机械制图实例教程第11章三维建模课件

机械CAD
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用户
特征定义
特征参数 非几何信息
特征库
信息匹配
机械CAD
实体造型 几何拓扑信息 商用CAD系统
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STEP文件 生成器
特征建模软件 SolidWorks
三维设计软件中的特征 三维设计软件作为一个通用软件，由于要适应机 械设计的各种不同的应用，而不同应用中的特征 可能是完全不同的，所以这些软件中的特征均以 形状特征为主，融入了一些与设计功能有关的特 征种类。
5 变量化设计
变量化设计采用约束驱动的方式改变有几何约束 和工程约束混合构成的几何模型。变量化设计扩 展了约束的范围，除了包含参数化设计中的结构 约束、尺寸约束，参数约束外，还允许设置工程 约束，例如面积、体积、强度、刚度、运动学、 动力学等限制条件或计算方程，并将这些方程约 束条件与图形中的设计尺寸联系起来。
确定“顺序”一般通过3种方式：
1）随作图过程顺序记录约束，每一次作图操作都对 应着一类约束，所记录的约束顺序反映了完整的 作图过程，参数改变后只需对这个顺序进行再扫 描，根据新参数值，就可以改变整个图形或者局 部图形的大小。
2）按已画好的草图手工指定约束
机械C3A）D 自动识别原有图形隐含的32 约束。
为了明确地表达和构造一个三维形体，在几何 造型系统中,常用两种描述实体的数据结构：
构造实体几何表示法(Constructive Solid Geometry Representation)，简称CSG法；
边界表示法(Boundary Representation)简称B-Rep 法.
机械CAD
12
6.4 特征建模技术
3）定位特征：作为坐标系的参数化控制结果， 生成工作面、工作轴、工作点或者基准坐标系。 这些要素也是参数化的。

A-4
用户坐标系
AutoCAD 3D
• 在二维绘图中，系统缺省的坐标系 （World Coordiante Sysytem，WCS）就可以满足要求。而三维绘 图中，通常需要用户在实体的面上操作，所以有必要建立用户坐 标系（UCS）
• UCS工具在下拉菜单工具之下，或命令：ucs • 创建新用户坐标系有很多种方法：
需要指定圆心、半径（直径）及圆柱高度
圆柱高度可输入数值，或由另一圆心确定
E 椭圆
可以画椭圆柱
椭圆柱的底面椭圆可由长轴短轴及中心确定
AutoCAD 3D
A-12
基本几何体（5）
圆锥体（cone）
圆锥可由底面圆及高度或锥顶确定 也可画底面是椭圆的锥体
圆环（torus）
由圆环体中心、圆环体半径（直径） 和圆管半径确定
不过这个功能Autodesk公司的另一个产品3Dmax是强项。 2007版这个功能也正在增强。
A-3
AutoCAD 3D
三维造型（3D Modeling）
说明:
• 尽管AutoCAD支持线框模型、表面模型、实体模型，但由于其表面模型不只是 NURBS，导致其功能与其他产品相差太远，所以我们对此并不涉及。我们将把重点 放在实体模型上面。
A-21
AutoCAD 3D
三维阵列__3DARRAY
• 三维阵列也可使用Array命令及其按钮，但缺少Z方向的阵列。 • 三维阵列有环形（P）和矩形（R）两种。 • 矩形阵列沿X（列）、Y（行）、Z（层）三个方向阵列。 • 环形阵列是以某一直线为回转轴作圆周阵列
边长为5的正方体以3行、4列、5层阵列
— 柱坐标 80<45,90 点在XY面上的投影与原点的距离 < 点与原点连线在XY面上 的投影与X轴的夹角，该点的Z坐标值（该点到XY面的距离）

图纸分析在机械设计中的应用
了解图纸分析在机械设计中的作用，掌握图纸分析的基本方法和技巧，提高解决实际问题的能力。
THANKS
建立绘图环境
设置图纸大小、图层、单位等基本参数 。
创建三维模型
通过拉伸、旋转、扫掠等操作，将二维 图形转化为三维模型。
绘制二维图形
使用线、圆、弧等基本绘图命令，构建 所需图形。
添加尺寸和标注
对图形和模型进行尺寸标注和注释，确 保准确性和可加工性。
CAD在机械制图中的应用实例
零件设计
使用CAD软件进行零件的三维建模，确保零件 的几何形状、尺寸和公差等符合设计要求。
熟悉标准件与常用件的图样表示方法 掌握标准件与常用件的简化画法
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机械图样的识读
零件图的识读
零件图识读要点
了解零件的名称、材料、用途，明确零件的尺寸、公差、表面粗糙度等要求， 熟悉零件的结构特点。
零件图识读步骤
先看标题栏，了解零件的基本信息；再分析视图，想象零件的结构形状；然后 分析尺寸标注和技术要求，明确零件的制造要求。
应用
剖视图常用于表达复杂物体的内部结 构，局部视图则常用于表达物体的某 一特定部分或细节。
03
机械图样的绘制
零件图的绘制
01
零件图绘制步骤
02
确定视图布局
03
绘制零件轮廓
零件图的绘制
正确表达零件的结构形状
零件图绘制要点
标注尺寸和技术要求
01
03 02
零件图的绘制
01
完整、清晰地标注尺寸
02
准确书写技术要求，包括表面粗糙度、公差与配合等内容
实践项目二：装配图的绘制与识读
装配图绘制要点
掌握装配图的视图布局、表达方法、标注要 求等，提高绘制装配图的能力。

反映物体长宽高尺寸正投影的 工程图 清晨，公鸡清了清嗓子，便开始了独 唱。它 的声音 一传十 ，十传 百，到 最后， 不但所 有的公 鸡都唱 起了歌 儿，就 连睡梦 中的你 ，听了 这首歌 儿也会 立马起 床，你 也会静 静地站 在那， 倾听着 美妙的 音乐。
投影规则
主俯长对正，主左高平齐，俯 左宽相等
清晨，公鸡清了清嗓子，便开始了独 唱。它 的声音 一传十 ，十传 百，到 最后， 不但所 有的公 鸡都唱 起了歌 儿，就 连睡梦 中的你 ，听了 这首歌 儿也会 立马起 床，你 也会静 静地站 在那， 倾听着 美妙的 音乐。
The positive projections of a geometry at the rear, bottom, and right are called the main view, the top
主俯长对正、主左高平齐、俯左宽相等
即:
主视图和俯视图的长要相等
清晨，公鸡清了清嗓子，便开始了独 唱。它 的声音 一传十 ，十传 百，到 最后， 不但所 有的公 鸡都唱 起了歌 儿，就 连睡梦 中的你 ，听了 这首歌 儿也会 立马起 床，你 也会静 静地站 在那， 倾听着 美妙的 音乐。
主视图和左视图的高要相等
geometry
清晨，公鸡清了清嗓子，便开始了独 唱。它 的声音 一传十 ，十传 百，到 最后， 不但所 有的公 鸡都唱 起了歌 儿，就 连睡梦 中的你 ，听了 这首歌 儿也会 立马起 床，你 也会静 静地站 在那， 倾听着 美妙的 音乐。
清晨，公鸡清了清嗓子，便开始了独 唱。它 的声音 一传十 ，十传 百，到 最后， 不但所 有的公 鸡都唱 起了歌 儿，就 连睡梦 中的你 ，听了 这首歌 儿也会 立马起 床，你 也会静 静地站 在那， 倾听着 美妙的 音乐。

