Thiết kế mô hình Autocad 2008

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG

NGUYỄN ĐỘ

Thiết kế mô hình'

(Tái bản)

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG

HÀ NỘ I-2012

LỜI NÓI ĐÀU

AutoCAD (Automatic Computer Aided Design) phần mềm đồ họa cùa hãng

Autodesk, là phần mềm mà các bản vẽ tạo ra trên máy v/ế tính có độ chỉnh xác rât

cao, nên được nhiều người làm công tác kỹ thuật sừ dụng nhiều nhất trong các phân

mềm thiết kế với sự trợ giúp của mảy vi tính. AutoCAD dùng đế thiết kế các bàn vẽ

mô hình 2D (two dimensional drawings) và các bán vẽ mô hình 3D (three

dimensional drawings). Vì vậy AutoCAD đã được đưa vào làm môn học chính khóa

ở các trường Đại học, trường Cao đẳng và trường Trung cấp kỹ thuật trên cà nước

nhiều năm nay.

Vật thể trong không gian có thế được biếu diễn bằng phương pháp các hình chiếu

vuông góc (bàn vẽ 2D). Tuy nhiên các hình chiếu vuông góc chi thế hiện được hình

vẽ hai chiều của vật thể. Đe thể hiện được hình vẽ ba chiểu cùa vật thế có tính trực

quan hơn người ta biểu diễn vật thể bằng mô hình 3D, cũng từ mô hình 3D này ta có

thể xây dựng được các hình chiếu vuông góc 2D mội cách tự động và dễ dàng. Từ

các mô hình 3D solids, bạn có thể phân tích về các tính chất khối như: thế tích

(volume), mômen quán tính (moments o f inertia), trọng tâm (center o f gravity),... Bạn

cũng cỏ thể xuất dữ liệu về các đối tượng solids cho các ứng dụng khác như điều

khiển so NC (numerical control) hay phân tích phương pháp phần từ hữu hạn FEM

(finite element method).

Hiện nay nước ta đã là thành viên chính thức của tổ chức thưovg mại thế giới

WTO (World Trade Organization), là sân chơi có nhiều cơ hội cũng lắm điểu thách

thức. Với nhu cầu thiết kế tự động, đòi hỏi nhanh và chính xác, nhằm hội nhập với xu

thế ứng dụng tin học đế phát triển công nghệ cùa thế giới, đặc biệt là hội nhập với

các nước thuộc khu VỊCC vành đai Châu Ả - Thái Bình Dương trong các lĩnh vực khoa

học, kỹ thuật, công nghệ, thương mại, giảo dục,...đòi hỏi các cán bộ làm công tác

thiết kế các bàn vẽ kỹ thuật không những tạo ra các bàn vẽ nhanh, có độ chính xác

cao mà còn phài thể hiện tỉnh trực quart khi ta quan sát vật thể, công trình đó trong

thực tế. Vì vậy AutoCAD là hành trang không thể thiếu được đổi với các bạn sinh

viền Kỹ thuật, đặc biệt là các ngành Cơ khí, Xây dựng, Kiến trúc, Điện, Bàn đồ...

Với nhu cầu như đã nêu trên, cuốn sách "Thiết kế mô hình 3D - AutoCAD 2008"

này được biền soạn nhằm phục vụ học tập cho đổi tượng sinh viên các Trường Đại

học, Cao đăng và Trung cấp Kỹ thuật sau khi đã qua khóa học thiết kế bàn vẽ cơ bàn

2D, nhằm nâng cao và hoàn thiện việc biểu diễn vật thể trong không gian.

3

Cuốn sách thiết kế mô hình 3D - AutoCAD2008 này được biên soạn gồm 15

chương. Nội dung trình bày chi tiết, đầy đù, ứng với mỗi tùy chọn cùa các lệnli có

hình vẽ minh họa rõ ràng, dễ hiểu.

Cuốn sách này viết cho các đối tượng từ trình độ mới bắt đầu học AutoCAD ÌD

đã biết sứ dụng tương đối thành thạo các lệnh trong 2D, cũng có thê làm tài liệu

tham kháo cho các bạn họa viên kỹ thuật làm cóng tác vẽ và thiết kế trên máy vi tinh.

