Трёхмерное построение в системе AutoCAD

Размещено на http://allbest.ru

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский

Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра инженерной и компьютерной графики

КУРСОВАЯ РАБОТА

по компьютерной графике на тему

«Трёхмерное построение в системе AutoCAD»

Выполнил: Студент 121 гр. д/о

Лапшин Е.Д

Проверил: _____________ ____________Емельянов Д.В

(подпись) (Дата)

Саранск 2014



Содержание

Введение

1. Общие сведения

2. Работа с системами координат

3. Построение трехмерных моделей

3.1 Параллелепипед

3.2 Клин

3.3 Конус

3.4 Шар

3.5 Цилиндр

3.6 Top

3.7 Пирамида

Заключение

Список используемой литературы



Введение

В соответствии с учебными планами многоуровневого высшего образования студенты многих направлений специализации изучают курс инженерной и компьютерной графики, технического конструирования (дизайнеры) и др. При изучении этих курсов от студентов требуется выполнение графических работ с применением современных технических средств и программного компьютерного обеспечения.

В качестве программного обеспечения в реальном проектировании на производстве и в учебном процессе широко используется одна из наиболее популярных графических систем автоматизированного проектирования - AutoCAD.

Программные средства компьютерной графики постоянно совершенствуются, выходят их новые версии. В начале 2013 года фирма Autodesk выпустила новую версию программы AutoCAD 2014. Эта версия получила новые возможности и усовершенствовала прежние инструменты.

Очевидно, что целью разработки, распространения и изучения новых версий программного обеспечения является повышение производительности труда пользователей. Описание новых возможностей программы поможет инженерам и конструкторам при подготовке конструкторской документации.



1. Общие сведения

Система AutoCAD 2007 включает в себя достаточно широкий спектр средств трехмерного моделирования. Они позволяют работать как с простейшими примитивами, так и со сложными поверхностями и твердыми телами. Базовые типы пространственных моделей, используемых в AutoCAD 2007, можно условно разделить на три группы:

o каркасные модели;

o поверхностные модели;

o твердотельные модели.

Каркасная модель -- это совокупность отрезков и кривых, определяющих ребра фигуры. В каркасном моделировании используются трехмерные отрезки, сплайны и полилинии, которые позволяют в общих чертах определить конфигурацию изделия -- построить его каркас. Данный вид работы следует рассматривать, главным образом, как этап вспомогательных построений для трехмерного проектирования более высокого уровня.

Поверхностная модель -- это совокупность поверхностей, ограничивающих и определяющих трехмерный объект в пространстве. Моделирование поверхностей применяется для детальной отработки внешнего облика изделия. Создаваемые при этом объекты характеризуются лишь конфигурацией своей поверхности и поэтому не пригодны для решения таких задач, как определение инерционно-массовых характеристик изделия или получение необходимых изображений для оформления чертежей. Область применения данного вида моделирования -- дизайн, решение задач компоновки сложных изделий и т. п.

Набор средств моделирования поверхностей системы AutoCAD 2007 весьма широк и позволяет создавать пространственные объекты практически любой формы. Имеется возможность создавать следующие основные типы поверхностей: линейчатые поверхности, поверхности Кунса, поверхности Безье.

Твердотельное моделирование является основным видом трехмерного проектирования изделий машиностроения. Создаваемые в ходе такого моделирования тела воспринимаются системой как некие единые объекты, имеющие определенный объем. Твердотельное моделирование позволяет не только эффективно решать компоновочные задачи, но и определять инерционно-массовые характеристики, а также получать с пространственного объекта необходимые виды, разрезы и сечения для оформления рабочей документации. Твердотельные модели могут подвергаться различным расчетам, в том числе методом конечных элементов.

Средства твердотельного моделирования системы AutoCAD 2007 не позволяют осуществлять параметрическое моделирование. Поэтому возможности этой системы в данной области уступают возможностям таких систем как Autodesk Mechanical Desktop, Inventor или Solid Works. Тем не менее AutoCAD 2007 вполне позволяет создавать твердотельные модели деталей и узлов, конфигурация которых представляет собой набор простейших форм. Серьезные сложности возникают лишь при моделировании изделий сложной неправильной формы, например литых деталей.

Помимо средств создания пространственных объектов, блок трехмерного моделирования системы AutoCAD 2007 включает в себя средства просмотра объемного изображения, визуализации и средства редактирования трехмерных объектов.



2. Работа с системами координат

Задание координат точек при работе в трехмерном пространстве может производиться с помощью клавиатуры или с помощью графического курсора устройства указания. При этом необходимо дополнительно указывать координату, определяющую положение точки вдоль оси Z. При задании координат с клавиатуры возможны несколько форматов их ввода.

Абсолютные прямоугольные координаты измеряются от точки начала текущей системы координат. При использовании данного формата ввода данных на запрос о местоположении точки следует через запятые ввести с клавиатуры числовые значения координат X, Y и Z.

...point: 3,7,10

Абсолютные цилиндрические координаты измеряются от точки начала текущей системы координат.

При использовании данного формата ввода данных на запрос о местоположении точки следует ввести длину вектора (расстояние от начала координат до точки), специальный символ < (знак «меньше»), угол поворота вектора в плоскости XY, а затем через запятую -координату точки по оси Z. За положительное направление отсчета угла поворота вектора в плоскости XY принято вращение против часовой стрелки от положительного направления оси X.

...point: 10<45,4

Абсолютные сферические координаты измеряются от точки начала текущей системы координат. При использовании данного формата ввода данных на запрос о местоположении точки следует ввести длину вектора, а далее через специальные символы < (знак «меньше») ввести угол поворота вектора в плоскости XY и угол наклона вектора относительно плоскости XY.

...point: 10<45<15

Относительные прямоугольные координаты измеряются от последней указанной в чертеже точки. При использовании данного формата ввода данных задание координат следует начинать с ввода специального символа @. Дальнейший ввод координат аналогичен случаю абсолютных прямоугольных координат.

...point: @3,7,10

Относительные цилиндрические координаты измеряются от последней указанной в чертеже точки. При использовании данного формата ввода данных задание координат следует начинать с ввода специального символа @. Дальнейший ввод координат аналогичен случаю абсолютных цилиндрических координат.

...point: @10<45,4

Относительные сферические координаты измеряются от последней указанной в чертеже точки. При использовании данного формата ввода данных задание координат следует начинать с ввода специального символа @. Дальнейший ввод координат аналогичен случаю абсолютных сферических координат.

...point: @10<45<15



Особенностью задания координат точек с помощью графического курсора при работе в трехмерном пространстве является то, что по умолчанию все указываемые точки воспринимаются системой как лежащие в плоскости XY текущей системы координат.

Поэтому для указания точек подобным способом следует широко использовать объектную привязку или соответствующим образом изменять систему координат.

Некоторые типы объектов, например окружности и плоские полилинии, могут создаваться только в плоскостях, параллельных плоскости XY текущей системы координат. При этом положение плоскости, в которой расположен такой объект, вдоль оси Z определяется положением первой указанной точки.

Так, например, если при создании плоской полилинии в ответ на первый запрос была указана точка с координатой Z равной 10, то и все остальные точки полилинии будут иметь ту же координату вдоль оси Z независимо от способа ввода координат и использования режима объектной привязки.

Для работы с системами координат при трехмерном моделировании используются следующие команды.



3. Построение трехмерных моделей

Создание трехмерных моделей -- более трудоемкий процесс, чем построение их проекций на плоскости, но при этом трехмерное моделирование обладает рядом преимуществ.

AutoCAD поддерживает три типа трехмерных моделей: каркасные, поверхностные и твердотельные.

Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками. Для моделей каждого типа существует своя технология создания и редактирования.

Поскольку перечисленным типам моделирования присущи собственные методы создания пространственных моделей и способы редактирования, не рекомендуется смешивать несколько типов в одном рисунке.

Каркасная модель представляет собой скелетное описание трехмерного объекта. Она не имеет граней и состоит только из точек, отрезков и кривых, описывающих ребра объекта.

Моделирование с помощью поверхностей -- более сложный процесс, чем формирование каркасных моделей, так как в нем описываются не только ребра трехмерного объекта, но и его грани. AutoCAD строит поверхности на базе многоугольных сетей.

Поскольку грани сети плоские, представление криволинейных поверхностей производится путем их аппроксимации. Чтобы было проще различать два упомянутых типа поверхностей, под термином «сети» будем понимать те из них, которые составлены из плоских участков.

Моделирование с помощью тел -- это самый простой способ трехмерного моделирования.

Средства AutoCAD позволяют создавать трехмерные объекты на основе базовых пространственных форм: параллелепипедов, конусов, цилиндров, сфер, клипов и торов (колец). Из этих форм путем их объединения, вычитания и пересечения строятся бо-лее сложные пространственные тела. Кроме того, тела можно строить, сдвигая плоский объект вдоль заданного вектора или вращая его вокруг оси.

