工程制圖課件

1、田文峰 主講(zhjing)3D工程制圖HUST共七十二頁 工程圖學課程的定義工程圖學是一門研究用圖形表達工程與產(chǎn)品的信息與定義的課程,包括圖形理解和圖樣繪制(huzh),即讀圖與繪圖畫法幾何及機械制圖HUST一、緒論(xln)法國科學家加斯帕蒙日(Gaspard Monge 17461818) 1795年在巴黎高等師范學校任教畫法幾何。其講課稿1798年正式獲準發(fā)表，名曰畫法幾何學，它是工程圖學史上發(fā)展的里程碑。共七十二頁 現(xiàn)代工程圖學不再僅僅是一門限于投影和工程知識的基礎(chǔ)性學科，而是由計算機、數(shù)學、物理學、工程學、智能和思維科學，多學科交叉(jioch)形成的一門具有嶄新內(nèi)容的相對獨立的學

2、科。 其研究的內(nèi)容不僅涉及現(xiàn)代生產(chǎn)(shngchn)工程中顯示對象（產(chǎn)品信息）的描述、傳遞與綜合，而且可以作為工程上很多物理、化學、生物研究過程的可視性工具。 共七十二頁第1章 產(chǎn)品的設(shè)計(shj)過程與表達方法 1.1產(chǎn)品的設(shè)計(shj)過程 產(chǎn)品是人類為了生存和發(fā)展的需要而改造自然界的產(chǎn)物。 產(chǎn)品包括的范圍極其廣泛 如船舶設(shè)計、飛機設(shè)計、汽車設(shè)計、家電設(shè)計、電子產(chǎn)品設(shè)計、服裝設(shè)計、建筑設(shè)計、園林設(shè)計 產(chǎn)品的設(shè)計過程 產(chǎn)品構(gòu)思與產(chǎn)品表達是產(chǎn)品設(shè)計階段中的重要組成部分 產(chǎn)品構(gòu)思即構(gòu)形寫、說、畫 只有“畫”，能將構(gòu)思的“形”用三維、二維以及一維等形象地表達出來 共七十二頁1.2產(chǎn)品(chnpn)

3、的表達方法 產(chǎn)品的表達“畫”技術(shù)(jsh)圖樣 技術(shù)圖樣是表達產(chǎn)品形狀、大小和技術(shù)要求的重要技術(shù)資料，是一種信息載體。 技術(shù)圖樣可以用三維模型來表達，也可以用二維工程圖來表達；技術(shù)圖樣的載體可以是紙質(zhì)的，也可以是計算機存儲的數(shù)字信息 共七十二頁以微調(diào)瓷介質(zhì)(jizh)電容器為例動畫1動畫2微調(diào)瓷介質(zhì)電容器是由7個零件裝配而成的、各個零件的形狀以及(yj)零件之間的相對位置、連接關(guān)系、裝配關(guān)系、安裝順序等 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸，陶瓷動片就跟著旋轉(zhuǎn)，陶瓷動片與陶瓷定片的涂銀部分的重疊量發(fā)生改變，從而起到增減電容量的作用，這就是微調(diào)瓷介質(zhì)電容器的工作原理。 三維模型表達產(chǎn)品時可視化程度高、形象直觀、設(shè)計效率高，

4、但其尺寸標注和出圖能力差 共七十二頁二維工程圖表達，是根據(jù)多面正投影原理，采用各種視圖、剖視圖等方法按照完整、清晰、合理的原則繪制(huzh)的，具有規(guī)范、通用等優(yōu)點，但直觀性差。 有200的歷史(lsh)，共七十二頁 由上述定義(dngy)可明確以下幾點： (1)課程的研究對象 工程與產(chǎn)品的工程圖樣或信息 模型(2)課程的作用 是工程與產(chǎn)品信息的主要載體(zit)；是技術(shù)交流的主要手段；是工程師的設(shè)計語言共七十二頁1.3本課程的學習(xux)任務本課程是研究產(chǎn)品表達規(guī)律及方法的一門學科，包括創(chuàng)建、繪制、閱讀(yud)三維與二維技術(shù)圖樣，主要是機械技術(shù)圖樣。 本課程的學習任務主要有以下幾點：

