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AutoCAD 中文版辅肋设计教程清华大学出版社第 11章 创建线框模型
本章导读
学习目标
本章要点
上机练习
习 题电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
AutoCAD 中文版辅肋设计教程清华大学出版社本章导读
了解三维绘图的基础知识
掌握创建简单的三维线框模型方法
根据标高和拉伸厚度创建三维模型
课时安排,2学时电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
AutoCAD 中文版辅肋设计教程清华大学出版社学习目标
三维模型可以直观地表现出物体的形状。
本章主要学习创建线框模型的方法，为使初学者更加熟悉三维建模的概念，本章还讲解了三维绘图的基础知识，如用户坐标系、视点、视口及三维几何模型的分类等。
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AutoCAD 中文版辅肋设计教程清华大学出版社本章要点
三维绘图基础
创建简单的三维线框模型
根据标高和拉伸厚度创建三维模型电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
AutoCAD 中文版辅肋设计教程清华大学出版社
11.1 三维绘图基础
在绘制三维模型之前，必须先掌握如何定义用户坐标系、切换视图与创建视口等知识。下面分别讲解这几方面的内容。
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AutoCAD 中文版辅肋设计教程清华大学出版社
11.1 三维绘图基础
11.1.1 用户坐标系
11.1.2 视点
11.1.3 视口
11.1.4 三维几何模型的分类
11.1.5 二维命令在三维空间中的应用电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.1.1 用户坐标系
用户坐标系（ UCS）是用于坐标输入、平面操作和查看的一种可移动坐标系。大多数编辑命令取决于 UCS的位置和方向，因为对象将绘制在当前 UCS坐标系的 XY平面上。默认状态下,AutoCAD的坐标系为世界坐标系，其坐标原点在绘图区左下角，以水平向右为 X轴正方向，以垂直向上为
Y轴正方向，以垂直屏幕向外为 Z轴正方向
由于世界坐标系的坐标原点和方向是固定不变的，但在绘制三维图形时，又需不停改变坐标的位置与方向，甚至将坐标轴作任意角度的倾斜，此时就引进了用户坐标系
（ UCS）的概念。自定义用户坐标系的命令主要有如下几种调用方法。
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11.1.1 用户坐标系
单击,UCS”工具栏中的 按钮。
在命令行中执行 UCS命令。
执行 UCS命令后，在命令行的提示下选择相应的选项可以新建、移动和选择用户坐标系或对其进行保存、恢复、删除和应用等管理操作。
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11.1.1 用户坐标系
1.新建用户坐标系
2.移动用户坐标系
3.选择正交用户坐标系
4.保存、恢复、删除与应用用户坐标系电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,新建用户坐标系
执行 UCS命令后，选择“新建”选项，然后选择所需的新建方式，或选择“工具 /新建 UCS”命令下的相应子菜单命令，
即可创建出所需的用户坐标系。
选择“新建”选项后，系统会以默认方式为通过指定新原点的方式来定义新的 UCS，该方式将保持其 X,Y和 Z轴方向不变，等同于移动坐标系。命令提示信息中的各选项含义如下。
Z轴 (ZA)
三点 (3)
对象 (OB)
面 (F)
视图 (V)
X/Y/Z
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2,移动用户坐标系
执行 UCS命令后，选择“移动”选项或选择“工具 /移动 UCS”命令可以通过平移当前 UCS的原点或修改 Z轴深度来重新定义 UCS，这种方式可以保留 XY平面的方向不变。
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3.选择正交用户坐标系
用户可以根据 AutoCAD提供的 6个正交 UCS从多角度绘制和观察三维模型。执行 UCS命令后，选择
“正交”选项或选择“工具 /正交 UCS”命令下的子命令后，命令行将出现提示信息“输入选项 [俯视
(T)/仰视 (B)/主视 (F)/后视 (BA)/左视 (L)/右视 (R)] <当前 >:”，选择所需的选项即可切换到相应的正交
UCS下。
用户还可以通过单击“视图”工具栏中的相应按钮以选择正交 UCS。利用该工具栏中的等轴测视图按钮还可以切换到不同的等轴测视图中。
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4.保存、恢复、删除与应用用户坐标系
