绪论 1.课程的地位、性质和任务 一部新机器、一座新建筑、一项新工程都是根据图样进行制造和建设的。图样是根据投 影原理、标准或有关规定表示工程对象，并有必要的技术说明的图。设计者通过图样描述设 计对象，表达其设计意图：制造者通过图样组织制造和施工：使用者通过图样了解使用对象 的结构和性能，进行保养和维修。所以，图样被称为工程界的技术语言。 随着计算机科学技术的迅速发展，计算机图形技术CG(Computer Graphics)和计算机辅 助设计CAD(Computer Adied Design)已经在世界各国各个行业广泛应用。不仅在设计过程 中要借助CAD系统利用图形建立描述对象的模型、进行对象的仿真、生成表达对象的工程 图样，在科学计算可视化、信息可视化、虚拟现实的研究和应用中，对图形信息的需求也越 来越多。图形应用领域越来越广阔，从工程技术到科学研究，以及人们的社会生活无所不及 因为图形特别活合人类视觉系统的观察，人从图形上接受信息的谏度比从数字、文字、 表格快很多倍，因此用图来记录或描述对象比用文字描述要简明、方便得多。计算机图形处 理技术更推动了图形作为多类信息载体的「泛应用。 工程科技人员每天需要接受和处理的图形比过去要多得多，这就要求工程科技人员应具 备高的图形表达能力和素质。因此无论过去、现在和将来，培养工程技术人员的高等工科院 校教学计划中，本课程作为培养图形表达和思维能力的基本素质课程，都被作为一门必修的 技术基础课程。 本课程的主要仟务是： (1)学习投影法（主要是正投影法)的基本理论和基本应用。 (2)培养绘制和阅读机械工程图样的基本能力 (3)培养图解空间几何问题的基本能力。 (4)培养对三维形状与相关位置的空间逻辑思维能力和形象思维能力： (5)训练徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图的能力。 (6)学习与机械图样有关的机械设计和制造工艺方面的知识。 此外，在教学过程中必须有意识的培养自学能力、并借助相应知识点引导学生学习掌握 分析问题的思维方法，培养解决问题的能力。 2.课程的学习内容 本课程包括制图的基本知识与技能、画法几何、制图基础、机械制图和计算机绘图五个 部分。 制图的基本知识与技能主要介绍绘制图样的基本书术和基本技能、计算机图形系统 《技术制图》与《机械制图》国家标准的基本规定，让学生能正确使用绘图工具和仪器绘图， 掌握常用的几何作图方法，做到作图准确、图线分明、字体工整、整洁美观，会分析和标注 平面图形尺寸，初步掌握徒手作草图的技巧，了解计算机图形系统的构成及应用范围。 画法几何学习用正投影法表达空间几何形体和图解空间几何问题的基本原理和方法
1 绪 论 1. 课程的地位、性质和任务 一部新机器、一座新建筑、一项新工程都是根据图样进行制造和建设的。图样是根据投 影原理、标准或有关规定表示工程对象，并有必要的技术说明的图。设计者通过图样描述设 计对象，表达其设计意图；制造者通过图样组织制造和施工；使用者通过图样了解使用对象 的结构和性能，进行保养和维修。所以，图样被称为工程界的技术语言。 随着计算机科学技术的迅速发展，计算机图形技术 CG（Computer Graphics）和计算机辅 助设计 CAD（Computer Adied Design）已经在世界各国各个行业广泛应用。不仅在设计过程 中要借助 CAD 系统利用图形建立描述对象的模型、进行对象的仿真、生成表达对象的工程 图样，在科学计算可视化、信息可视化、虚拟现实的研究和应用中，对图形信息的需求也越 来越多。图形应用领域越来越广阔，从工程技术到科学研究，以及人们的社会生活无所不及。 因为图形特别适合人类视觉系统的观察，人从图形上接受信息的速度比从数字、文字、 表格快很多倍，因此用图来记录或描述对象比用文字描述要简明、方便得多。计算机图形处 理技术更推动了图形作为多类信息载体的广泛应用。 工程科技人员每天需要接受和处理的图形比过去要多得多，这就要求工程科技人员应具 备高的图形表达能力和素质。因此无论过去、现在和将来，培养工程技术人员的高等工科院 校教学计划中，本课程作为培养图形表达和思维能力的基本素质课程，都被作为一门必修的 技术基础课程。 本课程的主要任务是： （1）学习投影法（主要是正投影法）的基本理论和基本应用。 （2）培养绘制和阅读机械工程图样的基本能力。 （3）培养图解空间几何问题的基本能力。 （4）培养对三维形状与相关位置的空间逻辑思维能力和形象思维能力； （5）训练徒手绘图、仪器绘图和计算机绘图的能力。 （6）学习与机械图样有关的机械设计和制造工艺方面的知识。 此外，在教学过程中必须有意识的培养自学能力、并借助相应知识点引导学生学习掌握 分析问题的思维方法，培养解决问题的能力。 2. 课程的学习内容 本课程包括制图的基本知识与技能、画法几何、制图基础、机械制图和计算机绘图五个 部分。 制图的基本知识与技能主要介绍绘制图样的基本技术和基本技能、计算机图形系统、 《技术制图》与《机械制图》国家标准的基本规定，让学生能正确使用绘图工具和仪器绘图， 掌握常用的几何作图方法，做到作图准确、图线分明、字体工整、整洁美观，会分析和标注 平面图形尺寸，初步掌握徒手作草图的技巧，了解计算机图形系统的构成及应用范围。 画法几何学习用正投影法表达空间几何形体和图解空间几何问题的基本原理和方法
