Giáo trình thiết kế trên máy vi tính docx

Quan sát mô hình ba chiềuá Quan sát bằng lệnh Vpoint: nhìn vật thể từ một hướng được xác định bằng tọa điểm do người dùng nhập vào và gốc tọa độ, hoặc hướng nhìn đó được xác định bằng gó

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-

THIẾT KẾ TRÊN MÁY VI TÍNH

Dùng cho sinh viên ngành động lực

Biên soạn: Nguyễn Quang Trung

Nội dung giáo trình

Phần 1 AUTOCAD3D

Phần 2

AUTOLISP

Phần1 AUTOCAD 3D

Chương1 Cơ sở tạo mô hình 3D 1.1 Mô hình 3D và phần mềm CAD

¾ Các mô hình 3D không chỉ là một đối tượng mà là hình ảnh thực của vật thể

¾ Mô hình 3D đóng vai trò quan trọng trong thiết kế kỹ thuật Có thể chuyển từ mô hình 3D sang 2D

¾ Mô hình 3D là công cụ mô hình hoá bằng máy tính

¾ Mô hình 3D là một lĩnh vực phát triển nhanh chống trong CAD Ta có thể xuất mô hình 3D của AutoCAD thành các định dạng DXF, GES, STL, … để chuyển đổi dữ liệu cho các phần mềm CAD, CAD/CAM, …

¾ Trên mô hình 3D ta có thể gán vật liệu, ánh sáng và tô bóng để tạo hình ảnh thật của vật thể Điều này rất cần thiết để biểu diễn mô hình trrong các giai đoạn thiết

kế và thiết lập tài liệu thiết kế

1.2 Giới thiệu các mô hình 3D

• Mô hình 2 ½ chiều: Mô hình này được tạo theo nguyên tắc kéo các đối tượng 2D theo trục Z thành các mặt 2 ½ chiều

• Mô hình khung dây (Wireframe modeling)

• Mô hình mặt cong (Surface modeling)

• Mô hình Solid (Solid modeling)

Mô hình 2 ½ chiều

Hình 1.1 Mô hình được tạo bằng các mặt 2 ½ chiều

Hình 1.2 Mô hình khung dây

Hình 1.3 Mô hình mặt cong

Hình 1.4 Mô hình Solid bánh răng (Solid modeling) 1.3 Các phương pháp nhập toạ độ điểm trong không gian ba chiều

) Trực tiếp dung phím chọn (Pick) của chuột kết hợp với các phương pháp truy bắt điểm

) Bằng toạ độ tuyệt đối: X,Y,Z → Nhập toạ độ tuyệt đối so với gốc tạo độ (0,0,0) ) Bằng toạ độ tương đối: @X,Y,Z → Nhập toạ độ so với điểm được xác định cuối cùng nhất

) Bằng toạ độ trụ tương đối: @dist<angle,Z → Nhập vào khoảng cách (dist), góc (angle) trong mặt phẳng XY so với trục X và cao độ (Z) so với điểm được xác định cuối cùng nhất trong bản vẽ

) Bằng toạ độ cầu tương đối: @dist<angle<angle → Nhập vào khoảng cách (dist), góc (angle) trong mặt phẳng XY và góc (angle) hợp với mặt phẳng XY so với điểm xác định cuối cùng nhất trong bản vẽ

1.4 Quan sát mô hình ba chiều

á Quan sát bằng lệnh Vpoint: nhìn vật thể từ một hướng được xác định bằng tọa điểm do người dùng nhập vào và gốc tọa độ, hoặc hướng nhìn đó được xác định bằng góc nhìn

Command: vpoint↵

Current view direction: VIEWDIR=0.0000,0.0000,1.0000

Specify a view point or [Rotate]

<display compass and tripod>:-1,-1,1↵ (nhập toạ độ điểm nhìn)

œ ? Liệt kê các phần ảnh đã được lưu trên bản vẽ:

[?/Orthographic/Delete/Restore/Save/Ucs/Window]:?↵

• Enter view name(s) to list <*>: ↵

Saved views (tên những ảnh đã được lưu)

