三维建模设计报告总结

三维建模设计报告总结（精选6篇）

篇1：三维建模设计报告总结

三维建模设计报告总结

三维造型技术在机械制造业中的广泛应用，给机械制图课程的改革提出了新的要求，以下是小编整理的三维建模设计报告总结范文。

三维建模设计报告总结篇一：

1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。

2、目录：目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)

3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。

4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。

主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。

5、论文正文：

(1)引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。

〈2)论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、论证过程和结论。主体部分包括以下内容：

a.提出-论点;

b.分析问题-论据和论证;

c.解决问题-论证与步骤;

d.结论。

6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行三维设计开题报告三维设计开题报告。

中文：标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期)：作者--标题--出版物信息

所列参考文献的要求是：

(1)所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。

(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。

三维建模设计报告总结篇二：

钳工用电动台虎钳，是现在市场所少有的。

一、根据现在生产技术越来越高，生产精度越高，同时也是生产越来越精巧，夹紧力也要求越来越准确，不能过大过小。但传统的台虎钳所产生的夹紧力是根据师傅的经理来保证的，因此极有可能会产生以上的不足而使废品率提高，根据生产的需要，特此设计一套适合加工的钳工用电动台虎钳。

二、传统的台虎钳工作效率比较低，传统台虎钳是螺纹传动，无法实现快速夹紧与松开，使得生产效率比较低。现有的电动台虎钳基本上用在车床上，能实现快速夹紧与松开，但是要配有一个机动的动力源，如果用在钳工上就成本太高，所以不适用。新设计的钳工用电动台虎钳，不但可以实现快速夹紧与松开的同时，电动系统的动力源为手动，这样相对于机床用的台虎钳来说成本比较低，只比传统台虎钳的成本高不了多少。钳工用电动台虎钳有以上优点，新的台虎钳的问世是迟早的问题，是必然的趋势。

目前，国内有不少科研单位已经或正在进行利用Pro/ENGINEER进行二次开发的CAD系统研究工作，不过对于这些系统，在机械方面的设计比较多，合肥工业大学进行了开发Pro/ENGINEER用户化菜单的技术和实践方面的研究，即研究如何在Pro/ENGINEER中加入用户自定义的菜单;合肥经济技术学院提出了通过Pro/ENGINEER二次开发来利用工程数据库进行特征造型的方法;南京航空航天大学的陈辰等参与开发的是一个较为完整的轴类零件设计(三维模型)、零件出图、零件加工(加工刀轨代码生成)系统，让一些通用设计的过程实现自动处理，以减轻设计人员的工作量;北方交通大学机械与电子工程学院进行的是基于Pro/ENGINEER的内燃机车三维标准件库的建立方面的研究，该系统采用Pro/ENGINEER为平台，利用其强大的参数化造型技术和二次开发模块Pro/TOOLKIT，建立内燃机车三维标准件库，以适应机车新产品的设计与开发，提高Pro/ENGINEER系统的实用程度;清华大学精仪系CIMS中心则提出基于Pro/ENGINEER系统开发面向并行工程的CAD系统三维设计开题报告文章三维设计开题报告

在国外，新加坡国立大学的Wynne Hsu等人，以Pro/E软件为平台，通过C语言编程开发出一种将装配设计分析与产品的概念设计相结合的系统。系统通过五大模块:设计特征库、分析模块、交互模块、搜索模块和装配模块，实现了产品的自动装配。国外由于研究开发三维设计软件的时间较长，而且早己应用于相关行业，故在其应用领域里的自主开发技术已经十分成熟和完善。

(1)对虎钳进行测量，并通过三维绘图软件Pro/E重构其模型。

(2)对产品测绘后，根据各个尺寸，通过Pro/E重构出产品台虎钳的三维模型。

用ProE做出虎钳的零件图的三维建模，并进行虚拟装配、干涉检测及系统优化等。

利用 Pro/E软件的参数化功能或指令编程技术，建立本单位常用的标准零件库，减少重复建模时间，提高设计效率。

朱成根。简明机械零件设计手册。机械工业出版社，1999：P38-47

成大先。机械设计手册。化学工业出版社，XX：P79-102，XX：

曹玉平，阎祥安。电动传动与控制。天津大学出版社，XX：P45-68

黄迷梅。电动气动密封与泄漏防治三维设计开题报告征文。北京：机械工业出版社，XX：P14-19

周士昌。电动气动系统设计运行禁忌470 倒北京：机械工业出版社，XX：P77-98

陈次昌，宋文武。流动机械基础

北京：机械工业出版社，XX：P11-21

胡宗武、徐履冰、石来德。非标准机械设备设计手册。北京机械工业出版社，XX：P25-52

濮良贵、纪名刚。机械设计(第七版)。北京高等教育出版社，XX：P92-117

Pro/ENGINEER Wildfire 中文版典型实例。人民邮电出版社P367--423

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篇2：三维建模设计报告总结

实验时间：2014-6-23 实验地点：明虹楼

实验目的：理解三维CAD技术的相关概念和三维CAD的基础知识熟练CAD软件的基本操作，掌握软件的使用方法。能够更直观、更全面地反映设计意图，为将来从事计算机辅助机械设计和制造工作打下基础。另外，老师还要求我们应用solid edge画出实体图并且导出工程图，跟CAD作图进行一下对比，体验一下不同软件作图各自存在的优缺点

大一学习了工程制图，用手绘制图纸，时常出现一些误差，不是很精确，总希望有一种工具可以代替手工绘制。这学期我们学习了CAD绘图，并且这次我们学习了CAD，老师教我们如何安装CAD,要求我们画图主要看命令行，画图不要怕画错，因为那可以修改。就这样我们又进一步加强了使用CAD的能力，解决了时间问题和手工绘制的麻烦，作出的图纸非常的漂亮、美观。也非常的方便，并且我们还可以看出物件的立体效果，像看到真的建筑物一样，我很喜欢这种工具。它解决了以前工程师们的烦恼，是工程师的工作效率更高。

经过了这次实训的学习和实践，对CAD有了更深入的了解，虽然我们的课时不是很多，但我已经对这门课程有了非常浓厚的兴趣。同时我也深知这门课程的重要性，是以后我们在工作中必不可少的应用工具，是我们的敲门砖

在学习中我们和老师有了进一步的交流，增强了师生之间的感情，同时我们也和同学之间的互动增强了同学之间的友谊，在课堂上我们有较高的学习效率，每个人都会认真的学习，不懂得也会积极提问，使我们共同进步，提升的速度非常的快。实训期间老师也会记录每个学生作图的个数，增强同学之间的比拼，使大家都非常认真的作图，积极的交流，共同的提升。老师也会在课堂上不断的给我们讲我们学长的例子，激发了我们的学习热情，提高我们的学习效率

时间过的很快，一转眼就到了CAD实训周结束的时候了，记得在实训的第一天，老师给我们将了这周实训的任务安排，讲述了本周实训的主要内容，实训目的以及意义所在，然后交代了一些细节方面的问题，强调应当注意的一些地方.虽然时间很短很紧，但是我一直认认真真去绘制每一个图，思考每一个细节，作图步骤，哪怕是一个很小的问题。的确，在作图的过程中我遇到了不少的难题，但都在同学的帮助下，一个个的被我解决，自己难免会感到有点高兴，从而增加了对CAD的浓厚兴趣。