制图基础利用正投影法的基本知识，运用形体分析和线面分析方法，进行组合体的画图、 读图和尺寸标注，掌握各种视图、剖视图、断面图的画法及常用的简化和其他规定画法，做 到视图选择和配置恰当，投影正确，尺寸齐全、清晰，通过学习和实践，培养空间逻辑思维 和形象思维能力 机械制图包括零件图、标准件、常用件和装配图等内容。了解零件图、装配图的作用、 内容，掌握视图选择方法、规定画法，学习极限与配合及有关零件结构设计和加工工艺的知 识和合理标注尺寸的方法。培养学生绘制和阅读机械零件图、装配图的基本能力，达到正确 绘制和阅读中等复杂程度的零件图（视图不少于4个）和中等复杂程度的装配图（装配体要 有非标准零件10件左右)。 计算机绘图介绍典型CAD软件，内容包括绘图环境、基本绘图、基本编辑、尺十标注 块的定义与插入 三维造型等，并通过实例介绍零件图、装配图的绘制过程。计算机绘图是 实现计算机辅助设计和自动化的一项新技术，它与用工具仪器绘图及徒手绘图都是工程技术 人员必须熟练掌握的绘图方法。计算机绘图一章虽放在本书的后面，但可根据实际情况调整 安排，尽量使三种方法都贯穿在本课程教学的全过程中。 3.课程的学习方法 在认真学习正投影理论的同时，通过大量的画图和读图练习，不断地由物画图、由图想 物，分析和想象空间形体与平面图形之间的对应关系，才能逐步提高空间逻辑思维和形象思 维能力，掌握本课程的基本内容 做作业时，无论用仪器绘图还是用计算机绘图，都应在掌握有关概念及原理的基础上， 遵循正确的作图方法和步骤，严格遵守国家标准的有关规定。作图作业应该做到：视图选择 与配置恰当，投影正确，图线分明，尺寸完整，字体工整，图面整洁。 要充分利用机械认识实践、现场参观和金工实习等机会，尽量多接触机器和机械零件、 部件，增加感性认识，逐步熟悉零件的结构和工艺，为制图与设计相结合打下初步基础。在 后续的机械设计、机械制造基础、课程设计和毕业设计中还要继续深入学习和提高，达到工 程技术人员应具备的机械设计制图的能力和素质的要求。 由于图样是产品生产和工程建设中最重要的技术文件，绘图和读图的差错都会带来损 失，所以在做机械制图作业时，就应该注意培养自己认真负责的工作态度和细致严谨的工作 作风。多数学生毕业后的第一项工作往往是圃图。 4.投影方法 (1)投影方法 物体在光线照射下，就会在地面或墙面上产生投影。投影方法就类似于这种自然现象。 如图1所示，设光源S为投射中心，平面P为投影面，在光源S和平面之间有一空间点A, 连接SA并延长与P面交于a点，形成S4a投射线，a即为空间点A在投影面P上的投影。 由于一条直线只能与平面相交一点，因此当投射方向和投影面确定后，点在投影面上的投影 是唯一的。但是，已知点的一个投影并不能确定空间点的位置，如已知投影b点，在Sb投射 线上的各个点B1,B2,B3的投影都重影为b。 2
2 制图基础利用正投影法的基本知识，运用形体分析和线面分析方法，进行组合体的画图、 读图和尺寸标注，掌握各种视图、剖视图、断面图的画法及常用的简化和其他规定画法，做 到视图选择和配置恰当，投影正确，尺寸齐全、清晰，通过学习和实践，培养空间逻辑思维 和形象思维能力。 机械制图包括零件图、标准件、常用件和装配图等内容。了解零件图、装配图的作用、 内容，掌握视图选择方法、规定画法，学习极限与配合及有关零件结构设计和加工工艺的知 识和合理标注尺寸的方法。培养学生绘制和阅读机械零件图、装配图的基本能力，达到正确 绘制和阅读中等复杂程度的零件图（视图不少于 4 个）和中等复杂程度的装配图（装配体要 有非标准零件 10 件左右）。 计算机绘图介绍典型 CAD 软件，内容包括绘图环境、基本绘图、基本编辑、尺寸标注、 块的定义与插入、三维造型等，并通过实例介绍零件图、装配图的绘制过程。计算机绘图是 实现计算机辅助设计和自动化的一项新技术，它与用工具仪器绘图及徒手绘图都是工程技术 人员必须熟练掌握的绘图方法。计算机绘图一章虽放在本书的后面，但可根据实际情况调整 安排，尽量使三种方法都贯穿在本课程教学的全过程中。 3. 课程的学习方法 在认真学习正投影理论的同时，通过大量的画图和读图练习，不断地由物画图、由图想 物，分析和想象空间形体与平面图形之间的对应关系，才能逐步提高空间逻辑思维和形象思 维能力，掌握本课程的基本内容。 做作业时，无论用仪器绘图还是用计算机绘图，都应在掌握有关概念及原理的基础上， 遵循正确的作图方法和步骤，严格遵守国家标准的有关规定。作图作业应该做到：视图选择 与配置恰当，投影正确，图线分明，尺寸完整，字体工整，图面整洁。 要充分利用机械认识实践、现场参观和金工实习等机会，尽量多接触机器和机械零件、 部件，增加感性认识，逐步熟悉零件的结构和工艺，为制图与设计相结合打下初步基础。在 后续的机械设计、机械制造基础、课程设计和毕业设计中还要继续深入学习和提高，达到工 程技术人员应具备的机械设计制图的能力和素质的要求。 