|
|
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
( c: q& ^$ d, o& a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。
" W) L* F: E5 k" g& m关键词：UCS；三维变换；三维建模；教学 * k& V' K/ s5 S# V
6 R, M$ f" g. N/ x! ?# W
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。
& r# _- ^9 O& U, F
" P7 O! R$ R& d# ^ k; Z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。 i* z0 x* V: \, X4 L6 j5 q
. i' L% Y, f' {% Z* C; J: ~+ U
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。
5 E% M6 z0 w8 x; a( Y2 L& s" K
" p; j9 _5 q) @3 A/ U7 o1． X轴旋转90度确定UCS ：6 }/ C$ P2 U2 K# x5 p6 b) Z
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052793077801_chinacnw_com.jpg6 W" B" U0 y7 O9 h( M- d/ d" M+ y `
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。 ( w( T$ t6 P9 T X
1 P0 s* ^+ U, W7 `9 H/ t/ t( D" w
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/20051126105285077802_chinacnw_com.jpg. {/ A& h4 D, G) E+ A" n# s3 ]
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）。
5 U7 n; p Q H* j) z
) p$ o4 K* C" x, E7 x1 M! C! lhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052842177803_chinacnw_com.jpg
" f1 d: `! {9 y" }3 X( A2．三点确定UCS 2 E% _, @! y' d' f
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052887277804_chinacnw_com.jpg5 z8 ^7 |# i. \6 D: N) ^
（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。 ) d N& B+ Y1 {0 s. [6 q' b
. g8 j; H& Z$ ?5 {% Q1 H6 R0 R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。
3 G9 r( U4 R+ k! M2 U
8 I+ q' V( t6 L0 G2 U/ h# g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。
c3 M+ M. L4 ^5 C; Y. O( f# _+ F/ A& b* M0 e
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。
+ R4 {" f2 C: H. R+ o+ m0 K* Q& q: k `5 _6 `. e
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/20051126105299277805_chinacnw_com.jpg3 q2 M. _* _. @& ~
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。 . u/ y! E; a( q# t" K: d! x
& _- s: L" r; P6 e; rhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052935277806_chinacnw_com.jpg
" ?7 v" s. Z Q/ a/ {) G/ w. h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）。
6 v; Z9 z4 j+ V8 E' s ?3 j" \2 z4 G' l
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052946277807_chinacnw_com.jpg
" ]+ ~! M4 {( h1 D3．拉伸正Z轴方向确定UCS; }, h7 P' L6 V
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg
+ I- ^& |" m1 l- d( I：
8 p! O" b0 Z& K4 z7 Y. `, `! U) _" N
例7：圆柱从球中伸出（图15）：先点击
4 S9 P6 l |) }' E% Q/ f2 R9 Qhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg; v% G8 o5 N3 G/ \3 s' `
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。
& S# @4 g7 W. t6 |0 h) X" E4 ^4 L# [
- V$ L8 M7 [2 }' |例8：拉伸三角支架（图16）：先点击, {) r7 p, M/ }" i9 J( |
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg
6 j& Q0 y+ O4 e# z+ T' A/ _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。
' K# a) F& f1 `' F* U# A+ H7 L- p$ {2 _0 b# y* |+ o" k
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052968377809_chinacnw_com.jpg
5 ~$ G' P9 w' H9 `# Y( L5 K4．改变坐标原点的位置，确定新的UCS
7 P$ P8 m) c! L0 s" v# J. Ahttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg
f9 Q$ @! }; 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。 9 t. S* S: W& D5 g% Y' A
: [9 V* |+ Y& N* F1 |例9：绘制楼梯：先点击" u- E+ \' t7 [/ B. h$ ?
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg
& J; A7 {: W8 V1 T4 e* L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）。
1 d1 l& n+ d: \* \7 ]: s9 C8 B* p( z
5 `- z# q- Z# b" Zhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529923778011_chinacnw_com.jpg
+ e4 {6 J! ^% g# K1 _ `7 j8 i例10：绘制螺母：先点击8 f7 K; }/ K; `! @$ |
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg
9 s. c9 d2 [$ q) ~+ F6 E. H e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）。
" g' A# B2 H! r- B* `$ F
( U' J7 n+ I- I* I/ e4 Shttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053063778012_chinacnw_com.jpg
q5 K$ N6 Z @: U7 w) p5．面确定新的UCS
* Y! ~; _# i" F$ l( K& o ohttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530264778013_chinacnw_com.jpg0 V; I4 e$ A. t# f
（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。 , P( R. h% K/ ?5 f9 D8 j8 R! F/ w2 ^
$ d9 O q1 ]9 C% ?. T- _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。
; i, v/ h. o2 N7 m& x- M. o, b, R6 l; f) k0 j
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530384778014_chinacnw_com.jpg! e7 b9 P8 \: j( M
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。
/ u9 C+ {3 G5 R: w$ b" R/ i* v i3 \% g/ Z M+ J' h
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530494778015_chinacnw_com.jpg
8 k$ m6 I; Q" X# l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。 ; z4 O3 D7 u9 b. h# ]3 Q
5 n0 c3 J8 Y( ]$ B& bhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530554778016_chinacnw_com.jpg3 Y+ i5 E8 Y1 s: i
6．对象确定新的UCS
8 Q9 u; U1 H8 [% [http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg
! g% [% L( |0 F：根据选定的三维对象定义新的坐标系。 ! H) A1 V3 s* V
4 y" K/ v6 L2 Z5 r* r例14：拉伸三维面上的圆（图26）：先点击0 @2 c) b: _% w) u# b
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg
* i' M/ ^+ B+ W7 j/ K# v% V L，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。
+ Y( N, R6 K1 a" S" u6 {2 A7 r
4 a3 z: N- T4 ]" [http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530764778018_chinacnw_com.jpg4 ~* U7 H: o- v2 y- S9 D
例15：绘制曲面屋顶： 先点击) M# m, e4 [ A% n: Z& B
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg3 _5 g0 r* y! ?; R) ^1 k# ^0 m6 s$ Z. ?
，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）。
, t, ?) p1 Y% `7 t8 U
9 d: U$ Y, @/ u" h6 l8 Ahttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530834778019_chinacnw_com.jpg4 k) Y t6 w" S6 T7 C3 @
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; m8 m9 s$ ~6 }
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530915778020_chinacnw_com.jpg
" T' H r# l: lREVOLVE命令旋转外圈，内圈（图30），先点击( \+ P+ g0 X8 X$ X
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg& a1 j: W% a! k P+ i5 |, S2 d( X
，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）。 - I" ~' y3 M3 N8 L/ w6 f9 |
4 Z! N4 p4 p8 E5 m& i4 C
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530965778021_chinacnw_com.jpg) D* Z( C4 p" G0 ~5 P
7．视图确定新的UCS ' U+ S0 Y* c6 a
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053165778022_chinacnw_com.jpg+ E/ w+ l4 X, t+ b# d& P
（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. K2 @% C- w* }
0 Z9 G% i% w, W例16：获取平行于屏幕的平面：点击图标
6 u/ E# y) A9 z& T( o3 _http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053165778022_chinacnw_com.jpg1 j$ d Z0 }3 Z5 \* o9 a
（图33），点击 8 ] Z" R, S, _( J. g9 h" t
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053195778023_chinacnw_com.jpg
! M, m/ O3 _' a2 Y! {' dsection，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）。 0 M4 v# Y+ \0 W ^( @ P3 v5 U& B
- Q- y3 B$ F. B, c6 `% ^- Lhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531155778024_chinacnw_com.jpg
" Z& F/ k+ g! @1 y9 F) A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& F4 \' t, C& a% x
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053165778022_chinacnw_com.jpg
7 b: y) ^) ^, w$ O! Y7 E: a变换UCS后，再输入文字（图37）。
- D7 u. G2 b( R2 P
' [$ D4 ]5 v$ f8 {http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531255778025_chinacnw_com.jpg
8 M6 A! d# t5 B# ]& t) k, r例18：绘制亭子（图38）：亭子顶面用三维面
. L6 d& n1 |; A- i6 Ehttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531305778026_chinacnw_com.jpg. V! d w& n- \
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。
+ G$ r. p. N1 F) ?/ w0 }
4 A3 q3 K- X2 \; x! e/ _9 Shttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531365778027_chinacnw_com.jpg l4 p$ Q' S* k4 ]- t
参考文献
1 C! ^3 o5 H7 H2 | b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.
9 l% Z- P8 @6 K5 [& v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.
K1 o. {1 j0 a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.
2 t/ U8 _- O" T' E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. * h* W( I# y. B r0 J: s* M
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