角线切成两半后的结果，因此绘制楔体和绘制长方体的方法相同。绘制长、宽、高分别为30、30、25的楔体。8绘制圆环体技能实训绘制圆环体需要指定圆环中心点坐标、圆环体的半径和圆环体圆管的半径。绘制半径为35，圆管半径为4的圆环体。9应用拉伸创建三维实体用于拉伸的二维对象可以是一个或多个封闭二维图形，也可以是经过差集布尔运算后的封闭二维图形，若二维对象不封闭则拉伸后将绘制曲面。技能实训1、通过拉伸二维图形创建高度为100的六棱柱体。2、沿指定路径拉伸二维图形创建三维实体。3、应用倾斜一定角度（30°）拉伸对象绘制圆台。10应用扫掠命令创建三维实体在AutoCAD2009中，通过沿路径扫掠二维图形创建三维实体或曲面。技能实训：指定路径扫掠二维正方形并扭曲180度创建三维实体。技巧提示：指定二维图形沿路径拉伸或扫掠都可以创建三维实体。在拉伸操作中若直接指定封闭二维图形的拉伸高度相当于应用拖放工具“”创建三维实体，在拉伸操作中应用“倾斜角”将创建台体。在扫掠操作中应用“对齐”、“基点”、“比例”、“扭曲”操作项时可以创建出不同特点的三维实体：“对齐”用于二维图形沿路径扫掠时始终与路径保持垂直；“基点”可以指定二维图形的参考基点沿路径扫掠；“比例”用于指定扫掠过程中图形在起点与终点的大小变化比例；“扭曲”用于指定扫掠过程图形在起点与终点的旋转角度变化。用于拉伸或扫掠操作的二维对象若为封闭图形则将沿路径创建三维实体,若用于拉伸或扫掠操作的二维图形对象不封闭则将创建曲面。11应用放样命令创建三维实体应用放样命令在两个或两个以上横截面之间的空间中创建三维实体或曲面，横截面可以为打开或闭合的二维对象（圆、圆弧或样条曲线），若横截面为打开的二维对象则将创建曲面，若为闭合的二维对象则将创建三维实体。技能实训：指定放样二维图形组，创建三维实体。12应用旋转命令创建三维实体绕旋转轴旋转闭合的二维图形创建三维实体，旋转开放的二维图形创建曲面。技能实训：将二维图形通过旋转方式创建图示实体。六、读书练习学生学习“知识建构”部分内容，并完成“实训练习”“基础级实训”、“应用级实训”。第2次课2学时实训1连接体技能目标：三维实体空间结构分析；基本三维实体创建（圆柱体、楔体、多段体）；通过绘制二维图形经拉伸后创建较为复杂的几何体；三维用户坐标系在三维实体建模中的应用；三维视图，实时平移与缩放，图层的应用。实训定位：基础级：会绘制基本三维实体；应用级：会应用基本三维实体创建三维组合体；拓展级：设计三维组合体，并能创新布局。实训分析：技能应用：通过本例熟练掌握创建基本三维实体的技巧与方法，三维用户坐标系UCS在三维实体造型中的应用，三维视图及视图的实时平移与缩放。绘图技巧：我们在前面几章中学习了创建二维实体及基本三维实体的方法，从本节开始我们要利用多个基本三维实体来创建更复杂的三维实体，从而理解三维实体创建的技巧与方法，学会分析组合体及复杂机械零件的结构及其定形定位关系。图7-22是一个机械工程中常用的连接体，它由三部分组成。上边是连接体连接板部分，由一个长为180mm，宽为80mm的长方体与两端为半径为40mm的半圆柱体组合而成，通过绘制二维图形经拉伸操作完成；在连接板的中间是一个加强筋，绘制楔体完成图形；下部是直径为108mm的圆柱体；中间是与下部圆柱相切的两个长方体组合，应用多段体完成。绘制时从上向下绘制，灵活应用用户坐标系是本案例组合成图的关键。实训详解：一、设置绘图环境㈠、新建图形文件，设置模型空间界限（A3幅面）㈡、新建图层并命名“实体”，颜色选为：140，选取“实体”图层为当前层。二、创建连接体上部连接板㈠、绘制连接板平面图⑴将当前视图置为前视图⑵设置UCS坐标系状态移动并设置UCS坐标系到绘图空白区，设置Z轴指向外。①变换UCS用户坐标系：设定用户原点到绘图空白区中心处；②查看UCS坐标系Z轴是否指向屏幕外，否则需要旋转坐标系完成设置。⑶用多段线命令绘制连接板平面图。㈡、创建连接板三维实体完成连接板三维实体，切换到西南等轴测图，如果使用滚轮鼠标，可以按住滚轮按钮的同时移动鼠标平移视图，滚动滚轮实时缩放视图。三、创建连接板上的加强筋㈠、变换用户坐标⑴移动用户坐标系原点⑵绕Z轴旋转用户坐标系㈡、绘制楔体加强筋加强筋尺寸分析：根据图7-22所示数据，分析图7-26所示出楔体的长为40×2-30=50，宽为30，高度为6+30=36。四、创建连接体下部的两段长方体应用多段体工具完成，绘制时先设置多段体的厚（30）、高度（108）及对齐方式（右对齐），再通过坐标点定位创建多段体。㈠、变换用户坐标系，将UCS原点向右移54个单位，X轴旋转-90°。㈡、绘制多段体五、创建连接体下部的圆柱体㈠、变换用户坐标系⑴移动UCS坐标系原点至图示（-86，-6，54）位置。⑵将坐标系绕X轴旋转90°。㈡、绘制R54×50圆柱应用“视图”工具面板上的“概念”按钮命令着色三维实体。应用练习：反复熟练绘制实训1“连接体”，绘制“拓展级实训”中的左图。第3次课2学时实训2油位尺能力目标：三维组合体结构分析；几何体定形定位尺寸分析；会通过球体、圆环体、圆柱体、台体等基本几何体的创建组合三维实体；会通过创建二维图形应用旋转、扫掠等方法创建三维几何体；三维坐标系在三维组合体的创建中灵活应用；应用图层辅助绘图；三维视图、动态观察及实时平移与缩放三维实体创建中应用。实训定位：基础级：分析组合体的几何结构；球体、圆环体、圆柱体、台体等基本几何体的创建，并能组合三维实体；会应用三维坐标定位图形；会应用三维视图、动态观察及实时平移与缩放工具辅助制图。应用级：具有较强的图形分析能力，熟练掌握并能应用基本三维实体创建三维组合体；熟练应用三维坐标系；图层在三维制图中的应用。拓展级：能绘制较为复杂的三维组合体，并能创新设计。实训分析：技能应用：球体、圆环体、圆柱体、台体基本几何体的创建；应用旋转、扫掠工具创建三维几何体；三维坐标与图层的