执行 UCS命令后，除“新建”、“移动”和
“正交”选项之外的其他选项的含义分别如下。
上一个 (P)
保存 (S)
恢复 (R)
删除 (D)
应用 (A)
世界 (W)
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11.1.2 视点
三维视图是从空间中的某个观测点向
WCS或 UCS坐标系原点方向观察目标对象后得到的三维状态，因此三维模型需要在三维空间指定一个观测视点后才能观察它的三维状态，这个观测点即视点。
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11.1.2 视点
1,在绘图区指定观察视点
2.通过对话框指定观察视点
3.三维动态观察器电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,在绘图区指定观察视点
在绘图区指定观察视点的命令主要有如下两种调用方法。
选择“视图 /三维视图 /视点”命令。
在命令行中执行 VPOINT命令。
在绘图区指定观察视点时可以借助坐标球和三轴架来进行。在命令行中执行 VPOINT命令后，命令行中将出现提示信息“当前视图方向,VIEWDIR=0.0000,0.0000,0.0000指定视点或 [旋转 (R)] <显示坐标球和三轴架 >:”，直接输入坐标值即可指定观察视点的坐标。
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2,通过对话框指定观察视点
通过“视点预置”对话框可指定观察视点。打开
“视点预置”对话框主要有如下几种调用方法。
选择“视图 /三维视图 /视点预置”命令。
在命令行中执行 DDVPOINT命令。
通过以上的任意一种方式都将打开“视点预置”对话框，其作用是设置观测角度，可以从该对话框中的矩形表盘和半圆形表盘图示中进行设置。它们的作用分别如下。
矩形表盘
半圆形表盘电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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2,通过对话框指定观察视点
“视点预置”对话框其他各选项的含义及功能分别如下。
单选按钮
单选按钮
,X轴”文本框
,XY平面”文本框
按钮电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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3.三维动态观察器
视点预置命令 DDVPOINT和视点命令 VPOINT都只能用于模型空间,DDVPOINT命令可用对话框控制视图视点，
VPOINT命令则以平行投影方式显示，如果要动态观察三维模型，则可以通过三维动态观察器来进行。使用三维动态观察器主要有如下几种方法。
选择“视图 /三维动态观察器”命令。
单击“三维动态观察器”工具栏中的按钮。
在命令行中执行 3DORBIT（ 3DO）命令。
使用三维动态观察器可以使用定点设备操作来观察模型的视图，
并能够从模型周围的任意视点直观地观察整个模型或模型中的任何对象。
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3.三维动态观察器
选择要使用三维动态观察器查看的对象后，
通过上述方法进入三维动态观察器，然后按住鼠标左键并向不同方向拖动即可动态观察三维对象。观察完毕，按 Esc或 Enter键或单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“退出”命令即可退出三维动态观察器。
在观察三维对象的过程中，当光标移动到转盘的不同部分上时，光标的形状也会有所改变，用以指示查看旋转的方向。光标的不同形状及含义主要有以下几种。
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3.三维动态观察器
,当光标移动到转盘内的三维对象上时显示的形状。
,将光标移动到转盘之外时显示的形状
,当将光标拖动到转盘内部时，视图可以随意移动；当将光标向后移动到转盘外时，又可以恢复滚动。
,将光标移动到转盘左侧或右侧的小圆上时显示的形状。
,将光标移动到转盘顶部或底部的小圆上时光标显示的形状。
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11.1.3 视口
在模型空间绘图一般都是在一个充满整个绘图区的单视口中进行操作，如需对图形局部进行放大编辑同时又能观察到图形修改后的整体效果，就可以新建一个视口。在一个视口中显示图样的局部，另一个视口中显示图形的整体效果，这样便可观察到图形整体与编辑的局部的位置和尺寸等关系是否正确。
新建视口命令主要有如下两种调用方法。
选择“视图 /视口 /新建视口”命令。
在命令行中执行 VPORTS命令。
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11.1.4 三维几何模型的分类
