工程制图工程制图的基本知识和技能

1、第1章 工程制图的基本知识和技能 返回总目录 教学提示：工程图样是工程界共同的技术语言，是表达设计思想、交流技术经验的必不可少的方法之一，是现代工业生产中的重要技术文件。因此，必须对此做出统一的规定。中华人民共和国国家标准技术制图和机械制图，就是一个统一我国制图实践标准的最具权威的强制性文件，每一位工程技术人员在绘制图样时，都应严格遵守和贯彻执行。 教学要求：要求学生通过学习本章内容，逐渐熟悉国家标准中关于图样中的图纸幅面及格式、比例、字体、尺寸注法和线型等基本规定，养成严格遵守和认真贯彻执行国家标准的理念和习惯；了解和逐步掌握尺规绘图、手工草图的基本技能，以及计算机辅助设计及辅助绘图(Com

2、puter Aided Design and Drawing，CADD)的基本思想；学会并熟练掌握工程制图中的基本几何作图原理，为正确、合理、灵活地运用这些原理进行工程图样的绘制和阅读打好基础。 本章内容 1.1 国家标准技术制图和机械制图 1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 1.3 几何作图方法 1.4 平面图形的尺寸与线段分析1.1 国家标准技术制图和机械制图1959年，我国首次颁布了国家标准机械制图。以后，随着生产技术和经济建设的不断进步，随着计算机技术的飞跃发展和对外技术交流的需要，又几次颁布了修订的机械制图国家标准及一些技术文件。国家标准机械制图含有17个独立的标准，它们是参照国际标

3、准化组织(ISO)制订的标准制定的其中的6个基本标准为： (1) 技术制图 图纸幅面及格式(GB/T 146891993) (其中GB是国家标准代号，T为推荐标准，14689是标准号，1993是标准颁布的年号)。(2) 技术制图 比例(GB/T 146901993)。(3) 技术制图 字体(GB/T 146911993)。(4) 机械制图 图样画法 图线(GB/T 4457.42002)；技术制图 图线(GB/T 174501998)。(5) 机械制图 图样画法 视图(GB/T 4458.12002)。(6) 机械制图 尺寸注法(GB/T4458.42003)； 技术制图 简化表示法 第2部分

4、：尺寸注法(GB/T 16675.21996)。本章对此择要介绍。1.1.1图纸幅面及格式 (摘自GB/T 146891993) 1. 图纸幅面 为了合理利用图纸和便于图样管理，国家标准中规定了5种标准图纸的幅面，其代号分别为A0、A1、A2、A3、A4。绘制图样时，应优先选用国家标准中规定的幅面尺寸(见表1-1)。必要时，允许由基本幅面的短边成整数倍增加幅面尺寸，具体尺寸可参考标准规定。表1-1 基本图纸幅面及图框尺寸幅面代号A0A1A2A3A4BL8411189594841420594297420210297e2010c105d251.1 国家标准技术制图和机械制图 2. 图纸格式 标准幅

5、面的图纸在绘图前必须按如图1.1所示的规定尺寸用粗实线画出图框(用来界定绘图边界)和标题栏。图纸可以横放，也可以竖放，其格式分为“不留装订边如图1.1(a)所示”和“留有装订边如图1.1(b)所示”两种。(a) 不留装订边的图框格式1.1 国家标准技术制图和机械制图1.1.1图纸幅面及格式 (摘自GB/T 146891993) (b) 留装订边的图框格式 (c) 允许配置的标题栏图1.1 图框格式 1.1 国家标准技术制图和机械制图1.1.1图纸幅面及格式 (摘自GB/T 146891993) 图1.2 作业中使用的标题栏 3. 标题栏(摘自GB/T 10609.11989) 标题栏置于图框的

6、右下角。一般情况下，绘图与看图的方向与标题栏中字头方向保持一致。有时为了利用预先印制好的图框和标题栏的图纸，也允许将图纸逆时针旋转90，使标题栏置于图框的右上角如图1.1(c)所示，这时，绘图与看图的方向与标题栏呈不一致状态。因此，为了明确绘图或看图时图纸的方向，应在图框下边框中间位置画出“方向符号”，即用细实线绘制的等腰三角形，如图1.1(c)所示。 标题栏的基本要求、内容、尺寸及基本格式在国家标准技术制图中均有规定。本书中将标题栏作了简化(如图1.2所示)，可在作业中使用。1.1 国家标准技术制图和机械制图 比例指图样中机件要素的线性尺寸与实际机件相应要素的线性尺寸之比。即：比例 = 图样