5、(1)培養(yǎng)學生的空間形體表達能力和空間想象能力，逐步提高學生的三維形體構(gòu)思能力和創(chuàng)新性的三維形體設(shè)計能力，為工程設(shè)計奠定基礎(chǔ)。(2)學習投影理論和正確的圖學思維方法，培養(yǎng)學生用投影法表達三維形體的能力。(3)培養(yǎng)學生使用繪圖軟件進行三維表達與二維表達的能力。即培養(yǎng)學生的計算機繪圖，儀器繪圖和徒手繪草圖的能力以及閱讀各種介質(zhì)存儲的圖樣的能力。 (4)培養(yǎng)學生的工程意識，貫徹、執(zhí)行國家標準。 (5)培養(yǎng)學生的自學能力、分析問題和解決問題的能力以及耐心細致的工作作風和認真負責的工作態(tài)度。 通過學習本課程的三維造型、投影理論等相關(guān)知識，可有效地開發(fā)學習者的智力，提高其綜合素質(zhì)。 共七十二頁1.4本課程

6、的學習(xux)方法 本課程(kchng)的特點是既有系統(tǒng)理論又偏重于實踐。 要反復畫圖和讀圖等才能逐步掌握本課程知識。 “畫圖”將實物或頭腦中的三維形體用三維建模技術(shù)或根據(jù)投影原理采用適當?shù)谋磉_方法表達出來?！白x圖”查看三維模型或采用形體分析法逆向思考轉(zhuǎn)化為頭腦中的三維形體。 若要設(shè)計一圓臺狀立體共七十二頁（1）人獲取知識并能靈活地運用知識必須經(jīng)過感覺(gnju)、知覺、記憶、思維、應用等過程。結(jié)合教學進度，加強對教學過程中使用的模型、零件、部件的感性認識，為提高空間構(gòu)思設(shè)計能力積累形體資料。（2）從概念入手，認真學習投影理論和圖學思維方法，打破思維定勢，改善思維品質(zhì)，為今后(jnhu)的學

7、習和工作中能更好地獲取知識、運用知識，創(chuàng)造性地解決所遇到的問題打下基礎(chǔ)。（3）正確處理投影理論、造型技術(shù)與計算機繪圖、計算機造型的關(guān)系，前者是基礎(chǔ)理論，后者是再現(xiàn)理論的手段，避免不重視基礎(chǔ)理論。（4）空間思維能力和空間想象能力的培養(yǎng)是循序漸進的，因此，在學習過程中必須隨時進行從空間形體到平面圖形和平面圖形到空間形體的互相聯(lián)想的思維活動，只有這樣才能真正掌握投影理論。 共七十二頁（5）上課認真聽講、積極思考，課后爭取獨立完成作業(yè)。只有通過一定數(shù)量的練習才能深入(shnr)理解、掌握投影理論和圖學思維方法。（6）嚴格遵守國家標準(u ji bio zhn)，努力做到設(shè)計的技術(shù)圖樣正確規(guī)范。這是進行

8、技術(shù)交流和指導、管理生產(chǎn)的必備的素質(zhì)。在學習過程中，有意識地培養(yǎng)自己的工程意識、標準意識；有意識地培養(yǎng)自己的自學能力和創(chuàng)新能力，這是21世紀優(yōu)秀科技人才必須具備的基本素質(zhì)。共七十二頁講課特點（1）需作筆記時會留時間(shjin)給大家 （2）中間穿插課堂練習：書、習題集、繪 圖儀器、草稿紙均需帶齊共七十二頁第2章 幾何實體的構(gòu)成(guchng)方式 任何機器或部件都是由若干零件(ln jin)按一定的裝配連接關(guān)系和技術(shù)要求裝配起來的。2.1幾何立體分類 共七十二頁零件是構(gòu)成機器或部件(bjin)的最小單元 從幾何構(gòu)形的角度來看，大都由棱柱、棱錐、圓柱(yunzh)、圓錐等組成 按照立體構(gòu)成的復

