目录 绪论 §7.1平面与平面体相交……………162 第一章制图的基本知识和基本技能……9 7.2平面与常用回转体相交……………166 1.1制图基本规定 ……9 +多7.3直线与立体相交…………………175 51.2尺规制图工具及其使用…………19 §7.4编程绘制截交线……………………177 第八章立体与立体相交 ……185 81.3尺规基本几何作图 ……………23 8.1平面体与回转体的表面相交 185 51.4尺规绘图的一般操作步骤…………35 §8.2两回转体的表面相交 ……187 1.5徒手绘图 …36 *58.3编程绘制相贯线……………197 第二章计算机绘图基础……………41 §8.4多形体表面相交和不完整形 62.1计算机绘图系统…………………41 体表面相交 204 2.2交互式绘图及典型图形软件…………44 8.5平面体与平面体表面相交 …………207 §2.3 AutoCAD2000使用初步（上）…………45 第九章组合体 ...……213 2.4 AutoCAD2000使用初步（下）…………62 59.1组合体的形成方式及其表面间的 52.5编程绘田概述…………71 过渡关系 213 2.6二维图形的矩阵变换 ……*73 §9.2组合体视图的绘制………………216 第三章点、直线和平面的投影……80 §9.3组合体视图的阅读…………………220 53.1点的投影… ……80 §9.4具有倾斜表面的组合体视图 53.2直线的投影………………………85 的绘制 227 §3.3平面的投影…………………………91 59.5组合体的构形设计………………230 第四章几何元素间的相对关系………104 9.6用AutoCAD2000绘制组合 84.1几何元素间的平行问题…………104 体视图 234 §4.2几何元素间的相交问题…………106 ”89,7计算机三维几何造型简介：*……237 54.3几何元家间的垂直问题………11 第十章轴测图与透视图 ………247 §4.4平面上的最大斜度线………116 10.1轴测图概述…………………247 4.5综合问题解题方法……………117 §10.2正轴测投影的特性…………249 第五章投影变换 …125 510.3正等轴测图…………………251 55.1概述…… ……125 510.4正二等轴测图…………………265 85.2换面法…… …125 10.5斜二等轴测图……………*…267 草5.3旋转法……………………133 310.6轴测图的选择……………268 55.4投影变换的综合应用……140 510.7轴测草图的绘制……………273 第六章基本体的投影 ………147 510.8用AutoCAD2000绘制轴测图………276 56.1平面立体 *……147 §10.9透视图…………………………280 §6.2常用的回转体……………150第十一章曲线和曲面…………295 56.3轴线倾斜的圆柱和圆锥………155 11.1曲线的基本概念………………295 多6.4生成基本体三面正投影图的 11,2螺旋线…………………………299 矩阵变换方法……………157 511.3曲面的基本概念 ………308 第七章平面及直线与立体相交………162 多11.4回转面… …… 309
2 目录 511.5直纹曲面……………………313 515.7读零件图的步骤和方法……………502 ·11.6圆纹曲面……………………317 615.8件测绘+ …………506 511.7螺旋面…………………………318 515.9计算机绘制零件图………………510 ·11.8复杂曲面……………………… 320 第十六章标准件与常用件…………520 511.9等值线图简介……………323 616.1螺纹及螺纹紧固件 520 11.10曲面的切平面………*……324 516.2键、花键和销 …………………536 ‘第十二章表面展开 ..