7、中机件要素的线性尺寸实际机件相应要素的线性尺寸。比例有“原值比例(比值为1)”、“放大比例(比值1)”和“缩小比例(比值1)”之分。绘图时，尽量采用11的比例，也可根据物体的大小及结构的复杂程度不同，采用缩小或放大的比例。采用非原值比例时，应按表1-2中所列的比例系列选用。表1-2 标准比例系列51 215x10n1 2x41 2514x10n1 12 15 11012x10n 15x10n 11011.5 12.5 13 14 16 11.5x10n 12.5x10n 13x10n 14x10n 161.1 国家标准技术制图和机械制图 绘制同一机件的各个图形一般应采用相同的比例，并填写在标题

8、栏的“比例”一栏中。而当其中某个图形需采用不同比例绘制时，必须按规定在该图形正上方另行标注。 特别值得注意的是：同一物体采用不同比例绘制时，在图样中标注的尺寸，必须是物体的实际尺寸，与图形大小无关，如图1.3所示。图1.3 不同比例的图形及其尺寸标注1.1 国家标准技术制图和机械制图1.1.2 比例(摘自GB/T 146901993)1.1.3 字体(摘自GB/T 146911993) 1. 技术图样及有关技术图样中字体的基本要求 (1) 字体的书写必须做到：字体端正、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。 (2) 字体的号数用字体的高度h表示，其公称尺寸系列为1.8mm，2.5mm，3.5mm，5m

9、m，7mm，10mm，14mm，20mm。此字高数系的公比为，若有需要，字高还可按的比率递增。 (3) 图样上的字体一般为汉字、数字与拉丁字母。汉字应写成长仿宋体字，并采用国家正式公布推行的简化字。汉字的高度即字高h不应小于3.5mm ，其宽度一般为。字母和数字分A型和B型。A型字体的笔画宽度b为字高h的1/14。B型字体的笔画宽度b为字高h的1/10。在同一图样上，只能允许选用一种形式的字体。 (4) 字母和数字可写成斜体和直体，斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75夹角。 (5) 用作指数、分数、极限偏差、注脚等的数字及字母，一般采用小一号字体。 (6) 汉字、拉丁字母、数字等组合书写时，

10、其排列格式和间距都应符合标准的规定。1.1 国家标准技术制图和机械制图 2. 常用字体示例长仿宋体汉字示例(如图1.4所示)： 字体工整 笔画清楚 间隔均匀 排列整齐横平竖直注意起落结构均匀填满方格图1.4 长仿宋体汉字示例图1.5 拉丁字母、阿拉伯数字及罗马数字示例(2) A型斜体拉丁字母、阿拉伯数字与罗马数字示例(如图1.5所示)：1.1 国家标准技术制图和机械制图 图样中图线的名称、形式、宽度及一般应用，在国家标准中都有明确规定。在绘制图样时，应严格遵守。国家标准中规定的基本线型有15种。所有线型的图线宽度(b)应按图样的类型、图样的大小和复杂程度在规定的数系(0.13、0.18、0.2

11、5、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2)中选取，此数系的公比为。表1-3中列出了绘制工程图样时常用图线的名称、图线形式、宽度及其主要用途。1.1.4 图线(摘自GB/T 174501998、GB/T 4457.42002)1.1 国家标准技术制图和机械制图表1-3 机械图样中采用的图线1.1 国家标准技术制图和机械制图 如表1-3所示的虚线、细点画线及双点画线中线段及间隔如图1.6所示。 图1.6 虚线、细点画线及双点画线的画法1.1 国家标准技术制图和机械制图图1.7 图线的画法 图样中的图线画法应符合如下要求： (1) 同一图样中，同类图线的宽度应基本一致。虚线、细点画线及双点画线的

12、线段长短和间隔应大致相等。细点画线和双点画线的首尾两端应是长画而不是短画。 (2) 图线相交时应以线段相交，但当虚线是粗实线的延长线时，其连接处应留空隙，如图1.7(a)所示。 (3) 绘制圆的对称中心线时，圆心应为线段的交点，且对称中心线两端应超出圆弧35mm。在较小的图形上绘制细点画线或双点画线有困难时，可用细实线代替，如图1.7(b)所示。图线的应用如图1.8所示。1.1 国家标准技术制图和机械制图图1.8 图线应用示例1.1 国家标准技术制图和机械制图1.1.5 尺寸注法(摘自GB/T 16675.21996、GB/T 4458.42003) 国家标准对图样中尺寸标注的规则和方法进行了