Trong quá trình biên soạn, mặc dầu bàn thán rất cố gắng, nhưng lài liệu chác

không tránh khói những thiếu sót nhất định. Chúng tôi xin chân thành cam cni những

ý kiến quý báu đã đóng góp xây dựng cùa các đồng nghiệp. Mọi ỷ kiến đóng góp

khác xin già về địa chi: Trường Đại học Bách khoa Đà Nồng, 54 Nguyễn Lircmg

Bằng, Quận Liên Chiểu, Thành phố Đà Nang, điện thoại 05113842308 hoặc Email

như sau: dhbkrĩi ỉi(J.edu.vn hoặc k.snklrtLUíỉ.edii.\n hoặc ¡t2uwndu58iaigmuu.com.

Tác già

4

C huoug 1

C ơ SỞ TẠO MÔ HÌNH 3D

Mô hình 2D được xác định bằng hai kích thước theo hai trục X, Y. Mô hình 3D thêm

một kích thước nữa theo phương cùa trục z vuông góc với mặt phảng XY. Chiều các

trục X, Y, z cùa hệ trục tọa độ được xác định theo quy tẳc bàn tay phải.

Lịch sử phát triển của mô hình 3D bắt đầu từ việc tạo mặt 2,5 chiều, sau đó là dạng

khung đây (wireframe), tiếp đến là các mặt 3D (surfaces) và cuối cùng là mô hình khối

đặc 3D {solids).

l ửl. CÁC LOẠI M Ô HÌNH 3D

1.1.1. Mô hình m ặt 2,5 chiều

Mô hình mặt 2,5 chiều được tạo ra bằng cách kéo các đối tượng 2D theo phương trục

z với một bề dày (thickness) nào đó. Mô hình này chì có các mặt và các cạnh bên,

không có phần thể tích bên trong (hình 1 .1 ).

1.1.2. Mô hình khung dây (iVireframe model)

Mô hình khung dây là mô hình được tạo ra bằng các phân đoạn thẳng hoặc cong; nó

không có các mặt, không có thề tích; vì vậy chúng không che khuất được bằng các lệnh

Hide; không tô bóng được bằng lệnh Shade, R ender (hình 1.2).

Hình 1.1 - Mô hình mặt 2,5 chiểu

Hìnli 1.2 - Mô hình khung dãy (Wireframe)

5

1.1.3. Mô hình m ặt 3D (Surfaces model)

Mô hình mặt 3D là mô hình mà các cạnh bao tạo thành các bề mặt xung quanh còn

bên trong thi rỗng, không có khối lượng. Mô hình này có thể che các đường khuất và tô

bóng bời các lệnh Hide, Shade, render (hình 1.3).

060

Hình 1.3 - Mó hình mặt 3D

1.1 4. Mô hình khối đặc (Solids model)

Mô hình khối đặc là mô hình hoàn chình nhất trong các mô hình. Mô hinh này bao

gồm các cạnh, các mặt xung quanh, phần thề tích bên trong cũng như khối lượng và các

tính chất của phần đặc củ; n ô hình. Mô hình này có thể che các đường khuất và tô bóng

bời các lệnh Hide, Shade, render; (hinh 1.4).

Hình 1.4 - Mô hình khối đặc 3D sau khi Hìde che khuất

1.2. ĐIÈU KH IÉN HÌNH ẢNH MÔ HÌNH 3D

1.2.1. Định điểm nhìn mô hình 3D (lệnh Vpoint)

Cách gọi lệ.ih như sau:

Danh mục kéo xuống Danh mục màn hình Gò lệnh

1

Thanh cône cụ

View »>3DViews > Viewpoint VIEW1 ► Vpoint Vpoint, -Vp View

Lệnh Vpoint để xác định điểm nhìn nhằm thiết lặp hướng nhìn cho mô hinh 3D theo

các hướng nhìn từ trước, từ trên, từ trái,... hay các hướng nhìn hình chiếu trục đo.

6

V point J

Current view direction: VIEWDIR ^current

- Specify a view point or [Rotate] <display compass and tripod> : Nhập tọa độ điềm nhìn.

