Как и для создания примитивов на плоскости, для создания твердотельных примитивов существуют специальные команды, которые содержатся в меню панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты в рабочем пространстве для трехмерного моделирования (рис. 7.43).

Рис. 7.43. Меню команд создания твердотельных примитивов

1. Нажмите кнопку New (Новый)

На панели быстрого доступа. Откроется диалог выбора шаблона Select template (Выберите шаблон) (см. рис. 3.1).

2. В выпадающем списке Files of type (Файлы типа) выберите тип Drawing Template (Шаблон чертежа). Откроется стандартная папка для размещения шаблонов.

3. Выберите шаблон acad3D. dwt.

4. Нажмите кнопку Open (Открыть).

5. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Cylinder (Цилиндр)

6. Нажмите клавишу F8, чтобы включить ортогональный режим.

7. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать центр основания цилиндра.

8. Отводите курсор в сторону, пока основание цилиндра не достигнет нужного размера, после чего щелкните левой кнопкой.

9. Отводите курсор вверх, пока высота цилиндра не достигнет нужного значения, после чего щелкните левой кнопкой (рис. 7.44).

Рис. 7.44. Построение цилиндра

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Cone (Конус)

2. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать центр основания конуса.

3. Отводите курсор в сторону, пока основание конуса не достигнет нужного размера, после чего щелкните левой кнопкой.

4. Отводите курсор вверх, пока высота конуса не достигнет нужного значения, после чего щелкните левой кнопкой (рис. 7.45).

Рис. 7.45. Построение конуса

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Sphere (Сфера)

2. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать центр сферы.

3. Отводите курсор в сторону, пока радиус сферы не достигнет нужного размера, после чего щелкните левой кнопкой (рис. 7.46).

Рис. 7.46. Построение сферы

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Box (Параллелепипед)

2. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать левый верхний угол основания параллелепипеда.

3. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать правый нижний угол основания параллелепипеда.

4. Отводите курсор вверх, пока высота параллелепипеда не достигнет нужного значения, после чего щелкните левой кнопкой (рис. 7.47).

Рис. 7.47. Построение параллелепипеда

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Pyramid (Пирамида)

2. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать центр основания пирамиды.

3. Отводите курсор в сторону, пока основание пирамиды не достигнет нужного размера, после чего щелкните левой кнопкой.

4. Отводите курсор вверх, пока высота пирамиды не достигнет нужного значения, после чего щелкните левой кнопкой (рис. 7.48).

Рис. 7.48. Построение пирамиды

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Wedge (Клин)

2. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать левый верхний угол основания клина.

3. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать правый нижний угол основания клина.

4. Отводите курсор вверх, пока высота клина не достигнет нужного значения, после чего щелкните левой кнопкой (рис. 7.49).

Рис. 7.49. Построение клина

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Torus (Тор)

2. Щелкните в произвольной точке плоскости XY, чтобы указать центр тора.

3. Отводите курсор в сторону, пока радиус тора не достигнет нужного размера, после чего щелкните левой кнопкой.

4. Введите радиус трубы – 6.

5. Нажмите клавишу Enter (рис. 7.50).

Рис. 7.50. Построение тора

Теперь вы можете строить твердотельные примитивы, из которых состоят более сложные формы.

1. На панели Draw (Рисование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Polyline (Полилиния)

2. Постройте произвольную полилинию на плоскости XY (рис. 7.39).

Рис. 7.39. Произвольная полилиния на плоскости

3. На панели Draw (Рисование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Line (Линия)

4. Введите координаты первой точки – 0,0,0.

5. Нажмите клавишу Enter.

6. Введите координаты второй точки – 0,0, 15.

7. Нажмите клавишу Enter.

Вы построили отрезок, вдоль которого будет осуществляться протягивание (рис. 7.40).

Рис. 7.40. Построение отрезка протягивания

8. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Tabulated Surface (Поверхность протягивания)

9. Щелкните по образующей линии.

10. Щелкните по отрезку протягивания.

11. Вы построили поверхность протягивания (рис. 7.41).

Рис. 7.41. Поверхность протягивания

12. Выделите созданную поверхность и отрезок и нажмите клавишу Delete.

Команда Ruled Surface (Скрученная поверхность) используется для построения набора трехмерных граней в форме поверхности, ограниченной двумя кривыми.

Существуют следующие пути вызова команды:

• ввести команду RULESURF в командную строку и нажать Enter;

• на панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выбрать команду Ruled Surface (Скрученная поверхность)

• использовать браузер меню: Draw ► Modeling ► Meshes ► Ruled Surface (Рисовать ► Моделирование ► Сети ► Скрученная поверхность).

1. На панели Draw (Рисование) вкладки Home (Главная) ленты из подменю команды Arc (Дуга) выберите команду 3 Point (По трем точкам)

2. Постройте произвольную дугу на плоскости XY.

3. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Front (Спереди).

4. На панели Draw (Рисование) вкладки Home (Главная) ленты из подменю команды Arc (Дуга) выберите команду 3 Point (По трем точкам)

5. Постройте произвольную дугу.

6. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Southeast Isometric (Юго восточная изометрия).

7. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Ruled Surface (Скрученная поверхность)

8. Щелчком мыши выделите первую дугу.

9. Щелчком мыши выделите вторую дугу.

Вы построили поверхность между кривыми (рис. 7.42).

Рис. 7.42. Применение команды Ruled Surface (Скрученная поверхность)

10. Выделите созданную поверхность и нажмите клавишу Delete.

Вы уже знаете, как строить поверхность путем вращения объекта. Теперь познакомимся с несколькими дополнительными способами построения поверхностей.

Команда 3D Face (Трехмерная грань) используется для построения объекта в виде треугольной или четырехугольной грани.

Существуют следующие пути вызова команды:

• ввести команду 3DFACE в командную строку и нажать Enter;

• на панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выбрать команду 3D Face (Трехмерная грань)

• использовать браузер меню: Draw ► Modeling ► Meshes ► 3D Face (Рисовать ► Моделирование ► Сети ► Трехмерная грань).

1. Нажмите кнопку New (Новый)

На панели быстрого доступа. Откроется диалог выбора шаблона Select template (Выберите шаблон) (см. рис. 3.1).

2. В выпадающем списке Files of type (Файлы типа) выберите тип Drawing Template (Шаблон чертежа). Откроется стандартная папка для размещения шаблонов.

3. Выберите шаблон acad3D. dwt.

4. Нажмите кнопку Open (Открыть).

5. Выберите из выпадающего списка визуальных стилей на панели View (Просмотр) пункт 3D Wireframe (Трехмерный каркас).

6. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Southeast Isometric (Юго восточная изометрия).

7. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду 3D Face (Трехмерная грань)

8. Введите координаты первой точки – 0,0,0.

9. Нажмите клавишу Enter.

10. Введите координаты второй точки – 15,20,20.

11. Нажмите клавишу Enter.

12. Введите координаты третьей точки – 30,20,10.

13. Нажмите клавишу Enter.

14. Введите координаты четвертой точки – 20,18,7.

15. Нажмите клавишу Enter.

16. Нажмите клавишу Enter для выхода из режима команды.

Вы построили поверхность в виде четырехугольника (рис. 7.38).

Рис. 7.38. Результат применения команды 3D Face (Трехмерная грань)

Команда Tabulated Surface (Поверхность протягивания) используется для построения набора трехмерных граней в форме поверхности протягивания.

Существуют следующие пути вызова команды:

• ввести команду TABSURF в командную строку и нажать Enter;

• на панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выбрать команду Tabulated Surface (Поверхность протягивания)

• использовать браузер меню: Draw ► Modeling ► Meshes ► Tabulated Surface (Рисовать ► Моделирование ► Сети ► Поверхность протягивания).

Сначала создадим образующую линию.

Кроме использованных нами на практике команд, существует еще множество полезных инструментов для работы с трехмерными объектами. Эти команды мы и рассмотрим в данном разделе.

