1549
.pdfМинистерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
(СибАДИ)»
ОСНОВЫ 3D-МОДЕЛИРОВАНИЯ
В СИСТЕМЕ AUTOCAD
Методические указания |
||
|
|
Д |
к лабораторным и самостоятельным |
||
|
|
работамИ |
и |
А |
|
Состав тели: А.Г. Сутягин, |
||
С |
бМ.С. Черногородова |
|
|
Омск • 2016
1
УДК 681.3(075) ББК 30.2–5–05я7
О75
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.
Рецензент канд. техн. наук, доц. М.В. Исаенко (ФГБОУ ВО «СибАДИ»)
Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве методических указаний.
О75 Основы 3D-моделирования в системе AutoCAD [Электронный ресурс] : методи-
ческие указания к лабораторным и самостоятельным работам / сост. : А.Г. Сутягин, М.С. Черногородова ; кафедра «Геодезия». – Электрон. дан. − Омск : СибАДИ, 2016. –
URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r_plus/cgiirbis_64_ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.
Излагается методикаСибАДИвыполнения лабораторных работ обучающимися по дисциплине «Основы 3D-моделирования в системе AutoCAD».
Рассмотрены общие положения, инструменты и функции программы AutoCAD, приведены задания.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Предназначены для обучающихся направления «Геодезия и дистанционное зондирование» профиль «Геодезия».
Текстовое (с мвольное) издание (1,3 МБ)
Системные требован я : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ;
1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов
Adobe Acrobat Reader ; Google Chrome
Редактор И.Г. Кузнецова
Техническая подготовка − Т.И. Кукина Издание первое. Дата подписания к использованию 30.12.2016
Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2016
2
ВВЕДЕНИЕ
Процесс проектирования любого изделия традиционно принято разделять на несколько стандартных этапов, таких как формирование внешнего вида изделия (эскизный проект), анализ его прочностных характеристик, оптимизация конструкции с учетом первых двух этапов, технологическая проработка конструкции изделия, создание экспериментальных образцов, натурные испытания и т.д. Поскольку процессу проектирования свойственно неоднократно возвращаться к началу проекта, вопрос автоматизации проектирования имеет актуальность для большинства предприятий и конструкторских бюро.
С появлением современных систем автоматизированного про-
ектирования (САПР) инженер может сразу работать в реальном трехмерном пространстве (3D). Теперь проектированиеИ идет не от
2D-чертежа к 3D-облику изделия, а в обратном направлении – от пространственной модели к автоматическиДсгенерированным чертежам, минуя затраты времени на их создание. Также в некоторых системах 3D-модель напрямую может передаваться в производство.
В AutoCAD можно создаватьАтри типа моделей 3D-объектов: каркасные, поверхностные и твердотельные. Каркасные модели представляют собой модели бобъектов, как бы созданные из проволоки: они не имеют поверхностей, а просто дают представление о форме 3D-объектов, показываяиих ре ра.
Поверхностные модели уже несут информацию о поверхности модели, формирующейСвнешн й вид объекта. При этом поверхности могут быть окрашены, а сами поверхностные модели могут закрывать объекты, находящиеся позади них. Поверхностная модель представляет собой, по сути, каркасную модель, обтянутую каким-либо материалом (тканью, бумагой). Она дает представление о внешнем виде объекта, но абсолютно не учитывает того, что находится внутри объекта.
Например, можно построить поверхностную модель кубика. Она будет выглядеть, как проволочный каркас, обтянутый каким-то материалом. Форму таким образом мы изобразим, но изначальный кубик может быть ящиком, полым внутри, а может быть и цельным кубом.
Поверхностные модели для обоих случаев будут одинаковыми. Наибольшую информацию о моделируемых объектах несут
твердотельные 3D-модели (их еще называют просто телами). При этом они позволяют учитывать то, что внутри объект не является по-
3
лым. Благодаря этому можно комбинировать тела, объединяя и вычитая их, и создавать таким образом новые, более сложные модели. Если твердотельную модель разрезать, то станет видно ее внутреннее устройство. С поверхностными объектами это делать нельзя, так как в их случае вы имеете дело лишь с набором поверхностей.
Каркасные модели в AutoCAD наиболее просты в построении и представляют собой, по сути, двухмерные объекты, помещенные в трехмерное пространство. При их построении можно использовать весь спектр инструментов, предназначенных для двухмерного черчения в AutoCAD. В дальнейшем они бывают очень полезны как основа при создании поверхностных 3D-моделей.