View name Space

Enter view name to save: v1

• Specify first corner: Nhập gốc thứ nhất

• Specify opposite corner: Nhập gốc đối diện

Hình 1.8 Tạo hướng nhìn bằng lệnh -view

á Che khuất bằng lệnh Hide

Command: Hide ↵

Dùng để che các nét khuất của các mô hình 3D dạng mặt cong hoặc solid

Hide

Hình 1.9 Dùng lệnh Hide che các phần khuất hình xuyến

Chương 2 Hệ toạ độ và phương pháp nhập điểm chính xác

2.1 Hệ toạ độ trong bản vẽ AutoCAD

œ Các hệ toạ độ trong bản vẽ AutoCAD:

WCS_ (World Coordinate System):Là hệ toạ độ mặc định trong bản vẽ AutoCAD có thể gọi là hệ toạ độ gốc Biểu tượng (Icon) của WCS nằm ngay gốc trái

phía dưới bản vẽ và có chữ W xuất hiện trong biểu tượng này

Hình 2.1 Biểu tượng của WCS

UCS _ (User Coordinate System):là hệ toạ độ mà người dùng định nghĩa,

hệ toạ độ này có thể đặt ở vị trí bất kỳ và tuỳ vào điểm nhìn (Viewpoint) mà biểu tượng của chúng sẽ hiện lên khác nhau Số lượng UCS trong một bản vẽ không hạn chế, mặt phẳng XY trong toạ độ gọi là mặt phẳng vẽ (Working plane)

Biểu tượng của UCS

Y

Hình 2.2 Biểu tượng của UCS Qui tắc bàn tay phải: Các trục X,Y,Z tuân theo qui tắc bàn tay phải Chiều quay dương theo ngược chiều kim đồng hồ nhìn từ trục về phía gốc toạ độ

Hình 2.3 Qui tắc bàn tay phải Với qui tắc bàn tay phải thể hiện như hình vẽ thì khi nhìn theo trục x thì trục y quay về trục z theo chiều ngược chiều quay của kim đồng hồ; khi nhìn theo trục y thấy trục z quay về trục x theo chiều ngược chiều quay kim đồng hồ; khi nhìn theo trục z thấy trục x quay về phía trục y theo chiều ngược chiều quay kim đồng hồ

œ Lệnh UCSICON: Điều khiển sự hiển thị của biểu tượng toạ độ

Command: Ucsicon ↵

Enter an option [ON/OFF/All/Noorigin/ORigin/Properties] <ON>:

' Các lựa chọn

ON/OFF: Mở/Tắt biểu tượng toạ độ trên màn hình và khung nhìn

All: Thể hiện biểu tượng toạ độ trên mọi khung nhìn màn hình

Noorigin: Biểu tượng toạ độ chỉ xuất hiện tại gốc trái màn hình

Origin: Biểu tượng luôn luôn din chuyển theo gốc toạ độ

Properties: Xuất hiện hộp thoại UCS Icon

Hộp thoại UCS Icon

Hiển thị 3D icon

Mău của biểu

tượng UCS trín

Model space vă

trín layout

Hiển thị 2D icon

không có trục Z

Hình 2.4 Hộp thoạij hiệu chỉnh biểu tượng UCS Icon

œ Lệnh UCS: Lệnh UCS cho phĩp ta lập hệ toạ độ mới Tạo hệ toạ độ mới có nghĩa

lă thay đổi vị trí gốc toạ độ (0,0,0), hướng mặt phẳng XY vă trục Z Ta có thể tạo UCS mới tại bất kỳ vị trí năo trong không gian bản vẽ, định nghĩa, lưu vă gọi lại hệ toạ độ khi cần thiết Toạ độ nhập văo bản vẽ phụ thuộc văo UCS hiện hănh

Gọi lệnh từ Tools menu hoặc gõ lệnh văo dòng lệnh Command

œ Gọi lệnh từ Tools menu:

Gọi lệnh từ Tools menu

Hình 2.5 Thực hiện lệnh UCS từ menu

œ Nhập lệnh từ Command:

• Command: ucs ↵

• Current ucs name: *WORLD*

• Enter an option [New/Move/orthoGraphic/Prev/Restore/Save/Del/Apply/?/World]