> CÁC TÙY CHỌN

Specify a view Point

Nhập tọa độ (X Y Z) cùa điểm nhìn để tạo ra hướng nhìn bản vẽ từ điểm nhìn đó.

Sau đây là tọa độ cùa điểm nhìn tương ứng với các hướng nhìn:

(0,-1,0) Hình chiếu từ truớc {front) - hình chiếu đứng

(0,0,1) Hình chiếu từ trên (top) - hình chiếu bàng

(-1,0,0) Hình chiếu từ trái (left) - hình chiếu cạnh

(1,0,0) Hình chiếu từ phải (right) - hình chiếu cạnh

(0,0,-1) Hình chiếu từ dưới (bottom)

(0,1,0) Hình chiếu từ sau (back)

(-1,-1,1) Hình chiếu trục đo vuông góc đều (SfV Isometric) ứng với hệ trục (hình 1.5a)

(1 ,-1,1) Hình chiếu trục đo vuông góc đều (SE Isometric) ứng với hệ trục (hình ].5b)

(1,1,1) Hình chiếu trục đo vuông góc đều (NE Isometric) ứng với hệ trục (hình 1,5c)

(1 ,-1,1) Hình chiếu trục đo vuông góc đều (NIV Isometric) ứng với hệ trục (hình 1.5d)

z z z

a) (-1.-1.1)

Hình 1.5 - Hệ trục tọa độ úng với tọa độ điếm nhìn

Các hướng nhìn có thề được chọn ờ biểu tượng trên thanh công cụ View (hình 1.6 ):

Top Left From stv Isometric SE Isometric Create Camera

View B

0 ớ & ớ 3 ề Sị Q $ ẠA^iki

1 1 1 1 1 -

Named view... Bottom Right Back SE Isometric NWIsometric

Hình 1.6- Các biếu tượng chi hướng nhìn trên thanh cõng cụ View

♦ Rotate

Tùy chọn này xác định điêm nhìn mới để tạo ra hướng nhìn bằng cách sừ dụng hai góc.

Góc thứ nhất hợp với trục X trong mặt phăng XY; góc thứ hai hợp với mặt phăng XY.

• V p o in tJ

Current view direction: VIEWDIR = 1.0000, -1.0000, 1.0000

- Specify a view point or [Rotate] <display compass and tripod>: R j

- Enter angle in X Y plane from X axis <315>: 45 J - Nhập góc cùa điềm nhin hợp

với trục X trong mặt phăng XY.

- Enter angle from X Y plane <35>: 20 J - Nhập góc cùa điềm nhìn hợp với mặt

phẳngXY (hình 1.7).

c c m o a s s

z

ã xis

Hình 1.8 - La bàn

♦ Com pass and Axis Tripod

Tùy chọn này được kích hoạt khi ta nhấn ENTER tại dòng đầu tiên cúa lệnh V point

lúc này hiên thị la bàn và trục ba chân (hình 1 .8 ), ờ đây bạn có thề xác định hướng

nhìn trong khung nhin này.

La bàn là hình biểu diễn phang cùa mặt địa cầu. Tâm điểm là ở trên cực bác (0.0,/1 ),

vòng trong là xích đạo (n,n,ỡ) tức là mặt phang XY, vòng ngoài là cực nam (0.0.-/Ỉ).

Bạn có thể di chuyển sợi tóc nhỏ trên la bàn tới một vị trí nào đó của địa cầu bàng

thiết bị con trò. Khi di chuyền tóc trên la bàn thì ba trục X,Y,Z quay tương ứna phù

hợp với hướng nhìn đã chi định trên la bàn. Đê chọn hướng nhìn, hãy di chuyên thiết

bị con trỏ tới một vị trí trên la bàn rôi nhăp trái chọn.

1.2.2. Định điểm nhìn trong hộp thoại (lệnh Ddvpoint)

Cách gọi lệnh như sau:

Danh mục kéo xuống Danh mục màn hình Gò lệnh

View V 3D Views ' Viewpoint Presets... VIEW1> Ddvpoint Ddvpomt

Lệnh Ddvpoint (Dynamic dialog view point) đê xác định điểm nhìn trone hộp ihoại

nhằm thiết lập hướng nhìn cho mô hình 3D.