Пользовательские системы координат

Пользовательские системы координат используются для удобства работы с трехмерными объектами, произвольно расположенными в пространстве.

Для работы с пользовательскими системами координат используется панель UCS (ПСК) вкладки View (Просмотр) ленты в рабочем пространстве для трехмерного моделирования (рис. 7.35).

Рис. 7.35. Панель UCS (ПСК) вкладки View (Просмотр) ленты

Панель содержит следующие команды:

• 3 Point (По трем точкам)

– используется для указания новой точки отсчета системы координат и направления осей X и Y;

• X

– команда поворота системы координат вокруг оси X;

• Y

– команда поворота системы координат вокруг оси Y;

• Z

– команда поворота системы координат вокруг оси Z;

• Z axis Vector (Вектор оси Z)

– команда для переопределения положительного направления оси Z;

• World (Мировая система координат)

– команда перехода к мировой системе координат;

• View (Вид)

– задание новой системы координат с осями X и Y в плоскости экрана;

• Origin (Точка отсчета)

– команда смены точки отсчета текущей системы координат;

• Previous (Предыдущая)

– возврат к предыдущей системе координат;

• Named (Именованная)

– управление пользовательскими системами координат.

1. Выберите на панели UCS (ПСК) вкладки View (Просмотр) ленты команду 3 Point (По трем точкам)

2. Щелкните в произвольной точке рабочей области, чтобы выбрать начало системы координат.

3. Щелкните в произвольной точке, чтобы выбрать положительное направление оси X.

4. Щелкните в произвольной точке, чтобы выбрать положительное направление оси Y. Вы увидите, что указатель осей координат изменит свое расположение и направление.

5. Выберите на панели UCS (ПСК) вкладки View (Просмотр) ленты команду Named (Именованная)

Откроется диалог UCS (ПСК) (рис. 7.36).

Рис. 7.36. Диалог UCS (ПСК)

В верхней строке находится новая система координат, еще не имеющая названия.

6. Щелкните по стрелке рядом с новой системой координат, чтобы перевести поле в режим редактирования.

7. Введите новое имя для созданной ПСК.

8. Нажмите клавишу Enter.

9. Вы можете видеть название текущей ПСК над списком.

10. Нажмите кнопку Details (Информация). Откроется диалог UCS Details (Информация о ПСК) (рис. 7.37).

Рис. 7.37. Диалог UCS Details (Информация о ПСК)

В данном диалоге вы можете просмотреть данные о координатах точки отсчета, а также о направлениях осей.

11. Нажмите кнопку OK.

12. Нажмите кнопку OK диалога UCS (ПСК), чтобы применить изменения.

13. Выберите на панели UCS (ПСК) вкладки View (Просмотр) ленты команду Previous (Предыдущая)

Чтобы вернуться к мировой системе координат.

1. Выберите из выпадающего списка визуальных стилей на панели View (Просмотр) пункт 3D Wireframe (Трехмерный каркас).

2. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Southeast Isometric (Юго восточная изометрия).

3. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) выберите команду Extrude (Выдавить)

4. Последовательными щелчками выделите все профили впадин.

5. Нажмите клавишу Enter.

6. Введите команду D – от Direction (Направление).

7. Нажмите клавишу Enter.

8. Укажите точку на любой впадине в качестве первой точки оси направления выдавливания.

9. В качестве второй точки укажите соответствующую точку впадины на нижней грани (рис. 7.32).

Рис. 7.32. Шестерня с твердотельными впадинами

10. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Top (Сверху).

Для построения впадин на самом теле шестерни мы воспользуемся командой Substract (Вычитание). Данная команда относится к типу логических команд и позволяет строить новый объект путем вычитания из одного набора твердых тел другого набора аналогичных объектов. Объект, полученный в результате применения команды вычитания, считается единым. Исходные объекты не сохраняются.