计算机三维建模的练习，我们总的进行了八天，经过这八天我们对计算机三维建模有了进一步的了解，并且按照计划顺利完成了任务，甚至比计划中的还要理想。对于我们来说，在上一年对建模有些许了解，在大一的学习中，我们接触并学习了solid edge，正是有这样的基础，所以我们在面对从未接触过的CAD时很容易就上手了。老师只是花了二十多分钟给我们讲解了基本操作和一些命令的使用，就要我们自己操作。然后对于每个人有不同的任务，老师给我们讲每个人分发了不同的图纸，要求我们用CAD画出图并且拆分零件，所以这个就是我们基本的任务了。

当然，使用CAD前必须学会的是安装软件，也是，这种软件的安装额并不是很容易，至少在我们刚接触时时这样感觉的，因为它的步骤繁琐并且多，就导致了我们安装时各种状况百出，比如：安装不上、安装出来用不了·····所以在安装软件商我们几乎花了一个早上的时间才搞定它。但因为学校机房自身的问题导致我们每次开机都必须安装一次软件，所谓熟能生巧也就是这个理，在多次安装练习后，安装软件已经不是问题了，因为步骤已经被我们熟练的记下了。安装分为两步，第一步：先安装AutoCAD2002.第二步：InteCAD2002 接下来便是实际操作。说到它的使用性，相信许多同学都有同感。我们从书上得知，CAD可以绘制机械、建筑、航空、石油等多方面的二维平面图形和三维立体图形等等，所以说它的使用性是非常之广泛的。我们在绘制图形的时候要注意线条的宽度，字体的美观。现在用CAD就完全没有这方面的问题，粗细线条全用“特性”来规范，一目了然。尺寸也相当准确，在命令提示行里输入多少就是多少，也不用拿着丁字尺在图纸上比画来比画去，到头来还是达不到十分准确。画线线连结、圆弧连接的时候CAD在尺寸方面的优势就更加明显，比如画圆与直线相切的时候，手工绘图只能凭感觉觉得差不多就画上去，每一条画得都不一样，怎么看都不对称。用CAD画，打开对象捕捉就能把切点给抓进来，又快又准！尺寸标注更是快捷，两个点一拉，左键一点就完成一个标注，不用画箭头，不用标文字，只要自己设计好标注格式，计算机就能按要求标出来。插入文字也很方便，在多行文本编辑器里输入文字内容就能出来绝对标准的国标字，比起我们手写的字就美观漂亮的多！粗糙度、基准符号、标题栏等做成块就可以随意插入，用不着一个一个地画了，用起来确实很快！

尺寸标注是工程制图中的一项重要内容。在绘制图形是时，仅仅绘制好的图形还不能看什么来，也不足以传达足够的设计信息。只有把尺寸标住标在自己的图形上面，就会让看图者一目了然，CAD提供的尺寸标注功能可以表达物体的真实大小，确定相互位置关系使看图者能方便快捷。CAD中的标注尺寸有线性尺寸、角度直径半径引线坐标中心标注以及利用Dim命令标注尺寸，在设置尺寸标注，尺寸标注实用命令，利用对话框编辑尺寸对象标注形位公差以及快速标注只要弄懂了上面的各个标注你就可以字图形上标注各种尺寸。

制图准确不仅是为了好看，更重要的是可以直观的反映一些图面问题，对于提高绘图速度也有重要的影响，特别是在图纸修改时。我们在使用CAD绘图时，无时无刻都应该把以上两点铭刻在心。只有做到这两点，才能够说绘图方面基本过关了。

图面要“清晰”、“准确”，在绘图过程中，同样重要的一点就是“高效”了。能够高效绘图，好处不用多说，如果每人都能提高20％的绘图效率，可能每个项目经理和部门主管都会笑不动了。

清晰、准确、高效是CAD软件使用的三个基本点。在CAD软件中，除了一些最基本的绘图命令外，其他的各种编辑命令、各种设置定义，可以说都是围绕着清晰、准确、高效这三方面来编排的。我们在学习CAD中的各项命令、各种设置时，都要思考一下，它们能在这三个方面起到那些作用；在使用时应该注重什么；在什么情况和条件下，使用这些命令最为合适。

在这次实训的过程中，让我进一步熟悉了CAD的基本操作,在绘图前必须要进行以下基本的操作, 进行各方面的设置是非常必要的，只有各项设置合理了，才为我们接下来的绘图工作打下良好的基础，才有可能使接下来“清晰”、“准确”、“高效”。如选项卡的设置，单位控制设置要根据图上的要求,符合图的标注，图形界限的设置，线型的加载，全局线型比例设置，在图层设置的过程中，需要按图上要求设置，图层的设置应遵循在够用的基础上越少越好。此外还有颜色、线型、线宽等等设置都随层，这样会简单很多，但都需按照要求进行。拿到手上的是支架，我从只会画一根直线到如今作出各个零件然后到整个支架作出，这中间出过好多错也改过好多错，百转千回还是完整的作出了，心里也很充实和有成就感。觉得一切努力都值得。

在实训的八天里我不仅了解到了实在的学习内容，并且对专业以外的知识做了很深的了解，以上基本上就是CAD的发展历程，当我们要去学习或研究一门技术或学问时，去了解有关这门技术或学问的历史背景是非常重要的，这也就是“寻根”。我们每画的一个零件就好象跟CAD的历史一样，一步一步的渐进，自己从中吸取很多的精华，列如，当尺寸没有按照标准画时，那么在标注尺寸的时候就需要修改数据，不仅影响到了图的雅观，还直接影响了图的真实性，所以在画图过程中就要很细心，一步一步慢慢来，做到精确，无误差，在比如，在修剪多余直线的时候很有可能会出先剪不掉的现象，我经常遇到，那是因为连线的时候线与线之间根本就没有连接在一起，表现出作图不扎实的意思，在老师的帮助下，我改正了这个不好的习惯，作图，就要用心去做，扎扎实实的完成任务

本次的CAD实训就是运用前面所有的各种绘图工具与编辑工具进行绘制的，希望通过这次的复习和巩固在加上以后的完善能够更灵活快速准确的绘制各种图形从而发挥出CAD的巨大作用！

CAD课程的学习，我真切地体会到了这种绘图系统的实用性。，具备良好的绘图能力是每一个设计人员最基本的素质。

如果要我用三个字来表达我对CAD的感觉，就是快、准、美！结合我自身的情况，我将继续练习使用CAD，做到能够把它运用得得心应手、挥洒自如，使它成为我今后学习和工作的助手。同时，也要培养良好的绘图习惯，保持严谨的态度，运用科学的学习方法，不断地提高自己，完善自己！

虽然之前学的Solid Edge也可以做出工程图，但是它需要我们做出实体在导入工程图中，这与CAD相比确实麻烦了一点，但是也各自有各自的好处。就要看我们着重实体还是工程图啦！

篇3：三维CAD建模工具的视图设计

1规划设计视界类View Camera

在以Open GL为基础的三维建模工具中, 必须按用户实际需求设置好Open GL取景, 三维模型才能正确地在屏幕中显示出来。 为了能够随心所欲地在三维建模工具中使用取景操作, 设计三维模型的视界类View Camera, 将Open GL的取景操作封装起来。

规划中的类View Camera有以下几项主要功能:

(1)确定所要观察的模型空间。

(2)选择变更三维模型的显示视图。

(3)确定观察点的位置和方向。

(4) 显示三维模型。

(5)缩放在屏幕上显示的三维模型。

(6)三维模型位置移动。

2观察点坐标系和视图变换

在用户使用Open GL来定义几何形体时, 使用的三维直角坐标系是一个右手法则的坐标系, 通常被称为世界坐标系或用户坐标系。 在屏幕中显示三维模型, 视界的坐标系应由观察点所在的位置和观察方向两个因素综合决定。 通常在Open GL没有做任何观察点变换的前提下, 也就是默认状态下, 观察点坐标系与用户坐标系相一致。

视图变换实质上是改变用户坐标系和观察点坐标系两者之间的位置关系, 在实际操作的时候, 可分为模型不动, 改变观察点位置来达到目的的视点变换; 观察点不动, 移动模型以达到改变显示的目的的方法则被称为模型变换。

视点变换是不改变模型的位置, 移动观察点从不同的方向、 位置和不同角度对用户坐标系中的场景进行观察。 可用下述的方法来实现视点变换:

(1) 使用如gl Translate()、 gl Rotate() 这样的Open GL命令, 反向移动视点和观察方向以达到变换的效果;

(2) 使用函数gluLookAt(): 它是OpenGL实用库的函数, 参数包括3个部分: 视线向上的方向、 观察点所在的位置和视线所瞄准的参考点的位置。

模型变换的概念则是整体移动整个显示的场景, 观察点保持固定, 如将一个物体移动到一个指定的位置, 并进行旋转和缩放。

3确定所要观察的模型空间和视口变换

3.1确定所要观察的模型空间

在三维建模工具中, 要在屏幕上观察到指定的模型, 必须先将它们绘制在指定模型空间中, 在这个空间中的三维几何体才能被观察者看到。 在绘制三维几何形体之前, 必须先定义这个能够显示模型的三维空间, 通常称之为视景体, 而将定义这个空间的操作称为投影变换。 在Open GL中包含了正交投影和透视投影两种投影变换, 它们的区别也就在于定义的视景体的形状不一样。

正交投影的视景体是一个长方体状的三维空间。 处于视景体中的三维模型显示在屏幕上, 模型的显示尺寸和观察点的距离无关, 物体在屏幕的显示大小不受影响。 目前大多数的三维建模工具都采用正交投影。

可以使用Open GL库的函数gl Ortho() 来定义正交投影, 该函数的原形如下:

与正交投影相对, 透视投影中显示的三维模型比较接近真实效果, 离观察点近些的物体显得大一些, 远的物体显得小一些。 透视投影的视景体呈金字塔形。

Open GL中提供了gl Frustum () 和glu Perspective () 两个函数可以定义透视投影。 在这里, 采用正交投影的投影方式, 定义透视投影的两个函数就不详细描述了。

3.2视口变换

Windows窗口中显示OpenGL图像的客户区就是我们通常所说的视口。 在把三维模型最终显示在显示器的二维平面窗口之前, 先要进行视口变换。 将视景体中的三维模型投影到显示器的二维平面窗口中的过程就是视口变换, 可以将整个Windows窗口作为视口, 也可以将其中的一部分作为视口, 这也是Open GL变换中的最后一个环节。

在Open GL中, 定义视口的函数gl Viewport() 的原型如下:

它的参数分别为: x和y分别是视口左下角的横坐标和纵坐标, 它们确定了视口在窗口中所处的位置; width和height确定了窗口的大小, 以像素为单位, 分别是宽度和高度。 在默认的情况下, Open GL将视口设为窗口的整个客户区。

4选择观察视图、 景物平移和缩放

4.1选择观察视图

在三维建模软件工具中, 经常需要选择从不同的角度和位置来观察模型, 即选择观察视图, 常用的一些经典视图有: 左视图(Left View)、 右视图(Right View)、 仰视图(Bottom View) 、 俯视图(Top View) 、 前视图( Front View) 、 后视图(Back View)、 轴侧图(Isometric View)。

在Open GL中, 对于一个给定的三维模型, 用户经常需要从不同的位置和角度对它进行观察, 对观察模型的位置和角度的定义是通过变换观察点和视线的方向来实现的。 用户在使用三维建模软件时, 为了观察的需要, 经常要切换观察视图。 为了操作方便, 在类View Camera中定义上述几个经典的观察视图。

使用Open GL库中的函数glu Look At() 可以很方便地定义视点的位置和方向, 从而实现切换观察视图的效果。 实际上, glu Look At() 使用观察点、 参照点两个三维点对象的坐标来确定视点和视线的向量, 为区分视图的上下方向, 还需要定义视线的向上方向的向量对象, 这样类似于用肉眼观察三维模型, 从逻辑上非常用易理解, 几何意义非常直观。 只需要事先计算好相应的观察点、 参照点和视线向上方向3个参数, 就可以非常容易地确定一个典型的观察视图。 需要注意的是, 在切换不同的观察视图时, 应尽量保持参照点的空间位置固定不变, 参照点通常取在被观察的三维模型的中心位置, 这样便可以根据视线方向向量和参照点位置来确定观察点位置, 再以此为依据来重新计算视线的上方向向量。

4.2景物平移

对于处于观察窗口以外的三维模型, 经常要使用移动视口的操作来进行观察, 这个过程就相当于是平移观察点和参考点, 实际上是视线向量的平移。

在初始状态下, 观察者的视线与显示器屏幕的模型显示窗口垂直, 即是与窗口的x轴与y轴构成的平面相垂直。 在需要进行移动视口时, 首先确保视线方向的向量不变, 再在一个与窗口垂直的并且经过视线方向向量的平面内同时移动观察点与参照点的位置。

在类View Camera中, 它的实现思想如下: 首先确定视线方向向量, 再对该向量进行单位化; 然后再分别计算模型窗口的三维平面的X轴与Y轴在Open GL用户坐标系中的对应的三维向量; 根据方法传递的参数: 在二维显示窗口所要移动的向量, 计算出在Open GL用户坐标系中对应的三维向量; 最后分别对观察点和参考点沿向量的方向进行移动。

4.3三维模型缩放

在一些常用的绘图软件中, 通常会有Zoom In、 Zoom Out、 Zoom All等功能, 都是改变模型显示大小的操作。 与窗口平移相类似, 三维模型的放大、 缩小也是非常常用的操作, 在观察模型时经常都要用到, 如缩小显示比例以使得在一个显示窗口中显示空间中所有的几何形体。 那么可以这样考虑, 在一个模型显示窗口中, 要将视野区域放大, 那么可以将模型的显示尺寸缩小来实现。 反过来也是一样的, 对三维模型显示尺寸的缩小和放大, 实际上也是对观野的放大和缩小。 讨论的三维建模工具采用正交投影的方式, 定义了一个长方体形状的模型显示空间。 正交投影的显示方式的特点是, 模型的显示大小与距离无关, 因此在正交投景的显示方式下, 只能通过改变模型显示空间的大小来实现模型的缩放。

View Camera中设计了函数View Camera::zoom () 来等比例地改变模型显示空间的宽和高, 以实现对景物显示尺寸的缩入。 函数实现的主要思想是设置一个缩放比例因子, 需要调整大小时, 通过改变缩放因子的大小, 将模型显示空间的宽和高分别与这个因子相乘。 首先设置确定因子数必须大于0, 当缩放因子小于1.0时, 模型显示空间被缩小, 在显示空间内的模型被放大显示; 当缩放因子大于1.0时, 则放大模型显示空间, 空间中的模型就显得变小了。

5结语

结合Open GL和Visual C++ MFC集成开发环境, 研究了基于Open GL的三维几何模型的显示也交互技术, 分析了视点坐标系和视图变换的设计、 景物的平移和缩放以及与应用程序的集成等等几个方面, 对三维CAD建模系统进行规划和设计。

摘要：三维CAD软件的开发是软件开发中的一个重要领域,三维几何形体的显示与交互又是其中比较核心的功能模块。重点论述一个三维CAD软件的视图功能从设计到使用Visual C++编程实现的主要环节,着重论述了使用Visual C++、Open GL进行图形及CAD软件开发的有关技术问题:视点坐标系和视图变换的设计、景物的平移和缩放等。