<World>: (Nhập ký tự đại diện cho tuỳ chọn để lựa chọn tuỳ chọn đó)

â Câc tuỳ chọn:

New: Dùng để định nghĩa hệ trục toạ độ mới

• [New/Move/orthoGraphic/Prev/ Restore/ Save/Del/Apply/?/ World] <World>: n↵

Specify origin of new UCS or[ZAxis/3point/OBject/Face/View/X/Y/Z] <0,0,0>:

Nhập điểm lăm gốc toạ độ mới hoặc chọn 1 trong 8 tuỳ chọn:

Specify new origin point <0,0,0>:chọn P1

Specify point on positive portion of Z-axis <17.0185,15.7707,1.0000>:chọn P2

P1 Zaxis

P2

Hình 2.6 Tạo UCS mới bằng tùy chọn Zaxis

Đưa hệ toạ độ trùng với hệ toạ độ qui ước của đối tượng được chọn

• Specify origin of new UCS or [ZAxis/3point/OBject/Face/View/X/Y/Z] <0,0,0>: OB↵

• Select object to align UCS: chọn đối tượng để dời hệ toạ độ đến

chọn trục X làm sao cho đoạn thẳng chọn nằm trên mặt phẳng XZ của hệ toạ độ mới

œ 2D Polyline: Điểm đầu tiên của đa tuyến sẽ là gốc toạ độ

theo hướng của đường thẳng đi qua 2 điểm đầu tiên của Solid

œ Trace: Điểm đầu tiên của Trace (From point) sẽ là gốc toạ độ của UCS mới Trục

X nằm dọc theo đường tâm của Trace

theo hai điểm đầu tiên của 3Dface Trục Y đi qua điểm đầu tiên và điểm thứ tư Trục Z xác định theo qui tắc bàn tay phải

œ Shape, Text, Block reference, Attribute definition: điểm chèn sẽ là gốc hệ toạ độ mới

Hình 2.8 Tạo UCS mới bằng bằng thuộc tính các đối tượng

œ Face:

) Sắp xếp UCS theo mặt (Face) được chọn của đối tượng solid Để chọn Face ta

chọn cạnh biên của face hoặc một điểm trên face

Specify origin of new UCS or ZAxis/3point/OBject/Face/View/X/Y/Z] <0,0,0>: f↵

Select face of solid object: chọn một mặt của một Solid

Enter an option [Next/Xflip/Yflip] <accept>:↵

Trước khi thực hiện

View

Sau khi thực hiện View

Hình 2.10 Tạo UCS mới bằng tùy chọn View

œ X/Y/Z:

Quay hệ toạ độ xung quanh các trục X(Y,Z) hiện hành Chiều quay dương của góc quay ngược chiều kim đồng hồ với điểm nhìn từ đầu trục về hướng gốc toạ độ

Specify origin of new UCS or [ZAxis/3point/OBject/Face/View/X/Y/Z] <0,0,0>: x↵

Specify rotation angle about X axis <90>:nhập góc quay

Quay chung quanh X 900Hình 2.11 Tạo UCS mới bằng cách quay UCS hiện hành quay trục x

Specify new origin point or [Zdepth]<0,0,0>: chọn điểm hoặc nhập Z

Chỉ định một trong 6 mặt phẳng vuông góc cơ bản của UCS

Enter an option [New/Move/orthoGraphic/Prev/Restore/Save/Del/Apply/?/ World]

<World>: g↵

Enter an option [Top/Bottom/Front/BAck/Left/Right]<Front>: chọn lựa chọn hoặc nhấn Enter

Hình 2.13

Prev:

Trở về hệ toạ độ trước đó (Có thể gọi lại 10 hệ toạ độ đã sử dụng trước đó)

• Enter an option [New/Move/orthoGraphic/Prev/Restore/Save/Del/Apply/?/World]

<World>: P↵

Hình 2.14

Restore:

) Gọi lại một hệ toạ độ đã lưu trở thành hiện hành

• Enter an option [New/Move/orthoGraphic/Prev/Restore/Save/Del/Apply/?/World]

) Lưu lại hệ toạ độ hiện hành bằng một tên

• Enter name to save current UCS or [?]: Tên của hệ toạ độ cần lưu lại

Del: Xoá một UCS đã được lưu

• Enter an option [New/Move/orthoGraphic/Prev/Restore/Save/Del/Apply/?/World]

<World>: d↵

• Enter UCS name(s) to delete <none>: tên của UCS cần xoá.