9、雜程度，可將立體分為簡單幾何體和復雜幾何體簡單幾何體基本體復雜幾何體組合體共七十二頁單一(dny)的幾何體 一次完整(wnzhng)的構(gòu)形操作所得到的實體 基本體共七十二頁 2.2基本體的構(gòu)成(guchng)方式 依據(jù)現(xiàn)代三維設(shè)計(shj)理念，基本體都是通過掃描法構(gòu)成的。 掃描法是指一截面線串沿著某一條軌跡線移動， 移動的結(jié)果即所掃掠過的區(qū)域可以構(gòu)成的實體或片體 截面線串可以是曲線，也可以是曲面，又稱為特征圖形。 （1）拉伸運算方式 共七十二頁（2）旋轉(zhuǎn)運算(yn sun)方式 共七十二頁（3）掃掠(so l)運算方式 （4）放樣運算(yn sun)方式 共七十二頁由若干個基本體按照一定(y

10、dng)的相對位置和組合方式有機組合而形成的較為復雜的形體稱為組合體 將組合體分解成由若干基本體組成(z chn)的方法，稱為形體分析法。 線面分析法：分析各個基本體 的特征平面的形狀和相對位置的方法共七十二頁 2.3組合體的構(gòu)成(guchng)方式 2.3.1組合(zh)體的組合(zh)方式 組合體中各基本體間的組合方式有三種形式：疊加（形體加運算）填料切割（形體減運算）除料交割（形體交運算）求交切割和交割組合體在空間應相交 通常用CSG表示法直觀地描述組合體的構(gòu)成 共七十二頁2.3.2組合體的構(gòu)成(guchng)分析 CSG表示法是用一棵有序的二叉樹來表示組合體的集合(jh)構(gòu)成方式 若干

11、個相同的基本體，通過不同的布爾運算方式可以等到不同的結(jié)構(gòu)。 共七十二頁同一個組合體，以不同的組合方式分析(fnx)，其構(gòu)造過程不同，且有不同的截面線串 共七十二頁分析截面線串的真正意義(yy)是確立構(gòu)成組合體的特定表面，截面線串又稱為特征圖形 共七十二頁構(gòu)成組合體時，必須合理地分解組合體，要通過反復假想分解或還原而確立最佳的構(gòu)造過程。以分解為符合基本體構(gòu)成特點(tdin)的數(shù)量最少、布爾運算過程最簡單的立體為最佳。 共七十二頁第3章 制圖(zh t)的基本知識和軸測圖 3.1制圖(zh t)國家標準的基本規(guī)定 工程圖樣的特點：1.表達工程與產(chǎn)品（物體）的形狀、大小和有關(guān)技術(shù)要求的圖形。2.具有

12、可交流性和可應用性（它是反映設(shè)計者設(shè)計思想、記錄創(chuàng)新構(gòu)想、指導生產(chǎn)加工、交流思想意圖的重要工具） 為了便于交流和應用，工程圖樣的繪制必須遵循一定的標準，即技術(shù)制圖與機械制圖的國家標準。國標有以下三種執(zhí)行方式：強制性的（代號為“GB”）推薦性的（代號為“GB/T”）指導性的（代號為“GB/Z”） 共七十二頁一、圖紙(tzh)幅面及標題欄（GB/T14689-1993）1.圖紙(tzh)幅面尺寸A0 ：841 1189其它幅面尺寸，圖紙沿長邊對折得到小1號圖紙表1-1 圖紙幅面幅面代號A0A1A2A3A4BL8411189594841420594297420210297e2010c105a25共七

13、十二頁A159412611471168219822102252314861783208023786301051A45A44A33A34891A43420A2297A3210A484111890A0 必要時，可以按規(guī)定加長圖紙的幅面。幅面的尺寸由基本(jbn)幅面的短邊成整數(shù)倍增加后得出。圖中虛線為加長后的圖紙幅面。圖1-1 基本幅面(fmin)與加長圖紙幅面(fmin)共七十二頁周邊(zhu bin)圖框線紙邊界線2.圖框格式(g shi)分不留裝訂邊和留裝訂邊兩種，同一產(chǎn)品只能選其中一種。共七十二頁周邊(zhu bin)圖框線紙邊界線標題欄方位(fngwi)（GB/T14689-1993)標