Существуют следующие пути вызова команды:

• ввести команду SUBSTRACT в командную строку и нажать Enter;

• на панели Solid Editing (Твердотельное редактирование) вкладки Home (Главная) ленты выбрать команду Substract (Вычитание)

• использовать браузер меню: Modify ► Solid Editing ► Substract (Изменить ► Твердотельное редактирование ► Вычитание);

• выбрать команду Substract (Вычитание)

На панели инструментов Solid Editing (Твердотельное редактирование), если данная панель инструментов отображается (о том, как включить панель инструментов, см. раздел 1.5 «Панели инструментов»).

1. На панели Solid Editing (Твердотельное редактирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Substract (Вычитание)

2. Щелкните по телу шестерни, чтобы указать объект, из которого будет произведено вычитание.

3. Нажмите клавишу Enter.

4. Последовательными щелчками выберите впадины между зубьями.

5. Нажмите клавишу Enter (рис. 7.33).

Рис. 7.33. Твердотельная модель шестерни с зубьями

6. Выберите из выпадающего списка визуальных стилей на панели View (Просмотр) пункт Realistic (Реалистичный).

7. Измените цвет слоя на серый.

8. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Southeast Isometric (Юго восточная изометрия) (рис. 7.34).

Рис. 7.34. Твердотельная модель шестерни

9. Нажмите на крестик в правом верхнем углу чертежа.

10. В появившемся запросе на сохранение нажмите кнопку Yes (Да).

11. Выберите имя для нового чертежа и нажмите Save (Сохранить).

Мы познакомились с основными принципами трехмерного моделирования в системе AutoCAD. Однако кроме использованных нами в системе существует множество других полезных команд для работы в трехмерном пространстве, которые мы вкратце рассмотрим в следующем разделе.

Создадим основную геометрическую форму шестерни путем вращения профиля. Для этого используем команду Revolve (Вращать), которая строит твердотельные объекты в форме тела вращения.

Существуют следующие пути вызова команды:

• ввести команду REVOLVE в командную строку и нажать Enter;

• на панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выбрать команду Revolve (Вращать)

• использовать браузер меню: Draw ► Modeling ► Revolve (Рисование ► Моделирование ► Вращать);

• выбрать команду Revolve (Вращать)

На панели инструментов Modeling (Моделирование), если данная панель инструментов отображается (о том, как включить панель инструментов, см. раздел 1.5 «Панели инструментов»).

Вращению могут подвергаться замкнутые полилинии, сплайны, а также окружности, эллипсы, кольца и области.

1. На панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выберите команду Revolve (Вращать)

2. Щелкните по полилинии, чтобы выбрать ее.

3. Нажмите клавишу Enter.

4. Щелкните по левой крайней точке оси, построенной нами ранее.

5. Щелкните по правой крайней точке оси.

6. Нажмите клавишу Enter (рис. 7.29).

Рис. 7.29. Построение тела вращением

7. Выберите из выпадающего списка визуальных стилей на панели View (Просмотр) пункт 2D Wireframe (Двухмерный каркас).

8. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Left (Слева).

9. Налейте на панели Draw (Рисование) выберите команду Polyline (Полилиния)

10. Постройте полилинию через точки с координатами:

• 0,45;

• 1.5,45;

• 4.5,62;

• 4.5,62;

• 1.5,45;

• 0,45.

11. Нажмите клавишу Enter для выхода из команды.

12. Выделите созданную полилинию.

13. На панели Modify (Изменить) ленты выберите команду Array (Массив)

Откроется диалог Array (Массив) (рис. 7.30).

Рис. 7.30. Диалог Array (Массив)

14. Установите переключатель напротив опции Polar Array (Полярный массив).

15. В поле X и в поле Y введите значение 0.

16. В поле Total number of items (Полное число элементов массива) введите значение 27 (число зубьев сопряженного колеса).

17. Нажмите клавишу OK для подтверждения параметров.

Вы построили профили впадин между зубьями шестерни (рис. 7.31).

Рис. 7.31. Профили впадин между зубьями шестерни

Для построения твердотельных моделей впадин мы используем команду Extrude (Выдавить). Данная команда позволяет создавать твердотельные объекты в форме тела выдавливания.