三维几何模型构造方法可分为 3类，即线框模型、曲面模型和实体模型。
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11.1.4 三维几何模型的分类
1.线框模型
2.曲面模型
3.实体模型电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,线框模型
线框模型是一种使用直线和曲线来表示三维对象的边缘的构造方法。线框模型中没有面，
只有描绘对象边界的点、直线和曲线，因此可以在三维空间的任何位置放置二维对象来创建线框模型。 AutoCAD提供了一些专门的三维线框对象。由于构成线框模型的每个对象必须单独绘制和定位，因此，这种建模方式是最耗时的，一般只用于简单模型的创建。
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2,曲面模型
曲面模型是一种用物体的面来表示三维物体，曲面模型比线框模型更为复杂，
它既要定义三维对象的边，又需定义三维对象面。 AutoCAD曲面模型还可以使用多边形网格定义镶嵌面。由于网格面是平面的，因此网格只能近似于曲面。
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3,实体模型
实体模型是使用最方便的三维建模类型。
利用 AutoCAD的实体模型，可以创建长方体、圆锥体、圆柱体、球体、楔体和圆环体等实体三维对象。
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11.1.5 二维命令在三维空间中的应用
在 AutoCAD中，编辑二维平面图形的命令有移动（ MOVE）、复制（ COPY）、
旋转（ ROTATE）、镜像（ MIRROR）
和偏移（ OFFSET）等，其中一些命令适用于所有的三维对象，一些命令仅适用于某些类型的三维对象。
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11.1.5 二维命令在三维空间中的应用
1.在任何 UCS中进行操作
2.根据 UCS进行编辑电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,在任何 UCS中进行操作
以下的命令可以在任何的 UCS中对指定的图形类型进行操作。
移动（ MOVE）、复制对象（ COPY）命令
倒角（ FILLET）和圆角（ CHAMFER）命令
拉长（ LENGTHEN）和拉伸（ EXTEND）、
修剪（ TRIM）和打断（ BREAK）命令
缩放（ SCALE）
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2,根据 UCS进行编辑
有些命令可根据当前的 UCS坐标来进行编辑操作。在使用这些命令时，一般应先创建新的 UCS，使被编辑的图形对象位于当前 UCS
平面内，这样操作的结果就比较容易控制。
偏移（ OFFSET）命令
阵列（ ARRAY）
旋转（ ROTATE）命令
镜像（ MIRROR）命令电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.2 创建简单的三维线框模型
创建线框模型时只需在三维空间放置各个二维对象即可，与绘制二维平面图相似，只是在输入坐标时需指定 Z轴的值。 AutoCAD还提供了专用的三维框模型绘制工具 ——三维多段线。
使用三维多段线的命令主要有如下几种调用方法。
选择“绘图 /三维多段线”命令。
在命令行中执行 3DPOLY命令。
三维多段线与二维多段线不同之处在于，三维多段线可以以三维空间的任意点来指定三维多段线的顶点，但只能显示为 CONTINUOUS线型。
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11.3 根据标高和拉伸厚度创建三维模型
在 AutoCAD中绘制直线、圆、矩形和多边形等二维对象时，可以通过设置图形的标高和拉伸厚度来创建三维模型。其中，标高是指从绘制的图形起始平面到当前 UCS的 XY平面的垂直距离；拉伸厚度是指所绘图形对象沿
Z轴方向拉伸的厚度。
在创建矩形时，可以直接在命令行的提示信息下先选择“标高”选项，再选择“厚度”
选项来创建三维模型，如果绘制的是其他二维对象，则需通过 ELEV命令进行。
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11.4 上机练习 ——绘制茶几
本次上机练习将绘制茶几，从而使读者加深对所学知识的理解。
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11.4 上机练习 ——绘制茶几电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.5 习 题
（ 1）移动用户坐标系以半径为 10的球体圆心为新 UCS原点，并以 X轴旋转 45o，
建立的用户坐标系。
（ 2）在西南等轴测视图中使用矩形命令绘制图形，其中矩形圆角值为 3，厚度为 30。
（ 3）根据所学知识绘制茶几图形。
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11.5 习 题电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.5 习 题
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学习目标
本章要点
上机练习
习 题电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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了解三维绘图的基础知识
掌握创建简单的三维线框模型方法
根据标高和拉伸厚度创建三维模型
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三维模型可以直观地表现出物体的形状。
本章主要学习创建线框模型的方法，为使初学者更加熟悉三维建模的概念，本章还讲解了三维绘图的基础知识，如用户坐标系、视点、视口及三维几何模型的分类等。
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三维绘图基础
创建简单的三维线框模型
根据标高和拉伸厚度创建三维模型电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.1 三维绘图基础
在绘制三维模型之前，必须先掌握如何定义用户坐标系、切换视图与创建视口等知识。下面分别讲解这几方面的内容。
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11.1 三维绘图基础
11.1.1 用户坐标系
11.1.2 视点
11.1.3 视口
11.1.4 三维几何模型的分类
11.1.5 二维命令在三维空间中的应用电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.1.1 用户坐标系
用户坐标系（ UCS）是用于坐标输入、平面操作和查看的一种可移动坐标系。大多数编辑命令取决于 UCS的位置和方向，因为对象将绘制在当前 UCS坐标系的 XY平面上。默认状态下,AutoCAD的坐标系为世界坐标系，其坐标原点在绘图区左下角，以水平向右为 X轴正方向，以垂直向上为
Y轴正方向，以垂直屏幕向外为 Z轴正方向
由于世界坐标系的坐标原点和方向是固定不变的，但在绘制三维图形时，又需不停改变坐标的位置与方向，甚至将坐标轴作任意角度的倾斜，此时就引进了用户坐标系
（ UCS）的概念。自定义用户坐标系的命令主要有如下几种调用方法。
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11.1.1 用户坐标系
单击,UCS”工具栏中的 按钮。
在命令行中执行 UCS命令。
执行 UCS命令后，在命令行的提示下选择相应的选项可以新建、移动和选择用户坐标系或对其进行保存、恢复、删除和应用等管理操作。
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11.1.1 用户坐标系
1.新建用户坐标系
2.移动用户坐标系
3.选择正交用户坐标系
4.保存、恢复、删除与应用用户坐标系电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,新建用户坐标系
执行 UCS命令后，选择“新建”选项，然后选择所需的新建方式，或选择“工具 /新建 UCS”命令下的相应子菜单命令，
即可创建出所需的用户坐标系。
选择“新建”选项后，系统会以默认方式为通过指定新原点的方式来定义新的 UCS，该方式将保持其 X,Y和 Z轴方向不变，等同于移动坐标系。命令提示信息中的各选项含义如下。
Z轴 (ZA)
三点 (3)
对象 (OB)
面 (F)
视图 (V)
X/Y/Z
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2,移动用户坐标系
执行 UCS命令后，选择“移动”选项或选择“工具 /移动 UCS”命令可以通过平移当前 UCS的原点或修改 Z轴深度来重新定义 UCS，这种方式可以保留 XY平面的方向不变。
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3.选择正交用户坐标系
用户可以根据 AutoCAD提供的 6个正交 UCS从多角度绘制和观察三维模型。执行 UCS命令后，选择
“正交”选项或选择“工具 /正交 UCS”命令下的子命令后，命令行将出现提示信息“输入选项 [俯视
(T)/仰视 (B)/主视 (F)/后视 (BA)/左视 (L)/右视 (R)] <当前 >:”，选择所需的选项即可切换到相应的正交
UCS下。
用户还可以通过单击“视图”工具栏中的相应按钮以选择正交 UCS。利用该工具栏中的等轴测视图按钮还可以切换到不同的等轴测视图中。
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4.保存、恢复、删除与应用用户坐标系