篇4：三维建模设计报告总结

城市设计是一种广泛开展的关注城市规划布局、城市面貌、城镇功能，尤其是城市公共空间的城市规划业务。其传统的建模方式基于SketchUp、AutoCAD、3DMax、Maya等软件平台，存在建模过程复杂、科学性不足、数据更新不足、效率低等问题。对此，本文探讨了基于参数化建模的三维城市设计方法，采用新兴的建模软件城市引擎（CityEngine），与具有强大分析功能的ArcGIS相结合，高效快速地将2D数据转换为3D数据，最终实现城市设计的参数化、数字化、可视化，并提高城市设计的效率和科学性。

一、传统建模方法存在的问题及研究现状

目前，城市设计传统建模方法存在的问题有：

一是三维可视化不强。现有城市设计主要基于平面二维设计的方法，完成方案之后，再开展三维建模。由于可视化不强，在对方案进行评价时，无法观察到很多方案细节。此外，在设计方案时，设计师往往只能凭借经验，无法在一个虚拟的环境下感受建筑的尺度、比例、色彩对比等。

二是建模过程复杂。通常来说，城市设计要对一定区域内所有建筑进行三维建模，数量巨大任务繁重。传统建模对单栋建筑可以做到很精细的程度，对于大量建筑群就显得力不从心。同时，由于还要考虑到城市建筑风格、建筑色彩等问题，需要花费大量精力在建筑外表面上进行设计，无疑加大了建模的工作量。

三是群众参与性不高。传统城市设计是自上而下的方式，由设计方设计并交甲方（政府）评审，根据甲方意见修改设计，广大群众无法有效参与到设计之中。

目前国内对城市三维建模及可视化有一定的研究。刘增良、杨军、张保钢（2009）探讨了目前主流的三维建模技术方法，并且在实际的三维规划中对各类三维建模技术进行了综合应用[1]；阎凤霞、张明灯（2009）提出三维数字城市构建和实现方法[2]；冉磊、高磊、张宇琳、杨艳峰（2010）又进一步论述了三维数字城市建立的路线、技术流程及数据处理过程，最后探讨了数据更新和维护及三维数字城市技术在城市规划中的应用[3]；王法（2011）以奉化市为例，对城市三维仿真建模的基本技术路线和方法进行探讨和研究，为三维地形、模型、参加的优化在城市规划中的应用提供了方法[4]。

在三维建模方法，应用最多的是基于3DGIS系统。单楠（2009）采用SketchUp和ArcGIS相结合的方法进行了三维GIS的开发，并在小区三维可视化管理系统中得到了应用[5]；吴学强、孙建刚、李想（2013）将ESRI CityEngine用于大庆石油储库的场景建模中，提出基于规则的建模平台，使得使用者只需要改变模型的参数就可以创造出更多的模型或者不同的设计方案[6]。

从目前国内的研究现状上分析可以发现以下两个问题：

一是研究中涉及到三维建模与城市设计的很少。大多数研究是基于三维建模的城市，以及数字城市的发展。对于如何让参数化三维建模在城市设计中起到作用，如何通过三维建模在区域场景中直接开展规划设计，并且能够实现可视化等问题的研究，涉及度以及深度都远远不足。

二是城市规划领域三维建模对新技术研究不足。目前城市规划领域的研究大多是基于SketchUp、ArcGIS及其拓展程序，而这些软件在使用过程中都有一定的局限性。对于当前城市设计中面临的种种问题，亟需引入新的技术方法，来打破传统设计理念的桎梏。然而，国内对新技术的研究却还没有大的突破。

二、基于城市引擎CityEngine的三维城市设计方法

（一）基本原理

参数化建模（Parametric Modeling）是用专业知识和规则来确定几何参数和约束的一套建模方法，通过简单地改变模型中的参数值就能建立和分析新的模型。本文的研究是将参数化建模建立在CityEngine这一软件平台上。

CityEngine是基于规则进行建模的软件，它的建模速度快，规则模型可重用性强，基于工作流场景画面显示流畅，并能实时、动态、有效地优化城市设计场景模型。

将CityEngine与ArcGIS相结合，协调建模。首先在ArcGIS中将建模所需的二维数据处理好，通过Geodatabase文件导入模型基底到CityEngine中；然后将已经整理好的规则应用于基底，这时初步的模型就建立起来。这里的规则是指预先对模型进行的各项定义，如建筑风格、建筑层数、道路宽度、绿化布置等，这是CityEngine的核心部分，存储在规则文件.Cga中；接着就要在CityEngine中通过修改参数来修改模型，并在这个过程中反复修改方案。在CityEngine中，一组参数对应一个规则，每个规则所建立的模型也不同，因此我们通过应用不同的规则来直观地观察不同方案的合理性；同时CityEngine也为使用者提供了大量科学的分析，如日照分析、视域分析、天际线分析等，通过这些分析来调整方案，达到建模与方案设计同步进行，并使二者产生积极的互动，最终通过参数化及可视化的方式，完成整个城市设计。

（二）方法应用

1.准备工作

（1）二维数据

将CityEngine与ArcGIS相结合，实现二维数据到三维数据的转换，在建模之前要构建模型基底（图1），主要在ArcGIS中进行，以AutoCAD辅助。

（2）规则

应用CityEngine为城市设计建立模型，其高效性来源于规则的使用，在真正建立模型前，要建立相应的规则库。城市引擎CityEngine建立的模型可以实现共享，因此规则的来源之一就是采用其他设计者已经建立好的规则；另外也可以预先按照设计要求自己设定规则，例如要建立一个高12米、层高为3米的建筑，就可采用以下语句：

nlc202309012125

Attr height=12

Lot——>extrude （height） Mass

Mass——>aplit（y） （～3：Floor）*

城市设计建模所包含的要素十分丰富，建筑、道路、绿化等都需要准备相应规则，而且规则不能过于单一，要建立多个规则以供修改方案使用。

2.模型建立

将ArcGIS中的二维数据通过GeoDatabase文件导入到CityEngine场景中，拖入规则到指定地块，快速建立模型（图2、图3）。

3.模型优化

为了达到三维建模辅助城市设计的目的，要开始在CityEngine中调整模型，以到达最优设计。

调整模型的方法有三种：一是在检阅视图（Inspector）中修改。当我们想要调整某栋建筑的高度时，可以选中该建筑，再在同步弹出的Inspector工具栏中调整高度参数，或者重新输入新的高度数值。二是在规则的定义中修改语句。先将规则文件进行调整，然后重新加载进CityEngine的场景中。如：修改建筑的规则高度改变最初所设定的高度，修改语句attr height=18，在规则中将原来建筑的高度由12m改为18m。三是在规则交互视图（Model Hierarchy）中修改规则参数。CityEngine中规则文件的可视管理使我们可以很方便地改写视图参数，调整规则视图的组块结构就可以高效直观地增减或删改规则。

4.模型分析

CityEngine中提供了多种专业分析，来辅助城市设计，进行方案的修改。如参照阴影分析（Shadow Analysis）可以调整建筑高度、建筑密度等参数；通过天际线分析（Skyline Analysis）可以改变建筑布局、建筑高度等，由此进一步完善城市设计方案，使最终的方案更加科学，这是在普通的建模软件中无法实现的操作。

5.成果输出，完成城市设计

方案的设计和修改与模型的建立实现良性互动，当方案最终确立后，最终的效果图也同步完成。

三、结论与展望

将CityEngine、ArcGIS等先进数字技术应用于城市设计，可以弥补传统城市设计中的不足之处：

第一，参数化建模大大提高城市设计效率。Esri CityEngine可以利用二维数据快速创建三维场景，而且对ArcGIS的完美支持，使很多已有的基础GIS数据不需要转换即可快速实现三维建模，减少了系统再投资的成本，也缩短了三维GIS系统的建设周期。

第二，规则的应用使城市设计走向可视化、科学化。CityEngine最关键、最强大的功能之一，是通过提供可视化的、交互的对象属性参数修改面板来调整规则参数值，比如房屋高度、屋顶类型、贴图风格等，可以立刻看到调整后的效果。

第三，使用CityEngine进行建模实现城市模型共享。CityEngine基于WebGL技术，大多数的浏览器都无需安装插件便可直接使用。此外该软件与当前主流的GIS平台ArcGIS紧密集成，让使用者可以在工作中轻松使用海量的3D城市模型。

CityEngine开启了全新技术应用领域，新技术的出现使得规则化大规模快速城市建模成为了可能，这将大大提高城市设计的建模高效化、分析科学化、三维可视化，并对于提高公众参与度具有重大意义，使城市设计在新技术应用的领域上升到更高水平。

参考文献：

[1]刘增良，杨军，张保钢.面向城市规划的三维建模技术探讨与应用[J]. 北京测绘，2009（2）：1—3.

[2]阎凤霞，张明灯.三维数字城市构建技术[J]. 测绘学刊，2009，32（2）：93—96.

[3]冉磊，高磊，张宇琳，杨艳峰.三维数字城市技术在城市规划中的应用[J]. 城市勘测，2010（2）：99—101.

[4]王法.城市三维仿真模型建模方法研究——以奉化市为例[J].科技信息，2011（7）：64—65.

[5]单楠，明生，李营刚.基于SketchUp和ArcGIS的三维GIS开发技术研究[J].铁路计算机应用，2009，18（4）：14—17.

[6]吴学强，孙建刚，李想.基于地理信息三维场景动态展示研究[J].山西建筑，2013，39（5）：248—249.

（责任编辑：赵静）

篇5：三维人体与服装建模技术综述总结

三维人体与服装建模技术综述

摘要：在参阅了大量资料与文献的基础上综述了现有的三维人体建模的一般方法并对各自的优缺点进行了分析，着重介绍了三维人体建模与服装建模，可对三维人体与服装建模技术有一定的了解。

引言：关于人体建模技术的研究始于20世纪70年代末，计算机人体建模技术发展到现在, 已经出现了大量的不同实现方法, 且随着时间的推移, 还可能不断地有一些新方法出现, 而一些老方法也可能会得到进一步完善和发展。三维人体建模是计算机人体动画、人机系统计算机仿真等系统首要解决的问题之一。三维人体建模首先要建立逼真的人体模型，同时要考虑人体模型的动态特征。本文将从各个方面介绍三维人体与服装建模得技术的各个方法，这将有助更清晰地区别和了解各种方法的特点。在服装CAD、网络虚拟试衣、三维人体动画和游戏等应用领域，都面临着如何解决真实人体与服装的三维重建问题，即人体与服装的真实感虚拟建模。在计算机图形学中，物体的造型一般分为传统几何建模和物理建模两大类。传统几何建模采用线框、表面和实体等造型技术，只描述物体的外部几何特征，适合静止刚体的造型。物理建模则是将物体的物理特征和行为特征融进传统的几何模型中，既包含了表达物体所需要的几何信息，又包含了物体材料的物理性能参数。在现实世界中，服装的运动受织物材料特性和人体运动的共同影响。人体运动所产生的肢体位移造成人体皮肤表面和服装布料之间的碰撞，力的相互作用驱动服装跟随人体运动。由于用计算机模拟人体与服装真实效果的复杂性，在三维人体与服装的造型中出现了几何建模技术、物理建模技术、结合几何与物理的混合建模技术。一、三维人体与服装的几何建模技术

1．人体

三维虚拟人体的几何建模技术主要是曲面建模，又称表面建模，这种建模方法的重点是由给出的离散数据点构成光滑过渡的曲面，使这些曲面通过或逼近这些离散点。在人体曲面建模时，主要采用基于特征的和参数化的人体曲面建模两种具体建模方法。

2.基于特征的人体曲面建模

基于特征的人体曲面建模根据人体的整体结构，将人体模型划分为若干个基

杨孝辉-201107004240-W112 本的结构特征。为进行曲面造型，针对每个结构特征可定义相应的造型特征。造型特征分为主要造型特征(即人体模型中指定的特征)和辅助造型特征(即为了精确表达人体模型的较细节几何特点所定义的造型特征)。该方法的优点在于．它使得人体模型的曲面建模更加灵活，可以针对人体模型不同部位的几何特征，选择最适合的曲面建模方法，而不必拘泥于某一种曲面表达方式。此外，还可较方便地改进人体模型建模方法。根据人体模型尺寸表，可定义一系列的特征曲线，曲线的生成通过相关特征点(根据人体物理特性定义的点)和模型样本点(根据人体模型曲面造型需要定义的点)来得到。仅靠特征曲线还不足以表达人体模型的所有几何形状，需补充定义几何造型曲线，与特征曲线共同构造出曲线网络。网络曲线多采用3次B样条曲线表达，人体曲面模型的构建则采用B样条曲面。

二、参数化的人体曲面建模

参数化的人体曲面建模采用几何约束来表达人体模型的形状特征，从而获得一簇在形状上或功能上相似的设计方案。即在建模过程中应结合人机工程学原理，利用人体各部分固有的比例关系，从人体模型的众多特殊尺寸中提取出起决定性作用的参数。一旦几何特征参数确定下来，系统将根据人机工程学原理，修改相应的主要造型特征，使其满足新的尺寸要求。同时，利用人体模型主、辅造型特征问的关联结构，修改相关的辅助造型特征，获得新的人体模型造型特征，对新的人体模型造型特征进行曲面造型，最终得到用户所需的人体模型。参数化建模是一种更为抽象化的建模方法，它以抽象的特征参数表达复杂人体的外部几何特征，依托于常规的几何建模方法，使设计人员能够在更高、更抽象的层面上进行人体设计。NM Thalmann和DThalmann最早使用多边形表面生成虚拟人MarilynMonroe，之后又提出JLD算符用于对人体表面的变形。Forsey将分层B样条技术用于三维人体建模。Douros等使用B样条曲面重构三维扫描人体模型。曲面模型的优点是速度较快，缺点是不考虑人体解剖结构，取得非常逼真的模拟效果比较困难。提高表面模型的逼真性是目前的研究热点之一。尽管曲面建模技术已经能够完整地描述人体的几何信息和拓扑关系，但所描述的主要是人体的外部几何特征，对人体本身所具有的物理特征和人体所处的外部环境因素缺乏描述，对于人体动态建模仍有一定的局限性。

除曲面建模方法外，还有棒状体建模和实体建模方法。棒状体建模是最早出

杨孝辉-201107004240-W112 现的虚拟人体几何建模方法，人体表示为分段和关节组成的简单连接体，使用运动学模型来实现动画模拟，实现人体的大致动作。实体模型使用简单的实体集合模拟身体的结构与形状，例如圆柱体、椭球体、球体等，然后采用隐表面的显示方法，其计算量大，且建模过程非常复杂。在三维人体模型结构中，实体模型和棍棒体模型基本上已较少使用。

三、服装的几何建模方法

服装的几何建模方法着重模拟布料的几何表象，尤其是波纹、褶皱等，不考虑服装面料的物理特性，将织物视为可变形对象，用几何方程表达并模拟虚拟现实环境中的织物动画效果。目前常用B样条曲面、Bezier曲面：INURBS曲面来进行服装曲面造型。

Lalfeur等开始用简单的圆锥曲面代表一条裙子，并穿着在一个虚拟模特上，以人体周围生成的排斥力场来模拟碰撞检测。Hinds等将人体模型的上半躯干进行数字化图像处理以获得基础人形，提出了在人体模型上定义一系列位移曲面片的、典型的几何三维服装建模方法，用三维数字化仪取得人体模型上的三维空间点，然后用双3次B样条曲面拟合得到数字化的人体模型，服装衣片被设计成围绕人体模型的曲面，然后将之展开到二维，这些服装衣片是通过几何建模得到的。此方法计算速度较快，模拟出的服装具有其形态特点，生成的图形具有一定的织物视觉效果，但不能代表特定的服装织物，仿真效果较差。1.线框建模

线框建模是采用点、直线、圆弧、样条曲线等构造三维物体的图形表示技术，它是计算机图形学在CAD/CAM应用中最早用来表示形体模型的建模方法，并且至今仍在广泛应用。线框建模只是单纯的用点、线的信息表示一个形体，数据量少，定义过程简单，对其编辑、修改非常快，符合服装生产中人们打样的习惯。很多复杂的形体设计往往先用样条勾画出基本轮廓，然后逐步细化。人体的线框建模是将人体轮廓用线框图形和关节表示。由于包含的信息有限，因此该法存在缺陷[1]：

(1)有模糊性和歧义性，即不能够无二义性地表达三维人体；(2)无法实现三维人体模型的自动消隐及真实感人体模型显示；(3)无法进行剖面操作；

杨孝辉-201107004240-W112 但线框建模方法很容易产生人体的动作，并且可作为实体建模、曲面建模的基础，因此至今仍在广泛应用。最早开发商品化人机系统仿真软件的英国诺丁汉大学SAMMIE系统生成的人体模型APPOLLO(包含17个关节点和21个节段)、Chrysler公司用Fortran开发的CYBER-MAN系统生成的人体模型以及由Pennsylvania大学计算机图形实验室用C语言开发JACK软件生成的人体模型(包含88个关节点，17个节段)采用的就是线框建模的方法。2.实体建模

实体建模[2]的概念尽管早在20 世纪60 年代就已提出, 但到20 世纪70 年代才出现简单且有一定实用意义的实体建模系统.到20 世纪70 年代后期, 实体建模技术在理论、算法、和应用方面才比较成熟.三维人体的实体建模由于增加了实心部分表达，信息更加完备，从而使得三维人体得到无二义性描述。并且实体建模方法提供了顶点、边界、表面和实体几乎所有的几何和拓扑信息，因此它可以支持对表达人体的消隐、真实感图形显示。

实体建模技术包含两部分内容，一部分是体素(长方体、球体、柱体、锥体等)定义和描述;另一部分是体素之间的集合运算(并、差、交等)。但是随着物体结构复杂性的增加,计算量会随之加大,导致计算效率差、耗时长。

采用实体建模的方法构建的系统有:波音公司开发的Boeman人体建模软件、以及后来在该系统中开发的允许用户建立任意尺寸和比例的人体几何建模程序生成的人体模型、KomyisB等在IBMRs/600CATIA系统上构造的三维人体模型等。毛恩荣等在研究用于机械系统人机界面匹配的人体模型中，采用面向对象的继承方法，将人体构造成由一系列立方体所组成的三维人体模型实际上也是实体建模方法。3.多面体建模

多面体建模[3]是从构造多面体开始，对多面体的任意一个面、棱边、顶点进行局部修改，从而构造一个与实体外形相似的多面体(即基本立体)，然后通过类似于磨光的处理，自动产生自由曲面的控制顶点，并拼接成所需的形状。它是一种根据设计者的构思来进行局部处理并生成人体模型的方法。用多面体建模可以灵活地进行人体形状设计。多面体人体建模的步骤如下：

（1）首先它将产生一个由直线和平面所组成的基本立体, 作为人体形状的原型；

杨孝辉-201107004240-W112（2）由基本立体产生曲线模型；

（3）曲面的产生： 在曲线模型的基础上, 用参数曲面进行拟合； 四、三维人体与服装的物理建模技术

传统的人体建模技术经历了从线框建模，曲面建模到实体建模的发展历程，其对人体的几何信息和拓扑信息的描述已相当完备。但它们所描述的主要是人体的外部几何特征，而对人体本身所具有的物理特征和人体所处的外部环境因素(如重力等)则缺乏描述。传统的人体建模方法对静止人体的建模是非常成功的，但对于人体动态建模却相当乏力。正是针对这一问题，人们尝试将人体的物理属性和人体所受的外部环境因素引入到传统的几何建模方法中，形成了全新的基于物理的建模方法[4]。

基于物理的建模方法是针对传统的人体建模技术主要描述人体的外部几何特征，而对人体本身所具有的物理特征和人体所处的外部环境因素(如重力等)缺乏描述的基础上发展起来的。因此它尝试将人体的物理属性和人体所受的外部环境的各个方面因素引人到传统的几何建模方法中，形成的一种全新的建模方法。由于在建模过程中引人了人体自身的物理信息和人体所处的外部环境因素，因而基于物理的建模方法能获得更加真实的建模效果。同时也由于引人了时间变量，对人体或服装进行三角、网格或粒子划分,进行能量、受力分析,能较真实地模拟柔性物体的特性，人体的动态特征将得到有效地描述。但基于物理的建模方法在人体的动态运动规律表达多是采用微分方程组数值求解方法来进行动态系统的计算，与传统的人体建模方法相比，基于物理的建模方法在计算上要复杂得多。但此法能弥补传统人体建模方法的不足，自产生以来也得到了迅速的发展。

与传统的建模方法相比，基于物理的建模方法具有以下几个特点：(1)在建模过程中引入了人体自身的物理信息和人体所处的外部环境因素，因此，基于物理的建模方法能获得更加真实的建模效果；

(2)在建模过程中引入了时间变量，因此，基于物理的建模方法能对人体的动态过程进行有效地描述；

(3)人体的动态运动规律多采用微分方程组的形式表达，在基于物理的建模过程中，通常采用微分方程组的数值求解方法来进行动态系统的计算，因此，与传统的建模方法相比, 基于物理的建模方法在计算上要复杂得多,由于基于物理

杨孝辉-201107004240-W112 的建模方法弥补了传统的几何建模方法的不足, 自产生以来便得到了迅速的发展。物理建模方法虽然仿真效果更接近真实状态，但因模型中包含的有效织物力学结构参数很难确定，加之运算时间太长，应用受到了限制。

五、离散模型的建立

织物是由大量纤维、纱线形成的复杂结构体，是非连续的，宜使用离散的方法建立模型。1994年Breen等提出采用相互联系的粒子系统模型模拟织物的悬垂特性，1996年Eberhardt等发展了Breen的粒子模型，体现了织物的滞后效应，增加了风动、身动等外力对服装面料的影响。在粒子系统的基础上，由Provot和Howlett先后提出的质点一弹簧模型结构简单，容易实现，计算效率较高，取得了较好的应用效果。该模型将服装裁片离散表达为规则网格的质点～弹簧系统。每一个质点与周围相连的若干个质点由弹簧相连，整个质点一弹簧系是一个规则的三角形网格系统。Desbrun等对质点～弹簧模型加以延伸、扩展和改进，综合显式、隐式积分，提出一种实时积分算法，可实现碰撞和风吹等检测和反应。刘卉等也用改进的质点一弹簧模型完成了模拟服装的尝试。

人体多层次模型是最接近人体解剖结构的模型，通常使用骨架支撑中间层和皮肤层，中间层包含骨骼、肌肉、脂肪组织等，因此人体从内到外分成骨架、骨头、肌肉、脂肪和皮肤等几个层次，可分别采用不同的建模技术。骨头层可看成刚性物体，采用几何模型。皮肤层属于最外层，需要较多的真实性，可采用基于物理的模型，指定皮肤层每个顶点的质量、弹性、阻尼等物理参数，计算每个点的运动特性，实现皮肤的变形。皮肤需要匹配到骨架上，其动态挤压和拉伸效果由底层骨架运动及肌肉体膨胀、脂肪组织的运动获得，附着于骨头上的肌肉和脂肪也得适当地采用物理建模方式形成。

Chadwick等提出了“人体分层表示法”的概念。在此基础上，Thalmann等提出一种更加高效的、基于解剖学的分层建模算法来实现人体的建模与仿真。通过这种方法建立的人体模型从生理学和物理学角度都能实现更加逼真的效果，但模型复杂度高，人体变形时计算量大。

几何建模能赋予服装更灵活的形状，可以方便地修改服装的长短胖瘦、结构线等外观形状，模型简单，执行速度快，但不能通过参数控制服装的悬垂及质感。物理建模允许通过选择参数值较为直观地控制服装的悬垂及质感，如增加质量参

杨孝辉-201107004240-W112 数值将得到厚重织物，但模型复杂，计算费时。服装的混合建模技术吸取了几何和物理的优点。通常在图形生成或模拟过程中，先用几何方法获得大致轮廓，再用物理约束和参数条件进行局部结构细化，从而获得逼真、快速的模拟图形。

Kunii和Godota使用混合模型实现了对服装皱褶的模拟。Rudomin在进行模拟时先使用几何逼近的方法，在人体的外围生成„个3DJ]~装凸包，给出了悬垂织物的大致形状，后利用Terzopoulos的弹性形变模型对织物的形态进行细化处理。在实际应用中，混合建模技术更适合于织物和服装变形形态的模拟，既能满足对服装三维效果的仿真，且能在一定程度上实现三维交互设计，计算时间也将显著缩短，可以满足实时的要求，是目前较好的选择。在三维人体建模上，对静止人体的实现主要采用面建模技术，重点描述人体的外表面，即皮肤的外形。为了实现人体的动态仿真，需要考虑人体本身的物理特征(如质量、密度、材料属性等)和行为特征，使得计算机模拟的人体活动符合真人的运动效果，采用了物理建模技术，但由于人对人体解剖结构、自身组织及器官的物理特性、人体运动及动力学行为等研究和了解得并不充分，很难建立起完整的三维人体物理模型。

在三维服装模拟上，需要设置面料的质地、图案、色彩、尺寸及环境的灯光、重力、风源、风速、风向等，以及人体与服装的动力学约束，才能完成服装动态特性的运动模拟和仿真。服装的几何建模能方便模拟面料的几何表象，但也只能实现服装的外观形状。物理建模技术大多用于对单个织物的动态模拟，对整个由衣片缝合而成的、具有一定款式和饰物的服装造型则过于复杂。

要实现虚拟试衣、虚拟时装表演、服装的网上展示和虚拟购物等的虚拟环境，不仅需要建立人体和服装的模型，而且还要考虑人体、服装间、人体与服装间的碰撞，因此统一人体和服装的造型是必需的。结合几何建模和物理建模的各自优点，接近人体解剖结构，把最外层设置为服饰层的人体多层次模型将是今后重点研究的方向。

六、结束语

一种三维人体建模方法能否在具体人体模型实现中发挥作用，主要由建模方法本身性能和实现方法(如计算机程序)的质量两方面共同决定。实现方法的好坏很大程度上依赖于建模方法的原理，因此对人体建模方法本身进行理论上的分析研究，寻求一种好的建模方法是非常重要的。并且随着人体建模方法研究的深人，杨孝辉-201107004240-W112 还可能会有一些新的建模方法出现，原有的方法也可能会得到进一步完善和发展。

参考文献：

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篇6：三维建模设计报告总结

录

第1章 前 言..................................................................................1

1.1 引言...................................................................................1 1.2任务分配..............................................................................1 第2章 减速器零部件三维造型设计.........................................2

2.1 引言...................................................................................2 2.2 箱盖建模.............................................................................3 2.3 箱底造型设计（略）.....................................................12 2.4 轴承端盖建模..................................................................13 第3章 生成工程图.....................................................................15 3.1 Ⅰ轴的工程图..................................................................15 3.2 装配图的工程图............................................................16 第4章 虚拟装配..........................................................................17 4.1 窥视孔盖虚拟装配.......................................................18 4.2 轴1虚拟装配..................................................................19 4.3 轴2虚拟装配................................................................19 4.4 轴3虚拟装配................................................................20 4.5 总装配图.........................................................................20 第5章 小 结................................................................................30 第6章 参考文献..........................................................................31

第1章 前 言

1.1 引言

UG NX是由Siemens PLM Sofewar发布的集CAD／CAM／CAE于一身的三维参数化设计软件。它致力于从概念设计到工程分析再到制造的整个产品开发过程，使产品的开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成；它是企业产品开发全过程的解决方案，涉及产品设计、仿真和制造中开发过程的全范围，包括产品概念设计、式样造型设计、结构细节设计、性能仿真、工装设计和数控加工；UG NX是一个全三维的双精度系统，它允许用户精确地描述几乎任一几何形状，通过组合这些形状，用户可以设计、分析产品并建立它们的工程图，一旦设计完成，制造应用允许用户选择描述零件的几何体，加入制造信息并自动生成刀具位置源文件（CLSF），用来驱动数控机床进行零件的加工（CNC）。

UG软件被当今世界领先的制造商用于从事概念设计、工业设计、详细的机械设计以及工程仿真和数字化制造等工作，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、通用机械、家用电器、医疗设备和电子工业以及其他高科技应用领域的机械设计等行业，它已成为世界上最优秀的公司广泛使用的系统之一。

UG NX 6.0软件具有多个功能强大的应用模块，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、管路应用产品、质量工程应用、逆向工程应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础，它们之间既相互联系，又相对独立。每个模块都具有独立的功能，而且模块之间具有一定的关联性。因此用户可以根据工作的需要，将产品调入到不同的模块中进行设计或加工编程等操作。

1.2任务分配

第一天：布置设计任务，查阅资料，拟定方案，零部件造型设计； 第二天：零部件造型设计； 第三天：工程图生成；

第四天：虚拟装配、撰写说明书； 第五天：检查、答辩。

第2章 减速器零部件三维造型设计

2.1 引言

UG软件建模是基于特征的复合建模，是显示建模、参数化建模、基于约束的建模技术的选择性组合。

显示建模：显示建模的对象是相对于模型空间，而不是相对于彼此建立。对一个或多个对象所做的变化不影响其他对象。

参数化建模:将用于模型定义的尺寸参数和参数值随模型存储，参数变量可以彼此引用。从而建立模型的各个特征之间的关系。可以通过编辑参数变量改整个模型。

基于约束的建模:模型几何体的一组设计规则的定义，称之为约束。模型是通过约束或求解的。这些约束可以是尺寸约束或几何约束。

2.2 箱盖建模

1.拉伸创建草图。

2.完成草图并拉伸，布尔（无）。

3.拉伸创建草图。

4.完成草图并拉伸，布尔（求和）。

5.拉伸创建草图。

6.完成草图并拉伸，布尔（求和）。

7.创建凸台。

8.镜像凸台特征。

9.拉伸创建草图。

10.完成草图并拉伸，布尔（求和）。

11.创建三个简单孔直径分别为90，100，140。

12.修剪体，对其进行修剪。

13.拉伸创建草图，内壁厚为8。

14.拉伸形成空腔。

15.创建窥视孔，拉伸创建草图，尺寸如图。

16.完成草图进行拉伸。

17.创建矩形腔体。

18.创建沉头孔，沉头孔直径为

32、深度为2，孔直径为

18、深度贯通，布尔（求差）。

19.镜像螺栓孔，求和。

20.创建箱座箱盖连接螺栓孔，沉头孔直径为

19、深度为2，孔直径为

12、深度贯通并镜像。

21.定位销孔，创建锥孔，直径为8，锥角为1.15。

22.结构细化，创建边倒圆特征。

23.创建视孔盖螺纹孔，M8×1.25，并生成螺纹。

24.创建起盖螺纹孔，M8×1.25,并生成螺纹。

25.分别创建轴承该盖螺纹孔，M8×1.25、M10×1.5,并生成螺纹，并镜像。

26.箱盖造型设计整体图。

2.3 箱底造型设计（略）

箱底造型设计主要依附于箱盖，在箱体的基础之上结合机械设计课程设计的设计尺寸等相关要素，完成此零件的造型设计。

2.4 轴承端盖建模

1.创建闷盖，新建建模文件，回转体，进入草图界面，绘制草图。

2.完成草图，回转草图。

3.选择螺纹孔→绘制截面命令，确定孔的中心位置。

4.倒斜角，建立螺纹孔，并生成螺纹。

5.建立透盖，选择闷盖，创建简单孔，根据轴直径确定孔径。布尔（求差）

6.完成透盖并保存。

第3章 生成工程图

UG采用当前先进的复合建模技术，保证了工程图与装配图的相关性，使工程图随模型的改变而同步、自动地进行更新，从而通过直观友好的操作界面，方便、快捷地建立和管理符合标准的零件图和装配图，为工程和技术图纸的生成和管理提供了一个完全自动地工具。

3.1 Ⅰ轴的工程图

（见附录1：Ⅰ轴的工程图）

3.2 装配图的工程图

（见附录2：装配图的工程图）

第4章 虚拟装配

零件之间的装配关系就是零件之间的位置约束，也可以见零件组装成组件，然后再将多个组件装配成总装配件。

根据装配的模型和零件模型的引用关系，UG软件有3种创建装配体的方法，即从顶向下装配、从底向上装配和混合装配。

自顶向下装配：如果装配模型中的组件存在关联，可以基于一个组件创建一个组件，即首先完成装配级的装配模型，然后再根据装配级模型创建其子装配件。也可以首先完成顶层装配模型文件，然后在装配体中创建零部件模型，再将其中的子装配体另外存储。

从底向上装配：先创建零件模型，再组合成子装配模型，最后由子装配模型生成总装配件的装配方法。

混合装配：混合装配是将自顶向下装配和从底向上装配结合在一起的装配方法，这将增加装配设计的功能。例如，用户开始用从底向上的装配方法，然后为了设计的顺利进行改用自顶向下装配的方法，这两种方法之间互相转换。

4.1 窥视孔盖虚拟装配

1．以窥视孔盖为基本工作面。

2.添加组件透气螺塞，设置为通过约束。

3.采用同心约束，安装透气螺塞。

4.完成窥视孔盖装配图，保存。

4.2 轴1虚拟装配

以零件齿轮轴为基本工作件置于绝对原点。采用同心约束在齿轮轴安装挡油环及轴承。采用接触在轴上安装键。完成轴1装配图，保存该装配图。

4.3 轴2虚拟装配

以轴2为基本工作件，置于绝对原点。采用接触约束在轴上安装轴上的两个键。采用同心、接触约束安装两个齿轮。采用同心约束安装挡油环及轴承。完成轴2装配图，保存。

4.4 轴3虚拟装配

以轴3为基本工作件，置于绝对原点。采用接触约束在轴上安装轴上的键。采用同心、接触约束安装低速级大齿轮。采用同心约束安装挡油环及轴承。完成轴3装配图并保存。

4.5 总装配图

1.箱体为基本工作件。

2.安装油塞调整垫圈。

进入已经创建的装配环境，单击开

命令在添加组建对话框中选择打命令，所要装配的组建名：zhiquan（纸圈）。

进行如图设置并单击“应用”。

选择索要约束的对象。

3.安装油塞。

参照纸圈安装，打开yousai（油塞）组建，同心约束。

4.安装油标尺。

参照纸圈安装，打开youbiaochi（油标尺）组建，同心约束。

5.安装调整垫片。

参照纸圈安装，打开dianquan（垫圈）组建，同心约束。

6.安装轴承端盖。

参照纸圈安装，打开gai（盖）组建，同心约束。

7.通过同心及接触约束装配低速轴。

参照纸圈安装，打开3zhouzhuangpei（3轴装配）组建，同心及接触约束。

8.通过同心及接触约束装配中间轴。

参照纸圈安装，打开2zhouzhuangpei（2轴装配）组建，同心及接触约束。

9.通过同心及接触约束装配高速轴。

参照纸圈安装，打开chilunzhouzhuangpei（齿轮轴装配）组建，同心及接触约束。

10.装配箱盖，通过接触及同心约束将其定位。

参照纸圈安装，打开xianggai（箱盖）组建，同心及接触约束。

11.安装窥视孔垫片及窥视孔盖。

参照纸圈安装，打开shikongdianquan（视孔垫圈）组建，同心约束。

12.安装轴承旁连接螺栓。

参照纸圈安装，打开M16-145（螺栓）组建，同心约束。

安装垫圈。

再安装螺母。

13.安装箱底箱盖连接螺栓。

参照纸圈安装，打开M10luoshuan（螺栓）组建，同心约束。

安装垫圈。

再安装螺母。

14.安装起盖螺钉。

参照纸圈安装，打开M8-15（螺栓）组建，同心约束。

15.安装轴承盖螺钉。

参照纸圈安装，打开M8qigailuoshuan（螺栓）组建，同心约束。

16.通过镜像装配安装好两边的螺钉。

17.安装透视孔螺钉。

18.完成总装配图，并保存。

第5章 小 结

为期一周的UG课程设计主要是针对几种常见的零件的绘制，进一步掌握UG的应用，增强动手操作的能力。我学到了很多东西，也认识了自己的很多不足，感觉受益匪浅！

刚开始时面对时，感觉有大量的图要完成而不知道从何处落手，以前上课的时候是一步一步，一个一个的命令的学，课后的练习与前面学到的知识的连贯性不大，开始绘图时感觉很多知识有些陌生。

在运用UG 6.0的过程中我学会了很多东西，通过不断的制图过程中，我的画图速度明显提高了，并且这次的课程高计给我教训最深刻的就是做事一定要严谨，不能有丝毫的马虎。在画箱盖的过程中我不小心一个尺寸弄错了，到装配时装不上去才发现，导致又得返工重新调整整个箱盖。所以深刻的理解到在作图时必须要很细心，步步为营，做到精确。与此同时，也感觉到UG绘图的便捷，其在设计过程中基本是以参数化定义所有的线条，在你完成某一零件后，发现某一部件需要修改，只要对一些参数进行修改即可。另外，在绘图过程中出现颇多的错误，向同学请教后，慢慢的熟悉了某些技巧。这锻炼了我们请教的勇气和团体合作的能力。

这就是我在此次课程设计中的心得体会，及时总结，发现问题，弥补不足，才能有今后的提高，让我们有信心在未来的学习工作中更出色的完成任务。

最后，感谢老师平时的认真授业解惑，才能让我在这次课程设计中不至于太过急躁，才能有序的进行每一个步骤，谢谢您！

第6章 参考文献