Твердотельный объект, или тело, представляет собой изображение объекта, хранящее, помимо всего прочего, информацию о его объемных свойствах.

Следовательно, тела наиболее полно из всех типов трехмерных моделей отражают моделируемые объекты. Кроме того, несмотря на кажущуюся сложность тел, их легче строить и редактировать, чем каркасные модели и сети.

Модификация тел осуществляется путем сопряжения их граней и снятия фасок. В AutoCAD имеются также команды, с помощью которых тело можно разрезать на две части или получить его двумерное сечение.

Ниже приведены некоторые понятия и определения, принятые в трехмерном твердотельном моделировании:

? грань -- ограниченная часть поверхности;

? ребро -- элемент, ограничивающий грань;

? полупространство -- часть трехмерного пространства, лежащая по одну сторону от поверхности;

? тело -- часть пространства, ограниченная замкнутой поверхностью и имеющая определенный объем;

? тело (примитив) -- наипростейший (основной, базовый) твердотельный объект, который можно создать и строить из него более сложные твердотельные модели;

? область -- часть плоскости, ограниченная одной или несколькими планарными гранями, которые называются границами;

? область (примитив) -- замкнутая двумерная область, которая получена путем преобразования существующих двумерных примитивов, имеющих нулевую высоту, и описана как тело без высоты;

? составная область -- единая область, получаемая в результате выполнения логических операций объединения, вычитания или пересечения нескольких областей;

? объект -- общее наименование области или тел, причем тип объекта не имеет значения: это может быть область, тело или составная модель (группа объектов, связанных в единое целое);

? пустой объект -- составное тело, не имеющее объема, или составная область, не имеющая площади.

Простейшие «кирпичики», из которых строятся сложные трехмерные объекты, называют твердотельными примитивами. К ним относятся ящик (параллелепипед, куб), цилиндр (круговой, эллиптический),

шар, тор. С помощью команд BOX, CYLINDER, SPHERE, TORUS, CONE, WEDGEможно создать модели любого из этих тел заданных размеров, введя требуемые значения.

Примитивы заданной формы создаются также путем выдавливания, осуществляемого командой EXTRUDE, или вращения двумерного объекта -- командой REVOLVE. Из примитивов получают более сложные объемные модели объектов.

Запускаются все вышеназванные команды из падающего меню Draw > Modeling или с плавающей панели инструментов Modeling .

Для трехмерного моделирования удобно использовать рабочее пространство 3D Modeling. Оно устанавливается на панели инструментов Workspaces и включает только необходимые наборы меню, инструментальные панели и палитры, сгруппированные и упорядоченные соответственно решаемой задаче.

Элементы интерфейса, не являющиеся необходимыми для решения текущей задачи, скрываются, максимально освобождая область экрана, доступную для работы.

графический autocad трёхмерный



3.1 Параллелепипед

Команда BOX формирует твердотельный параллелепипед (ящик, куб). Основание параллелепипеда всегда параллельно плоскости XY текущей ПСК. Команда вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Box или щелчком на пиктограмме Box на панели инструментов Modeling.

Запросы команды BOX: Specify first corner or [Center]:--указать первый угол параллелепипеда Specify other corner or [Cube/Length] :--указать противоположный угол параллелепипеда Specify height or [2Point] :--указать высоту параллелепипеда.

Ключи команды BOX: ? Center -- позволяет сформировать ящик, указав положение егоцентральной точки;

? Cube -- создает куб, то есть параллелепипед, у которого все ребра равны;

? Length -- создает параллелепипед заданных длины (по оси X), ширины (по оси У) и высоты (по оси Z) текущей ПСК.

Пример. Формирование параллелепипеда



Запустил команду BOX, вызвав ее из падающего меню Draw > Modeling > Box или щелчком на пиктограмме Box на панели инструментов Modeling. Ответьте на запросы:

_вох

Specify first corner or [Center]: 50,70 -- координаты угла параллелепипеда

Specify other corner or [Cube/Length]: 150,200 -- координаты другого угла параллелепипеда

Specify height or [2Point] : 80 -- высота параллелепипеда.

3.2. Клин

Команда WEDGE, формирующая твердотельный клин, вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Wedge, или щелчком на пиктограмме Wedge на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Запросы команды WEDGE:

Specify first corner or [Center] :-- указать первый угол клина Specify other corner or [Cube/Length] :--указать противоположный угол клина

Specify height or [2Point] :--указать высоту Все запросы и ключи команды WEDGE аналогичны запросам и ключам команды BOX.

Пример. Формирование клина

Построил клин .

