《SU曲面建模》15節螺旋類造型

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老怪《SU曲面建模》系列講座第15節

螺旋類造型

“螺旋形”也是曲面結構造型中的重要類型之一，各行各業的模型設計中都可以找到以“螺旋形”為主，或以“螺旋形”配以其他曲面形式變形的實例。“螺旋形”雖然沒有前面討論過的“扭曲”與“彎曲”常見，但應用領域也頗為廣泛。“螺旋形”造型所需的工具與技法也跟“扭曲”“彎曲”有根本的區別。

《SketchUp曲面建模思路與技巧》第六章以8 個小模型為標本來展示“螺旋形”在曲面建模領域的基礎應用與相關工具的運用技巧。本節后面要用一個小模型來討論具體的建模思路與技巧。

1，螺旋類造型例

下面展示《SketchUp曲面建模思路與技巧》第六章里詳細討論的幾個實例。這些螺旋造型實例里有“等徑等距螺旋”“等徑不等距螺旋”“不等徑不等距螺旋”“2D螺旋”“雙路徑雙截面螺旋”等多種不同的螺旋造型。

圖6.3.1　螺栓螺母墊圈

圖6.4.2　創建過程第二部分

圖6.5.2　景觀燈（模型）

圖6.6.3　改造成異距異徑

圖6.7.2　景觀雕塑蝸牛（仿制模型）

圖6.8.2　鐵藝大門

圖6.9.1　雙路徑雙截面放樣示例

2，螺旋線分類

SketchUp 螺旋線可大致分類如下：

l 圓柱螺旋如圖6.1.1 ①所示，特征是螺徑相同，形狀近似于圓柱形。圓柱螺旋有等螺距和不等螺距兩種。

l 圓錐螺旋如圖6.1.1 ②所示，特征是螺徑逐圈變化，形狀近似于圓錐體。圓錐螺旋也有等螺距和不等螺距兩種。

l 2D 螺旋如圖6.1.1 ③所示，特征是螺旋在同一平面上。也有等距和不等距的兩種。

l 球形螺旋如圖6.1.1 ④所示，特征是螺徑逐圈變化，兩端相同，整體像個球形。

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圖6.1.1　幾種主要螺旋線

3，螺旋線諸要素（指在SketchUp 里創建時）

l 圓柱螺旋六要素，包括螺距、螺徑、旋向、總圈數、每圈邊數、相位角（始端位置）。

l 圓錐螺旋七要素，包括始端螺徑、終端螺徑、螺距、旋向、總圈數、每圈邊數、相位角。

l 2D 螺旋六要素（阿基米德螺旋），包括大螺徑、小螺徑、螺距、總圈數、每圈邊數、相位角。

l 球形螺旋四要素，包括大半徑、總圈數、每圈邊數、南北相位角。

4，螺旋造型工具概述

工具分成兩類，一是繪制螺旋線的工具，二螺旋造型工具。下面分別介紹。

（1）螺旋線工具（繪制和變形螺旋線的功能）

l SketchUp原生工具也可以創建螺旋線，但會比用插件麻煩些（略）

l Helix alo ng curve 簡稱“線生螺旋”（見《SketchUp 常用插件手冊》5.6 節）。Helix alo ng curve 工具可生成等徑與不等徑螺旋線。是主要的螺旋線生成工具。

l SketchyFFD（自由變形）工具，詳見《SketchUp 常用插件手冊》5.31節，用來把等螺距的螺旋線變成“不等距螺旋線”。

l CurveMaker （鐵藝曲線）插件，可生成如圖6.1.2 所示的9 種曲線，其中④⑦⑧⑨可創建3D 曲線，其余都是2D 曲線（見《SketchUp 常用插件手冊》5.29 節）。

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圖6.1.2　9 種鐵藝曲線

l Spherical Helix 斜航線球狀螺旋，簡稱“球狀螺旋”（見《SketchUp 常用插件手冊》5.6 節）。

（2）螺旋造型工具（將螺旋線變成曲面的工具）

l SketchUp原生路徑跟隨（見本講座的第5節）

l Extrude Tools（曲線放樣工具包，見《SketchUp常用插件手冊》5.1 節）

l Curviloft（曲線放樣，見《SketchUp 常用插件手冊》5.3 節）

l Bezier Surfaces from Curves（曲線生成貝塞爾曲面，見《SketchUp 常用插件手冊》5.18 節）

l TaperMaker（錐體制作，見《SketchUp 常用插件手冊》5.30 節）

5，建模例（景觀蝸牛）

上面的圖6.7.2是用玻璃鋼制作的蝸牛形景觀小品照片，圖6.7.2 是在SketchUp 里“臨摹創建”的模型。2009 年8 月，作者曾用“非線性建模教程-蝸牛”的名稱把這個圖文教程發布于SketchUpbar.com，有數萬的瀏覽量和較好的評價與響應。現稍作整理修改后把它作為一個“異距異徑螺旋體建模”的實例收錄入本講座。本節除了要用到SketchUp 的原生工具外，還要用到以下插件。