……330 §16.3齿轮 …………*………540 12.1平面体的表面展开……331 516.4弹簧 +*552 412.2可展曲面表面的展开…………333 516.5滚动轴承………… 556 §12.3不可展曲面表面的近似展开……341 16.6工程图库的建立……………… 563 12.4管道的设计与展开………344 §16.7焊接结构图…… …567 12.5变形接头的设计与展开………347 第十七章装配图 ……577 12.6绘制板金件展开图时应注意 17.1装配图的内容………*………577 的问题… ………350 §17.2装配图的图样画法………………579 第十三章表示机件的图样面法………352 17.3装配图的视图选择…………… 584 13.1视图 …352 617.4装配图中的尺寸标注和 513.2剖视图…… ……354 技术要求注写 ………………588 513.3断面图……………………366 §17.5装配图中的明细栏和要、部 §13.4简化画法和其他规定画法…………368 件序号的编排 …590 513.5用AutoCAD绘制剖面符号………374 §17.6画装配图的方法和步骤……………591 613.6轴测剖视图的画法………378 多17.7读装配图和拆画零件图……………595 §13.7第三角投影（第三角画法）………380 517.8计算机绘制装配图 ………601 第十四章尺寸标注基础……………387 517.9轴测装配图 ……606 514.1尺寸标注的基本规定…………387 第十八章零件构形设计 +, …609 14.2组合体的尺寸标注 §18.1概述 ………………………609 ……*…394 514.3尺寸的清晰布置……401 §18.2构形设计要保证零件实现功能……612 多14.4圆弧连接图形的尺寸标注………402 518.3构形设计要考虑工艺要求………617 14.5轴测图的尺寸注法……………405 518.4构形设计妥考材料的使用……628 14.6用AutoCAD进行尺寸标注………406 318.5构形设计要考虑零件的形象………630 第十五章零件图 附录 ……*…637 *…421 515.1零件的基本知识…*………421 一、常用螺纹及螺纹紧固件……………637 515.2零件图的基本知识……… 二、常用键与销 ,649 426 515.3零件的视图选择………………431 三、常用滚动轴承……………………655 515.4零件的尺寸标注…………443 四、常用材料及热处理…………………… 661 15.5零件的技术要求……*………455 五、极限与配合 667 多15.6奥型零件的图样画法 ,… *……490 参考文献 677
绪论 一、本课程的性质、任务和主要内容 图形和文字、声音、图像一样,是承载信息进行交流的重要媒体。以图形为主的图样是工 程设计、制造和施工过程中用来表达设计思想的主要工具,被称为“工程界的语言”。工程图 又是解决工程中的定位、度量、计算等问题及进行设计和构思的重要工具之一。 图学是人类重要的学习内容和研究内容之一。机械制图是其中的一部分。 本课程的任务是: 1.学习投影法的基本理论及其应用。 2.培养对三维形状与相关位置的空间逻辑思维和形象思维能力。 3.培养空间几何问题的图解能力和将工程技术问题抽象为几何问题的初步能力。 4.培养绘制和阅读机械图样(主要是零件图和部件装配图)的基本能力。 5.培养利用计算机绘制图形的初步能力。 6.在教学过程中培养自学能力,分析问题和解决问题的能力以及创造性思维能力;培养 认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风,提高学习者的素质。 本课程所学习的知识、培养的能力和工作态度与工作作风对工程技术人员来说都是必备的 和十分重要的。本课程对它们的学习及培养也是初步的和基本的,在后续课程的学习中应进一 步得到提高和加强。 本课程的主要内容包括五方面: 1.用投影法在二维平面上表达三维空间几何元素和形体以及在二维平面上图解空间几何 问题的基本理论和方法(图示法和图解法) 2.绘制和阅读一般机械零件图和部件装配图的理论、方法和图家标准的有关规定。 3.计算机绘图基础知识。 4.使用仪器绘图、徒手绘图和使用计算机绘图的基本方法和技能。 5.初步的一般机械零件和部件的结构知识技术要求和构型设计方法。 以上五方面内容在本课程和本教材中采用既集中独立又分散结合的方法由浅入深地使学习 者逐步掌握。 二、投影法的基本概念 用投影法可以实现空间三维形体和平面上的二维图形 的相互映射。 1.投影的形成 如图1所示,空间有一平面V,一点A,过点A作一 直线L,令其向V面投射,得交点a。就是A在V面上 的对应图形,通过空间点A的直线L称为投射线。 图1投影的形成
论 线、面和几何体都可以看成是点的集合,对它们都可以使用同样方法得到相应的图形,此 时,投射线应由一条换成一束。 这种利用投射线通过物体,向选定的面投射,并在该面上得到图形的方法称为投影法;根 据投影法所得到的图形称为投影(投影图),在投影法中,得到投影的面称为投影面。 2.平行投影法 投射线相豆平行的投影法称为平行投影法。投射线与投影面相垂直的平行投影法称为正投 影法,如图2a。根据正投影法所得到的图形称为正投影(正投影图) (a)正投影法 (b)斜投影法 图2平行投影法 投射线与投影面相倾斜的平行投影法称为斜投影法,如图2b。根据斜投影法所得到的图 形称为斜投影(斜投影图)。 3.中心投影法 投射线汇交一点的投影法称为中心投影法,如图3。投射线汇交之点S也就是所有投射线 的起源点称为投射中心 图3中心投影法 图4 投影不能确定点的空间位置 4.投影的可逆要求 从图4中可以看出;当空间一点A的位置及投射方向L已确定时,它在投影面上的投影
a′是唯一确定的。但反过来,根据a却不能确 定产生此投影的空间点是A还是A1或A2 同样,在图5中根据投影△a'b'c'也不能确 定产生它的空间三角形是△ABC还是 △A1B1C1s 工程上的图示法和图解法是有可逆要求的, 既要求能根据空间几何元素和形体得到唯一确 定的投影,也要求根据投影能唯一确定空间几 何元素和形体的形状与位置。显然,只有物体 的一个投影是不能确定该物体的。为此,我们 需要进行条件补充,形成能满足可逆性要求的图5一个投影不能确定空间物体形状和位置 适用于工程技术上的投影图。 、工程上常用的几种投影 工程上常用的投影有下列四种:多面正投影、轴测投影、透视投影和标高投影。 1.多面正投影(多面正投影图) 这种方法所给的补充条件是增加投影面。它是由法国几何学家蒙日(G, Monge)于1795年首 先提出并加以科学论证的,所以也称蒙日法 如图6所示,令三棱柱棱线垂直于正立投影面v,对其用正投影法进行投射,得到的投影 是一个三角形。它反映了三棱柱端面实形,但三棱柱棱长未能反映。而且不难想象,和V面 上的三角形相对应的空间形体也不只是一个三棱柱。 图6三棱柱的单面正投影 图7三棱柱的两面正投影 如图7a所示,如果再增加一个水平投影面H,使它和V面垂直。将三棱柱再垂直地投射 到H面上,得到一个新的投影。这两个投影联系起来,不仅确定了空间三棱柱的形状,而且 其三个方向的尺度也都表示出来 为了使两个相互垂直的投影面变成一个平面,将H面向下旋转,使其与v面重合,就得 到了如图7b所示的有规则配置的、相互之间形成对应关系的平面图形,这就是多面正投影(多 面正投影图)。 由于多面正投影图具有物体上大部分面的投影可反映实形、度量性好、作图简便、利于图
示和图解等优点,所以它是工程中应用最广泛的一种图示法,也是本课程的学习重点 多面正投影图的缺点是直观性和立体感差。当我们根据这种图样来研究物体时,必须把多 个投影综合起来想象,才能得出完整的形象。这种想象能力是要经过一定的培养和训练才能具 备的。 2.轴测投影(轴测图) 产生轴测投影的补充条件是在物体上固结三根相互垂直的坐标轴,形成参考直角坐标系 将物体连同其参考直角坐标系,沿不平行于任一坐标平面的方向,用平行投影法将其投射在单 投影面上所得到的图形称为轴测投影(轴测图)。 授射方向 a)正轴测投影 (b)斜轴测投影 图8轴测投影法 用正投影法得到的轴测投影称为正轴测投影,如图8a;用斜投影法得到的轴测投影称斜 轴测投影,如图8b。 轴测投影图直观性和立体慼较好,有一定的可度量性。其缺点 是作图比较繁琐,其形象与人们观察物体所得结果尚有一定差距 显得不很自然。轴测投影在工程上常作为多面正投影的补充来使 用。在进行机械零部件初步设计构思时,也常用徒手绘制的轴测投 影卓图来概略地表达设计思想。 3.透视投影(透视图,透视) 透视投影是用中心投影法将物体投射在单一投影面上所得到的 具有立体感的图形。如图9所示,S为投射中心,起源于点S的投 射线可以在投影面V上得到长方体的透视投影。 这种投影有“近大远小”的特点,与人们日常眼见物体之形象 基本相同,故其直观性和立体慼很好。其不足之处在于绘制很繁琐 且一般不能直接度量。 透视投影图在工程上常作为“效果图”使用,随着计箅机图形 显示和绘制技术的进步及应用的普及,透视投影图已日渐广泛地应 用于工程技术各领域中。 图9透视投影法 4.标高投影
绪论 标高投影主要用来表达形状较复杂的曲面。因为此种投影多用于在水利、土木工程中绘制地 形图(如图10),其投影面和基准面均为水平面,所标数值为各截面高度,因此称为标高投影。 010203040 2040m绘图比例尺 (b) 图10标高投影 四、本课程的学习方法 本课程的学习方法有以下四个要点 空间想象和空间思维与投影分析和作图过程紧密结合 本课程的核心内容是用投影法(主要是多面正投影法)在二维平面上表达空间几何元素以及 在二维平面上图解空间几何问题。因此,在学习过程中必须随时进行空间想象和空间思维,并 与投影分析和作图过程紧密结合。要不断地自问自答:“空间怎样,投影图怎样,怎样作图 投影图怎样,空间怎样?”在进行图解时,对于用二维投影图表达的已知条件,要先想象出其 三维状况,在空间进行分析、构思、找出解决方法,再分析所得结果的投影状况,最后作图解 题。在设计、图示过程中也要先构造三维模型,再分析投影过程和结果,最后进行绘图表达。 在阅读图样时,必须利用投影的逆过程,想象出与平面图形相对映的空间形体的形状和结构。 在进行尺寸和技术条件的标注时,也必须有意识地自我强调“对象是三维物体” 理论联系实践,握正确的方法和技能 本课程实践性极强。在掌握基本概念和理论的基础上必须通过做习题和画图、读图实践才 能学会和掌握运用理论去分析实际问题和解决实际问题的正确方法和步骤以及实际绘图(徒手 绘图、尺规绘图和用计算机绘图)的正确方法、步骤和操作技能,养成正确使用尺规绘图工具和 计算机软、硬件,按照正确方法、步骤作图的习惯。 由于工程图样是用于生产过程的重要技术文件,是技术语言,不仅要求其承载的信息正 确,而且要求图样本身要规范、清晰、整洁、美观,这在很大程度上取决于认真负责的工作态 度,严谨的科学作风以及对正确的绘图方法、步骤和技能的掌握。 3.加强标准化意识和对国家标准的学习 为了确保图样传递信息准确无误,对图形形成的方法和图样的具体绘制、标注方法都必须 有严格、统一的规定,保证其正确与规范。 在我国,对工程技术图样重要的统一规定以“国家标准”形式作出
国家标准简称“国标”,代号“GB"。第一个国家标准《机械制图》是1959年颁布的。第 个国家标准《建筑制图》是1965年颁布的。此后,随着科学技术的进步和国民经济的发展,国 家标准也在不断地修订和制定,并按照需要制定了对各个技术领域和部门共同适用的统一的国 家标准《技术制图》。 国家标准对投影方法、图样画法、尺寸注法、图纸幅面及格式、比例、字体、图线等很多 方面都作了规定。每个学习者都必须从开始学习本课程时就树立标准化意识,认真学习并坚决 遵守国家标准的各项规定,保证自己所绘图样的正确、规范。 4.和工程实际相结合 本课程是服务于工程实际的工具课,因此,在学习中必须注意学习和积累相关工程实际知 识,如机械设计知识、机械零件结构知识和机械制造工艺知识等。这些知识的积累对加强读图 和画图能力都是很起作用的。 五、计算机绘图技术的应用 从古至今,人类一直在生产实践中使用图形。1795年法国几何学家蒙日完整系统地论述 了画法几何学,提供了在二维平面上图示三维空间形体和图解空间几何问题的方法,奠定了工 程制图的理论基础。此后,工程图样在 各技术领域中广泛使用,在推动现代工 程技术和人类文明发展中起了重要作用。 20世纪后期,伴随着计算机技术的 迅猛发展,计算机图形学( Computer Graphics,简称CG)和计算机绘图技术也快 速发展,并正在各行各业中得到日益广 物泛的应用。它将引起工程制图技术的 次根本性变革,我国的工程设计领域正 处在从以手工绘图为主到以计算机绘图 为主,甩掉手工绘图图板的转变之中 用计算机可以绘制汽车、船舶、飞 机的外形曲线图,如图11和图12所示 可以绘制机械零件图和部件图,如图13 图11船体曲面型线图 所示;可以绘制集成电路版图,如图14, 图12汽车车身透视图
绪论 可以绘制建筑透视图,如图15;还可以绘制气象图、地形图、统计图表以及服装图样、艺术 图案和动画片等。 计箅机绘图的特点是作图精度高,出图速度快。特别是输出高精度集成电路板图以及人力 图13液压扭矩放大器装配图 乓吃吃工 图14大规模集成电路掩膜总图
rith命 图15住宅透视图 难以绘制的曲线、曲面图时,这一优点尤为突出。例如,大规模集成电路板图线密集,经过缩 小以后仍要求保证很高精度,如果没有计算机绘图技术和高精度(步距为0001mm)的自动绘 图机是难以完成此类图样的绘制的。又如汽车或船身曲面,用手工绘制需多人用数月才能完 成,用计箅机绘制只需几天即能全部完成。除速度大大加快之外,精度也大幅度提高。不仅提 供为制作样板所需要的各截面的曲线实形,还可以进一步绘制出加工曲面所需的冲模图样。 计算机绘图的另一特点是三维立体造型功能强,输出立体图(轴测图、透视图)功能强,如 在设计船舶、车身曲面时可显示、绘制出从不同角度观察所得的表现力极强的透视图,用以预 见设计效果。“先三维造型、再自动生成二维图形”的方法已在很多设计场合使用,它改变了 长期以来单纯在二维平面上解决三维问题的模式 计箅机绘图与计算机辅助设计( Computer Aided Design,简称CAD)有者极为密切的联系,C 为CAD的发展提供了条件与基础,CAD又促进了CG的发展。可以说计算机绘图技术为人类设 计自动化的实现创造了不可缺少的条件。在未来的时代里,以计算机绘图理论和技术为主的工 程制图技术必将得到更大的发展,为人类文明作出更大的贡献 在绪论中,我们学习了本课程的性质、任务、主要内容和学习方法,以及计算机绘图技术 被广泛使用的情况。这些知识将使初学者对本课程有宏观、概括的了解,为今后的学习明确目 在学习本课程的过程中,要注意把学习知识和技能、培养能力和提高素质有意识地结合起 本课程内容中最核心的是投影法理论。投彩法是工程技术领域中用二维平面图形表示三维 空间凡何元素和物体的位置、形状和相互关系以及图解空间几何问题的基本方法。对于平行投 影法和中心投影法的形成要理解,对于工程中常用的授影种类要熟记。 复习检查问题 1.本课程的性质、任务和主要内容是什么? 2.什么是投影法?中心投影法与平行投影法有何区别?平行投影法又可为哪几种? 3.工程上常用哪几种投影?各自的优缺点如何?