执行 UCS命令后，除“新建”、“移动”和
“正交”选项之外的其他选项的含义分别如下。
上一个 (P)
保存 (S)
恢复 (R)
删除 (D)
应用 (A)
世界 (W)
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11.1.2 视点
三维视图是从空间中的某个观测点向
WCS或 UCS坐标系原点方向观察目标对象后得到的三维状态，因此三维模型需要在三维空间指定一个观测视点后才能观察它的三维状态，这个观测点即视点。
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11.1.2 视点
1,在绘图区指定观察视点
2.通过对话框指定观察视点
3.三维动态观察器电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,在绘图区指定观察视点
在绘图区指定观察视点的命令主要有如下两种调用方法。
选择“视图 /三维视图 /视点”命令。
在命令行中执行 VPOINT命令。
在绘图区指定观察视点时可以借助坐标球和三轴架来进行。在命令行中执行 VPOINT命令后，命令行中将出现提示信息“当前视图方向,VIEWDIR=0.0000,0.0000,0.0000指定视点或 [旋转 (R)] <显示坐标球和三轴架 >:”，直接输入坐标值即可指定观察视点的坐标。
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2,通过对话框指定观察视点
通过“视点预置”对话框可指定观察视点。打开
“视点预置”对话框主要有如下几种调用方法。
选择“视图 /三维视图 /视点预置”命令。
在命令行中执行 DDVPOINT命令。
通过以上的任意一种方式都将打开“视点预置”对话框，其作用是设置观测角度，可以从该对话框中的矩形表盘和半圆形表盘图示中进行设置。它们的作用分别如下。
矩形表盘
半圆形表盘电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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2,通过对话框指定观察视点
“视点预置”对话框其他各选项的含义及功能分别如下。
单选按钮
单选按钮
,X轴”文本框
,XY平面”文本框
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3.三维动态观察器
视点预置命令 DDVPOINT和视点命令 VPOINT都只能用于模型空间,DDVPOINT命令可用对话框控制视图视点，
VPOINT命令则以平行投影方式显示，如果要动态观察三维模型，则可以通过三维动态观察器来进行。使用三维动态观察器主要有如下几种方法。
选择“视图 /三维动态观察器”命令。
单击“三维动态观察器”工具栏中的按钮。
在命令行中执行 3DORBIT（ 3DO）命令。
使用三维动态观察器可以使用定点设备操作来观察模型的视图，
并能够从模型周围的任意视点直观地观察整个模型或模型中的任何对象。
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3.三维动态观察器
选择要使用三维动态观察器查看的对象后，
通过上述方法进入三维动态观察器，然后按住鼠标左键并向不同方向拖动即可动态观察三维对象。观察完毕，按 Esc或 Enter键或单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“退出”命令即可退出三维动态观察器。
在观察三维对象的过程中，当光标移动到转盘的不同部分上时，光标的形状也会有所改变，用以指示查看旋转的方向。光标的不同形状及含义主要有以下几种。
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3.三维动态观察器
,当光标移动到转盘内的三维对象上时显示的形状。
,将光标移动到转盘之外时显示的形状
,当将光标拖动到转盘内部时，视图可以随意移动；当将光标向后移动到转盘外时，又可以恢复滚动。
,将光标移动到转盘左侧或右侧的小圆上时显示的形状。
,将光标移动到转盘顶部或底部的小圆上时光标显示的形状。
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11.1.3 视口
在模型空间绘图一般都是在一个充满整个绘图区的单视口中进行操作，如需对图形局部进行放大编辑同时又能观察到图形修改后的整体效果，就可以新建一个视口。在一个视口中显示图样的局部，另一个视口中显示图形的整体效果，这样便可观察到图形整体与编辑的局部的位置和尺寸等关系是否正确。
新建视口命令主要有如下两种调用方法。
选择“视图 /视口 /新建视口”命令。
在命令行中执行 VPORTS命令。
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11.1.4 三维几何模型的分类
三维几何模型构造方法可分为 3类，即线框模型、曲面模型和实体模型。