作用
能够真实反映物体长、宽、高尺 寸的正投影工程图，是工程界一 种对物体几何形状约定俗成的抽 象表达方式。
投影法分类与特点
中心投影法
所有投射线从同一投影中心出 发的投影方法，物体投影的大 小与物体与投影中心间距离有
关。
平行投影法
所有投射线相互平行的投影方 法，又分为正投影法和斜投影 法。
正投影法
投影线垂直于投影面。
03
俯视图绘制方法与技巧
俯视图观察方向和投影规律
观察方向
从上往下看，与水平面平行。
投影规律
正投影法，物体在投影面上的轮廓线即为俯视图 。
注意点
要考虑到零件的高度和宽度，避免在俯视图中产 生遮挡和重影。
典型零件俯视图示例分析
01
02
03
轴Hale Waihona Puke 零件主要展示轴线的位置和长 度，以及轴上的键槽、孔 等结构。
01
02
轴套类零件
以轴线水平放置作为主视图，并 采用全剖视图画出其内部结构。
03
叉架类零件
叉架类零件形状不规则，结构比 较复杂，需要选择最能反映其形 状特征的方向作为主视图的投影 方向。
04
尺寸标注和公差要求说明
尺寸标注
主视图上应标注出零件的全部尺寸，包括定形尺寸、定位尺寸和总体尺寸。标 注尺寸时，应满足正确、完整、清晰和合理等要求。
组合体类型及结构特点分析
组合体类型
01
叠加型、切割型、综合型等
结构特点
02
分析组合体的构成部分及相对位置，了解各部分的几何形状和
尺寸
视图表达
03
根据组合体的结构特点，确定主视图、俯视图和左视图等视图
表达方法
组合体三视图绘制步骤演示

注：在最新的国家标准中新增 了一个投影符号，分第一视角 和第三视角投影识别符号，如 图所示。
第一视角投影符号 第一视角投影符号•9
二、比例（GB/T 14690-93）
图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比称为比例。
•10
三、字体（GB/T 14691-93）
在图样中书写汉字、字母、数字时必须做到：
4～ 6
1
15 ～ 30 3
1 5 ～ 3 0
3
～ 2 0 5
•13
机械图样中常用图线的形式及应用
•14
五、尺寸注法（GB4458.4-2003）
1、基本规则 1）机件的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，
与图形的大小及绘图的准确度无关。 2）图样中的尺寸凡以毫米为单位时，不需要标注其计
量单位的代号或名称；如采用其他单位，则必须注明相应的 计量单位的代号或名称。
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例1：已知点的两个投影，求第三投影。
解法一:
a●
az ●a
通过作45°线 使aaz=aax
ax
a●
解法二:
用分规直接量 取aaz=aax
a● ax
a●
az
a
●
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例2：已知特殊位置点的两面投影，求其第三投影
z
d’
f’ d’’f’’
x
a’e’ da
a’0 ’
f
e
YW
’’
e
YH
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二、两点的相对位置
（1）斜度 斜度是指一直线（或平面）对另一直线（或平面）的倾
斜程度。 其大小以它们夹角的正切来表示，并将此值化为1:n的形
式。
•31
（2）锥度
锥度是指正圆锥体的底圆直径与正圆锥体的高度之比， 并把此值化为1:n的形式。

第一讲 概述
2. SolidWorks的基本概念
特征
特征是指可以通过组合生成零件的各种形状（如凸台、 切除、孔等）及操作（如圆角、倒角、筋、抽壳等）。 SolidWorks的零件建模是基于特征的建模。特征是 SolidWorks的一个专业术语，他兼有形状和功能两种 属性，包括几何形状、拓扑关系、典型功能、制造技 术、公差要求等。
第一讲 概述
2. SolidWorks的基本概念
坐标系
SolidWorks系统默认的坐标系原点是三个默认正交基准面的公共点，三个正 交基准面相当于坐标平面，二个基准面的交线相当于坐标轴。
第一讲 概述
3. SolidWorks的草图绘制
SolidWorks的大部分特征是由二维草图开始的，草图绘制在三维建模中占有 重要地位。草图是一个平面轮廓，用于定义特征的截面形状、尺寸和位置。 通常，SolidWorks的零件建模都是从绘制二维草图开始，然后生成特征，并 在模型上添加更多的特征。
第二讲 创建SolidWorks模板图
1. 创建零件模板图
第一步：运行SolidWorks之后，单击标准工具条上的“新建”按钮， 在打开的“新建SolidWorks文件”对话框中选择“零件”，然后单 击“确定”按钮
第二讲 创建SolidWorks模板图
1. 创建零件模板图 第二步：点下拉菜单“工具／选项”，打开“文档属性”对话框
设计树
计树（Feature Manager）位于SolidWorks窗口的左侧，他提供了激活的零件、 装配体或工程图的大纲视图，从而可以很方便地查看零件、装配体的构造 情况，或者查看工程图的不同视图和视图样式。
第一讲 概述
2. SolidWorks的基本概念

