在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用3种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。曲面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面，即具有面的特征。实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形
。
本章重点
◆三维绘图术语和坐标系
◆视图观测点的设立方法
◆绘制三维点和曲线
◆绘制三维网格
◆绘制三维实体
◆通过二维对象创建三维对象
11.1 三维绘图术语和坐标系
在AutoCAD中，要创建和观察三维图形，就一定要使用三维坐标系和三维坐标。因此，了解并掌握三维坐标系，树立正确的空间观念，是学习三维图形绘制的基础 。
◆了解三维绘图的基本术语
◆建立三维绘图坐标系
11.1.1 了解三维绘图的基本术语
三维实体模型需要在三维实体坐标系下进行描述，在三维坐标系下，可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。在创建三维实体模型前，应先了解下面的一些基本术语。
XY平面：它是X轴垂直于Y轴组成的一个平面，此时Z轴的坐标是0。
Z轴：Z轴是一个三维坐标系的第三轴，它总是垂直于XY平面。
高度：高度主要是Z轴上坐标值。
厚度：主要是Z轴的长度。
相机位置：在观察三维模型时，相机的位置相当于视点。
目标点：当用户眼睛通过照相机看某物体时，用户聚焦在一个清晰点上，该点就是所谓的目标点。
视线：假想的线，它是将视点和目标点连接起来的线。
和XY平面的夹角：即视线与其在XY平面的投影线之间的夹角。
XY平面角度：即视线在XY平面的投影线与X轴之间的夹角。
11.1.2 建立三维绘图坐标系
前面章节已经详细介绍了平面坐标系的使用方法，其所有变换和使用方法同样适用于三维坐标系。例如，在三维坐标系下，同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点
。
11.2 设置视点
视点是指观察图形的方向。例如，绘制三维球体时，如果使用平面坐标系即Z轴垂直于屏幕，此时仅能看到该球体在XY平面上的投影；如果调整视点至东南等轴测视图，将看到的是三维球体
。
◆使用“视点预置”对话框设置视点
◆使用罗盘确定视点
◆使用“三维视图”菜单设置视点
在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用3种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。曲面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面，即具有面的特征。实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形
。
本章重点
◆三维绘图术语和坐标系
◆视图观测点的设立方法
◆绘制三维点和曲线
◆绘制三维网格
◆绘制三维实体
◆通过二维对象创建三维对象
11.1 三维绘图术语和坐标系
在AutoCAD中，要创建和观察三维图形，就一定要使用三维坐标系和三维坐标。因此，了解并掌握三维坐标系，树立正确的空间观念，是学习三维图形绘制的基础 。
◆了解三维绘图的基本术语
◆建立三维绘图坐标系
11.1.1 了解三维绘图的基本术语
三维实体模型需要在三维实体坐标系下进行描述，在三维坐标系下，可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。在创建三维实体模型前，应先了解下面的一些基本术语。
XY平面：它是X轴垂直于Y轴组成的一个平面，此时Z轴的坐标是0。
Z轴：Z轴是一个三维坐标系的第三轴，它总是垂直于XY平面。
高度：高度主要是Z轴上坐标值。
厚度：主要是Z轴的长度。
相机位置：在观察三维模型时，相机的位置相当于视点。
目标点：当用户眼睛通过照相机看某物体时，用户聚焦在一个清晰点上，该点就是所谓的目标点。
视线：假想的线，它是将视点和目标点连接起来的线。
和XY平面的夹角：即视线与其在XY平面的投影线之间的夹角。
XY平面角度：即视线在XY平面的投影线与X轴之间的夹角。
11.1.2 建立三维绘图坐标系
前面章节已经详细介绍了平面坐标系的使用方法，其所有变换和使用方法同样适用于三维坐标系。例如，在三维坐标系下，同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点
。
11.2 设置视点
视点是指观察图形的方向。例如，绘制三维球体时，如果使用平面坐标系即Z轴垂直于屏幕，此时仅能看到该球体在XY平面上的投影；如果调整视点至东南等轴测视图，将看到的是三维球体
。
◆使用“视点预置”对话框设置视点
◆使用罗盘确定视点
◆使用“三维视图”菜单设置视点
11.3.3 绘制三维样条曲线和三维弹簧
在三维坐标系下，在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【绘图】面板中单击【样条曲线】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【样条曲线】命令，可以绘制三维样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点，而是三维空间点。例如，经过点(0,0,0)、(10,10,10)、(0,0,20)、(-10,-10,30)、(0,0,40)、(10,10,50)和(0,0,60)绘制的三维样条曲线如图11-10所示。
11.4 绘制三维网格
在AutoCAD2010中，在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】中的命令，可以绘制三维网格 .