Поверхностные модели очень хорошо использовать для построения объектов необычной формы: они дают полное представление о форме объектов, и этого может быть вполне достаточно, ведь не во всех случаях нужны твердотельные 3D-модели с их особенностя-
ми. |
|
|
|
|
|
Лабораторная работа 1 |
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ AUTOCAD. ОЗНАКОМЛЕНИЕ |
|||
СО СТРУКТУРОЙ И КОМ НДАМИ AUTOCAD |
|||
|
и |
|
|
Цель: приобретение практическихАнавыков пользования интер- |
|||
фейсом программы, настройки параметров чертежа, работы с команд- |
|||
ной строкой. |
С |
б |
|
|
|
Загрузка AutoCAD. Создание нового файла
При загрузке AutoCAD на экране появляется окно Startup (AutoCAD Today), в котором можно выбрать вариант начала работы с пакетом (рис. 1):
–закладка Open a Drawing позволяет открыть существующий чертеж;
–закладка Create Drawings предназначена для создания нового проекта с пользованием шаблона (Template), черновика (Start from Scratch) или мастера (Wizards);
–закладка Symbol Libraries позволяет создавать чертежи, ис-
пользуя готовые библиотечные примитивы.
4
При выборе варианта Start from Scratch (Metric) создается документ AutoCAD формата 4 (210 – 297 мм) с метрическими настройками, относящимися к системе измерения, в основу которой положена единица длины «метр».
Вариант Wizards является более функциональным и позволяет на этапе создания проекта установить все основные параметры чер-
тежа (Unit of measurements – система измерения; Angle of measurement – единицы измерения углов и направление их рисования; Area – размер чертежа).
|
И |
Д |
|
А |
|
Рис. 1. Окно AutoCAD Today |
|
С |
|
Вариант Templateи(бспользование шаблона) позволяет пользователю выбрать шаблон, представляющий собой чертеж конкретного формата с готовой рамкой. В том случае, если при запуске AutoCAD самостоятельно создает рабочий файл и отсутствует окно Startup ка-
кого-либо вида (в зависимости от версии), то настройки метрической системы, пределов чертежа и другое необходимо сделать вручную.
Главное меню содержит следующие пункты: File – меню работы с файлами;
Edit – меню команд редактирования; View – меню команд управления экраном; Insert – меню команд вставки объектов;
Format – меню команд управления слоями, цветом, типом линии и стилями;
Tools – меню команд управления системой и установки системы координат;
Draw – меню команд рисования графических примитивов;
5
Dimension – меню команд простановки размеров;
Modify – меню команд изменения (редактирования) элементов чертежа;
Window – меню команд работы с окнами; Help – вызов справочной системы.
Команды AutoCAD могут выбираться из меню, вводиться с помощью кнопок панелей или набираться с клавиатуры в текстовом окне. Отмена команды – нажатие клавиши Esc. Выполнение команды может конкретизироваться с помощью ее ключей (опций), запрашиваемых системой в текстовом окне. Все команды AutoCAD можно разделить на группы, названия которых отражены в пунктах меню:
EDIT – команды правки чертежей; |
|
VIEW 1 и 2 – команды управления видами; |
|
INSERT – команды вставки объектов; |
И |
|
|
FORMAT – команды установки форматов; |
|
Д |
TOOLS 1 и 2 – команды управления инструментами;
DRAW 1 и 2 – команды черчения;
DIMNSION – команды простановки размеров;
MODIFY 1 и 2 – команды редактирования;
INQUIRY, SETTINGS – команды служебные;
координат. Ввод абсолютныхбкоординат возможен для декартовых координат в виде X, Y, Z, где X, Y и Z –числовые значения координат
DISPLAY – команды управления экраном. |
|
Каждая группа содержит ряд команд, которые появляются на |
|
и |
|
экране после активизации соответствующегоА |
пункта меню. Ввод ко- |
ординат с клавиатуры возможен в виде абсолютных и относительных |
|
С |
|
по соответствующим осям (например, 10, 25, 5). Для полярных координат значения вводятся в виде r < А, где r – радиус; А – угол от предыдущей точки (например, 10 < 30). Угол задается в градусах против часовой стрелки.
Относительные координаты задают смещение от последней введенной точки или выбранной точки. Относительным координатам предшествует символ @, например @25, 50 или @30 < 60.
Настройка чертежа
В AutoCAD имеется возможность определения формата, метрических настроек и точности представления чисел. Для этого надо выполнить команду Format/Units, появится меню Drawing Units:
6
–поле Length позволяет изменить формат представления единиц (Decimal для метрической системы);
–поле со списком Precision определяет число знаков после запя-
той;
– поле Angle позволяет изменить формат и единицы измерения углов (градусы – Decimal Degrees). По умолчанию угол отсчитывается против часовой стрелки. Начало отсчета угла – направление на восток (на 3 часа дня).