œ Nhập toạ độ điểm bằng Point Filters

Xác định toạ độ một điểm bằng cách kết hợp toạ độ của hai điểm khác, ta chọn 2 trong 6 sự kết hợp sau:

.x (cùng hoành độ x với điểm)

.y (cùng tung độ y với điểm)

.z (cùng cao độ z với điểm)

.xy (cùng hoành độ x và tung độ y với điểm)

.yz (cùng tung độ y và cao độ z với điểm)

.zx (cùng cao độ z và tung độ y với điểm)

œ Các phương thức truy bắt điểm các đối tượng 3D:

• Đối với các cạnh của mô hình khung dây ta truy bắt được các điểm của đối tượng

Line, Circle, Pline như là các đối tượng 2D

• Các đối tượng mặt (surface) là tập hợp các mặt 3 hoặc 4 cạnh, do đó ta chỉ tuy bắt được các điểm đối với cạnh tạo mặt như: END, INT, MID, …

• Các đối tượng Solid ở trạng thái wireframe ta truy bắt được các điểm của các cạnh thẳng hoặc đường tròn tạo dạng khung dây cho solid

CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP CÁC MÔ HÌNH 3D

3.1 Mô hình khung dây (Wireframe)

œ Giới thiệu mô hình 3D khung dây

Mô hình khung dây (wireframe modeling) là mô hình chỉ có các cạnh, mô hình khung dây tạo bởi các đường và điểm Các lệnh tạo mô hình 3D khung dây là Line, 3dpoly, Spline, Arc, Circle, … Lệnh line vẽ trong 3D tượng tự lệnh line vẽ trong 2D, nhưng ta phải thêm vào cao độ (trục Z) Ta có thể sữ dụng các lệnh hiệu chỉnh đối tượng hai chiều để hiệu chỉnh các đường cong và đường thẳng này

Do không có các mặt cho nên ta không thể dự đoán chính xác hình dạng mô hình khung dây

Các cạnh của mô hình khung dây có thể là cạnh thẳng hoặc cạnh cong

Specify start point of polyline: Nhập điểm đầu tiên của đa tuyến

Specify endpoint of line or [Undo]: Nhập điểm cuối một phân đoạn

Specify endpoint of line or [Undo]: Nhập điểm cuối một phân đoạn

Specify endpoint of line or [Close/Undo]:

Các tuỳ chọn:

Undo: huỷ bỏ phân đoạn vừa vẽ

Close: Đóng kín đa tuyến

Lệnh Pedit:

• Command: pedit ↵

• Select polyline or [Multiple]: chọn đa tuyến 3D cần hiệu chỉnh

• Enter an option [Close/Edit vertex/Spline curve/Decurve/Undo]: Chọn lựa tuỳ chọn

càng trơn Độ trơn phụ thuộc biến SPLINESEGS và bậc của đường cong phụ thuộc biến

SPLINETYPE

Hình 3.1

Decurve: Chuyển các phân đạon của đường Spline, pline thành các phân đoạn thẳng

Undo: huỷ bỏ một thao tác vừa thực hiện

Edit vertex: Hiệu chỉnh các phân đoạn Nhập E↵ xuất nhiện dòng nhắc phụ:

Enter a vertex editing option [Next/Previous/Break/Insert/Move/Regen/Straighten/eXit] <N>:

œ Xén các cạnh mô hình khung dây bằng lệnh Trim

• Lựa chọn Project của lệnh Trim dùng để xoá (xén) các đoạn của một mô hình 3 chiều (mô hình dạng khung dây – Wireframe)