◆绘制三维填充图形
◆绘制三维面与多边三维面
◆控制三维面的边的可见性
◆绘制三维网格
◆绘制旋转网格
◆绘制平移网格
◆绘制直纹网格
◆绘制边界网格
11.4.1 绘制三维填充图形
【在命令行中输入【二维填充】命令(SOLID)，可以绘制三角形和四边形的有色填充区域。
绘制三角形填充区域时，需要在命令行提示下依次指定三角形的3个角点，然后按下Enter键直到退出命令即可，结果如图11-13所示。
绘制四边形填充区域时，应注意点的排列顺序，如果第3点和第4点的顺序不同，得到的图形形状也将不同，如图11-14所示。
11.4.2 绘制三维面与多边三维面
在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【三维面】命令(3DFACE)，可以绘制三维面。三维面是三维空间的表面，它没有厚度，也没有质量属性。由【三维面】命令创建的每个面的各顶点可以有不同的Z坐标，但构成各个面的顶点最多不能超过4个。如果构成面的4个顶点共面，消隐命令认为该面是不透明的，可以消隐。反之，消隐命令对其无效。
11.4.3 控制三维面的边的可见性
在命令行中输入【边】命令(EDGE)，可以修改三维面的边的可见性。执行该命令时，命令行显示如下提示信息：
指定要切换可见性的三维表面的边或 [显示(D)]:
默认情况下，选择三维表面的边后，按Enter键将隐藏该边。若选择【显示】选项，则可以选择三维面的不可见边以便重新显示它们，此时命令行显示如下提示信息：
输入用于隐藏边显示的选择方法 [选择(S)/全部选择(A)] <全部选择>:。
11.4.4 绘制三维网格
在命令行中输入【三维网格】命令(3DMESH)，可以根据指定的M行N列个顶点和每一顶点的位置生成三维空间多边形网格。M和N的最小值为2，表明定义多边形网格至少要4个点，其最大值为256。
11.4.5 绘制旋转网格
在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【旋转网格】命令(REVSURF)，可以将曲线绕旋转轴旋转一定的角度，形成旋转网格。
11.4.6 绘制平移网格
在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【平移网格】命令(TABSURF)，可以将路径曲线沿方向矢量进行平移后构成平移曲面，如图11-22所示。这时可在命令行的【选择用作轮廓曲线的对象:】提示下选择曲线对象，在【选择用作方向矢量的对象:】提示信息下选择方向矢量。当确定了拾取点后，系统将向方向矢量对象上远离拾取点的端点方向创建平移曲面。平移曲面的分段数由系统变量SURFTAB1确定。
11.4.7 绘制直纹网格
在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【直纹网格】命令(RULESURF)，可以在两条曲线之间用直线连接从而形成直纹网格。这时可在命令行的【选择第一条定义曲线:】提示信息下选择第一条曲线，在命令行的【选择第二条定义曲线:】提示信息下选择第二条曲线。
11.4.8 绘制边界网格
在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【网格】|【边界网格】命令(EDGESURF)，可以使用4条首尾连接的边创建三维多边形网格。这时可在命令行的【选择用作曲面边界的对象
1:】提示信息下选择第一条曲线，在命令行的【选择用作曲面边界的对象 2:】提示信息下选择第二条曲线，在命令行的【选择用作曲面边界的对象
3:】提示信息下选择第三条曲线，在命令行的【选择用作曲面边界的对象4:】提示信息下选择第四条曲线。
11.5 绘制三维实体
在AutoCAD中，最基本的实体对象包括多段体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体及棱锥面，可以在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击相应的按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】子命令来创建
。
◆绘制多段体
◆绘制长方体与楔体
◆绘制圆柱体与圆锥体
◆绘制球体与圆环体
◆绘制棱锥面
11.5.1 绘制多段体
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【多段体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【多段体】命令(POLYSOLID)，可以创建三维多段体。
11.5.2 绘制长方体与楔体
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【长方体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【长方体】命令(BOX)，可以绘制长方体。
11.5.3 绘制圆柱体与圆锥体