♦ Ddvpoint J

- Xuất hiện hộp thoại Viewport Preset (hình 1.9)

♦ CÁC TÙY CHỌN TRONG HỘP THOẠI

♦ Set Viewing Angles

Định hướng nhìn tương đối so với hệ tọa độ gốc

(WCS) hay hệ tọa độ người dùng (UCS).

©Absolute to WCS

Định hướng nhìn tương đối so với hệ (WCS)

ORelative to u c s

Định hướng nhìn tương đối so với hệ (UCS) hiện

hành.

♦ From Hình 1.9 - Định hướng nhìn

Nhập góc nhìn: tronS hê p thocii

- X Axis Xác định góc cùa hướng nhìn hợp với trục X, tương ứng với hình bên

trái trong cùa sổ cùa hộp thoại, (hình 1.9).

- XY Plane Xác định góc của hướng nhìn hợp với mặt phẳng XY tương ứng với

hình bên phải trong cùa sổ cùa hộp thoại, (hình 1.9).

Bạn cũng có thề sử dụng hình ảnh mẫu để định các góc nhìn. Vạch đen chỉ góc mới.

Vạch xám chỉ góc nhìn hiện hành. Xác định một góc bằng cách dùng chuột chọn vùng

bên trong cùa đường tròn (hình trái hộp thoại) hay cùa nửa đường tròn (hình phải hộp

thoại). Nếu chọn miền nàm ngoài giới hạn thì làm tròn góc tới giá trị được hiển thị trong

miền. Nếu bạn chọn cung bên trong hay vùng bên trong cúa cung thì góc không được

làm tròn và kết quà là một số thập phân.

♦ Set to Plan View

Định các góc nhìn đề hiển thị hướng quan sát hình chiếu bằng [mặt phang X,Y]

tương đối so với hệ tọa độ được chọn.

1.2.3. Xác định hình chiếu bằng (lệnh Plan)

Cách gọi lệnh như sau:

Danh mục kéo xuống Danh mục màn hình Gõ lệnh

View > 3D Views ► Plan View VIEW 1 > Plan Plan

Lệnh Plan đế xác định hình chiếu bằng của mô hình 3D theo hệ trục tọa độ được chọn.

• Plan J

- Enter an option [Current ucs/Ucs/World] <Current>: Nhập một tùy chọn cho hệ

trục để thề hiện hình chiếu bằng từ các mô hình 3D.

❖ CÁC TÙY CHỌN

♦ C u rren t ucs

Tái tạo việc hiền thị hình chiếu bàng vừa khít bàn vẽ trong khung nhìn hiện hành cùa

hệ tọa độ u c s hiện hành (hình 1.1 Oa).

R3 Viewpoint Presets

Set Viewing Angles

■ #) Absolute to !iVCS

XY glane 353

J ị Cancel I | _

9

o

Current ucs lies

a) Hệ ưcs hiện hành b) Hệ ucs đã được lưu c) Hệ WCS

Hình 1.10 - Hình chiếu bang theo hệ trục ucs hiện hành

♦ ucs

Tháy đổi tới huớng chiếu bằng cùa hệ u c s đã lưu trước đó và tái tạo việc hiền thị.

♦ Plan J

- Enter an option [Current ucs/Ucs/World] <Current>: U J

- Enter name o f ucs or [?]: Nhập tên của hệ trục u c s đã được đặt tên (Named) và

lưu trong bàn vẽ bởi lệnh u c s {hình 1.10b).

♦ W orld

Tái tạo việc hiển thị hình chiếu bàng vừa khít bản vẽ trên màn hình của hệ tọa độ gốQ

WCS (hình 1.1 Oc)

1.2.4. Tạo và lưu phần hình ảnh được đặt tên (lệnh View)

Cách gọi lệnh như sau:

Danh mục kéo xuống Danh mục màn hình Gõ lệnh Thanh công cụ

View > â Named Views... VIEW1 > Ddvievv View View »Q

Lệnh View tạo ra, thiết lập, đổi tên, hiệu chinh và xóa các phần hình ành đã đặt tên

bao gồm các hình ảnh được đặt tên trong không gian mô hình và các hình ành camera

các hình ảnh layout, và thiết lập lại các hình ành. Kích một hình ảnh đề hiện thị các tính

chất cùa hình ánh đó.