Запустил команду WEDGE, вызвав ее из падающего меню Draw > Modeling > Wedge или щелчком на пиктограмме Wedge на панели инструментов Modeling. Ответьте на запросы: _WEDGE

Specify first corner or [Center]: 40,50 -- координаты угла клина

Specify other corner or [Cube/Length]: 150,180 - координаты противоположного угла клина.

Specify height or [2Point]: 100 -- высота клина



3.3 Конус

Команда CONE формирует твердотельный конус, основание которого (окружность или эллипс) лежит в плоскости XY текущей системы координат, а вершина располагается по оси Z. Команда вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Cone, или щелчком на пиктограмме Cone на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Запросы команды CONE:

Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: -- указать центральную точку основания конуса

Specify base radius or [Diameter] :--указать радиус основания конуса

Specify height or [2Point/Axis endpoi nt/Top radius]: --указать высоту конуса

Ключи команды CONE:

? ЗР -- строит основание конуса в виде окружности по трем точкам, лежащим на ней;

? 2 Р -- строит основание конуса в виде окружности по двум точкам,

лежащим на диаметре;

? Tt r -- строит основание конуса в виде окружности по двум касательным и радиусу;

? Elliptical -- позволяет создавать основание конуса в виде эллипса;

? 2 Point -- указывает, что высотой конуса является расстояние между двумя заданными точками;

? Axis endpoi nt -- задает положение конечной точки для оси конуса, которой является верхняя точка конуса или центральная точка верхней грани усеченного конуса;

? Top radius -- определяет радиус при вершине усеченного конуса.

Пример. Формирование кругового конуса

Построил конус, в основании которого лежит окружность



Запустил команду CONE, вызвав ее из меню Draw > Modeling > Cone или щелчком на пиктограмме Cone на панели инструментов Modeling. Ответьте на запросы:

_C0NE

Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: 100,100 -- центральная точка конуса

Specify base radius or [Diameter]: 80 -- радиус основания конуса

Specify height or [2Point/Axis endpoint/Top radius]: 100 -- высота конуса

3.4 Шар

Команда SPHERE формирует твердотельный шар (сферу). Для этого достаточно задать его радиус или диаметр. Каркасное представление шара располагается таким образом, что его центральная ось совпадает с осью Z текущей системы координат. Команда вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Sphere, или щелчком на пиктограмме Sphere на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Запросы команды SPHERE:

Specify center point or [3P/2P/Ttr] : -- указатьцентршара Specify radius or [Di ameter] :-- указать радиус шара Ключи команды SPHERE:

? ЗР -- определяет окружность сферы путем задания трех произвольных точек в трехмерном пространстве;

? 2Р -- определяет окружность сферы путем задания двух произвольных точек в трехмерном пространстве;

? Tt r -- построение шара по заданному радиусу, касательному к двум объектам.

Пример. Формирование шара

Построил шар



Запустил команду SPHERE, вызвав ее из падающего меню Draw >

Modeling > Sphere или щелчком на пиктограмме Sphere на панели инструментов Modeling. Ответьте на запросы:

_SPHERE

Specify center point or [3P/2P/Ttr] : 100,150 -- координаты точки центра шара

Specify radius or [Diameter]: 80 -- радиус шара.

3.5Цилиндр

Команда CYLINDER, формирующая твердотельный цилиндр, вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Cylinder, или щелчком на пиктограмме Cylinder на панели инструментов Modeling, или из меню 3D Modeling.

Запросы команды CYLINDER:

Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical]: -- указать центральную точку основания цилиндра

Specify base radius or [Di ameter] :--указать радиус основания цилиндра

Specify height or [2Point/Axis endpoint] :-- указать высоту цилиндра

Информация, необходимая для описания цилиндра, аналогична той, что используется для описания конуса, поэтому запросы команды CYLINDER совпадают с запросами команды CONE.

Пример. Формирование цилиндра

Построил цилиндр, в основании которого лежит окружность

Запустил команду CYLINDER, вызвав ее из падающего меню Draw > Modeling > Cylinder или щелчком на пиктограмме Cylinder на панели инструментов Modeling. Ответьте на запросы: _CYLINDER

Specify center point of base or [3P/2P/Ttr/Elliptical] : 200,150 -- координаты центральной точки основания цилиндра

Specify base radius or [Diameter]: 140 -- радиус основания цилиндра

Specify height or [2Point/Axis endpoint]: 250 -- высота цилиндра

3.6 Top

Команда TORUS формирует твердотельный тор, напоминающий по форме камеру автомобильной шины. При этом необходимо ввести значения радиуса образующей окружности трубы и радиуса, определяющего расстояние от центра тора до центра трубы. Тор строится параллельно плоскости XY текущей системы координат.

Команда вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Torus, или щелчком на пиктограмме Torus на панели инструментов Mode-Ling, или из меню 3D Modeling.

Запросы команды TORUS:

Specify center point or [ 3P/ 2 P /Ttr] :-- указать центр тора Specify radius or [Diameter]:-- указать радиус тора Specify tube radius or [2Point/Diameter]:-- указать радиус полости

Ключи команды TORUS:

? 3 Р -- задание длины окружности тора по трем точкам;

? 2 Р -- задание длины окружности тора по двум точкам;

? Ttr -- построение тора по заданному радиусу, касающемуся двух объектов.

Пример. Формирование тора

Построил тор

Запустил команду TORUS, вызвав ее из падающего меню Draw > Modeling > Torus или щелчком на пиктограмме Torus на панели инструментов Modeling. Ответьте на запросы:

_T0RUS

Specify center point or [3P/2P/Ttr] : 100,150 -- координаты точки центра тора

Specify radius or [Diameter]: 50 -- радиус тора Specify tube radius or [2Point/Diameter]: 15 -- радиус трубы тора

3.7 Пирамида

Команда PYRAMID формирует твердотельную пирамиду. Команда вызывается из падающего меню Draw > Modeling > Pyramid, или щелчком на пиктограмме Pyramid на панели инструментов Mode-Ling, или из меню 3D Modeling.

Запросы команды PYRAMID:

4 sides Ci rcumscribed -- текущие значения количества сторон и режима «описанный/вписанный»

Specify center point of base or [Edge/Sides] :--указать центральную точку основания или один из ключей

Specify base radius or [Inscribed] :--указать радиус основания

Specify height or [2Point/Axis endpoint/Top radius]: -- указать высоту или один из ключей

Ключи команды PYRAMID:

? Edge -- указывается длина одной кромки основания пирамиды;

? Sides -- задается количество сторон для пирамиды;

? Inscribed -- указывается, что основание пирамиды вписывается в пределах (строится внутри) радиуса основания пирамиды;

? Circumscribed -- указывается, что основание пирамиды описывается вокруг (строится по периметру) радиуса основания пирамиды;

? 2Point -- определяется, что высота пирамиды равняется расстоянию между двумя указанными точками;

? Axis endpoint --указывается местоположение конечной точки для оси пирамиды;

? Top radius -- указывается верхний радиус пирамиды при создании усеченной пирамиды.



Заключение

В заключении хотелось бы сказать, что современное проектирование становится глобальным и быстро развивающимся. Заказчики, консультанты, партнеры, поставщики находятся в различных местах и нуждаются в оперативной информации. AutoCAD - наиболее популярная среда автоматизированного проектирования.

На этой базе построено целое семейство программных продуктов iDesign для решения предметных задач. Формат данных AutoCAD (DWG, DXF, DWF) является общепризнанным мировым стандартом обмена графической информацией и ее хранения.

С каждой новой версией в AutoCAD добавляются по запросам пользователей новые функции, облегчающие и ускоряющие работу над проектом.

Благодаря развитым средствам написания приложений целый ряд разработчиков избрал AutoCAD в качестве базового пакета для создания машиностроительных, архитектурных, строительных, геодезических программ, систем инженерного анализа и многого другого. Использование встроенных языков программирования Visual LISP, VBA и поддержка C++ позволяют настроить AutoCAD под конкретные задачи пользователя.



Литература

1. Дэвид Бирнз AutoCAD 2007 для чайников. -- М.: «Диалектика», 2006. -- 496 с.

2. Бирнз Д. AutoCAD 2006 для чайников . -- М.: «Диалектика», 2006. -- С. 480.

3. Полещук Н. Н. AutoCAD. Разработка приложений, настройка и адаптация. -- СПб.: «БХВ-Петербург», 2006. -- С. 992.

4. Полещук Н. Н., Лоскутов П. В. AutoLISP и Visual LISP в среде AutoCAD. -- СПб.: «БХВ-Петербург», 2006. -- С. 960.

5. Финкельштейн Э. AutoCAD 2007 и AutoCAD LT 2007. Библия пользователя. -- М.: «Диалектика», 2006. -- С. 1344.

6. Бондаренко С. В. AutoCAD для архитекторов. -- М.: «Диалектика», 2007. -- С. 592.

Размещено на Allbest.ru

...