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【圆柱体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【圆柱体】命令(CYLINDER)，可以绘制圆柱体或椭圆柱体，如图11-29所示。
11.5.4 绘制球体与圆环体
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【球体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【球体】命令(SPHERE)，可以绘制球体。这时只需要在命令行的【指定中心点或
[三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)]:】提示信息下指定球体的球心位置，在命令行的【指定半径或
[直径(D)]:】提示信息下指定球体的半径或直径即可。
11.5.5 绘制棱锥面
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【棱锥体】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【棱锥体】命令(PYRAMID)，可以绘制棱锥面，如图11-33所示。
11.6 通过二维对象创建三维对象
在AutoCAD中，除了可以通过实体绘制命令绘制三维实体外，还可以通过拉伸、旋转、扫掠、放样等方法，通过二维对象创建三维实体或曲面。可以在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】命令的子命令(如图11-34所示)，或在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击相应的工具按钮来实现。将二维对象拉伸为三维对象.
◆将二维对象旋转成三维对象
◆将二维对象扫掠成三维对象
◆将二维对象放样成三维对象
◆根据标高和厚度绘制三维图形
11.6.1 将二维对象拉伸为三维对象
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【拉伸】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【拉伸】命令(EXTRUDE)，可以通过拉伸二维对象来创建三维实体或曲面。拉伸对象被称为断面，在创建实体时，断面可以是任何二维封闭多段线、圆、椭圆、封闭样条曲线和面域，其中，多段线对象的顶点数不能超过500个且不小于3个。若创建三维曲面，则断面是不封闭的二维对象。
11.6.2 将二维对象旋转成三维对象
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【旋转】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【旋转】命令(REVOLVE)，可以通过绕轴旋转二维对象来创建三维实体或曲面。在创建实体时，用于旋转的二维对象可以是封闭多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线、圆环及封闭区域。三维对象、包含在块中的对象、有交叉或自干涉的多段线不能被旋转，而且每次只能旋转一个对象。若创建三维曲面，则用于旋转的二维对象是不封闭的。
11.6.3 将二维对象扫掠为三维对象
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【扫掠】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【扫掠】命令(SWEEP)，可以通过沿路径扫掠二维对象创建三维实体和曲面。如果要扫掠的对象不是封闭的图形，那么使用【扫掠】命令后得到的是网格面，否则得到的是三维实体。
11.6.4 将二维对象放样成三维对象
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【建模】面板中单击【放样】按钮，或在快速访问工具栏选择【显示菜单栏】命令，在弹出的菜单中选择【绘图】|【建模】|【放样】命令(LOFT)，可以在多个横截面之间的空间中创建三维实体或曲面，如果要放样的对象不是封闭的图形，那么使用【放样】命令后得到的是网格面，否则得到的是三维实体。如图11-49所示是三维空间中3个圆放样后得到的实体。
11.6.5 根据标高和厚度绘制三维图形
用户在绘制二维对象时，可以为对象设置标高和延伸厚度。一旦设置了标高和延伸厚度，就可以用二维绘图的方法绘制出三维图形对象。
绘制二维图形时，绘图面应是当前UCS的XY面或与其平行的平面。标高就是用来确定这个面的位置，它用绘图面与当前UCS的XY面的距离表示。厚度则是所绘二维图形沿当前UCS的Z轴方向延伸的距离。
11.7 上机练习
通过本章的学习，读者已经掌握绘制多段体、长方体、圆柱体、拉伸实体以及放样实体的操作方法。本节将通过按路径拉伸二维对象的方法绘制如图11-64所示的圆管实例，来巩固本章所介绍的知识点
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