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11.1.4 三维几何模型的分类
1.线框模型
2.曲面模型
3.实体模型电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,线框模型
线框模型是一种使用直线和曲线来表示三维对象的边缘的构造方法。线框模型中没有面，
只有描绘对象边界的点、直线和曲线，因此可以在三维空间的任何位置放置二维对象来创建线框模型。 AutoCAD提供了一些专门的三维线框对象。由于构成线框模型的每个对象必须单独绘制和定位，因此，这种建模方式是最耗时的，一般只用于简单模型的创建。
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2,曲面模型
曲面模型是一种用物体的面来表示三维物体，曲面模型比线框模型更为复杂，
它既要定义三维对象的边，又需定义三维对象面。 AutoCAD曲面模型还可以使用多边形网格定义镶嵌面。由于网格面是平面的，因此网格只能近似于曲面。
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3,实体模型
实体模型是使用最方便的三维建模类型。
利用 AutoCAD的实体模型，可以创建长方体、圆锥体、圆柱体、球体、楔体和圆环体等实体三维对象。
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11.1.5 二维命令在三维空间中的应用
在 AutoCAD中，编辑二维平面图形的命令有移动（ MOVE）、复制（ COPY）、
旋转（ ROTATE）、镜像（ MIRROR）
和偏移（ OFFSET）等，其中一些命令适用于所有的三维对象，一些命令仅适用于某些类型的三维对象。
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11.1.5 二维命令在三维空间中的应用
1.在任何 UCS中进行操作
2.根据 UCS进行编辑电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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1,在任何 UCS中进行操作
以下的命令可以在任何的 UCS中对指定的图形类型进行操作。
移动（ MOVE）、复制对象（ COPY）命令
倒角（ FILLET）和圆角（ CHAMFER）命令
拉长（ LENGTHEN）和拉伸（ EXTEND）、
修剪（ TRIM）和打断（ BREAK）命令
缩放（ SCALE）
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2,根据 UCS进行编辑
有些命令可根据当前的 UCS坐标来进行编辑操作。在使用这些命令时，一般应先创建新的 UCS，使被编辑的图形对象位于当前 UCS
平面内，这样操作的结果就比较容易控制。
偏移（ OFFSET）命令
阵列（ ARRAY）
旋转（ ROTATE）命令
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11.2 创建简单的三维线框模型
创建线框模型时只需在三维空间放置各个二维对象即可，与绘制二维平面图相似，只是在输入坐标时需指定 Z轴的值。 AutoCAD还提供了专用的三维框模型绘制工具 ——三维多段线。
使用三维多段线的命令主要有如下几种调用方法。
选择“绘图 /三维多段线”命令。
在命令行中执行 3DPOLY命令。
三维多段线与二维多段线不同之处在于，三维多段线可以以三维空间的任意点来指定三维多段线的顶点，但只能显示为 CONTINUOUS线型。
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11.3 根据标高和拉伸厚度创建三维模型
在 AutoCAD中绘制直线、圆、矩形和多边形等二维对象时，可以通过设置图形的标高和拉伸厚度来创建三维模型。其中，标高是指从绘制的图形起始平面到当前 UCS的 XY平面的垂直距离；拉伸厚度是指所绘图形对象沿
Z轴方向拉伸的厚度。
在创建矩形时，可以直接在命令行的提示信息下先选择“标高”选项，再选择“厚度”
选项来创建三维模型，如果绘制的是其他二维对象，则需通过 ELEV命令进行。
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11.4 上机练习 ——绘制茶几
本次上机练习将绘制茶几，从而使读者加深对所学知识的理解。
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11.5 习 题
（ 1）移动用户坐标系以半径为 10的球体圆心为新 UCS原点，并以 X轴旋转 45o，
建立的用户坐标系。
（ 2）在西南等轴测视图中使用矩形命令绘制图形，其中矩形圆角值为 3，厚度为 30。
（ 3）根据所学知识绘制茶几图形。
电脑基础 ·实例 ·上机系列丛书
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11.5 习 题