Существуют следующие пути вызова команды:

• ввести команду EXTRUDE в командную строку и нажать Enter;

• на панели 3D Modeling (Трехмерное моделирование) вкладки Home (Главная) ленты выбрать команду Extrude (Выдавить)

• использовать браузер меню: Draw ► Modeling ► Extrude (Рисование ► Моделирование ► Выдавить);

• выбрать команду Extrude (Выдавить)

На панели инструментов Modeling (Моделирование), если данная панель инструментов отображается (о том, как включить панель инструментов, см. раздел 1.5 «Панели инструментов»).

Твердотельное моделирование позволяет не только создавать модели конструкций, но и рассчитывать их массогабаритные характеристики. Кроме того, при помощи средств такого моделирования удобно создавать разрезы и сечения.

Процесс твердотельного моделирования можно разбить на несколько этапов:

• создание базовых примитивов (параллелепипедов, конусов, сфер, тел вращения и тел, полученных выдавливанием);

• определение пересечений и объединений базовых примитивов при помощи логических операций с целью образования геометрических форм детали;

• добавление фасок и галтелей.

Мы будем изучать твердотельное моделирование на практическом примере построения модели шестерни.

1. Нажмите кнопку New (Новый)

На панели быстрого доступа. Откроется диалог выбора шаблона Select template (Выберите шаблон) (см. рис. 3.1).

2. В выпадающем списке Files of type (Файлы типа) выберите тип Drawing Template (Шаблон чертежа). Откроется стандартная папка для размещения шаблонов.

3. Выберите шаблон acad3D. dwt.

4. Нажмите кнопку Open (Открыть).

5. Выберите из выпадающего списка видов на панели View (Просмотр) пункт Front (Спереди).

6. Выберите из выпадающего списка визуальных стилей на панели View (Просмотр) пункт 3D Wireframe (Трехмерный каркас).

7. На панели ленты Layers (Слои) выберите команду Layer Properties (Свойства слоев)

Откроется диалог Layer Properties Manager (Управление свойствами слоев) Properties (см. рис. 7.3).

8. Щелкните по значению в колонке Color (Цвет). Откроется диалог Select Color (Выбор цвета) (см. рис. 7.4).

9. Перейдите на вкладку Index Color (Индексированный цвет) (см. рис. 7.5).

10. В текстовое поле Color (Цвет) введите название цвета – Red.

11. Нажмите кнопку OK, чтобы закрыть окно диалога и применить изменения.

12. Нажмите на крестик в левом верхнем углу диалога Layer Properties Manager (Управление свойствами слоев) для закрытия.

13. На ленте на панели Draw (Рисование) выберите команду Line (Линия)

14. Укажите координаты первой точки:  5,0.

15. Нажмите клавишу Enter.

16. Введите координаты второй точки: 67,0.

17. Нажмите клавишу Enter.

18. Нажмите клавишу Enter, чтобы выйти из режима команды.

Таким образом, мы построили ось шестерни, как ранее строили ось подшипника. Теперь построим профиль шестерни.

1. На ленте на панели Draw (Рисование) выберите команду Polyline (Полилиния)

2. Начертите полилинию, состоящую из следующих точек:

• 31,0;

• 0,0;

• 0,15.5;

• 0,20;

• 18,20;

• 18,24;

• 20,24;

• 20,20;

• 29,1334,20;

• 29.5,41;

• 23.5,41;

• 23.5,60.75;

• 31,60.75.

3. Нажмите клавишу Enter, чтобы выйти из режима команды.

4. На панели Modify (Изменить) ленты выберите команду Mirror (Отражение)

5. Щелкните по созданной полилинии.

6. Нажмите клавишу Enter для подтверждения выбора.

7. Щелкните по нижнему концу полилинии.

8. Щелкните по верхнему концу полилинии.

9. Нажмите клавишу Enter (рис. 7.28).

Рис. 7.28. Профиль шестерни