11.3 绘制三维点和曲 线
在AutoCAD中，用户可以使用点、直线、样条曲线、三维多段线及三维 网格等命令绘制简单的三维图形 。
绘制三维点 绘制三维直线和三维多段线 绘制三维样条曲线和三维弹簧
11.3.1 绘制三维点
在【功能区】选项板中选择【常用】选项卡，在【绘图】面板中单击【 单点】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】|【点】|【单点】命令，都可在命令行中直接输入三维坐标 即可绘制三维点。
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。
11.3.3 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。
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。

第11章 SolidWorks三维建模基础
11.2.2草图的绘图工具
绘图工具包括标准绘图工具和高级绘图工具两 种。通过配合使用，可以完成各种复杂草图的 绘制。
1．标准绘图工具 标准绘图工具如图11-5所示，包括：直线、矩
形、直槽口（键槽等）、圆、圆弧、多边形、 样条曲线、椭圆、圆角、倒角、文字、点等常 用功能。 2．高级绘图工具 高级绘图工具包括：剪裁实体、转换实体引 用、等距实体、镜向实体、阵列、移动实体等 ，使用高级绘图工具并不直接创建图形元素， 而是在已有的图形元素基础上进行修改，从而 创建特殊的图形效果，完成并完善草图。
界面右侧是【特征】、 【草图】等的工具条， 左侧是特征树工具显 示，中间是绘图（三 维造型）区，上边由 下拉菜单、标准工具 条、状态工具条等组 成。其中特征造型工 具条、草图工具条是 三维造型时经常使用 的。
图11-3 SolidWorks 2018主界面
第11章 SolidWorks三维建模基础
SolidWorks软件采用图标的方法，通过一种特定的窗口（称为 树状特征管理设计窗口），让使用者了解模型基本特征的结构。 借助称为树状特征管理设计窗口，可以显示建立的特征顺序。
对于简单形体如圆柱、圆筒、棱柱等，一般需要进行一次上述的五个 基本操作，然后进行圆角、倒角的操作；对于复杂的零件，一般需要 反复几次进行上述五个基本操作，以便获得满意的造型。
如图11-3所示的立体，是通过凸台-拉伸1、凸台-拉伸2、凸台-拉伸3、切除拉伸1、切除-拉伸2五步创建出图中的三维模型。
第11章 SolidWorks三维建模基础
11.3.2 组合体的三维造型
上机操作2：绘制图11-12所示组合体的 立体图形。
1．作图目的 1) 掌握基准面的选取和创建； 2) 熟悉草图绘制工具的使用及编辑草图

2.3 尺规基本几何作图
2.3.1 过点作直线的平行线
边与线重合
A
两边对齐
A
沿边移动
A
过点C作直线
A
C
C
C
C
B
B
B
B
步骤1
《机械制图》
步骤2
步骤3
第1章 绪论
步骤4
33
2.3.2 过点作直线的垂直线
边与线重合
C A
B
两边对齐
过点C作直线
C
C A
A
B
B
步骤1
步骤2
步骤3
《机械制图》
第1章 绪论
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每张图纸上必须画出标题栏。标题栏的格式和尺 寸按GB/T 10609.1的规定。学习时暂采用下列各式：
标题栏置于图纸右下角，并使底边、右边分别与图 框线重合。
《机械制图》
第1章 绪论
19
2.1.3 比例（GB/T 14690—1993）
图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比称为比例。
比值为1的比例，即1:1，为原值比例；
平行、垂直、45度角……
6.绘图用具：
• 绘图铅笔（H、HB），削笔刀，砂纸 • 橡皮，毛刷、抹布 • 一副三角尺（200-250 mm） • 圆规
《机械制图》
第1章 绪论
7
要点小结
• 本课程的任务和主要内容
《机械制图》
第1章 绪论
8
1.2 投影的基本概念
1.2.1 基本概念
空间几何元素

投射中心 S
c
P
2．缺点—一般情况下，投影不反映物体的真
实大小，度量性不好，无等比性，无平行性。