Моделируем колесо со спицами

Моделируем колесо со спицами

В этом уроке мы рассмотрим моделирование объекта с несколькими видами симметрии – велосипедного колеса. Оговоримся сразу, что мы будем строить упрощенную модель, которая, тем не менее, будет содержать все основные элементы объекта и сможет служить примером для более сложных и точных построений.

1. Запускаем Autocad. Для трехмерного моделирования удобнее использовать стандартный интерфейс 3D Modeling, выбираем его из списка, открывающегося при нажатии кнопки Workspace Switching в строке состояния Autocad (правый нижний угол экрана):

Моделируем колесо со спицами

Отдадим дань «удобным» нововведениям: настроим экранные меню. В навигаторе меню жмем Options.

Моделируем колесо со спицами

На вкладке User Preferences нажимаем настройку правого клика и отмечаем среднюю опцию в нижней группе:

Моделируем колесо со спицами

Эти махинации помогут нам пользоваться временными привязками, которые вызываются по правому клику во время работы команды.

2. Теперь к колесу. Для начала важно понять, из чего состоит «живое» колесо и на какие простые элементы можно разбить колесо «виртуальное», т.е. модель. Возьмем фото колеса в интернет, или посмотрим на колесо своего велосипеда:

Моделируем колесо со спицами

Видно, что колесо состоит из нескольких характерных элементов – втулки, спиц, обода и покрышки. Каждый из этих элементов, в свою очередь, состоит из более простых деталей или единиц, но для нашего урока будет достаточно остановиться на таком приближенном уровне детализации.

3. Теперь попытаемся разбить будущую модель на простые трехмерные объекты, которые можно построить в Autocad. Первое, что бросается в глаза – это покрышка. Ее  условно можно представить как тор, но, поскольку покрышка с ободом в разрезе выглядят несколько иначе, мы выберем другой подход – построим обод и покрышку как тела вращения, предварительно нарисовав их плоские сечения. Втулка – это, по сути, полый цилиндр с буртиками, в которых есть отверстия для спиц. Спицы – цилиндры с отогнутым концом, который заканчивается «шляпкой». На другой конец спицы накручена гайка, вставленная изнутри в обод. Проще всего спицу нарисовать с помощью выдавливания круглого сечения по заранее нарисованному пути, а затем добавить шляпку и гайку. Итак, начнем (размеры будем брать «из головы», не особо озадачиваясь точным соответствием оригиналу, хотя любителям точного моделирования никто не мешает перед рисованием каждого элемента тщательно обмерять его на живом объекте, чтобы построить «настоящую» модель). Для нас важнее понять, как построить модель с правильным сопряжением элементов, чтобы в дальнейшем, рисуя настоящие объекты, быть уверенным, что их можно изготовить.

4. Начнем с втулки. Нарисуем цилиндр, расположенный горизонтально, и имеющий размеры втулки без буртиков. Для обычной втулки размеры такие: диаметр порядка 25мм, длина цилиндра – около 70мм. Для того, чтобы втулка сразу заняла необходимое положение в пространстве, перед ее рисованием перейдем к виду справа (или слева):

Моделируем колесо со спицами

Строим цилиндр командой Cylinder панели 3D Modeling. На запросы команды указываем по очереди центр, радиус и длину (точнее, высоту цилиндра). Не забываем, что если при выполнении команды возможны опции, они доступны в экранном меню, которое появляется по правому клику. Так, например, можно по запросу Specify base radius or [Diameter]: переключиться на ввод диаметра, чтобы не пересчитывать его в радиус:

Моделируем колесо со спицами

Построив цилиндр и перейдя к изометрии, мы увидим следующее:

Моделируем колесо со спицами

Той же командой нарисуем буртики для спиц. Строим их также командой Cylinder. Можно, конечно, снова перейти к виду слева, чтобы они были ориентированы так же, как и основной цилиндр. Но, если посмотреть на пиктограмму осей координат, можно заметить, что оси остались повернутыми так, как они располагались на виде слева. Это связано с тем, что Autocad по умолчанию выстраивает плоскость построения OXY параллельно экрану только при переходе к ортогональным видам (справа, слева, сверху, снизу, сзади и спереди). Поэтому можно строить цилиндр прямо в изометрии, тем более, что так даже интереснее.

Выбираем команду, и на запрос центра указываем (с привязкой!) центр ближайшего торца. Должен гореть желтый кружок – значок объектной привязки к центру. Настройки привязок мы рассматривали в других уроках, например, о рисовании письменного стола, поэтому повторяться не будем.

Моделируем колесо со спицами

На запрос радиуса вводим 22.5 (или диаметр 45), высоту задаем равной -2 (против направления оси Z, чтобы буртик на «удлинил» втулку, а остался в ее габарите). В итоге получаем следующее:

Моделируем колесо со спицами

Если по какой-то причине вы не смогли построить цилиндр в нужных осях – ничего страшного, его можно повернуть командами Rotate и 3D Rotate и сдвинуть командой Move.
Теперь скопируем буртик, чтобы не рисовать заново второй такой же. Команда Copy (панель Modify). Указываем объект. В качестве базовой точки перемещения показываем дальний от нас центр плоского цилиндра, а точку назначения выбираем в центре противоположного конца втулки.

Моделируем колесо со спицами

Моделируем колесо со спицами

После копирования, перейдя к виду сверху, видим следующее:

Моделируем колесо со спицами

Видно, что оба буртика находятся внутри габарита втулки, которая видна как три горизонтальные линии. Перейдем к изометрии.

1. Выбираем спицу (Select object).

2. Выбираем тип массива Polar.

3. Указываем центральную точку массива (Center point) – ею будет центр колеса.

4. Вводим количество спиц с одной стороны колеса, например, 24 (поле Total number of items).

5. Жмем OK.

5. Доведем втулку «до ума». Для начала объединим буртики с первым цилиндром. Команда Union панели Solids Editing.

Моделируем колесо со спицами

На запрос выбираем все три объекта и жмем правую кнопку мыши. Видим результат:

Моделируем колесо со спицами

Если кликнуть по одному из цилиндров, выделится вся втулка – значит, объединение прошло успешно.

Теперь сделаем отверстие для оси. Нарисуем его в виде цилиндра и вычтем из втулки. Примем диаметр отверстия равным 15мм. В качестве центра основания укажем центр ближайшего торца втулки. Для таких случаев удобно использовать временные привязки (Snap Overrides). Они доступны по правому клику перед указанием точки. Если из экранного меню выбрать Snap Overrides и указать Center, то на время включится привязка к центру, а остальные станут неактивными.

Моделируем колесо со спицами

Тогда можно просто навести курсор на нужный объект (ближайшее к нам ребро буртика), и автоматически сработает привязка к его центру:

Моделируем колесо со спицами

Затем на запрос радиуса вводим его с клавиатуры (7.5), или переходим к диаметру и вводим 15. После этого команда запросит высоту цилиндра. Поскольку ось Z сейчас направлена вверх, то команда «хочет» построить вертикальный цилиндр. Нам же проще указать второй его конец прямо на чертеже. Для этого делаем правый клик и в экранном меню выбираем опцию Axis endpoint (Конечная точка оси), и, снова используя Snap Overrides, выбираем центр дальнего торца втулки:

Моделируем колесо со спицами

После этого мы видим «цилиндр в цилиндре»:

Моделируем колесо со спицами

Осталось вычесть его из втулки. Для этого используется команда Subtract, панель Solids Editing. Первый аргумент – основной объект, второй – вычитаемое, т.е. цилиндр. Выбор каждого из аргументов завершаем правым кликом или клавишей Enter. После вычитания, перейдя в режим отображения Conceptual, мы увидим втулку с отверстием:

Моделируем колесо со спицами

6. Теперь нарисуем обод с покрышкой. Эти два элемента – явно выраженные тела вращения, поэтому и создавать мы их будем на основе сечения и оси вращения. Нарисуем сечение обода и покрышки. Выберем вид сверху (Top view). Создадим отрезок (команда Line), который соответствует внутренней стороне обода (поверхности, на которую приходят спицы). Длина отрезка – примерно 25мм. От его краев нарисуем два отрезка длиной 15мм, которые потом станут боковыми поверхностями обода. Свободные концы отрезков «разведем» в стороны, скажем, на 2мм каждый:

Моделируем колесо со спицами

Замкнем верх получившейся фигуры. Вообще, полагалось бы нарисовать пустотелый обод, в который вкладывается камера, но в данной ситуации мы ограничимся более простой моделью, тем более, что сейчас нас интересуют принципы моделирования и внешний вид.

Моделируем колесо со спицами

Создадим область (Region) из получившихся четырех отрезков, выбрав соответствующую команду на панели Draw.

[ads]

Затем нарисуем сечение покрышки. Для простоты примем, что оно имеет форму круга с удаленным сегментом. Диаметр сечения покрышки – порядка 50мм. Построим окружность. Выбираем команду Circle (панель Draw) и задаем центр на середине верхней стороны трапеции:

Моделируем колесо со спицами

Радиус вводим с клавиатуры (25). Видим окружность, которая находится «не на месте»: Моделируем колесо со спицами

Чтобы водворить ее на место, проведем вспомогательный отрезок:

Моделируем колесо со спицами

Теперь двигаем окружность командой Move от точки пересечения ее с отрезком в верхний левый угол трапеции (используем привязку к пересечению и к вершине):

Моделируем колесо со спицами

Удаляем отрезок. Осталось обрезать ненужную часть окружности и создать область. Выбираем команду Trim (панель Modify). Первым аргументом указываем режущую кромку, т.е. верхнюю сторону трапеции, а затем, завершив выбор, указываем ненужную часть:

Моделируем колесо со спицами

Соединяем два конца получившейся дуги отрезком (который совпадет с верхней стороной трапеции), а затем командой Region создаем область.

Моделируем колесо со спицами

Сечения готовы. Осталось превратить их в тела вращения.

7. Проведем условный радиус будущего колеса. Расстояние от нижней (по рисунку) стороны обода до оси равно примерно 270мм. Нарисуем линию от центра этой стороны «вниз» и перейдем к изометрии:

Моделируем колесо со спицами

Теперь непосредственно создание тела вращения: берем команду Revolve (3D Modeling).

Моделируем колесо со спицами

По запросу Select objects to revolve: выбираем оба сечения и завершаем выбор Enter-ом.

Моделируем колесо со спицами

Команда запросит ось вращения в виде двух точек. Нетрудно догадаться, что одна из них – условный центр будущего колеса, а вторая лежит в направлении X от первой:

Моделируем колесо со спицами

И, наконец, соглашаемся с предложенным вариантом вращения на 360°, просто нажав Enter. У вас должно получиться следующее:

Моделируем колесо со спицами

 Остается поместить обод с покрышкой на ось втулки. Для этого проведем еще один вспомогательный отрезок, соединяющий центра втулки (здесь он выделен желтым). Не забывайте, что соединять нужно одинаковые центра с обеих сторон, иначе ось получится смещенной в сторону. Для этого удобно пользоваться Snap Overrides.

Моделируем колесо со спицами

 Теперь двигаем обод с покрышкой: базовая точка – конец условного радиуса, а точка назначения – середина желтого отрезка.

Моделируем колесо со спицами

 «Желтый» отрезок можно удалить, а радиус пока оставим.

Моделируем колесо со спицами

 8. Нарисуем спицы. На самом деле, спицы велосипедного колеса расположены в определенном и не совсем банальном порядке, повторить который хоть и не сложно, но чревато чрезмерным затягиванием процесса. Поэтому упростим задачу и представим, что спицы идут от буртика к ближайшим точкам обода. Используем для первой спицы готовый отрезок-радиус. Выделим его. Теперь кликнем по синей ручке со стороны втулки и перенесем ее на квадрант буртика:

Моделируем колесо со спицами

 Перейдем к виду слева. Снова выделим отрезок. Теперь перенесем ту же синюю ручку вправо на 5мм:

Моделируем колесо со спицами

 Переходим к виду сверху. Выделяем линию. Переносим все ту же ручку влево на 2мм – чтобы будущая спица не пересекалась с буртиком.

Моделируем колесо со спицами

И добавляем к этому концу спицы отрезок, который будет «цепляться» за буртик (длина его равна 4мм). Для наглядности выделим линию спицы желтым:

Моделируем колесо со спицами

 Теперь нужно объединить два отрезка спицы в полилинию, чтобы при выдавливании команда Extrude восприняла ее как один путь. Для этого используем команду Edit Polyline и выделяем большой отрезок:

Моделируем колесо со спицами

На запрос Object selected is not a polyline Do you want to turn it into one? <Y> жмем Enter, тем самым превращая отрезок в полилинию. Затем по правому клику выбираем Join (присоединить) и указываем второй отрезок (короткий). Выбор завершаем правым кликом или клавишей Enter. После этого отрезки соединяются, и полученная полилиния выделяется кликом по любому из ее сегментов. Острый угол спицы можно скруглить командой Fillet (Modify), задав радиус, скажем, 1.5мм.

Моделируем колесо со спицами

 Теперь сделаем спицу объемной. Переходим к изометрии. Рисуем в любом месте чертежа окружность диаметром 1мм:

Моделируем колесо со спицами

 Берем команду Sweep (3D Modeling). На запрос объекта указываем окружность, а на запрос пути (path) – желтую полилинию. В итоге получаем спицу (желтая полилиния уже не нужна – удаляем ее):

Моделируем колесо со спицами

 Умышленно «закроем глаза» на взаимопересечение спицы и буртика. На самом деле, следовало бы построить в паре со спицей соответствующее отверстие, через которое она проходит.

9. Теперь осталось сделать множество спиц. Для этого перейдем к виду слева.

Дублировать один объект в определенном порядке и в нужном количестве помогает команда Array (массив) на панели Modify. Выбрав эту команду, делаем следующее:

Если все сделано правильно, мы увидим такую картину:

Моделируем колесо со спицами

 Осталось создать вторую, «правую» половину набора спиц. Скопируем все спицы на известное расстояние, например, на 1000мм влево. Команда Copy. Спицы можно выделять как по одной, так и обведя весь чертеж рамкой, а затем с зажатым Shift-ом убрав из набора обод, покрышку и втулку. В общем, можете поэкспериментировать с методом выбором объектов – в Autocad таких методов много. После копирования видим следующее:

Моделируем колесо со спицами

 Теперь отразим набор спиц внутри колеса. Перейдем к виду сверху и снова выделим первый набор спиц:

Моделируем колесо со спицами

 Командой Mirror (панель Modify) отразим его относительно любой точки на продольной оси симметрии, например, так:

Моделируем колесо со спицами

Моделируем колесо со спицами

На вопрос Erase source objects? [Yes/No] <N>: отвечаем Yes, выбрав соответствующий пункт в экранном меню по правому клику. Вот результат:

Моделируем колесо со спицами

 Теперь перейдем к виду слева и повернем этот набор спиц на половину угла между соседними спицами (360/24=15, 15/2=7.5). Центр поворота – центр колеса, угол вводим с клавиатуры.

Получаем следующее:

Моделируем колесо со спицами

Сдвигаем копию набора спиц вправо, помещая ее на место (расстояние нам известно и равно 1000)

Вот колесо на виде сбоку:

Моделируем колесо со спицами

 А если выделить разные элементы цветом и включить Realistic, увидим следующее:

Моделируем колесо со спицами

 Итак, перед нами колесо XIX века. И хоть это колесо далеко от совершенства и строилось по весьма упрощенной схеме, оно, тем не менее, ценно приемами, которые мы изучили и может служить базой для построения вполне реальной и детально проработанной модели объекта с разными видами симметрии и элементами тел вращения.

Оцени материал:

Звезд: 1Звезд: 2Звезд: 3Звезд: 4Звезд: 5 (Оценок еще нет)
Загрузка...

Поделись с друзьями:

10 комментариев

  • Алексей Никифоров Ответить

    не могу обьединить линии в полилинию, при рисовании спиц, и скруглить угол. пишет что не лежат в одной пск. что делать?

    15.04.2014 в 19:12
  • Ruslan Anpilogov Ответить

    СПАСИБО ЗА УРОК С ТРЕТЬЕГО ЗАХОД ВСЕ ПОЛУЧИЛОСЬ, КРАСОТА!!!

    12.09.2013 в 20:46
  • Aleks Ответить

    Командой Mirror (панель Modify) отразим его относительно любой точки на продольной оси симметрии, например, так:
    Можно более подробно… никак не получается повернуть спицы

    04.09.2013 в 16:41
  • zukhra Ответить

    Спасибо!

    22.04.2012 в 15:48
  • Александр Ответить

    Все просто и понятно)))спасибо

    15.04.2012 в 18:02
  • nikishaeva_janee@mail.ru Ответить

    класс!!!!!!! Все получилось!!!!!!!

    23.03.2012 в 05:59
  • Александр Ответить

    Отличный урок!!!! Большое спасибо:) Есть не большие не точности, а так все отлично!!!! Успехов!!! Побольше таких уроков:)

    01.03.2012 в 18:04
  • Alexandru Ответить

    kruto

    17.10.2011 в 18:34
  • Дмитрий Ответить

    Спасибо, помогло. Не все делал по вашим рекомендациям, но в общем картина прояснилась. Еще раз спасибо!

    19.09.2011 в 11:16
  • chertik Ответить

    Дмитрий, хороший урок! Колесо получилось отлично. Я не сразу разобрался, как из отрезков спицы сделать одну полилинию, но сделал по-своему: просто провёл полилинию сверху. Были трудности, когда приходилось менять виды для того, чтобы прикрепить конец спицы в нужное место: чего-то он у меня не перемещался туда, куда надо было. Но и тут разобрался. Спасибо, Дмитрий!

    16.07.2011 в 18:24

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *