|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
autocad 2004 UCS三维变换与三维建模
! V$ o I/ e. b2 ?4 R5 U& u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。
: V+ `& ?4 d3 j1 N8 n* c7 r关键词：UCS；三维变换；三维建模；教学 & Y( X* t3 X0 ~8 q6 J5 @
8 @( Q7 q9 O+ B5 z
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。
* }# J: k7 Z" ^ E; p2 W* o
2 {- J# C2 D; H/ ^' a3 o. S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。
: M8 t f1 a$ f6 d4 S3 O' r+ c! L
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。
/ A& I2 {& S( d1 T+ `
, q0 r s, Z& R+ R/ N3 A; x1． X轴旋转90度确定UCS ：
3 V. j5 v/ }+ ?7 d9 Q* ehttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052793077801_chinacnw_com.jpg
`; v1 Y* Y% {5 H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。 # r! C, s8 U/ C' J
4 |: O1 R1 `4 B3 c7 e9 s7 F7 ~http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/20051126105285077802_chinacnw_com.jpg) ?$ d- n3 ?4 L6 S
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）。
4 u* T0 \: J8 E. i$ n1 I
; o a* l- G3 |& [# |http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052842177803_chinacnw_com.jpg! ]9 h: y; j1 `5 x$ V
2．三点确定UCS
' V( d, F9 k& b0 ~8 Khttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052887277804_chinacnw_com.jpg
. } `+ o4 { e) P（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。
. S8 x4 K) g3 g1 `. T B8 |. R$ O# b( V) E/ H0 ^* Z
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。
2 W; e- C3 e: |" k$ {7 X
9 [* }, u( c/ ]( J9 Q& J1 c. V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。 ' u3 ]1 g' @; ~6 F# \2 c$ o5 O$ Z
0 G* t4 s d. z, A" U$ \; B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。 8 {1 [/ {# C* H$ a
/ y' B; g1 b% _) m) d, Qhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/20051126105299277805_chinacnw_com.jpg
1 i9 c9 w2 @ ]+ y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。 , w3 F) h6 m- o }" L
( H% N; s x. a$ ?- Ihttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052935277806_chinacnw_com.jpg" l6 j4 d# I2 z N; D' Y6 L. k4 ~
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）。 7 p/ }3 S' {$ g( Y/ W+ ?
0 L! t! a. _1 n5 S/ `/ O
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052946277807_chinacnw_com.jpg
+ K- P' p O$ ~6 i( }3．拉伸正Z轴方向确定UCS, O _: M' D, f2 W& q$ f
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg& ]" N i; |8 O& Y; R! J* t
： . X) b: L: z4 N3 Y
# @# M8 H1 U3 l$ L2 }例7：圆柱从球中伸出（图15）：先点击7 ?/ ~! u$ J( d, |
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg
. _& {. \ @3 b2 }: b# s5 e" Y# S8 x; u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。 1 G4 @- E& g/ z% ^- l \: J! K
3 _' G+ [4 i4 N, ^例8：拉伸三角支架（图16）：先点击
1 L6 C! h! ]* T' h% M! @http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg
: H9 X+ ^1 }( i. k' ^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。
( N$ m& d/ {+ `6 u6 f, @2 F2 {. I, [) M. R2 m
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052968377809_chinacnw_com.jpg& e/ H8 y) Q7 r; |2 n& {
4．改变坐标原点的位置，确定新的UCS 3 w/ \9 D3 m `4 N, \
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg
- E6 u/ f) J# K) M: g4 C（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。 5 i8 K8 g0 ?0 M1 m7 r
/ f( }! g3 c! z7 y( y例9：绘制楼梯：先点击
) c) j8 {$ U, `0 h) Y, \http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg: J# V; v* K. t
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）。 , u1 Y7 b: @3 d2 T) U" Y8 g
; \) c2 f, S2 ]* |6 p' `4 rhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529923778011_chinacnw_com.jpg9 H7 s/ l& ]( p; k0 d) r8 t' N$ V' n
例10：绘制螺母：先点击. d U$ Q# O+ C' k3 ~: ?1 f, b( E, ^
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg
5 @' k) b+ w, |8 m. z2 f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）。 , s/ [/ o) d' ^1 k+ u" F4 c$ y- n
+ I" X, B4 [. p' B" }1 nhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053063778012_chinacnw_com.jpg
2 L( A3 g7 }% Q8 M, s( `) w5．面确定新的UCS
. i$ p3 U; k! M8 ehttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530264778013_chinacnw_com.jpg
* e, P ~! {8 r' |& T' K p（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。 `8 A# B0 e6 A3 f
0 m/ J$ G" X$ }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。
: t% L' u6 h4 {3 U0 v8 e- x
$ M# Y) H. H% o7 [ Lhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530384778014_chinacnw_com.jpg
0 k, ~: A6 A' I d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。
: o2 o. `( u" O3 a
' U7 ~/ B! @& e* @! J. v7 A9 Fhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530494778015_chinacnw_com.jpg) z/ T2 j0 @$ u+ r! X
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。 " q* ~, S2 X" m- r: e' E! t' [
2 g T5 `0 E d/ ]: g% ^/ B! \4 v
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530554778016_chinacnw_com.jpg
) L2 G3 ~) j8 j1 y: x# I7 ]6．对象确定新的UCS 2 K% _: g8 g- T+ a1 b5 w
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg
) ^; ?6 _* y. u：根据选定的三维对象定义新的坐标系。
5 S) R0 y. c1 M6 O9 D1 Z0 G: `" x
; s" G9 _6 Y/ D; }6 T例14：拉伸三维面上的圆（图26）：先点击
) Y, |2 |3 m2 O; D+ Mhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg6 f0 B. _6 o- _& W: Z% d
，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。 2 _; z# d% A" l: n
6 _6 b5 C. H/ w; q2 ^7 f7 [0 W8 Y
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530764778018_chinacnw_com.jpg
. C& b, H9 a7 n5 [" j3 b例15：绘制曲面屋顶： 先点击7 x: X) v2 H0 t$ F% y
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg3 F2 j6 K5 ~& v! v9 _( c; W
，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）。 0 M2 J& o/ M7 @8 ~ q8 G
: z5 e$ F3 \/ I* h1 O
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530834778019_chinacnw_com.jpg# Q8 X+ F$ P* E- y
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# | O- F! N6 Z) b# U: a: ]
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530915778020_chinacnw_com.jpg
* v6 v2 {6 o4 B% M' h8 kREVOLVE命令旋转外圈，内圈（图30），先点击! R ?( Q+ v3 p+ j
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg
* ]3 G6 f; G: ]! w- K2 v，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）。
5 I. v9 t8 H8 x, \( h- j
! t6 ]) H3 V) O) |2 j8 S/ Q+ xhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530965778021_chinacnw_com.jpg
% K k2 m; o; s# ]7．视图确定新的UCS x9 {" t; n% U4 M" G- q
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053165778022_chinacnw_com.jpg2 s, C) T# E. E) Y% E, B
（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。
* @0 c) o% R- K d5 N
$ c8 v9 s- n1 u0 _例16：获取平行于屏幕的平面：点击图标& E9 m' n" z5 o8 k0 F; V
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053165778022_chinacnw_com.jpg2 R7 u: |4 n( G
（图33），点击 0 n- E5 w% _1 F' B2 h
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053195778023_chinacnw_com.jpg9 U5 G2 a" C' g3 r
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）。 / x) s T: v& v# m9 R% K
4 ~/ H j3 {: @7 H- R9 M4 G
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531155778024_chinacnw_com.jpg
* u4 T: g2 M( R& F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
5 E8 h( V/ \: X" ihttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053165778022_chinacnw_com.jpg0 c3 n1 H) l. I4 z9 H/ `" c
变换UCS后，再输入文字（图37）。 0 C; {) Z7 |3 _$ A! K( M0 T! _
8 G# r* n' d: ?$ ~! h3 s/ d
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531255778025_chinacnw_com.jpg0 ]5 B( e' A3 v5 p- W
例18：绘制亭子（图38）：亭子顶面用三维面
8 `3 Q, h: X+ t" }3 M. q9 \6 phttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531305778026_chinacnw_com.jpg* y! ~: |7 X/ N T8 Q
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。
. u( t7 M# J+ L( R% u3 P' N5 E" r5 Z- \4 Y6 S1 D9 U# @
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531365778027_chinacnw_com.jpg. K! t. y! h0 K6 M
参考文献 , Y2 J: Y" Q) l6 |$ `8 z Z9 E+ C
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. 4 d# o1 L% o J* R) E9 U. T9 L
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.
! ~6 T z" |' i) L: }8 L何铭新.画法几何及土木工程制图[M].武汉： 武汉工业大学出版社,2000年8月.
+ Y& ]5 ~4 f3 }/ }0 ?4 X孙立斌.AUTOCAD2002中文版培训教材 [M]. 北京： 清华大学出版社,2002年7月.
& z7 c1 Z# q1 x2 c6 H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 |
|
发表于 2006-12-2 13:47:10