Command: TRIM↵

• Current settings: Projection=View, Edge=None

• Select cutting edges

• Select objects: chọn các đối tượng giao với đoạn mà ta muốn xoá

• Select object to trim or shift-select to extend or [Project/Edge/Undo]: p↵

• Enter a projection option [None/Ucs/View] <View>:↵

• Các tuỳ chọn:

View: cho phép xoá (xén) một đoạn bất kỳ của hình chiếu mô hình 3 chiều dạng khung dây lên mặt phẳng song song với màn hình, mặc dù thực tế các đối tượng giao

và các đối tượng xén không giao nhau

None: Chỉ cho phép Trim khi tất cảc các đối tượng cùng nằm trên một mặt phẳng

UCS: Các đối tượng của mô hình 3 chiều (dạng Wireframe) được chiếu lên mặt phẳng XY của UCS hiện hành và các đối tượng được xén trên mặt phẳng này.

Cutting edge

Trước khi Trim

Sau khi Trim Trim

• Các lệnh thay đổi Thicknes:

Specify third point or [Invisible] <exit>:chọn điểm thứ 3 Specify fourth point or [Invisible] <create three-sided face>: chọn điểm thứ

4 hoặc nhấn ↵ để tạo mặt chỉ gồm 3 cạnh

Để không xuất hiện một cạnh của mặt phẳng trước khi tạo cạnh đó tại dòng nhắc

ta nhập I (lựa chọn Invisible) và đặt biến SPLFRAME=0

Để làm xuất hiện các cạnh của mặt phẳng bjị che khuất ta đặt biến SPLFRAME=1 và thực hiện lệnh Regen

Hai cạnh không nhìn thấy

P7

P5 P4

P1

P2 P3 P6

P8

Hình 3.3 Ví dụ tạo mặt 3Dface

Che khuất cạnh 3Dface

• Để che khuất cạnh 3Dface sữ dụng lệnh Edge

• Command: edge↵

Specify edge of 3dface to toggle visibility or [Display]: Nhập D hoặc chọn cạnh cần che Specify edge of 3dface to toggle visibility or [Display]: Chọn cạnh tiếp theo hoặc ↵ để kết thúc

• Các tuỳ chọn:

Specify Edge: Chọn cạnh cần che Display: Làm hiện lên các cạnh được che khuất Nếu ta muốn cho các cạnh này hiện lên thì ta chọn đối tượng tại dòng nhắc xuất hiện sau đó

Enter selection method for display of hidden edges [Select/All]

<All>: gõ S↵ để chọn từng đối tượng hoặc A↵ để chọn toàn bộ

** Regenerating 3DFACE objects done

Specify edge of 3dface to toggle visibility or [Display]: Chọn cạnh cần hiện hoặc ↵ để kết thúc

Specify corner point of box: chọn gốc dưới bên trái hình hộp

Specify length of box: Nhập chiều dài

Specify width of box or [Cube]: Nhập chiều rộng

Specify height of box: Nhập chiều cao

Specify rotation angle of box about the Z axis or [Reference]: Góc quay so với trục song song với trục Z và đi qua điểm Corner of box

) Cone:

Sữ dụng tuỳ chọn Cone của lệnh 3D hoặc lệnh Ai_Cone để vẽ mặt nón, nón cụt và mặt trụ tròn

[Box/Cone/DIsh/DOme/Mesh/Pyramid/Sphere/Torus/Wedge]: c↵

Specify center point for base of cone: tâm vòng tròn đáy

Specify radius for base of cone or [Diameter]: nhập bán kính vòng tròn đáy mặt nón Specify radius for top of cone or [Diameter] <0>: nhập bán kính vòng tròn đỉnh mặt nón Specify height of cone: chiều cao hình nón

Enter number of segments for surface of cone <16>: Số đường sinh nối mặt đỉnh và đáy

Radius of base=100

Radius of top = 50 Height=100

Radius of top = 100 Height=100

Radius of top = 0

Height=100

Hình 3.4 Ví dụ Mặt nón ) Dish:

Sữ dụng tuỳ chọn DIsh hoặc lệnh Ai_Dish dùng để tạo mặt nữa cầu dưới

[Box/Cone/DIsh/DOme/Mesh/Pyramid/Sphere/Torus/Wedge]: DI↵

Specify center point of dish: nhập tâm

Specify radius of dish or [Diameter]: Nhập bán kính

Enter number of longitudinal segments for surface of dish <16>: Nhập số đường kinh tuyến

