autocad 2004 UCS三维变换与三维建模

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autocad 2004 UCS三维变换与三维建模
# ]) K$ Q0 [. N- Z摘要：三维建模的关键理论是UCS三维变换，UCS三维变换是AUTOCAD-2004教程的重点与难点，本文用三维建模的实例详细解析了七种UCS的三维变换方法，收到较好的效果。
2 u/ a: N+ Y: L$ u3 e) m关键词：UCS；三维变换；三维建模；教学

UCS三维变换教学是AUTOCAD-2004教材的重点和难点。学生从二维绘图到三维绘图要经过建立三维空间概念的过程，三维坐标系的空间变换是这个学习过程的关键理论。

+ I1 O" z9 C# e1 K# E& O讲解每一个实例的过程中，以明晰的操作步骤慢漫地引入UCS三维变换的概念。在学习实例的操作步骤中，加入三维建模的应用技巧，使学生对所学的概念能融会贯通。

8 m" p8 H; }8 [: _, M$ _8 y用户坐标系：UCS用户坐标系 是一种可变动的坐标系统。大多数CAD的编辑命令取决于 UCS 的位置和方向。UCS 命令设置用户坐标系在三维空间中的X，Y，Z三个方向，它还定义了二维对象的拉伸方向。CAD共有七种方法定义新坐标系。
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1． X轴旋转90度确定UCS ：
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9 U* w, h* f! G) B# u( x同理UCS绕Y轴旋转90度与UCS绕Z轴旋转90度会得到不同的用户坐标系。（图1）四个图中X轴方向不变， UCS每绕X轴旋转90度，Z轴的方向改变一次。Z轴的方向即拉伸方向。

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例1：（图2）对象绕X轴旋转90度（图3），（图2）对象绕Y轴旋转180度, 相当于连续执行两次绕Y轴旋转90度（图4），（图2）对象绕Z轴旋转90度。（图5）。
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2．三点确定UCS
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（图6）： 指定新 UCS 原点及其 X 和 Y 轴的正方向。Z 轴的正方向由右手定则确定。用此选项可指定任意坐标系。 第一点指定新 UCS 的原点。第二点定义了 X 轴的正方向。第三点定义了 Y 轴的正方向。

例2：在立方体的表面画园锥体（图7）：三点确定UCS的顶面和Z轴的正方向。
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例3：在立方体的左侧面画窗（图8）： 三点确定UCS的左侧面及Z轴方向。

+ @/ i' [) N9 H0 e" y1 H7 y例4：在立方体的前面画门（图9）：三点确定UCS的前面及Z轴方向。用户坐标系UCS定义好后，可用厚度与标高确定三维网格模型。对象的标高对应该平面的Z值。对象的厚度是对象被拉伸的距离。雨蓬的标高对应该平面的Z值。雨蓬的厚度是对象被拉伸的距离。
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例5：绘制五角顶曲面（图10）：1，2，3三点定UCS，两点加半径画弧。重复5次三点定UCS画弧（图11）。画弧命令用"起点，端点，半径"选项。
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例6：绘制翘屋顶：三点确定UCS（图12），用ARC命令绘制翘屋顶弧线（图13）。同理，在其它面绘制弧线，都要变换UCS。也可用三维镜像命令绘制其它弧线。用边定曲面命令分别点击四条弧形边界（图14）。
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3．拉伸正Z轴方向确定UCS
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例7：圆柱从球中伸出（图15）：先点击
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8 ?; A  y! N& f, K图标，点击球的原点，既新的坐标原点，再确定Z轴方向，绘制小圆，执行拉伸命令，沿正Z轴方向拉伸小圆。
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例8：拉伸三角支架（图16）：先点击
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图标，点击支架截面的原点，确定Z轴方向，执行拉伸命令，沿正Z轴方向拉伸支架的三个小圆。

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4．改变坐标原点的位置，确定新的UCS
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（图15）：通过移动当前 UCS 的原点，保持其 X、Y 和 Z 轴方向不变，从而定义新的 UCS。相对于当前 UCS 的原点指定新原点。

例9：绘制楼梯：先点击
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图标，点击楼梯截面的新原点，新的 UCS由此确定（图17）。拉伸楼梯截面时，与Z轴方向相反，这时只需输入负拉伸高度（图18）。

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例10：绘制螺母：先点击
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图标，点击螺母辅助截面的中点（图19），即新原点。选中丝杆轴线上的圆心，用MOVE命令使丝杆轴线上的圆心与螺母辅助截面上的中点重合（图20），用布尔减命令先点击螺母，点击右键，点击丝杆即可得到螺母（图21）。

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) P: T4 J  K* V$ X5．面确定新的UCS
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（图22）：将 UCS 与选定的面对齐。如果要选择某一个面，就在此面的边界内或面的边界上单击，被选中的面将亮显。X 轴将与找到的面上的最近的边对齐。
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例11：管道的拉伸（图23）：关键是用面确定新的UCS后，拉伸路径垂直于管道截面，管道截面与XY平面平行。

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例12：沿路径拉伸弧形墙体（图24）：面确定新的UCS后，拉伸路径垂直于要拉伸的墙面。
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4 k$ n% B( t1 G5 B& I例13：拉伸吊桥（图25）：选定立柱的辅助截面，定义新的坐标系，铁索的截面与立柱的辅助截面是同一坐标系。拉伸时，先选中铁索截面，再点击弧形路径。吊桥的其它部分拉伸前都要确定新的UCS。
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6．对象确定新的UCS
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：根据选定的三维对象定义新的坐标系。
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例14：拉伸三维面上的圆（图26）：先点击
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，再选定三维面上的圆，定义新的坐标系。执行拉伸命令，沿正Z轴方向拉伸三维面上的圆。
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9 t* _, P/ U9 f: e* d+ f' R6 ]例15：绘制曲面屋顶： 先点击
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  p" @% t; r/ G，再选定立方体上的边，定义新的坐标系。在四个不同的坐标系下绘制四条弧形边界（图27）。再用边定曲面命令分别点击四条弧形边界（图28）。

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例16：绘制圆锥滚子轴承：在正视图上绘制轴承外圈，内圈和圆锥滚子（图29），在当前UCS下用
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REVOLVE命令旋转外圈，内圈（图30），先点击
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6 A$ w! f- D( V' j- o4 v0 n，再选定圆锥滚子的轴心，定义新的坐标系，用REVOLVE命令旋转圆锥滚子（图31）。

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9 W* y0 y8 y. I8 [5 I' A, Q9 a7．视图确定新的UCS
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（图32）：建立的新坐标系，是平行于屏幕的平面即 XY 平面，UCS 原点保持不变。剖切面与当前视口视图的XY平面平行。

$ e# s- A" I0 Z( |例16：获取平行于屏幕的平面：点击图标
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（图33），点击
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section，三点确定剖的切面（图34），用MOVE命令把剖切面移出立方体外既可得到平行于XY平面的剖切图形（图35）。

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( ?0 C, }3 [5 `4 S+ U, P: S7 O例17：给三维视图标注文字：在三维视图中标注文字，文字与UCS对齐（图36）。在三维视图中标注的文字若需以正常形式显示，那么就要用
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3 R: S7 V2 N& L- t# |: r( n变换UCS后，再输入文字（图37）。
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例18：绘制亭子（图38）：亭子顶面用三维面
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3DFACE命令 绘制。用三点确定UCS后，每一个三维面都是从顶点开始依次选择三角形的另外而个点，再回到顶点。绘制栏杆，变换UCS，用修改多线的厚度绘制栏杆挡板与亭子围栏。变换UCS，绘制楼梯，用三维镜像或三维阵列绘制其它楼梯。变换UCS，绘制圆桌，橙子，柱子。此例，多种变换UCS的方法都可使用。并不拘于哪一种，根据具体情况，哪种变换方便用哪种。
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参考文献
+ B6 ^  n9 Q1 y4 P4 M9 M* @9 V5 a姜谷鹏AUTOCAD2002中文版全方位教程[M]. 北京： 航空工业出版社，2003年1月.
陈 克AUTOCAD2002建筑应用实例导学[M]. 北京： 清华大学出版社,2002年3月.
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陈豫生 译.AUTOCAD-2000机械工程制图教程[M].北京：电子工业出版社,2000年7月

guazino4

好东西，可是你能不能把它打成包，网上看很麻烦的，我这儿网速又不行，我也很想学好三维，可是对坐标控制太差，我心里还有一个问题，我看书上有全局坐标，和局部坐标，可是我不知道怎么显示，我是学CAD的小菜，请高手们多多帮忙，

aishengchen

说得都比较好。可是绘制三维各人的方式不同，我就很少运用UCS坐标变换。我的习惯是坐标在我心，视图转换代替坐标变换，到如今五年时间，已经运用自如了。

icanyes

能熟练应用得话想必可以成为高手