（1）Helix along curve（線生螺旋，見《SketchUp常用插件手冊》5.6 節）。

（2）SketchyFFD（自由變形）工具，詳見《SketchUp 常用插件手冊》5.31節，用來把等螺距的螺旋線變成“不等距螺旋線”。或JHS Powerbar JHS 超級工具欄的3×3 FFD 工具（見《SketchUp 常用插件手冊》2.3 節）。

（3）TaperMaker 錐體制作（見《SketchUp 常用插件手冊》5.30 節）。

現在開始建模，全過程如下。

5.1. 創建與加工螺旋線

（1）畫一條垂線（見圖6.7.3 ①）當作螺旋的中心線，高900mm 左右。

（2）預選中心線后調用Helix along curve（線生螺旋）插件，在彈出的對話框（見

圖6.7.3 ②）中填寫螺旋線參數。（起始半徑=10，終止半徑=300，總圈數=3，每圈段數=24，其余4行保持默認。）

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圖6.7.3　創建與加工螺旋線

（3）確定后生成初始螺旋線，如圖6.7.3 ③所示（螺旋線是一個群組）

（4）預選螺旋線群組后單擊JHS Powerbar 工具欄的3×3 FFD 工具，如圖6.7.3 ④所示。

（5）雙擊FFD 控制點框的任一控制點，進入FFD 群組內，全選最上面一組控制點，向下移動，壓縮螺旋線，結果如圖6.7.3 ⑤所示（可能需要重復操作2 ～３次，螺旋線總高450 ～ 500mm，螺旋線的形狀決定蝸牛的形狀）

5.2. 生成螺旋體

（1）預選螺旋線（見圖6.7.4 ①）（已經用FFD 加工成不等螺距）。

（2）單擊調用TaperMaker 錐體制作插件，在彈出的對話框（見圖6.7.4 ②）中選擇“圓形”。

（3）單擊“好”按鈕，在另一個對話框（見圖6.7.4 ③）中填寫螺旋體參數（圖中數據供參考：大直徑=450，小直徑=80，邊的片段數=12）。

（4）再次單擊“好”按鈕，根據填寫的參數，自動生成一個預覽圖，如圖6.7.4 ④所示，

在螺旋線的兩端各放置了一個垂直于螺旋線的圓面。這兩個圓面代表最終生成螺旋體的方向，圖6.7.4 ④所示的方向顯然是錯的。

（5）現在請看圖6.7.5，預覽圖①上自動預置的大小兩個圓面，位置顯然不對，此時用不著退回前一步去修改參數，只要在對話框②中單擊“否”按鈕，TaperMaker 錐體制作插件就能把大小兩個圓面對調，并自動生成螺旋體，如圖6.7.5 ③所示。

（6）根據螺旋線生成螺旋體的過程也可以用其它插件來完成，但經多種嘗試，還是上述用TaperMaker 錐體制作插件的方案為最優。

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圖6.7.4　生成螺旋體１

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圖6.7.5　生成螺旋體２

5.3 裝配

（1）圖6.7.6 ①所示就是剛剛生成的螺旋體，需要旋轉到合適的角度。

（2）經過兩次甚至更多次旋轉后，螺旋體的角度如圖6.7.6 ②所示。

（3）進入群組，選擇螺旋體的大頭端面，調用縮放工具，形成喇叭口形狀，如圖6.7.6 ③所示。

（4）做一個如圖6.7.6 ④所示的“蝸牛頭”（參考前面圖6.7.2 照片），雖然這部分看起來很簡單，但只要親自做過一次，哪怕就像④這樣，做到只有六七分像，也要花費不少時間，并且非常考驗SketchUp 基本功甚至建模者的美術修養（因這部分跟本節主題相差甚遠，過程略），愿意接受挑戰的讀者可以嘗試一下，若沒有時間，可借用附件里作者提供的蝸牛頭。

（5）把③④兩者移動到合適的位置，賦予合適材質后得成品（見圖6.7.6 ⑤），成組后保存入庫備用。