• View J

Xuất hiện hộp thoại View M anager (hình 1.11).

❖ CÁC TÙY CHỌN TRONG H ộ p THOẠI

♦ Views

Hiển thị danh sách các views có sẵn. Bạn có thề kéo giãn mỗi nút (ngoại trừ nút hiên

hành) đề hiền thị các hinh ảnh cùa nó.

• C urrent: Hiển thị view hiện hành và các tinh chất của View gồm toa đô điểm

nhìn, tọa độ điêm đích, góc nhìn, chiêu dài thâu kính, bật hay tất hinh chiểu phối

cảnh,... C lipping hiền thị mặt phang cắt trước, mặt phẳng cắt sau (from plane

back plane), bật hay tắt mặt phẳng cắt.

■ Model Views: Hiền thị danh sách các camera và hình ánh được đặt tên và danh

sách các tính chất cùa G eneral, View và C lipping cho view được chọn.

10

Layout Views: Hiển thị danh sách các khung nhìn trên layout xác định một view

và danh sách các tính chất cùa General, View và C lipping cho view được chọn.

Preset Views: Hiển thị danh sách các hình chiếu trục đo và vuông góc và danh

sách các tính chất cùa General cho view được chọn.

Current View: Current

í ạ Model views

t Layout Views

♦ Preset Views

Camera X 2932677

Camera Y 26C8CS2

Camera z -27.4595

Target X 291.2677

Target Y 261.8C32

Target z -29.4595

Roll angle 0

Height 639.4137

Width 756 8919

Perspective Off

I Cancel I help I

Hình 1.11 - View, Hộp thoại quàn lý hình ánh

[ § s N e w V ie w

1 view name: 1

1 Viev.> category: <Mone>

1 Boundary

(•) Current display O fie fin e window

a

Settings

0 Save layer snapshot with viev,'

yCS: t l World

-

Live section: <llone->

-

Visual style: Current V

Boci.grouno

Default v

□ Save sun properties v.ith viev

Current override :None

[ OK | I Cancel 1 1 Help 1

1--------------------------------------------------------------------- 1

Hình 1.12 - New, Tạo view mới

11

G eneral

Các tính chất sau đây là có sẵn cho các views trong mục G eneral cùa danh sách các

tính chất này:

■ Name: Hiển thị tên cùa một camera, cùa không gian mô hình hay của layout được

chọn. Các camera có tên mặc định là (Cameral, Camera2 ...). Khi bạn tạo ra

chúng trong bản vẽ. Bạn có thể thay đổi tên trong trường này.

■ Category: Đối với các khung nhìn trong không gian mô hình và layout, hiển thị

các loại hình chiếu (ví dụ như độ cao Elevations hoặc mặt cắt Section và các chi

tiết Details) được xác định trong một bàn vẽ hay bộ tờ vẽ mà ờ đó các hình chiếu

đã chọn được liên kết.

■ Viewport Association: Chi đối với các khung nhìn layouts, hiển thị khuna nhin

đã đặt tên được liên kết với một khung nhìn trên một tờ hay bộ tờ vẽ.

■ UCS: Đối với các khung nhìn không gian mô hình và layouts, hiền thị tên của hệ

tọa độ người dùng ( World, Unnamed) được lưu với khung nhìn đã đặt tên.

■ Restore O rtho UCS: Đối với việc thiết lập lại các khung nhìn, lưu trữ hệ u c s

liên kết khi hình chiếu vuông góc là hiện hành. Tùy chọn này thiết lặp biến hệ

thống UCSORTHO.

■ Set Relative To: Đối với việc thiết lập lại các khung nhìn, xác định hệ tọa độ

chuân đê định hình chiếu vuông góc. Biến hệ thống UCSBASE điều khiên hướng

của các hệ u c s vuông góc tương đối so với WCS hay hệ u c s được đặt tên. Việc

thay đôi thiết lập này cũng làm thay đồi hướng của hệ u c s vuông góc đã định

nghĩa trước.

• Layer Snapshot: Đối với các khung nhìn không gian mô hinh và layouts, chi

định các thiết lập lớp hiện hành ON/OFF được lưu lại với khung nhìn được chọn.

■ A nnotation Scale: Chi định ti lệ chú giài được lưu với khung nhin.

■ Visual Style: Chi đối với các khung nhìn mô hình, xác định một kiều trực quan để

lưu với khung nhìn. Neu bạn chọn None thì không có kiểu trực quan sẽ được liên

kết với khung nhìn.

■ B ackground: Đối với các khung nhìn không gian mô hình thì các kiêu trực quan

của nó không thiết lập với khung dây 2D, xác định nền đè (Solid, Gradient

Image, hay Sun & Sky) được áp dụng cho các khung nhin được chọn.

■ Live Section: Chì đôi với các khung nhin mô hình, hiển thị mặt cat trực tiếp áp

dụng khi khung nhìn được lưu trữ.

View

Các tính chất quan sát sau đây là san sàng cho các hình ảnh trong mục View cua danh

sách các tính chất.

■ C am era X,Y,Z: Hiên thị các tọa độ X.Y.Z của diêm nhìn chi trona việc quan sát

không gian mô hình hiện hành.

■ T arget X,Y,Z: Hiển thị các tọa độ X.Y.Z cùa điểm đích chì trona việc quan sát

không gian mó hình hiện hành.

12

• Roll angle: Xác định góc quay hiện hành của việc quan sát.

■ Height Xác định chiều cao cùa việc quan sát.

■ W idth: Xác định chiều rộng của việc quan sát.

■ Perspective: Đối với các hình chiêu không gian mô hình hiện hành, thì hình chiêu

phối cành tắt hay bật.

■ Lens Length (mm): Chiều dài thấu kính. Đối với các hình chiếu ngoại từ các

layouts, thay đổi giá trị chiều dài thấu kính làm thay đổi việc thiết lập trường quan

sát the Field o f View tương ứng.

■ Field of View: Cho tat cả các hình chiếu ngoại trừ layouts.

♦ Clipping

Đối với các hình chiếu ngoại từ các layouts thì các tính chất mặt phang cắt sau đây

luôn luôn có sẵn trong mục Clipping:

■ Front Plane: Xác định giá trị sao chép cho mặt phang cắt trước.

■ Back Plane: Xác định giá trị sao chép cho mặt phang cắt sau.

■ Clipping: Thiết lập các tùy chọn mặt phang cắt. Bạn có thê chọn Off, Front On,

Back On, hoặc Front and Back On.

♦ CÁC NÚT TRONG HỘP THOẠI

♦ Set C urrent: Phục hồi lại phần hình ảnh được chọn.

« N ew ...: Hiền thị hộp thoại New View để tạo view mới (hình 1.12).

♦ U pdate Layers: Cập nhật các thông tin của Layer đã lưu với view được chọn đề gan

với khả năng thấy được của layer trong không gian mô hình hiện hành hay khung

nhìn layout hiện hành.

♦ Edit B oundaries...: Nút này đùng đề hiệu chinh đường bao mới cùa phần hình ảnh

được chọn. Hiên thị view được chọn với phần còn lại của vùng vẽ được hiến thị theo

màu sáng hơn để chi đường bao cùa view được đặt tên. Khi nhắp nút này thì ẩn hộp

thoại và xuất hiện dòng nhắc:

- Specify first corner: Nhắp chọn đỉnh thứ nhất cùa đường bao mới.

- Specify opposite corner: Nhắp chọn đỉnh đối cùa đường bao mới.

- Specifiy first corner (or press ENTER to accept): J Nhan ENTER để chấp nhận

đường bao mới.

Xuất hiện hộp thoại View M anager trở lại.

♦ Delete: Xóa view được chọn.

1.3. CHE CÁC NÉT KHUẤT M Ô HÌNH 3D (lệnh Hide)

Cách gọi lệnh như sau:

Danh mục kéo xuống Danh mục màn hình Gõ lệnh Thanh công cụ

View »-t^Hide VIEW2 > Hide Hide Render 3

13