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autocad 2004 UCS三维变换与三维建模$ Z6 a l) g$ s7 u$ I! 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。
& N: a v3 n( h) d* M关键词：UCS；三维变换；三维建模；教学
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4 e3 \4 t, e1 a G1 j4 A" L. b( L/ sUCS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。 4 O0 ~! w- U% l& d0 r1 X
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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。
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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 ：3 v4 @! T: M t5 B, G
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052793077801_chinacnw_com.jpg
9 x0 @5 }7 _: |, c' o/ 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。 . b' X" ~" ]* e
( H4 ]2 d2 X! B# Thttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/20051126105285077802_chinacnw_com.jpg1 X0 T8 e0 L* A
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）。 ; ~) a, d5 j$ e2 ~# F. W3 h& y3 S
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http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052842177803_chinacnw_com.jpg
& M g0 Y' j; d9 O2．三点确定UCS 3 \1 U+ x2 R5 v$ I. w. V
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052887277804_chinacnw_com.jpg" ?: ]8 z1 V) F! S B6 X; ?5 z
（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。
, K) k9 |$ X/ L8 ?8 i2 K
$ E9 y0 o, P& T( ^2 H+ C; K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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5 [" j' Y, t/ g# M( y$ o$ F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。 " y6 H3 ~; j+ B9 o5 ?( P$ T
2 l/ P$ K: Z! l. c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。 ' n4 }! X2 d- v- C( y
& l& r5 K1 K: B$ A! Y- D
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8 | @: T8 z: n, t- u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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" ^9 q! _7 u- _- n, R& vhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052935277806_chinacnw_com.jpg* ?& ?, F+ J' A- u6 T0 B
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）。 , ^! t/ p# o# V8 S
1 \2 q5 a! H; T, q4 n! N, ^- U; I
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052946277807_chinacnw_com.jpg
\+ d5 R* ]4 R3 {. T3．拉伸正Z轴方向确定UCS1 ~0 X' n, N/ o1 l' q2 u
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg) n, |+ Z5 k2 x* |& D
： R6 `) x" c% A3 `: W8 b
6 a/ o L' J; G& M例7：圆柱从球中伸出（图15）：先点击. y) b& L" _5 I% o/ Z! o
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg
- [+ k6 I' M% h9 @6 C+ j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。 2 U6 c& d5 P4 v$ e) H
4 J' \6 T) r" \; M$ S( _
例8：拉伸三角支架（图16）：先点击
: @5 @. l# V- L4 ~- i' n% Whttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052957377808_chinacnw_com.jpg/ b: t/ G2 m: p* _$ l' m7 @# ^5 K/ W
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。
% e' `$ Y W9 y: {4 q. x. j; D5 \) X$ z+ f) D6 C. C: v
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261052968377809_chinacnw_com.jpg
9 |4 S4 r5 ]! x" J# d4．改变坐标原点的位置，确定新的UCS - n% q2 F5 U0 [
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg& F) H) A; y7 q j5 E% v" G8 Y, o+ r
（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 n0 t, ?; g' }7 z0 u# b
# N/ d* v; A' i& K! j4 s4 d* a. g( m例9：绘制楼梯：先点击
! Q) t3 j Y0 i+ ^: ^http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg' P- r" ?% k L% G
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）。
. k' U; k. d, r' B, U- I6 W1 O2 a; z8 [$ ?; X8 F$ L0 ]2 z
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529923778011_chinacnw_com.jpg5 v6 M1 X4 W4 }' c9 X s S7 O- y
例10：绘制螺母：先点击: g" U# ^: i w- G$ g9 r
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610529803778010_chinacnw_com.jpg
" f3 U) {' R! U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）。 $ o. @6 r, d6 f7 @
5 _$ C+ [( y% {2 i0 Ehttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053063778012_chinacnw_com.jpg2 b* c4 m3 M* a6 s) s
5．面确定新的UCS
$ j! {9 f* r( vhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530264778013_chinacnw_com.jpg
4 W5 z" ^# o5 t' E1 }（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。 . A# P( [; J# y- k0 n: l; E
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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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9 k6 F# w/ t3 K/ m; d+ Y( \$ `( Hhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530384778014_chinacnw_com.jpg
0 O! x8 I; }, C7 K( S; R0 \% Z' b% W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。 * q3 q ~( a3 V" o
) Z9 x& K" k" k: w; u; k8 O1 Ehttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530494778015_chinacnw_com.jpg
+ l' d( L, i/ o9 s3 E" _8 V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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; \( |# P5 w- e, U2 u |$ dhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530554778016_chinacnw_com.jpg% ^, K3 f- o4 U/ O1 |" m3 R; Z
6．对象确定新的UCS
N4 _) M$ ?5 I3 |$ D1 F! j( nhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg
$ w9 V/ c7 y' c. e% K* a5 U：根据选定的三维对象定义新的坐标系。 ) r7 E1 w, M! e, J3 |; f! p/ S
' I9 X) d9 P6 n) C例14：拉伸三维面上的圆（图26）：先点击
- w) X# y1 j2 x% p5 dhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg. \ K1 c# h9 ~: A7 \% G
，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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0 F6 h6 D" v0 v* q! _/ v, E) Ihttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530764778018_chinacnw_com.jpg
! i1 Y, _- e/ O7 e# e5 D- S例15：绘制曲面屋顶： 先点击+ ]- [+ s) J+ Y0 G4 h) P
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg j, F5 R8 L" s4 @; G7 ?; J
，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）。 / n8 A. }9 t8 C( x
4 s. m, P; J6 E; p+ {. D8 O, S6 e
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530834778019_chinacnw_com.jpg8 K$ Z+ }% v+ ]/ S0 c' l
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
& J1 w. W# ]8 M. a5 k; k4 L0 Dhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610530714778017_chinacnw_com.jpg; @5 E4 v+ E, `$ |7 [6 e3 b9 \# e
，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）。 & @+ j( w4 L% T* V. x
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7．视图确定新的UCS 0 T; g- j5 I& F
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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。 : L0 f7 r! Y) z! m& H8 d) {
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例16：获取平行于屏幕的平面：点击图标
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P6 T3 m* k' y+ j( H/ \/ _（图33），点击 . B6 ~5 p& o4 V9 n% b ~* X# `
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511261053195778023_chinacnw_com.jpg8 }) M& P* o5 J, _' a/ y
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）。 # L# I8 |/ c! f5 V% I
; N8 V* P0 O" H, M
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531155778024_chinacnw_com.jpg5 k+ f+ L: a l; z2 y
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8 n1 g! J" A7 Y* b, f4 ]8 j0 t) m
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! @; b1 L) A4 {4 n! M D. S4 C: s变换UCS后，再输入文字（图37）。 4 H% O ?; O' c& p
6 S/ H- O/ i3 b1 m }3 H' W& xhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531255778025_chinacnw_com.jpg( N S( q; R! l
例18：绘制亭子（图38）：亭子顶面用三维面8 h. w4 J' p! O, \8 Q" e
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' U$ k. S" ^( p3DFACE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。 ' i# S2 X# w* x @" \' \
: w9 G: O) [& A3 Zhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112610531365778027_chinacnw_com.jpg I% }5 `& E+ o3 W, x; {
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发表于 2006-12-2 13:47:10