由于图样是产品生产和工程建设中最重要的技术文件，绘图和读图的差错都会带来损 失，所以在做机械制图作业时，就应该注意培养自己认真负责的工作态度和细致严谨的工作 作风。多数学生毕业后的第一项工作往往是画图。 4. 投影方法 （1）投影方法 物体在光线照射下，就会在地面或墙面上产生投影。投影方法就类似于这种自然现象。 如图 1 所示，设光源 S 为投射中心，平面 P 为投影面，在光源 S 和平面之间有一空间点 A， 连接 SA 并延长与 P 面交于 a 点，形成 SAa 投射线，a 即为空间点 A 在投影面 P 上的投影。 由于一条直线只能与平面相交一点，因此当投射方向和投影面确定后，点在投影面上的投影 是唯一的。但是，已知点的一个投影并不能确定空间点的位置，如已知投影 b 点，在 Sb 投射 线上的各个点 B1，B2，B3 的投影都重影为 b
这种投射线通过物体，向选定的面投射，并在该面上得到图形的方法称为投影法。工程 上常用各种投影法来绘制图样。 投影青 投能 投能中 投影线 中 、空间物体 十物体的中心投影 图1投影方法 图2中心投影法 (2)投影法的分类 投影方法一般分为中心投影法和平行投影法两类。 1)中心投影法：投射线都汇交于一点的投影方法称为中心投影法（图2）。其基本性质 ①唯一性：如图3中A、B、C各点，它们所处的空间位置不同，但在投影面上都有唯 一的投影、b、c与之对应。但点的一个投影不能确定该点在空间的位置。如图4所示。 图3点的投影具有唯一性 ②类似性：直线的投影一般仍为直线，如图5所示，直线AB的投影b仍然是直线 只有当直线通过投影中心时，其投影成为一点，如直线CD的投影c(d)成为一点。 图4 点的一个投影不能确定其空问位置 图5直线的中心投最
3 这种投射线通过物体，向选定的面投射，并在该面上得到图形的方法称为投影法。工程 上常用各种投影法来绘制图样。 （2）投影法的分类 投影方法一般分为中心投影法和平行投影法两类。 1）中心投影法：投射线都汇交于一点的投影方法称为中心投影法（图 2）。其基本性质： ① 唯一性：如图 3a 中 A、B、C 各点，它们所处的空间位置不同，但在投影面上都有唯 一的投影 a、b、c 与之对应。但点的一个投影不能确定该点在空间的位置。如图 4 所示。 a) b) f e d b c a C F E D S C B A S 图 3 点的投影具有唯一性 ② 类似性：直线的投影一般仍为直线，如图 5 所示，直线 AB 的投影 ab 仍然是直线， 只有当直线通过投影中心时，其投影成为一点，如直线 CD 的投影 c（d）成为一点。 b) b n m a c(d) a,b,c f e M N B A D C S C B S A F E S 图2-3 图2-5 c b a S C B A b n m a c(d) a,b,c M N B A D C S B S A 图 4 点的一个投影不能确定其空间位置 图 5 直线的中心投影 P A S B B B a b 1 2 3 投影面 投影线 投影中心 投影 投影面 物体的中心投影 S 投影线 投影中心 空间物体 图 1 投影方法 图 2 中心投影法
③从属性：若点位于直线上，则其投影也位于直线的投影上。如图5中点M、N在直 线AB上，其投影m、 n也在直线的投影ab上 2)平行投影法：投射线都互相平行的投影方法称为平行投影法（图6）。 平行投影法又可分为两种： ①斜投影法：投射线与投影面相倾斜的平行投影法。如图所示6a。 ②正投影法：投射线与投影面相垂直的平行投影法。如图所示6b。 投影面 一投射方向 投影面 物韵 间物体 空创物 a b 图6平行投影法 平行投影是中心投影的特例，除具有中心投影的基本性质外，还具有以下基本性质： ①定比性：直线上两线段之比，等于其投影之比。图7中，点C是直线AB上的一点。 点C将AB分成的两段之比等于其投影的两段之比，即AC:CB=aC:cb,这是由于Aa∥Bb ∥Cc,而AB与b为三平行线间的线段，故平行线将期间的任意线段分成定比。 ②平行性：空间平行的二直线，它们的投影仍互相平行，即AB:CD=ab:cd,如图8 所示 图7平行投影定比性 图8平行直线的投影平行 ③积聚性：若直线、平面与投射方向平行，则直线投影成为一点，平面投影成为一直线 这种性质叫做积聚性。这样的投影叫做有积聚性的投影，如图9所示。 ④实形性：直线段、角度、平面图形平行于投影面时，其投影分别反映直线段的实长、 真角和实形，如图10
4 ③ 从属性：若点位于直线上，则其投影也位于直线的投影上。如图 5 中点 M、N 在直 线 AB 上，其投影 m、n 也在直线的投影 ab 上。 2）平行投影法：投射线都互相平行的投影方法称为平行投影法（图 6）。 平行投影法又可分为两种： ① 斜投影法：投射线与投影面相倾斜的平行投影法。如图所示 6a。 ② 正投影法：投射线与投影面相垂直的平行投影法。如图所示 6b。 P 投影面 物体的 斜投影 空间物体 投射方向 P 投影面 空间物体 投射方向 物体的 正投影 H H a） b） 图 6 平行投影法 平行投影是中心投影的特例，除具有中心投影的基本性质外，还具有以下基本性质： ① 定比性：直线上两线段之比，等于其投影之比。图 7 中，点 C 是直线 AB 上的一点。 点 C 将 AB 分成的两段之比等于其投影的两段之比，即 AC：CB = ac：cb，这是由于 Aa∥Bb ∥Cc ，而 AB 与 ab 为三平行线间的线段，故平行线将期间的任意线段分成定比。 ② 平行性：空间平行的二直线，它们的投影仍互相平行，即 AB：CD=ab：cd，如图 8 所示。 c b a c d b a c m(n） a N M A S D C B A C B A 图 7 平行投影定比性 图 8 平行直线的投影平行 ③ 积聚性：若直线、平面与投射方向平行，则直线投影成为一点，平面投影成为一直线， 这种性质叫做积聚性。这样的投影叫做有积聚性的投影，如图 9 所示。 ④ 实形性：直线段、角度、平面图形平行于投影面时，其投影分别反映直线段的实长、 真角和实形，如图 10
超通 图9与投射方向平行的直线、平面的投影 图10平行投影几何元素的投影 ⑤位移性：几何元素相对于投影面平移时，其投影不变形。 5.工程上常用的投影图 图作为一种工具，对于解决工程及一些科学技术问题起着重要的作用。因此对图就有着 严格的要求，一般米说这些要求是： (1)根据图形及相关标注能完全确定其几何元素的空间位置或空间形体的真实形状和大 小： (2)图形应当便于阅读： (3)绘制图形的方法和过程应当简便。 由前述的中心投影法和平行投影法可以看出，不论用哪种投影法，仅仅根据一个投影是 确定不了空间形体的形状和位置的。如图1，只凭点的一个投影b并不能确定该点的空间位 置，因为在同一条投射线上的任何点（如B1,B2,B)都投影为b。又如图11，两个不同形状的 物体在H面上的投影形状是相同的。因此，为了使投影图达到上面所提出的要求，就必须附 加某些条件，根据投影法和附加条件的不同，工程上采用以下四种投影图：正投影图、轴测 投影图、标高投影图和透视投影图 7 b) 图11两个不同形状物体的H面投影相同 图12物体的两面正投影图 下面分别介绍这四种投影图的主要特点和应用范围。 (1)正投影图利用正投影的方法，把形体投射到两个或两个以上互相垂直的投影面上
5 a) b) 图2-7 图2-8 c b a b a C B A B A S S b c m(n） a N M C B A 图 9 与投射方向平行的直线、平面的投影 图 10 平行投影几何元素的投影 ⑤位移性：几何元素相对于投影面平移时，其投影不变形。 5．工程上常用的投影图 图作为一种工具，对于解决工程及一些科学技术问题起着重要的作用。因此对图就有着 严格的要求，一般来说这些要求是： （1）根据图形及相关标注能完全确定其几何元素的空间位置或空间形体的真实形状和大 小； （2）图形应当便于阅读； （3）绘制图形的方法和过程应当简便。 由前述的中心投影法和平行投影法可以看出，不论用哪种投影法，仅仅根据一个投影是 确定不了空间形体的形状和位置的。如图 1，只凭点的一个投影 b 并不能确定该点的空间位 置，因为在同一条投射线上的任何点(如 B1,B2,B3)都投影为 b。又如图 11，两个不同形状的 物体在 H 面上的投影形状是相同的。因此，为了使投影图达到上面所提出的要求，就必须附 加某些条件，根据投影法和附加条件的不同，工程上采用以下四种投影图：正投影图、轴测 投影图、标高投影图和透视投影图。 H H a） b） 图 11 两个不同形状物体的 H 面投影相同 图 12 物体的两面正投影图 下面分别介绍这四种投影图的主要特点和应用范围。 （1）正投影图 利用正投影的方法,把形体投射到两个或两个以上互相垂直的投影面上
(图12a),再按一定规律把这些投影面展开成一个平面，便得到正投影图（图12b)。根据正投 影图很容易确定物体的形状和大小，其缺点是直观性较差，须经过一定训练以后就能看懂。 正投影图在工程上用得最广，也是本课程学习的重点。 (2)轴测投影图利用平行投影法，把物体连同它所在的坐标系一起投影到一个投影面 上，便得到轴测投影图（图13）。轴测投影图（俗称立体图）有一定的立体感，容易看懂，但画 起来较麻烦，并且对复杂机件也难以表达清楚，所以在工程上一般只作为辅助性的图来运用。 a)投影情况 b)轴测投影图 图13物体的轴测投影图 (3)标高投影图标高投影图是利用正投影法，将物体投射在一个水平投影面上得到 的（图14）。为了解决物体高度方向的度量问题，在投影图上画出一系列的等高线，并在等高 线上标出高度尺寸（标高）。这种图主要用于地形图以及土建工程、道路工程图中表示土木结 构或地形。 b) 图14标高投影图 (4)透视投影图透视投影图是根据中心投影法绘制的，这种图符合人眼的视觉效果 看起来比较自然，尤其是表示庞大的物体时更为优越。但是由于它不能很明显地把真实形状 和度量关系表示出来，同时由于作图很复杂，所以目前主要在建筑工程上作辅助性的效果图 使用（图15）。随者计算机绘图的发展，透视图在工程上的应用将会迅速增加。在透视图中， 由于视点、画面、物体位置的变化，可形成各种各样的透视图，一般将其分为三类，如图15b 6
6 (图 12a)，再按一定规律把这些投影面展开成一个平面，便得到正投影图(图 12b)。根据正投 影图很容易确定物体的形状和大小，其缺点是直观性较差，须经过一定训练以后就能看懂。 正投影图在工程上用得最广，也是本课程学习的重点。 （2）轴测投影图 利用平行投影法，把物体连同它所在的坐标系一起投影到一个投影面 上，便得到轴测投影图(图 13)。轴测投影图(俗称立体图)有一定的立体感，容易看懂，但画 起来较麻烦，并且对复杂机件也难以表达清楚，所以在工程上一般只作为辅助性的图来运用。 P Z X Y O Z S X Y 1 O1 1 1 a）投影情况 b）轴测投影图 图 13 物体的轴测投影图 （3）标高投影图 标高投影图是利用正投影法，将物体投射在一个水平投影面上得到 的(图 14)。为了解决物体高度方向的度量问题，在投影图上画出一系列的等高线，并在等高 线上标出高度尺寸(标高)。这种图主要用于地形图以及土建工程、道路工程图中表示土木结 构或地形。 H 50 60 70 70 60 50 a） b） 图 14 标高投影图 （4）透视投影图 透视投影图是根据中心投影法绘制的，这种图符合人眼的视觉效果， 看起来比较自然，尤其是表示庞大的物体时更为优越。但是由于它不能很明显地把真实形状 和度量关系表示出来，同时由于作图很复杂，所以目前主要在建筑工程上作辅助性的效果图 使用(图 15a)。随着计算机绘图的发展，透视图在工程上的应用将会迅速增加。在透视图中， 由于视点、画面、物体位置的变化，可形成各种各样的透视图，一般将其分为三类，如图 15b
(一点透视)c(两点透视)人d(三点透视)所示。 a)透视投影 c)两点透视 d)三点透视 图15透视投影图 此外，许多科学研究、市场行情分析、工程管理等，常用图线、图表直观形象地表示研 究结果、市场走势、影响因素及目标决策。 由于应用正投影法能在投影面上较正确地表达空间物体的形状和大小，而且作图也比较 方便，因此在工程制图中得到广泛的应用。本书主要叙述正投影方法。 6.图形语言的形成及发展 几千年来，人们利用各种图形来表达交流思想。人类最早是用树枝在地上作画，在山洞 里的墙上作画。中国、古埃及的象形文字如图16所示。 △图T P4 图16象形文字 印刷的发明对人类思想交流提供了更便利的途径。达·芬奇(1452-1519)，一位杰出的 雕塑家、艺术家、科学家、工程师。他利用颜色、光、阴影作画，设计绘制了许多机械装备 图。 l8世纪，一位法国数学家蒙日，出版了一本书《La Geometric Descriptive》,是第一本画
7 （一点透视）、c（两点透视）、d（三点透视）所示。 a）透视投影 b）一点透视 c）两点透视 d）三点透视 图 15 透视投影图 此外，许多科学研究、市场行情分析、工程管理等，常用图线、图表直观形象地表示研 究结果、市场走势、影响因素及目标决策。 由于应用正投影法能在投影面上较正确地表达空间物体的形状和大小，而且作图也比较 方便，因此在工程制图中得到广泛的应用。本书主要叙述正投影方法。 6．图形语言的形成及发展 几千年来，人们利用各种图形来表达交流思想。人类最早是用树枝在地上作画，在山洞 里的墙上作画。中国、古埃及的象形文字如图 16 所示。 图 16 象形文字 印刷的发明对人类思想交流提供了更便利的途径。达·芬奇（1452-1519），一位杰出的 雕塑家、艺术家、科学家、工程师。他利用颜色、光、阴影作画，设计绘制了许多机械装备 图。 18 世纪，一位法国数学家蒙日，出版了一本书《La Geometric Descriptive》，是第一本画
法几何的书。在19世纪的工业革命中，由于表达设计思想和制造工业产品的需要，技术图形 应运而生。 20世纪五十年代，计算机的出现，使得图形的表达进入一个新的时代。三维立体的图示 已得到愈来愈广泛的应用。人们利用图形米进行交流的途径和方法也愈来愈多，利用图形米 进行沟通和交流，是每一个工程技术人员必须掌握的技能。 人类从在：洞墙避上作画到利用象形文字来表法世界。从击出洞开哈建浩房层到今天 摩天大楼的巍然耸立（图17）：从地面升到天空乃至飞出地球（图18）。每一次飞跃都离不开 图形的表达、交流和沟通，图形是人类发展的有力工具。 图17现代建筑（效果图） 图18现代高速运输工具 一种新机器、结构或系统被实现之前，必须在设计者脑中有一个轮廓，这种原始的想法 或观点通常徒手画在纸上或用电脑绘制成图片，同时以这些图形语言与别人进行交流，随着 想法的完善，这些原始的简图会被另一些简图代替。 实际上，工程师和制图者必须学会利用图形语言进行读或写，工程师和设计团队中的每 一个人必须互相之间能够迅速准确地用图形语言进行交流，就像木工必须学会使用木工工具 一样。工程师、设计师和制图者必须学会专业制图这种工具。虽然CAD在很多情况下已经 代替了传统的制图方法，但是图形语言的基本原理保持不变，电脑不能替代人脑，要求电脑 做的东西，必须是在人脑里已想象出的，所以无论电脑多么高级，只有具备图形思维能力的 人，才能发挥电脑的功能。那些精通图形交流的学生，将会顺利地通过后继课程的学习，并 将会为企业做出贡献，为社会创造财富。 古人云“需要是发明之母”，这句话仍然正确。了解需要，是创造的契机。一种新的机 器、结构、系统或设各都是需要的结果。当一种新的立品有需求时，人们会在能力节用内购 买和持续使用。但任何一种新产品在进入生产之前，某些问题是必须解决的，如这种物品的 潜在市场对象是什么？消费者是否能认同这种物品的销售价格？如果潜在市场十分巨大，销 售价格也比较合理，那么发明者、设计者和公司负责人可能会对这种新物品进行研制、生产 和市场策划一一即工程设计。 在工程设计过程中，工程师必须能够绘制理想的简图，计算应力，分析运动，确定部 8
8 法几何的书。在 19 世纪的工业革命中，由于表达设计思想和制造工业产品的需要，技术图形 应运而生。 20 世纪五十年代，计算机的出现，使得图形的表达进入一个新的时代。三维立体的图示 已得到愈来愈广泛的应用。人们利用图形来进行交流的途径和方法也愈来愈多，利用图形来 进行沟通和交流，是每一个工程技术人员必须掌握的技能。 人类从在山洞墙壁上作画到利用象形文字来表达世界；从走出山洞开始建造房屋到今天 摩天大楼的巍然耸立（图 17）；从地面升到天空乃至飞出地球（图 18）。每一次飞跃都离不开 图形的表达、交流和沟通，图形是人类发展的有力工具。 图 17 现代建筑（效果图） 图 18 现代高速运输工具 一种新机器、结构或系统被实现之前，必须在设计者脑中有一个轮廓，这种原始的想法 或观点通常徒手画在纸上或用电脑绘制成图片，同时以这些图形语言与别人进行交流，随着 想法的完善，这些原始的简图会被另一些简图代替。 实际上，工程师和制图者必须学会利用图形语言进行读或写，工程师和设计团队中的每 一个人必须互相之间能够迅速准确地用图形语言进行交流，就像木工必须学会使用木工工具 一样。工程师、设计师和制图者必须学会专业制图这种工具。虽然 CAD 在很多情况下已经 代替了传统的制图方法，但是图形语言的基本原理保持不变，电脑不能替代人脑，要求电脑 做的东西，必须是在人脑里已想象出的，所以无论电脑多么高级，只有具备图形思维能力的 人，才能发挥电脑的功能。那些精通图形交流的学生，将会顺利地通过后继课程的学习，并 将会为企业做出贡献，为社会创造财富。 古人云“需要是发明之母”，这句话仍然正确。了解需要，是创造的契机。一种新的机 器、结构、系统或设备都是需要的结果。当一种新的产品有需求时，人们会在能力范围内购 买和持续使用。但任何一种新产品在进入生产之前，某些问题是必须解决的，如这种物品的 潜在市场对象是什么？消费者是否能认同这种物品的销售价格？如果潜在市场十分巨大，销 售价格也比较合理，那么发明者、设计者和公司负责人可能会对这种新物品进行研制、生产 和市场策划——即工程设计。 在工程设计过程中，工程师必须 能够绘制理想的简图，计算应力，分析运动，确定部
件尺寸，选取材料和生产方法，制作设计装配图，零件工作图，生产准备书和设计说明书， 说明书中包括大量的生产制造、安装和维修的细节。为了执行和管理大量的工作任务，工程 师必须灵活使用徒手图，他们必须能够记录和交流想法以便相互协助和综合设计团队的设计 思想。要把徒手图的便利和计算机绘图的高效结合起来，就必须对图形语言有详细的了解。 精通空间形体的图形表达方法，才能成为利用计算机进行设计和绘图的工程师和设计者。 典型的工程和设计部门里有很多有经验的工程师、设计师和刚毕业的学生。工作中有许 多需要学习的东西，无经验者必须从低水平做起，随着经验的增长逐渐走到相应的位置。 尽管地球上的人们讲不同的语言，但统一的语言很早以前已经存在，那就是图形。到了 现在，这种形式己经简化成抽象的符号。一张图纸可以是一个真实物体的图形代表，也可以 是设计方案。图形可能有很多形式，但代表性的图形方法是一种世界性交流思想的基本形式。 7.我国工程图的发展概况 我国是世界文明古国之一，在工程图方面也积累了很多经验，留下了丰富的历史遗产。 从四千多年前殷商时代留下的陶器，骨板和铜器上的花纹就可看出，我们的祖先在当时就 有简单的绘图能力，掌握了画几何图形的技能。早在三千多年前的春秋时代，在技术著作《周 礼考工记》中已述及了使用规矩、绳墨、悬垂等绘图和施工的工具。在两千多年前的数学名 著《周牌算经》中，就以讲述用边长3、4、5定直角三角形的绘图方法，以及固定直角三角 形的弦，直角顶点的轨迹便是圆的绘图轨迹，汉代刘歆（约公元前30年）求出了近似圆周率 31416。在我国历代遗留下来的许多著作中也有很多工程图样，如宋代李戒的《营造法式》（公 元1100年成书，公元1103年刊行)，共36卷，其中建造房屋的图样达6卷之多，如宋代苏 颂的《新仪象法要》、元代王祯的《农书》、明代宋应星的《天工开物》和徐光启的《农政全 书》、清代程大位的《算法统筹》等。 我国1956年由原第一机械工业部发布了第一个部颁标准《机械制图》，1969年由国家利 学技术委员会发布了第一个国家标准《机械制图》，随后，又颁布了国家标准《建筑制图》， 使全国主要的制图标准得到了统一。为了进一步适应工农业生产和科学技术的发展，分别于 1970、1974、1984年修订了国家标准《机械制图》。同样，房屋建筑制图的各个方面的国家 标准也陆续制定和修订，在其它的工程技术领域里，有些部门也逐步制定了有关制图方面的 标准。这些制图标准仍将随着工农业生产和科学技术的发展而不断修订或制定，1998又制定 了对各工程领域的技术图样共同使用的统一的国家标准《技术制图》。有关工程图的相关标准 规定仍在继续修订颁布。 8.工程技术导引* (1)工程技术领域与工程图的应用概述 现代工程技术领域包括：航空航天工程、农业工程、化学工程、土木建筑工程、运输工 程、信息电气工程、核工程、石油工程、机械工程等，所有的工程技术领域都采用工程图样 来表达其设计结果，而且所有的工程领域都与机械工程相关。 各工程技术领域都分为基础研究与设计技术。基础研究是通过研究已知的原理来发现新 的概念和基本原理。设计技术则是将这些新的概念和基本原理转化成实际应用成果，以提高技 术发展水平
9 件尺寸，选取材料和生产方法，制作设计装配图，零件工作图，生产准备书和设计说明书， 说明书中包括大量的生产制造、安装和维修的细节。为了执行和管理大量的工作任务，工程 师必须灵活使用徒手图，他们必须能够记录和交流想法以便相互协助和综合设计团队的设计 思想。要把徒手图的便利和计算机绘图的高效结合起来，就必须对图形语言有详细的了解。 精通空间形体的图形表达方法，才能成为利用计算机进行设计和绘图的工程师和设计者。 典型的工程和设计部门里有很多有经验的工程师、设计师和刚毕业的学生。工作中有许 多需要学习的东西，无经验者必须从低水平做起，随着经验的增长逐渐走到相应的位置。 尽管地球上的人们讲不同的语言，但统一的语言很早以前已经存在，那就是图形。到了 现在，这种形式已经简化成抽象的符号。一张图纸可以是一个真实物体的图形代表，也可以 是设计方案。图形可能有很多形式，但代表性的图形方法是一种世界性交流思想的基本形式。 7. 我国工程图的发展概况 我国是世界文明古国之一，在工程图方面也积累了很多经验，留下了丰富的历史遗产。 从四千多年前殷商时代留下的陶器，骨板和铜器上的花纹就可看出，我们的祖先在当时就已 有简单的绘图能力，掌握了画几何图形的技能。早在三千多年前的春秋时代，在技术著作《周 礼考工记》中已述及了使用规矩、绳墨、悬垂等绘图和施工的工具。在两千多年前的数学名 著《周髀算经》中，就以讲述用边长 3、4、5 定直角三角形的绘图方法，以及固定直角三角 形的弦，直角顶点的轨迹便是圆的绘图轨迹，汉代刘歆（约公元前 30 年）求出了近似圆周率 3.1416。在我国历代遗留下来的许多著作中也有很多工程图样，如宋代李诫的《营造法式》（公 元 1100 年成书，公元 1103 年刊行），共 36 卷，其中建造房屋的图样达 6 卷之多，如宋代苏 颂的《新仪象法要》、元代王祯的《农书》、明代宋应星的《天工开物》和徐光启的《农政全 书》、清代程大位的《算法统筹》等。 我国 1956 年由原第一机械工业部发布了第一个部颁标准《机械制图》，1969 年由国家科 学技术委员会发布了第一个国家标准《机械制图》，随后，又颁布了国家标准《建筑制图》， 使全国主要的制图标准得到了统一。为了进一步适应工农业生产和科学技术的发展，分别于 1970、1974、1984 年修订了国家标准《机械制图》。同样，房屋建筑制图的各个方面的国家 标准也陆续制定和修订，在其它的工程技术领域里，有些部门也逐步制定了有关制图方面的 标准。这些制图标准仍将随着工农业生产和科学技术的发展而不断修订或制定，1998 又制定 了对各工程领域的技术图样共同使用的统一的国家标准《技术制图》。有关工程图的相关标准 规定仍在继续修订颁布。 8. 工程技术导引※ （1）工程技术领域与工程图的应用概述 现代工程技术领域包括：航空航天工程、农业工程、化学工程、土木建筑工程、运输工 程、信息电气工程、核工程、石油工程、机械工程等，所有的工程技术领域都采用工程图样 来表达其设计结果，而且所有的工程领域都与机械工程相关。 各工程技术领域都分为基础研究与设计技术。基础研究是通过研究已知的原理来发现新 的概念和基本原理。设计技术则是将这些新的概念和基本原理转化成实际应用成果,以提高技 术发展水平
航空航天工程所研究的是与飞机、航天器等相关的原理与技术问题，涉及学科领域广， 但机械是其中必不可少的重要研究内容 农业工程所研究的农用设备与机械，包括汽油和柴油发动的装置（如泵、灌溉机械和拖 拉机)及各种农田作业、农副产品加工和饲养禽畜用供暖系统的机械，还有现代工厂化农业 生产所需要的系统装置。 十木建箱T程是一门最古老的工程学料应与我们几平所有的日常牛活密切相关，我 居住和工作的大楼、赖以生活的给排水系统都是土木工程的产物。这些工程的建设离不开机 械设备，这些设备习惯被称之为建筑机械设备，其设计结果均采用图样表达。 信息电气工程相关的是电能的利用与分配设备和电子设备如计算机、电子仪器仪表及自 动控制设备笔」 工业工程是较新的工程专业之一。工业工程是研究由人力、材科和设备构成的综合系统 的设计、改进和安装。它运用数学、物理学和社会科学方面的专业知识和技巧以及工程分析 和设计方面的原理和方法来规定预测和评价由这样的系统获得的结果。工业工程与其他工程 学科的区别在于它与人类及其行为和工作条件密切相关。通常，工业工程师需要管理人力、机 器设备、材料、方法、经费和有关的市场 工业工程是关于各类社会化组织有效运作的科学，也称为“作业的科学”(Science of Operation)。它是惟一一门以系统效率和效益为目标的工程技术，是运用自然科学知识、工程 技术方法和社会科学的理念，对各种系统进行综合设计和优化的一个新兴学科。世界上多数 先进的工业化国家，都有长期应用工业工程研究与实践的历史，其经济发展与工业工程专业 的成功应用有着密切联系。 核工程的和平利用分为两大类：幅射和核动力反应堆。幅射是能量以被的形式浦过物质 或空间进行传播。在原子物理学中，辐射包括高速运动的粒子(射线、自由中子等)，Y射线 以及x射线。核科学与植物学、化学、医学、生物学密切相关。核反应堆用作燃料以常规方 式带动涡轮发电机发电。 石油工程的主要课题是寻找石油与天然气，及研究各种石油产品的喻送和分离技术。油 气开采除了必需的地质资料以外，还必须要求机械工程师研究设计出高效的钻井与采油设备 石油炼制与化学工程涉及的化工设备分为通用机械设备和专用化工设备。其中通用设备属于 机械工程范畴。地下开采矿石也要求机械工程师研究设计新型的矿山机械，以提高生产率， 降低劳动强度。 发电需要原动机为发电机提供动力来生产电能。机械工程师设计和监督蒸汽机、涡轮机、 内燃机和其他原动机的运行。 运输包括载重汽车、公共汽车、小汽车、机车、船舶以及飞机的设计和制造，这些都由 机械工程师进行。 航空科学与技术要求机械工程师不仅要研制飞机控制系统和环境系统，而且要研制飞机 的发动机。 船舶由蒸汽机、类油机或燃气发动机提供动力.它们由机械工程师进行设计。船的上的照 明、供水、制冷和通风等都由供电设备供给动力，也是由机械工程师设计的 制造业要求机械工程师不断设计新的产品，提高制造产品的经济效益。并保证产品符合 质量要求。 10
10 航空航天工程所研究的是与飞机、航天器等相关的原理与技术问题，涉及学科领域广， 但机械是其中必不可少的重要研究内容。 农业工程所研究的农用设备与机械，包括汽油和柴油发动的装置（如泵、灌溉机械和拖 拉机）及各种农田作业、农副产品加工和饲养禽畜用供暖系统的机械，还有现代工厂化农业 生产所需要的系统装置。 土木建筑工程是一门最古老的工程学科,它与我们几乎所有的日常生活密切相关，我们 居住和工作的大楼、赖以生活的给排水系统都是土木工程的产物。这些工程的建设离不开机 械设备，这些设备习惯被称之为建筑机械设备，其设计结果均采用图样表达。 信息电气工程相关的是电能的利用与分配设备和电子设备如计算机、电子仪器仪表及自 动控制设备等。 工业工程是较新的工程专业之一。工业工程是研究由人力、材科和设备构成的综合系统 的设计、改进和安装。它运用数学、物理学和社会科学方面的专业知识和技巧以及工程分析 和设计方面的原理和方法来规定预测和评价由这样的系统获得的结果。工业工程与其他工程 学科的区别在于它与人类及其行为和工作条件密切相关。通常,工业工程师需要管理人力、机 器设备、材料、方法、经费和有关的市场。 工业工程是关于各类社会化组织有效运作的科学，也称为“作业的科学”（Science of Operation）。它是惟一一门以系统效率和效益为目标的工程技术，是运用自然科学知识、工程 技术方法和社会科学的理念，对各种系统进行综合设计和优化的一个新兴学科。世界上多数 先进的工业化国家，都有长期应用工业工程研究与实践的历史，其经济发展与工业工程专业 的成功应用有着密切联系。 核工程的和平利用分为两大类：辐射和核动力反应堆。辐射是能量以波的形式通过物质 或空间进行传播。在原子物理学中，辐射包括高速运动的粒子(α射线、自由中子等),γ射线 以及χ射线。核科学与植物学、化学、医学、生物学密切相关。核反应堆用作燃料以常规方 式带动涡轮发电机发电。 石油工程的主要课题是寻找石油与天然气，及研究各种石油产品的输送和分离技术。油 气开采除了必需的地质资料以外，还必须要求机械工程师研究设计出高效的钻井与采油设备。 石油炼制与化学工程涉及的化工设备分为通用机械设备和专用化工设备。其中通用设备属于 机械工程范畴。地下开采矿石也要求机械工程师研究设计新型的矿山机械，以提高生产率， 降低劳动强度。 发电需要原动机为发电机提供动力来生产电能。机械工程师设计和监督蒸汽机、涡轮机、 内燃机和其他原动机的运行。 运输包括载重汽车、公共汽车、小汽车、机车、船舶以及飞机的设计和制造，这些都由 机械工程师进行。 航空科学与技术要求机械工程师不仅要研制飞机控制系统和环境系统,而且要研制飞机 的发动机。 船舶由蒸汽机、柴油机或燃气发动机提供动力,它们由机械工程师进行设计。船舶上的照 明、供水、制冷和通风等都由供电设备供给动力，也是由机械工程师设计的。 制造业要求机械工程师不断设计新的产品，提高制造产品的经济效益。并保证产品符合 质量要求