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1、田文峰 主讲, 工程图学课程的定义 工程图学是一门研究用图形表达工程与产品的信息与定义的课程,包括图形理解和图样绘制,即读图与绘图,一、绪论,法国科学家加斯帕蒙日(Gaspard Monge 17461818) 1795年在巴黎高等师范学校任教画法几何。其讲课稿1798年正式获准发表，名曰画法几何学，它是工程图学史上发展的里程碑。,现代工程图学不再仅仅是一门限于投影和工程知识的基础性学科，而是由计算机、数学、物理学、工程学、智能和思维科学，多学科交叉形成的一门具有崭新内容的相对独立的学科。,其研究的内容不仅涉及现代生产工程中显示对象（产品信息）的描述、传递与综合，而且可以作为工程上很多物理、化
2、学、生物研究过程的可视性工具。,第1章 产品的设计过程与表达方法,1.1产品的设计过程,产品是人类为了生存和发展的需要而改造自然界的产物。,产品包括的范围极其广泛,如船舶设计、飞机设计、汽车设计、家电设计、电子产品设计、服装设计、建筑设计、园林设计,产品的设计过程,产品构思与产品表达是产品设计阶段中的重要组成部分,产品构思即构形写、说、画,只有“画”，能将构思的“形”用三维、二维以及一维等形象地表达出来,1.2产品的表达方法,产品的表达“画”技术图样,技术图样是表达产品形状、大小和技术要求的重要技术资料，是一种信息载体。,技术图样可以用三维模型来表达，也可以用二维工程图来表达；技术图样的载体可
3、以是纸质的，也可以是计算机存储的数字信息,以微调瓷介质电容器为例,动画1,动画2,微调瓷介质电容器是由7个零件装配而成的、各个零件的形状以及零件之间的相对位置、连接关系、装配关系、安装顺序等,旋转转轴，陶瓷动片就跟着旋转，陶瓷动片与陶瓷定片的涂银部分的重叠量发生改变，从而起到增减电容量的作用，这就是微调瓷介质电容器的工作原理。,三维模型表达产品时可视化程度高、形象直观、设计效率高，但其尺寸标注和出图能力差,二维工程图表达，是根据多面正投影原理，采用各种视图、剖视图等方法按照完整、清晰、合理的原则绘制的，具有规范、通用等优点，但直观性差。,有200的历史，,由上述定义可明确以下几点： (1)课程
4、的研究对象 工程与产品的工程图样或信息 模型,(2)课程的作用 是工程与产品信息的主要载体；是技术交流的主要手段；是工程师的设计语言,1.3本课程的学习任务,本课程是研究产品表达规律及方法的一门学科，包括创建、绘制、阅读三维与二维技术图样，主要是机械技术图样。,本课程的学习任务主要有以下几点：,(1)培养学生的空间形体表达能力和空间想象能力，逐步提高学生的三维形体构思能力和创新性的三维形体设计能力，为工程设计奠定基础。,(2)学习投影理论和正确的图学思维方法，培养学生用投影法表达三维形体的能力。,(3)培养学生使用绘图软件进行三维表达与二维表达的能力。即培养学生的计算机绘图，仪器绘图和徒手绘草
5、图的能力以及阅读各种介质存储的图样的能力。,(4)培养学生的工程意识，贯彻、执行国家标准。,(5)培养学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力以及耐心细致的工作作风和认真负责的工作态度。,通过学习本课程的三维造型、投影理论等相关知识，可有效地开发学习者的智力，提高其综合素质。,1.4本课程的学习方法,本课程的特点是既有系统理论又偏重于实践。,要反复画图和读图等才能逐步掌握本课程知识。,“画图”将实物或头脑中的三维形体用三维建模技术或根据投影原理采用适当的表达方法表达出来。,“读图”查看三维模型或采用形体分析法逆向思考转化为头脑中的三维形体。,若要设计一圆台状立体,（1）人获取知识并能灵活地运用
6、知识必须经过感觉、知觉、记忆、思维、应用等过程。结合教学进度，加强对教学过程中使用的模型、零件、部件的感性认识，为提高空间构思设计能力积累形体资料。,（2）从概念入手，认真学习投影理论和图学思维方法，打破思维定势，改善思维品质，为今后的学习和工作中能更好地获取知识、运用知识，创造性地解决所遇到的问题打下基础。,（3）正确处理投影理论、造型技术与计算机绘图、计算机造型的关系，前者是基础理论，后者是再现理论的手段，避免不重视基础理论。,（4）空间思维能力和空间想象能力的培养是循序渐进的，因此，在学习过程中必须随时进行从空间形体到平面图形和平面图形到空间形体的互相联想的思维活动，只有这样才能真正掌握
7、投影理论。,（5）上课认真听讲、积极思考，课后争取独立完成作业。只有通过一定数量的练习才能深入理解、掌握投影理论和图学思维方法。,（6）严格遵守国家标准，努力做到设计的技术图样正确规范。这是进行技术交流和指导、管理生产的必备的素质。,在学习过程中，有意识地培养自己的工程意识、标准意识；有意识地培养自己的自学能力和创新能力，这是21世纪优秀科技人才必须具备的基本素质。,讲课特点（1）需作笔记时会留时间给大家 （2）中间穿插课堂练习：书、习题集、绘 图仪器、草稿纸均需带齐,第2章 几何实体的构成方式,任何机器或部件都是由若干零件按一定的装配连接关系和技术要求装配起来的。,2.1几何立体分类,零件是
8、构成机器或部件的最小单元,从几何构形的角度来看，大都由棱柱、棱锥、圆柱、圆锥等组成,按照立体构成的复杂程度，可将立体分为简单几何体和复杂几何体,简单几何体基本体,复杂几何体组合体,单一的几何体,一次完整的构形操作所得到的实体,基本体,2.2基本体的构成方式,依据现代三维设计理念，基本体都是通过扫描法构成的。,扫描法是指一截面线串沿着某一条轨迹线移动，,移动的结果即所扫掠过的区域可以构成的实体或片体,截面线串可以是曲线，也可以是曲面，又称为特征图形。,（1）拉伸运算方式,（2）旋转运算方式,（3）扫掠运算方式,（4）放样运算方式,由若干个基本体按照一定的相对位置和组合方式有机组合而形成的较为复杂
9、的形体称为组合体,将组合体分解成由若干基本体组成的方法，称为形体分析法。,线面分析法：分析各个基本体 的特征平面的形状和相对位置的方法,2.3组合体的构成方式,2.3.1组合体的组合方式,组合体中各基本体间的组合方式有三种形式： 叠加（形体加运算）填料 切割（形体减运算）除料 交割（形体交运算）求交,切割和交割组合体在空间应相交,通常用CSG表示法直观地描述组合体的构成,2.3.2组合体的构成分析,CSG表示法是用一棵有序的二叉树来表示组合体的集合构成方式,若干个相同的基本体，通过不同的布尔运算方式可以等到不同的结构。,同一个组合体，以不同的组合方式分析，其构造过程不同，且有不同的截面线串,分
10、析截面线串的真正意义是确立构成组合体的特定表面，截面线串又称为特征图形,构成组合体时，必须合理地分解组合体，要通过反复假想分解或还原而确立最佳的构造过程。以分解为符合基本体构成特点的数量最少、布尔运算过程最简单的立体为最佳。,第3章 制图的基本知识和轴测图,3.1制图国家标准的基本规定,工程图样的特点： 1.表达工程与产品（物体）的形状、大小和有关技术要求的图形。 2.具有可交流性和可应用性（它是反映设计者设计思想、记录创新构想、指导生产加工、交流思想意图的重要工具） 为了便于交流和应用，工程图样的绘制必须遵循一定的标准，即技术制图与机械制图的国家标准。,国标有以下三种执行方式： 强制性的（代
11、号为“GB”） 推荐性的（代号为“GB/T”） 指导性的（代号为“GB/Z”）,一、图纸幅面及标题栏（GB/T14689-1993）,1.图纸幅面尺寸,A0 ：841 1189,其它幅面尺寸，图纸沿长边对折得到小1号图纸,表1-1 图纸幅面,841,1189,0,A0,必要时，可以按规定加长图纸的幅面。幅面的尺寸由基本幅面的短边成整数倍增加后得出。图中虚线为加长后的图纸幅面。,图1-1 基本幅面与加长图纸幅面,周边,图框线,纸边界线,2.图框格式,分不留装订边和留装订边两种，同一产品只能选其中一种。,周边,图框线,纸边界线,标题栏方位（GB/T14689-1993),标题栏文字方向为看图方向,
12、标题栏格式（GB/T10609.1-1989),3.标题栏,4. 附加符号： 对中符号、方向符号以及剪切符号 和图幅分区符号等,二、比例（GB/T14690-1993）,图样：实物 放大：2：1 缩小：1：2,表1-2 绘图的优先比例,表1-3 绘图的比例,需要按比例绘图时，应由表1-2选取适当的比例，必要时也允许选取表1-3中的比例,绘制同一机件的各个视图时应尽量采用相同的比例，并在标题栏中比例项内填写，当某个视图需要采用不同比例时，必须另行标注。,三、字体（GB/T14691-1993）,1. 字体工整、笔划清楚、间隔均匀、排列整齐,2. 字体高度用h表示，单位为mm。其公称尺寸系列为：
13、1.8 、 2.5、3.5、5、7、10、14、20。如需要书写更大的字，其字体高 度应按 的比率递增,书写字体的基本要求：,3. 汉字写成长仿宋体，高度不小于3.5mm,字宽一般为h/,4. 字母和数字分为A型和B型，但在同一图样上只能 用一种形式的字体。字母和字体可以写成直体和斜体 ，字头向右斜，与水平基准成75。,如AutoCAD为中国用户提供的符合国标的字体有：西文字体 “gbenor.shx”、“gbeitc.shx” 和“isocp.shx”； 中文字体长仿宋 “gbcbig.shx”和“仿宋GB2312”，宽度比例为2/3。,四、图线型式及应用（GB/T17450-1998）,1
14、.图线型式及应用,计算机绘图程序用代码来表示线型。,四、图线型式及应用（GB/T17450-1998）,2.图线画法,a.各种图线相交应交在线段上,b.虚线、实线为同一方向时，虚线应留空隙, 同一图样中的同类图线的宽度应基本一致。虚线、点划线及双点 划线 的线段长度和间隔应各自大致相等。,注意：, 两条平行线（包括剖面线）之间的距离不小于0.7mm。, 绘制圆的对称中心线时，圆心应为线段的交点。点划线和双点划 线的首末两端应是线段而不是短划。中心线应超出图形轮廓25mm。, 在较小的图形上绘制点划线或双点划线有困难时，可用细实线代替。,五、尺寸标注（GB/T 4458.4-2003） (重点一
15、）,（一）基本规则,（1）真实大小,和图形的大小及精确度无关,（2） 以mm为单位,（3）机件的每一尺寸只标注一次。,1:1,1:2,40,4 cm,不以mm为单位需注出单位符号,（二）尺寸四要素,尺寸界线轮廓线或其延长线,尺寸线必须单独绘制,尺寸数字水平数字字头朝上；垂直数字字头朝左,40,10,25,18,尺寸界线,尺寸线,尺寸数字,尺寸终端箭头和斜线,尺寸终端,（三）尺寸注法,1. 尺寸界线,中心线作轮廓界限,(1)尺寸界线用细实线绘制，并应由图形的轮廓线、轴线或对称中心线处引出，也可利用轮廓线、轴线或对称中心线作尺寸界线。,轮廓线作尺寸界限,尺寸界限允许倾斜画出,圆角地方要从交点出引出界限,(2)在光滑过渡处标注尺寸时，必须用细实线将轮廓线延长，从他们的交点出引出尺寸界线,正确,错误,尺寸线和轮廓线不平行,尺寸线和轮廓线重合,尺寸线和中心线重合,尺寸线为轮廓线的延长线,2 尺寸线,(1)尺寸线不能用其它图线代替，一般也不得与其它图线重合或画在其延长线上。 (2)标注线性尺寸时，尺寸线必须与所标注的线段平行。,3 尺寸数字及箭头,尺寸线上方,尺寸线中间,线要将线断开,(1)线性尺寸的数字一般应写在尺寸线的上方，也允许写在尺寸线 的 中断处 (2)尺寸数字不能被任何图线通过，否则必须将该图线断开,32,(四) 尺寸标注示例,1.线性尺寸,