Практические задания:
1.Создайте в AutoCAD чертеж формата А3.
2.Установите десятичный режим измерения (миллиметры).
3.С помощью инструмента Линия (кнопка) нарисуйте контур
чертежа, отступая 20 мм от края слева и по 5 мм с остальных сторон (рис. 2). Используйте в задании абсолютные и относительные координаты.
|
|
И |
|
Д |
|
А |
|
|
Рис. 2. Пр мер выполнения практического задания |
||
б |
|
|
и3D-инструменты в AutoCAD |
Для работыСс трехмерной графикой понадобятся некоторые панели инструментов, которые можно вызвать, обратившись к команде меню View / Toolbars… и отметив нужные.
Solid – панель инструментов получения твердотельных объек-
тов.
Solid Editing – панель инструментов редактирования твердотельных объектов и логических операций над элементами.
Shade – панель инструментов прорисовки и раскрашивания твердотельных объектов (для фотореалистичности и художественного дизайна используются другие средства).
3D Orbit – панель инструментов управления точкой зрения на рабочее пространство.
7
Практические задания:
1.Организовать на жестком диске рабочий каталог студента.
2.Организовать файл AutoCAD с соответствующими слоями.
3.Продумать рациональное построение массива подобных эле-
ментов.
4.Построить эскиз плоской фигуры «Фланец» согласно образцу, соблюдая размеры (рис. 3).
5.Сохранить файл с именем «Фланец.dwg».
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
Р с. 3. Эск з плоской фигуры «Фланец» |
||||
С |
|
|
|
|
Оси координат и проекции
View – панель стандартных проекций просмотра в текущей системе координат.
В AutoCAD можно применять два вида систем координат: World CS – фиксированная мировая системы координат МСК
определяет местоположение всех объектов чертежа, используется для определения других систем координат.
UCS – пользовательская система координат (ПСК), которая используется для удобного задания геометрии модели. В одном чертеже можно создавать и хранить произвольное количество ПСК.
UCS – панель позволяет разместить пользовательскую систему координат в желаемое место.
8
Практические задания:
1.Создать соответствующие слои для фигур (рис. 4).
2.На плоскости создать шестиугольник с радиусом описанной окружности 200 мм.
3.Создать базовые элементы формы, позиционируя их характерные точки в углы шестиугольника.
4.Использовать размеры для ширины, высоты, радиусов 50 мм, 100 мм, для сечения тора 15 мм.
5.Применить 3D Orbit для просмотра результата.
6.Сохранить файл.
|
|
И |
|
Д |
|
|
А |
|
|
С |
|
|
Р сб. 4. Базовые элементы и формы |
|
|
иКонтрольные вопросы и задания |
|
1. |
Перечислите основные группы команд, используемых в про- |
|
грамме AutoCAD. |
|
|
2. |
Какие способы задания координат в программе вы знаете и |
|
как они реализуются? |
|
|
3. |
Какие команды используются для черчения объектов? |
|
4. |
Перечислите основные правила выделения объектов. |
|
5. |
Какие вы знаете панели инструментов для работы с трехмер- |
ной графикой?
9
Лабораторная работа 2
ФОРМИРОВАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ СРЕДСТВАМИ AUTOCAD
Цель: формирование умений создания текстов, нанесения размеров, создания размерных стилей и допусков, редактирования размеров, извлечения информации из чертежей.
В большинстве случаев текст используется в качестве кратких пояснительных надписей и примечаний, но иногда он может состоять из обширных параграфов, предназначенных для разъяснения или аннотирования объектов чертежа. Для облегчения работы с чертежом текст следует размещать в отдельном слое.
Ниже приведена последовательность действий по созданию слоя
–откройте чертеж; И
–чтобы создать слой, выберите команду Format/Layer, или щелкните на кнопке Layers панели Динструментов Object PropertiesLayerА
Name list) появится новая строка;
– введите имя нового слоя, например, «Текст»; |
|
– щелкните на кнопке Current (Текущий), чтобы придать слою |
|
статус текущего; |
иб |
–щелкните по кнопке ОК, чтобы завершить работу, связанную
ссозданием нового слоя;
–щелкните на кнопке Multiline Text (Многострочный текст);
–укажите левой кнопки мыши положение контурной рамки, внутри которой будет размещена текстовая надпись. Расширить контурную рамку текста можно будет позже, захватив одну из ее угловых точек и перетащив в нужное место экрана. Откроется диалоговое окно Multiline Text Editor (Редактор многострочного текста), показанное на рис. 5;
–введите текст, например, «Технические требования»; укажите необходимый шрифт, его размер и цвет; щелкните на кнопке ОК.С
10