Enter number of latitudinal segments for surface of dish <8>: nhập số đường vĩ tuyến

Initializing 3D Objects loaded

Specify center point of dish:

Specify radius of dish or [Diameter]: 100 ↵

Enter number of longitudinal segments for surface of dish <16>:20 ↵

Enter number of latitudinal segments for surface of dish <8>: 16 ↵

Hình 3.5 Nữa mặt cầu dưới )Dome:

Sữ dụng lựa chọn DOme hoặc lệnh Ai_Dome để tạo mặt nữa cầu trên

Enter an option [Box/Cone/DIsh/Dome/Mesh/Pyramid/Sphere /Torus /Wedge]: DO↵ Specify center point of dome: Nhập tâm

Specify radius of dome or [Diameter]: Nhập bán kính

Enter number of longitudinal segments for surface of dome <16>: Nhập số đường kinh tuyến

Enter number of latitudinal segments for surface of dome <8>: Nhập số đường vĩ tuyến

Ví dụ:

Command: 3D↵

Enter an option

[Box/Cone/DIsh/DOme/Mesh/Pyramid/Sphere/Torus/Wedge]:do↵

Specify center point of dome: chọn một điểm trên màn hình làm tâm

Specify radius of dome or [Diameter]: 100 ↵ (bán kính)

Enter number of longitudinal segments for surface of dome <16>: 20↵

Enter number of latitudinal segments for surface of dome <8>: 16↵

Hình 3.6 Nữa mặt cầu trên ) Mesh:

Sữ dụng tuỳ chọn Mesh hoặc lệnh Ai_Mesh để tạo mặt lưới 3 chiều Cần xác định

4 đỉnh và mật độ lưới M, N (M, N nằm trong khoảng 2-256)

Enter an option [Box/Cone/DIsh/DOme/Mesh/Pyramid/ Sphere/Torus/Wedge]:m↵ Specify first corner point of mesh: điểm gốc thứ nhất

Specify second corner point of mesh: điểm gốc thứ hai

Specify third corner point of mesh: điểm gốc thứ ba

Specify fourth corner point of mesh: điểm gốc thứ tư

Enter mesh size in the M direction: mật độ lưới theo M

Enter mesh size in the N direction: mật độ lưới theo N

Command:3D↵

Enter an option [Box/Cone/DIsh/ Dome/

Mesh/Pyramid/Sphere/Torus/Wedge]:m↵

Specify first corner point of mesh: chọn P1

Specify second corner point of mesh: chọn P2

Specify third corner point of mesh: chọn P3

Specify fourth corner point of mesh: chọn P4

Enter mesh size in the M direction: 20↵

Enter mesh size in the N direction: 10↵

Sữ dụng tuỳ chọn Pyramid hoặc dùng lệnh Ai_Pyramid để tạo hình đa diện có mặt

là các mặt phẳng tam giác hoặc tứ giác

• Enter an option [Box/Cone/DIsh/DOme/Mesh/Pyramid/ Sphere/ Torus/Wedge]: P↵

Specify first corner point for base of pyramid:P1

Specify second corner point for base of pyramid:P2

Specify third corner point for base of pyramid:P3

Specify fourth corner point for base of pyramid or [Tetrahedron]:Nhập điểm P4 hoặc nhập T để tạo mặt đáy tam giác

Specify apex point of pyramid or [Ridge/Top]: Nhập toạ độ đỉnh P hoặc chọn

Ridge/Top

ƒ Nếu nhập toạ độ đỉnh thì thì đỉnh của đa diện là một điểm

ƒ Nếu nhập R thì đỉnh của đa diện là một cạnh Ta phải xác nhập thêm hai điểm R1

và R2 tạo cạnh

ƒ Nếu nhập T đỉnh đa diện là một mặt phẳng.Ta phải nhập 3 điểm (T1,T2,T3) hoặc

4 điểm (T1, T2, T3, T4) xác định mặt

Ví dụ: