工程制图与CAD

1,绪论 Exordium,欢迎大家学习本课程,ENGINEERING DRAWING,工 程 制 图与CAD,学习本课程的意义和目的,工程图学是工程界一门共同的技术语言；是研究应用投影法在平面上图示空间形体、图解空间几何问题以及研究工程图样的绘制和阅读的一门科学，其支撑学科为工程图学理论。,本课程的研究对象,工程图样,本课程的特点,系统的理论性,培养图形思维和表达能力、草图绘制能力、三维构形能力、再现创造能力、计算机绘图能力和美学思想及审美能力。,较强的实践性,投影理论,画法几何,人脑,电脑,基于工程信息的图形学工程图学,总目录,图可以说是科学技术发展的主要源头之一。,图的科学技术内涵,中国古代的传说中，尧舜时期就掌握了几何学的初步知识。史记中关于“大禹治水”的传说有这样一段记载：“陆行乘车，水行乘舟，泥行乘橇，山行乘辇，左准绳，右规矩，以开九州，通九道。”这里的测定物体平直的器具，用以水准测量和直线测量。这里的“规”和“矩”指的就是画圆的圆规和画直线的直角拐尺。商代的甲骨文中的“规矩”二字，就是一手执规画圆的样尺，矩字则像后来的拐形尺。我国墨家的代表作墨经中有关几何学的论述，都说明中国也是几何学萌芽的发源地。,在我国古代，几何学并不叫“几何”，而是叫做“形学”。中文中的“几何”一词，最早是在明代利玛窦、徐光启合译几何原本时，由徐光启所创。当时并未给出所依根据，后世多认为一方面几何可能是拉丁化的希腊语GEO的音译，另一方面由于几何原本中也有利用几何方式来阐述数论的内容，也可能是magnitude（多少）的意译，所以一般认为几何是geometria的音、意并译。,思考与练习,图可以说是科学技术发展的主要源头之一。,画法几何学是研究在平面上用图形表示形体和解决空间几何问题的理论和方法的学科。它吸收了解析几何、投影几何、视觉几何等成就得以形成。,他首次提出了投影原理及投影方法、几何变换理论，建立多面投影体系、用多面正投影图在平面上表达空间形体，从而为画法几何奠定了理论基础。以后各国学者又在投影变换、轴测图及其他方面不断提出新的理论和方法，使这门学科日趋完善。,1799年发表画法几何学,画法几何学的 创始人： 法国数学家 加斯帕蒙日,图的科学技术内涵,图与画法几何,思考与练习,图可以说是科学技术发展的主要源头之一,画法几何学的建立，催生了另一重大学科的诞生，这门学科叫做“工程图学”。工程图学是一门人类对图进行应用型研究的重要理论体系之一。,战国时代中山王墓建筑规划平面图 （约公元前308309年）,古罗马建筑师维特鲁威维亚的建筑十书中的插图,现代工程图样（零件图）,这些早期的工程图样只取其形，即只有形状的描绘而无精确的大小、位置的几何标注和分析计算，更无加工、装配、安装、施工等方面的技术指导。与其说是工程图，不如说更接近于美术图。,不仅用图的形式从内到外清楚地表达了零件的形状，而且用数字、符号、文字等对其大小尺寸、加工制作时的各种技术要求，都作了详细的标注。对于该零件从设计要求、加工制造、检验、测量到安装使用，可以起到了全面的指导性作用。,图的科学技术内涵,图与画法几何,思考与练习,图可以说是科学技术发展的主要源头之一,图的科学技术内涵,图与画法几何,工程图学主要通过画图与识图两个方面来培养和训练人的图学思维能力、空间问题的图示图解能力。它有两大内涵，一是语言表达内涵：它的研究对象是以图形为主的图样，这是工程设计、制造和施工过程中用来表达设计思想的主要工具，也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，因而它被誉为“工程技术界的共同语言”，有着其它任何一种语言和文字无法替代的表达功能和现实作用。,二是工程图学的思维内涵：工程图学中运用的基本分析方法形体分析法，是图学思维的具体体现。所谓形体分析法，就是在对于一个具体的研究对象进行表达时，如一个空间有形实物，首先对其进行“化整为零”，将其分解为若干个基本单元体，对其进行一一对应的投影分析、以及相邻单元体之间的表面连接关系，最后“由零聚整”，得到该完整形体的投影表达；反之，对于某一形体的投影图，要能正确地认识和获得它空间真实的形状、大小和位置，也可用形体分析法来进行，,思考与练习,本课程的主要内容,投影法及投影原理工程图学的理论基础 国家标准的基本规定工程技术语言的“语法规则” 画法几何基础形象与逻辑综合思维训练 投影制图基础图形思维与表达训练 工程图样的绘制与阅读工程设计与表达能力培养 计算机绘图与表达及三维建模计算机应用能力培养,学习本课程的方法,由物到图、由图到物，反复训练，边看边想边画， 眼到心到手到，力求达到手随心欲，心随手至之境界。 切忌死记硬背、只翻书懒动手的不良习惯。,总目录,总目录,9,教学安排 本书共十章，学习7章,共40学时. 第1章 绪论 第2章 仪器作图与徒手作图 第3章 计算机绘图 第4章 投影基础 第5章 组合体和机件的表达 第6章 轴测图生成 第7章 几何造型,10,第二章 仪器绘图与徒手草图,2.1 制图基础知识与工具,2.1.1 制图的标准,正确了解和掌握国家标准技术制图的有关规定，特别是尺寸注法。,11,国家标准 技术制图的基本规定,12,工程图样是现代化工业生产中必不可少的技术资料，每个工程技术人员均应熟悉和掌握有关制图的基本知识和技能。,13,1 图纸幅面和格式 （GB/T 146891993）,1）图纸幅面,幅面代号,841*1189,594*841,420*594,297*420,210*297,B*L,e,c,a,20,10,10,5,25,A0,A1,A2,A3,A4,14,841,1189,0,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。,15,2） 图框格式,在图纸上必须用粗实线画出图框，其格式分为留装订边和不留装订边两种。同一产品的图样只能采用一种图框格式。,16,图框线表示了图纸绘图范围，用粗实线绘制，图框的格式分为有装订框和无装订框两种，边距尺寸根据不同的图纸幅面变化，如下表所示。,17,3） 标题栏,标题栏位于图纸的右下角，其格式与尺寸按国标GB10609.11989的规定。,18,2 比例（GB/T 146901993）,图样的比例是指图样中机件要素的 线性尺寸与实物相应要素的线性尺寸之 比。,图样比例主要分为原值比例(1:1)、放大比例(2:1)、缩小比例(1:2)三种。,应注意：不论采用何种比例绘图， 尺寸数值均按原值注出。,19,20,国家标准GB/T 146901993 技术制图比例对比例的选用作了规定： 绘图时，首先应由表2-2的系列中选取适当的比例；必要时，也允许选取表2-2中带括号的比例。,21,表 2-2,22,表 2-2,23,3 字体（GB/T 146911993）,图样中的字体书写必须做到：字体工整、笔划清楚、间隔均匀、排列整齐。,字体高度（用h表示，单位为mm)的公称 尺寸系列为1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20,汉字-长仿宋字: 横平竖直、注意起落、结构匀称、填满方格。,24,数字和字母,字母和数字可写成斜体或直体，注意全图统一。 斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75。,25,4 图线 (GB/T17450-1998),绘制图样时，应采用技术制图标准规定的图线。图线基本线型共有15种，其中01是连续线，0215为不连续线。下表是种基本线形：,通过基本线型可能的变形可得到许多基本线型之外的其它线型。其中常见的线型有粗实线、细实线、波浪线、细点画线、虚线、双折线、双点画线等，如表所列。,26,辅助用相邻部分的轮廓线,重合剖面轮廓线,视图和视图分限线,螺纹牙底线,轴线对称中心线,可见轮廓线,不可见轮廓线,极限位置轮廓线,尺寸界限,尺寸线,移出剖面轮廓线,剖面线,断裂边界线,各种图线应用示例,27,5 剖面符号（GB4457.5-1984),在剖视图和断面图中，应采用表2-6中所规定的剖面符号。,28,注明：（1）剖面符号仅表示材料类型，材料的名称和代号必须另行注明。 （2）迭钢片的剖面线方向，应与束装中迭钢片的方向一致。 （3）液面用细实线绘制。,29,2.1.1 制图工具,1.图板与丁字尺：图板作绘图时的垫板，丁字尺画水平线用。,4.分规：用来截取某一定长线段或等分线段。,6.铅笔：分画细线的硬芯（H、HB）和描粗线软芯（B、2B）铅笔。,7.曲线板：可用来画非圆曲线。,8.其它工具：削笔刀、量角器、擦图片、橡皮、胶带纸、小刷等。,3.圆规：画圆或圆弧,针尖端应用带台阶一端,以防圆心孔扩大。,2.三角板：45和30-60各一块,配合使用可画15倍角的斜线。,5.比例尺：刻有不同比例的直尺,可从其上直接量取相应长度。,30,1.图板与丁字尺,图板用作图画的垫板，要求表面平坦光洁，用作导边的左边必须平直，土质用胶带纸固定在图板上。为了便于操作，一般向前倾斜20度，如图所示。,2.一字尺,一字尺的作用相当于丁字尺，应为有滑轮及绳子将尺身固定，所以尺身始终保持水平位置，又能上下移动，且不脱离图板，所以用起来比较方便，如图2-9。,31,丁字尺头部应紧靠在图板左导边。,用胶带纸将图纸固定在图板左下方。,画水平线,画垂直线,32,3.三角板,用三角板和丁字尺配合，可画出15倍角的斜线。,用三角板配合，可画出平行线。,33,4.三棱尺,可按需要的比例直接在尺面上截取所需长度。,34,用加长杆配合,可画较大的圆或圆弧,尖端用台阶端作圆心以便定位。,5.圆规,35,6.分规,尖端用锥形针尖。,36,7.直线墨笔,直线墨笔是描图上墨线的主要工具，如图2-14所示。也可以通过计算机绘图直接绘在描图纸上，描图结果可以晒成蓝图。,8.针管绘图笔,针管绘图笔（图2-15）是带有储水装置的上墨工具，适用于技术制图，描图描字，模板绘图，美术设计等。由于使用方便，储水量大，生产，设计单位已常用针管笔代替储水量小的墨笔进行描图。,37,我国已有0.2-1.2 mm 9种针管笔。划线时笔杆倾斜度为80-85 度，不能反方向划线。可配合直尺华直线，装上连接杆，可以与模板配合绘图，写字，还可以利用圆规画圆。,9.铅笔,绘图用铅笔的铅芯分别用B和 H 表示软，硬度。绘图是根据不同的使用要求，应备有以下几种硬度不同的铅笔：B或2B-画粗实线用；H或HB-写字用；H或2H-画细线用，如图2-16。,38,铅笔的用法,加深粗实线时使用 （ B 或 2B铅笔 ）,画细线或起草时使用 （ H或 HB铅笔 ）,39,10.曲线板,绘图用铅笔的铅芯分别用B和 H 表示,找4点连三点依次类推。,40,尺寸注法（GB4458.4-1984),在图样中，除需表达零件的结构形状外， 还需标注尺寸，以确定零件的大小。,尺寸三要素：,（1） 尺寸界线,（2）尺寸线,（3）尺寸数字,2.2 尺寸标注基本规则,41,1 基本规则,（2）以毫米为单位，如采用其它单位时，则必须 注明单位名称。,（3） 图中所注尺寸为零件完工后的尺寸。,（4） 每个尺寸一般只标注一次，并应标注在最 能清晰地反映该结构特征的视图上。,（1）尺寸数值为零件的真实大小，与绘图比例及 绘图的准确度无关。,42,2 尺寸要素,（1） 尺寸界线,尺寸界线用细实线绘制，如图2-18a。尺寸界线一般是图形轮廓线，轴线或对称中心的延长线，超出尺寸终端约2-3mm.尺寸界线一般与尺寸线垂直，必要时允许倾斜。,（2）尺寸线,尺寸线不应与轮廓线或其延长线重合，尺寸线不应与中心线重合，标注线性尺寸时，尺寸线必须与标注的线段平行，相同方向的各尺寸的间隔要均匀，间隔应大于5 mm，以便于标注尺寸数字和有关符号。,43,（3）尺寸线终端,（4）尺寸数字,尺寸线终端有两种形式，箭头或细斜线，如图2-19 所示；箭头适用于各种类型的图形，箭头尖端与尺寸接触，不得超出也不得离开，如图20-20。,表示直径，R表示半径，S表示球面，t表示板状零件 厚度， 表示正方形， 表示正负偏差， 参数分 隔符（如M101，槽宽槽深等）， 表示斜度， - 表示连字符（如4- 10，M101-6H） 表示埋头孔， EQS表示均布等。,44,45,46,线性尺寸数字的方向，一般应按上图所示方向注写，并尽可能避免在图示30范围内标注尺寸，无法避免时应引出标注。,尺寸数字不可被任何图线所通过，否则必须将该图线断 开。,47,2R4,16,24,24,8,3,18,14,半径不注数量,尺寸线应从圆心引出，只画一个箭头,避免尺寸线与尺寸界线交叉应使小尺寸靠近轮廓线,数字方向反,间隔应均匀,尺寸线不应与轮廓线或其延长线重合,数字应在尺寸线上方,尺寸线不应与中心线重合,错误,48,16,14,18,8,24,24,R4,符号,数字,尺寸界线,尺寸线,箭头,正确,3,49,（1）角度尺寸,尺寸线应画成圆弧，其圆心是该角的 顶点。尺寸界线沿径向引出。,角度数字一律水平写。,3 各类尺寸注法示例,50,（2）直径尺寸,标注直径尺寸时，应在尺寸数字前加注 符号10。,标注球面直径时，应在符 号S10前加注符号S10,51,（3）半径尺寸,标注半径尺寸时，应在尺寸数字前加注 符号R9。,标注球面半径时，应在符号R9前加注 符号SR9,应标注在是圆弧的视图上。,52,（4）狭小部位尺寸,3,3,5,3,53,尺寸标注示例,54,对于一个平面图形（也称二维图形），无论是手工还是计算机绘制，其作图原理都是建立在几何学基础之上的。利用几何原理来直接进行图形设计及表达的方法称为图解法。最常见的几何作图有等分线段、正多边形、线段连接，以及椭圆、渐开线、螺旋线等曲线的画法。,2.3 几何作图方法,55,几何型图形的绘制,几何作图方法,图形元素的 定形与定位,图形元素的定形是指决定某一图形元素的形状的要素。如一个矩形的定形要素为它的长和宽、一个圆的定形要素是它的直径或半径，等等。,定形,定位,一个完整的平面图形总是由多个图形元素组合而成的，它们之间的相对位置需一定的数值来保证，这就是定位。如例1中的折线的起点坐标（30，50）、例2中的圆心坐标（75，90）就是折线和圆的定位要素。,思考与练习,56,几何型图形的绘制,几何作图方法,等分线段 的几何作图,例：要求将一直线段AF作5等分,作图原理,计算机绘图,思考与练习,57,几何型图形的绘制,几何作图方法,等分圆周及 圆内接正多边形,六等分圆周及作正六边形,思考与练习,58,几何型图形的绘制,几何作图方法,等分圆周及 圆内接正多边形,五等分圆周及作圆内接正五边形,M,P,Q,N,n等分圆周及作圆内接正n边形 （正九边形的画法）,思考与练习,59,几何型图形的绘制,几何作图方法,等分圆周及 圆内接正多边形,用AutoCAD绘制圆内接正多边形，只需使用绘图工具栏中的“多边形”命令，按命令行提示给出边数及内切圆或外切圆的半径或直径，即可得到所需图形,思考与练习,60,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆的切线的 几何作图法,过圆外一点作圆的切线,思考与练习,61,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆的切线的 几何作图法,作两已知圆的外公切线,（1）作两已知圆O1、O2,（2）以O2为圆心、R1-R2为半径作辅助圆,（3）过O1作辅助圆的切线O1C,（4）连接O2C并延长，交圆O2于C2； 作O1C1/O2C2，连线C1C2即为所求。,思考与练习,62,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆的切线的 几何作图法,作两已知圆的内公切线,（1）作两已知圆O1、O2,（2）以O1O2为直径作辅助圆，再以O2为圆心、 R1+R2为半径作弧，与辅助圆相交于点K,（3）连O2K与圆O2相交于C2,（4）作O1C1/O2C2，连接C1C2即为所求,思考与练习,63,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆的切线的 几何作图法,在AutoCAD中，只要在作切线（即使用直线命令）时，设置并打开“对象捕捉”工具，系统就会自动将直线的一端或两端定位（即捕捉）到切点,思考与练习,64,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,用已知半径但未知圆心位置的圆弧（称为连接圆弧）光滑地连接两已知线段（直线或圆弧），即与两已知线段相切，称为圆弧连接。,连接半径,连接弧,已知直线,已知弧,连接点 (切点),连接 圆心,O,O1,连接点 (切点),已知 圆心,思考与练习,65,用已知半径R的圆弧 连接两相交直线,已知两直线和半径R,圆心轨迹,垂足切点,圆弧连接两相交直线,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,思考与练习,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,用已知半径为R的圆弧 连接两已知圆弧,思考与练习,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,用已知半径为R的圆弧 连接两已知圆弧,外切,思考与练习,68,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,用已知半径为R的圆弧 连接两已知圆弧,内切,思考与练习,69,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,已知直线、圆弧的圆心01、半径R1、连接圆弧半径R,思考与练习,70,几何型图形的绘制,几何作图方法,圆弧 连接,用AutoCAD作圆弧连接十分方便。在被连接的已知线段画好后，使用“修改工具栏”中的“圆角”命令，按命令行的提示给出连接圆弧的半径R即可实现；也可用“绘图工具栏”中“画圆”下的子命令“相切、相切、半径（即选取两个被切的圆或线段及输入连接圆的半径）”即可完成连接过程,用“圆角”命令作圆弧连接,用“画圆”命令作圆弧连接,思考与练习,71,平面图形的尺寸分析,根据尺寸在平面图形中所起的作用， 可分为定形尺寸和定位尺寸两大类,定形尺寸,确定平面图形中各几何元素形状的尺寸,定位尺寸,确定封闭线框或各线段之间相对位置的尺寸,尺寸基准,标注尺寸的起点,几何型图形的尺寸与线段分析,思考与练习,72,根据尺寸在平面图形中所起的作用， 可分为定形尺寸和定位尺寸两大类 。,几何型图形的尺寸与线段分析,平面图形的尺寸分析,思考与练习,73,平面图形的线段分析,根据图形中所注的尺寸和线段间的连接关系，平面图形中的线段可以分为三种,已知线段,中间线段,连接线段,定形尺寸和 定位尺寸都 齐全的线段,有定形尺寸 但定位尺寸 不全的线段,只有定形尺寸而无定位尺寸的线段,几何型图形的尺寸与线段分析,思考与练习,74,平面图形的 线段分析,平面图形的作图步骤 已知线段中间线段连接线段,几何型图形的尺寸与线段分析,平面图形的线段分析,思考与练习,75,几何型图形的尺寸与线段分析,基于AutoCAD的平面图形的作图原理和步骤与上述过程完全相同，也必须依照定位中心线、已知线段、中间线段、连接线段的顺序依次作图。所不同的是，只要灵活运用系统提供的各种绘图、修改、编辑和辅助工具，作图的准确度和速度就可大大地提高。,平面图形的线段分析,思考与练习,76,2.4 平面图形构型设计,2.4.1 平面图形构型设计的一些原则,1、构型应表达功能特征,平面图形构型设计主要是进行轮廓特征设计，对象是工业产品， 设备，工具等。,观察，分析， 综合现有产品,组合各种几何图形形状来表达 功能特征,仿形,创造思维构造新的几何形状,77,几何图形形状和组合的依据，来源于对丰富的现有产品的观察、分析、综合，构成的整个图形应能充分地表达功能特征。构型设计不仅是仿形，更重要的是通过创造思维，构造新的几何形状，表达其美观、新颖、适用等优点，尤其是应将其特殊的功能和特点明显且充分地呈现出来。如设计一个小轿车的图形，首先应表现其轻便、高速的特点（图a）；为使其优点更加突出，可使外观更加扁平、轻巧，可设计成流线型（图b）；也可联想构造一种水陆两用车（图c）；也可以是更加抽象的非车非船的图形（图d）；也可以赋予鸟形，以实现腾空飞行（图e）等等。,78,大胆创造，突破，超越，,79,2 造型应注意工程化,图形的取材,工业产品， 设备，工具等,工程化是指图形的取材，描述和表达的对象主要是工程产品、设备与工具等。如运输设备（车、船或飞行器类）、生产设备、仪器仪表、电器、机器人等。在日常生活中，经常应用和司空见惯的如自行车、汽车、家具、家用电器、绘图工具等等，都可作为平面图形设计的素材。左边所示的一些实例，均可供构型设计参考。,80,3 便于绘图与标注尺寸,考虑采用常用的平面图形，构型设计出来的平面图形应便于 使用常用的工具绘制，容易完整地标注尺寸。,应尽可能考虑常用的平面图形和圆弧连接来构型，以便于用常用的绘图工具作图和标注尺寸。设计的平面图形必须标注全部尺寸，图形和尺寸齐全才算完成了构型设计。有些非圆曲线，如椭圆、渐伸线等，已简化成用圆弧连接作图，也必须标注制造需要的特征尺寸。有些工程曲线，如车体、飞行器外形等对于作图和尺寸标注显然是相当的复杂。本节的构型设计不是真正的工程设计，一般应避免采用自由曲线。,81,4 注意运用图形变幻和整体效果,将常用的平面图形按一定规律变换，即可设计出形态各异，寓意深远的图案将常用图形(如正六边形、圆等)按一定规律进行变换，即