14、題欄文字方向為看圖方向標題欄格式（GB/T10609.1-1989)3.標題欄4. 附加符號：對中符號、方向符號以及剪切符號和圖幅分區(qū)符號等 共七十二頁共七十二頁種 類比 例原值比例1:1放大比例5:1510n:12:1210n :1110n:1縮小比例1:21:210n1:51:510 n1:101:110n二、比例(bl)（GB/T14690-1993）圖樣：實物(shw) 放大：2：1 縮?。?：2表1-2 繪圖的優(yōu)先比例共七十二頁種 類比 例放大比例4:1410n :12.5:1 2.510 n :1縮小比例1:1.51:1.510n1:2.5 1:2.510n1:31:310n1:4

15、1:410n1:61:610n表1-3 繪圖(hu t)的比例需要按比例繪圖時，應由表1-2選取(xunq)適當?shù)谋壤?，必要時也允許選取(xunq)表1-3中的比例繪制同一機件的各個視圖時應盡量采用相同的比例，并在標題欄中比例項內(nèi)填寫，當某個視圖需要采用不同比例時，必須另行標注。 共七十二頁三、字體(zt)（GB/T14691-1993）1. 字體工整、筆劃清楚、間隔均勻(jnyn)、排列整齊2. 字體高度用h表示，單位為mm。其公稱尺寸系列為： 1.8 、 2.5、3.5、5、7、10、14、20。如需要書寫更大的字，其字體高 度應按 的比率遞增書寫字體的基本要求：3. 漢字寫成長仿宋體，高

16、度不小于3.5mm,字寬一般為h/4. 字母和數(shù)字分為A型和B型，但在同一圖樣上只能用一種形式的字體。字母和字體可以寫成直體和斜體，字頭向右斜，與水平基準成75。如AutoCAD為中國用戶提供的符合國標的字體有：西文字體 “gbenor.shx”、“gbeitc.shx” 和“isocp.shx”； 中文字體長仿宋 “gbcbig.shx”和“仿宋GB2312”，寬度比例為2/3。 共七十二頁四、圖線型式(xn sh)及應用（GB/T17450-1998）線寬 b=0.5-2 mm粗線：細線 =2：1 01 實線 02 虛線 04 點畫線代碼o.示例： 圖線 GB/T 17540-199802

17、x0.25 No.2(02)線寬為0.25mm的圖線1.圖線型式(xn sh)及應用 尺寸線、尺寸界線 中心線、軸線、軌跡線粗實線 細實線 虛線 點畫線不可見輪廓線 可見輪廓線 計算機繪圖程序用代碼來表示線型。共七十二頁四、圖線型式(xn sh)及應用（GB/T17450-1998）共七十二頁2.圖線畫法(hu f)a.各種( zhn)圖線相交應交在線段上b.虛線、實線為同一方向時，虛線應留空隙 同一圖樣中的同類圖線的寬度應基本一致。虛線、點劃線及雙點 劃線 的線段長度和間隔應各自大致相等。注意： 兩條平行線（包括剖面線）之間的距離不小于0.7mm。 繪制圓的對稱中心線時，圓心應為線段的交點。

18、點劃線和雙點劃線的首末兩端應是線段而不是短劃。中心線應超出圖形輪廓25mm。 在較小的圖形上繪制點劃線或雙點劃線有困難時，可用細實線代替。 共七十二頁五、尺寸(ch cun)標注（GB/T 4458.4-2003） (重點一）（一）基本(jbn)規(guī)則（1）真實大小,和圖形的大小及精確度無關(guān)（2） 以mm為單位（3）機件的每一尺寸只標注一次。1:11:2404 cm不以mm為單位需注出單位符號共七十二頁（二）尺寸(ch cun)四要素尺寸(ch cun)界線輪廓線或其延長線尺寸線必須單獨繪制尺寸數(shù)字水平數(shù)字字頭朝上；垂直數(shù)字字頭朝左40102518尺寸界線尺寸線尺寸數(shù)字尺寸終端箭頭和斜線尺寸終端

19、共七十二頁（三）尺寸(ch cun)注法 1. 尺寸(ch cun)界線中心線作輪廓界限 (1)尺寸界線用細實線繪制，并應由圖形的輪廓線、軸線或?qū)ΨQ中心線處引出，也可利用輪廓線、軸線或?qū)ΨQ中心線作尺寸界線。 輪廓線作尺寸界限共七十二頁尺寸界限允許(ynx)傾斜畫出圓角地方要從交點(jiodin)出引出界限 (2)在光滑過渡處標注尺寸時，必須用細實線將輪廓線延長，從他們的交點出引出尺寸界線共七十二頁正確(zhngqu)錯誤(cuw)尺寸線和輪廓線不平行尺寸線和輪廓線重合尺寸線和中心線重合尺寸線為輪廓線的延長線尺寸線為中心線的延長線2 尺寸線(1)尺寸線不能用其它圖線代替，一般也不得與其它圖線重合

20、或畫在其延長線上。(2)標注線性尺寸時，尺寸線必須與所標注的線段平行。共七十二頁3 尺寸(ch cun)數(shù)字及箭頭尺寸(ch cun)線上方尺寸線中間線要將線斷開(1)線性尺寸的數(shù)字一般應寫在尺寸線的上方，也允許寫在尺寸線 的 中斷處(2)尺寸數(shù)字不能被任何圖線通過，否則必須將該圖線斷開共七十二頁32(四) 尺寸(ch cun)標注示例1.線性尺寸(ch cun)線性尺寸按圖(a)示方向標注，且不要標注在圖中三十度范圍內(nèi)，當尺寸線在三十度范圍內(nèi)，可按右圖(b)方式標注3032323232(a)(b)共七十二頁2.角度(jiod)尺寸(1) 角度尺寸(ch cun)界線沿徑向引出。(2) 角度尺

21、寸線畫成圓弧，圓心是該角頂點。(3) 角度尺寸數(shù)字一律寫成水平方向。共七十二頁3.直徑(zhjng)的標注5050(1) 直徑尺寸(ch cun)應在尺寸(ch cun)數(shù)字前加注符號“”。 (2) 尺寸線應通過圓心，其終端畫成箭頭。(3) 整圓或大于半圓應注直徑。共七十二頁4.圓弧的半徑(bnjng)標注R30R28R24(1) 半徑尺寸數(shù)字前加注符號“R ”。(2) 半徑尺寸必須注在投影(tuyng)為圓弧的圖形上， 且尺寸線或其延長線應通過圓心。(3) 小于或等于半圓的圓弧應注半徑尺寸。共七十二頁5.大圓弧的標注(bio zh)R120在圖紙范圍內(nèi)無法標出圓心位置時，可以(ky)如圖所示

22、進行標注R100共七十二頁6.球面(qimin)的標注 標注(bio zh)球面直徑或半徑時，應在“”或“R ”前面加注符號“S ”。對標準件，軸或手柄的前端，在不引起誤解的情況下，可以省略符“S” 。共七十二頁7.狹小位置(wi zhi)、小直徑、小半徑的標注55555886R8R8R64在沒有足夠(zgu)位置畫箭頭或注寫數(shù)字時，可按上圖的形式注寫。共七十二頁8.板類零件(ln jin)的標注t 6標注板狀類零件(ln jin)的厚度時，可在尺寸數(shù)字前加注符號“t ”。共七十二頁3.2 繪圖工具(gngj)及使用方法 計算機繪圖（使用(shyng)CAD軟件）， 包括AutoCAD, 凱圖

23、CAD Inventor, UG，Pro/E, Catia等2. 尺規(guī)繪圖：圖板，丁直尺， 圓規(guī)，鉛筆等正確使用繪圖工具第一，可保證繪圖質(zhì)量第二，可提高繪圖工作效率。共七十二頁圖 板尺規(guī)繪圖(hu t)工具：共七十二頁丁字尺和三角板的使用(shyng)方法 共七十二頁分規(guī) 截取(jiq)長度 和 等分線段圓規(guī)(yungu)畫圓共七十二頁B前面的數(shù)字越大，表示鉛芯越軟。H前面的數(shù)字越大，表示鉛芯越硬，HB標號的鉛芯硬軟適中(shzhng)。繪圖時：打底稿(dgo)和寫字描深畫粗實線時選用HB或B型鉛筆；寫字、畫箭頭時選用HB型鉛筆；打底稿和畫細實線及各類點劃線時用H型鉛筆。 共七十二頁3.3 幾

24、何(j h)作圖（自學）一、正六邊形的畫法(hu f)二、斜度和錐度斜度=H/L=tg 1:3LH已知外接圓直徑定義與畫法斜度是指直線或平面對另一直線或平面的傾斜程度。D1:31:3共七十二頁錐度(zhud)=D/L= 2tga錐度是指圓錐(yunzhu)的底圓直徑D與高度L之比。 aDL1:21:2共七十二頁三、圓弧連接(linji)1、求圓心(yunxn)2、求切點3、畫圓弧4、整理加粗cd圓弧與圓弧的光滑連接，關(guān)鍵在于正確找出連接圓弧的圓心以及切點的位置。當兩圓弧以內(nèi)切方式相連接時，連接弧的圓心要用RR0來確定；當兩圓弧以外切方式相連接時，連接弧的圓心要用R+R0來確定。 用半徑R的圓弧

25、光滑連接直線AB、CD用半徑R的圓弧光滑連接兩個圓共七十二頁 3.4 平面(pngmin)圖形的畫法 (重點二）一、尺寸(ch cun)分析：基 準：標注尺寸的起點；平面圖形有長、寬兩個方向的基準定形尺寸：定位尺寸:確定幾何元素大小的尺寸確定幾何元素位置的尺寸長度方向基準寬度方向基準共七十二頁長度(chngd)方向基準寬度(kund)方向基準二、線段分析已知線段:已知定形和兩個方向的定位尺寸中間線段:已知定形和一個方向的定位尺寸連接線段:已知定形尺寸共七十二頁三、作圖步驟(bzhu)2）畫已知線段(xindun)3）畫中間線段4）連接線段1）畫基準5）檢查、描深共七十二頁第4章 幾何(j h)

26、實體建模的基礎(chǔ)知識 4.1 參數(shù)(cnsh)化設(shè)計 在開發(fā)產(chǎn)品時，零件設(shè)計模型建立的速度是決定整個產(chǎn)品開發(fā)效率的關(guān)鍵。 參數(shù)化設(shè)計方法就是將模型中的定量信息變量化，使之成為任意調(diào)整的參數(shù)。對于變量化參數(shù)賦予不同數(shù)值，就可得到不同形狀和大小的零件模型。 參數(shù)化設(shè)計可以大大提高模型的生成速度和修改速度，特別在產(chǎn)品的系列設(shè)計、相似設(shè)計及專用CAD系統(tǒng)開發(fā)方面都具有較大的應用價值。 共七十二頁4.1.2常用的約束(yush)形式1.幾何(j h)約束幾何約束是指圖形中幾何元素之間的拓撲關(guān)系，如平行、垂直、相切、對稱和同心等約束。因此，建模時首先確定幾何約束。 2.尺寸約束(a)垂直約束 (b)平行約束

27、 (c)同心約束 (d)相切約束 (e)對稱約束(a)參數(shù)化的圖形 (b)修改尺寸，圖形改變共七十二頁4.2 特征(tzhng)設(shè)計特征設(shè)計是: 面向設(shè)計和制造(zhzo)的全過程，它是以幾何模型為基礎(chǔ)并包括零件設(shè)計、生產(chǎn)過程所需的各種信息的一種產(chǎn)品模型方案。它允許設(shè)計者通過組合常見形體，如：孔、槽、筋、凸臺等來完成產(chǎn)品的設(shè)計，而不是使用抽象的幾何點、線、面。 如圖為支架的特征建模過程:(a)建立主體特征 (b)添加輔助特征-槽 (c)添加輔助特征-凸臺(d)添加輔助特征-螺紋孔 (e)添加輔助特征-孔 (f)添加輔助特征-倒角圖4-4 支架的特征建模過程共七十二頁4.3 基于特征(tzhng)的參數(shù)化CAD系統(tǒng)Inventor基礎(chǔ)知識1. Inventor Professional 2010的界面(jimin)2. Inventor新建文件類型對話框共七十二頁3. Inventor的零件(ln jin)模型設(shè)計環(huán)境4. 二維草圖(cot)選項卡共七十二頁5.尺寸約束(yush)和幾何約束(yush)