13、详尽的规定。 1. 尺寸标注的基本规则 (1) 机件的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及绘图的精确程度无关。 (2) 图样中(包括技术要求和其他说明)的尺寸，以毫米为单位时，不需标注计量单位的代号或名称，如采用其他单位，则必须说明相应的计量单位的代号或名称。 (3) 图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另加说明。 (4) 机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应注在反映该结构最清晰的图形上。1.1 国家标准技术制图和机械制图 2. 尺寸的组成形式 一个完整的尺寸一般由尺寸界线、尺寸线和尺寸数字3个要素组成，如图1.9所示。 1) 尺寸界线 尺寸界线用细实线

14、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，如图1.9所示。 尺寸界线一般应与尺寸线垂直。当尺寸界线贴近轮廓线时，也允许尺寸界线与尺寸线倾斜，如图1.10所示的尺寸“21”。 在光滑过渡处标注尺寸时，必须用细实线将轮廓线延长，从其交点引出尺寸界线，如图1.10所示。1.1 国家标准技术制图和机械制图1.1.5 尺寸注法(摘自GB/T 16675.21996、GB/T 4458.42003)图1.9 尺寸标注的3个组成要素 图1.10 尺寸界线倾斜画法 1.1 国家标准技术制图和机械制图 2) 尺寸线 尺寸线用细实线绘制。尺寸线必须单独画出，不能

15、用其他图线代替，也不能与其他图线重合或画在其延长线上。其终端可以有箭头如图1.11(a)所示和斜线如图1.11(b)所示两种形式，一般情况下采用箭头的终端形式。 标注尺寸时应注意以下几点： (1) 一般情况下，同一张图样中只能采用一种尺寸终端形式，不得混用。 (2) 尺寸线的终端采用斜线形式时，尺寸线与尺寸界线必须相互垂直。图1.11 尺寸线的终端形式注： b 为粗实线宽度； h 为尺寸数字高度1.1 国家标准技术制图和机械制图 3) 尺寸数字 线性尺寸的数字一般应注写在尺寸线的正上方(字头朝上或有朝上的趋势)或正左方(字头方向朝左转90，或有朝左的趋势)，且应尽量避免在30范围内标注尺寸，如

16、图1.12(a)所示。当无法避免时可按图1.12(b)所示的形式标注。对于非水平方向的尺寸，其数字也可水平注写在尺寸线的中断处，如图1.13所示。图1.12 线性尺寸数字的注写方式 1.1 国家标准技术制图和机械制图 图1.13 线性尺寸数字的注写方式II 标注尺寸时应注意以下几点：(1) 尺寸数字不可被任何图线所通过，当无法避免时，必须将该图线断开。(2) 在一张图样中，应尽可能采用同一种方法进行标注。1.1 国家标准技术制图和机械制图 3. 常用尺寸注法 在实际绘图中，尺寸标注的形式很多，常用尺寸的标注方法有以下几种： 1) 直径与半径的标注 (1) 标注直径尺寸时，应在尺寸数字前加注符号

17、“”；标注半径时，应在尺寸数字前加注符号“”；半径尺寸线和放射方向的圆的直径尺寸线应通过圆心，尺寸线的终端应画成箭头，如图1.14所示。 图1.14 圆的直径及圆弧半径标注方法1.1 国家标准技术制图和机械制图 (2) 当圆弧半径过大，在图纸范围内无法标出其圆心位置时，可按图1.15 (a)所示的样式进行标注。若不需标出其圆心位置时，可按图1.15(b)所示的样式标注。 (b)图1.15 大圆弧的尺寸标注1.1 国家标准技术制图和机械制图 (3) 标注球面的直径或半径时，应在“”或“”前加注“”；如图1.16所示。图1.16 球面的直径和半径1.1 国家标准技术制图和机械制图 2) 位置狭小时

18、的尺寸注法 (1) 在没有足够的位置画箭头或注写尺寸数字时，可将其中之一或者两者都布置在图形外面，如图1.17所示。图1.17 小尺寸的标注方法1.1 国家标准技术制图和机械制图 (2) 几个小尺寸连续标注时，中间的箭头可用圆点或斜线代替，如图1.18所示。图1.18 连续小尺寸的注法1.1 国家标准技术制图和机械制图 3) 对称尺寸的标注 对称图形如只画出一半或略大于一半时，尺寸线应略超过对称中心线或断裂线。此时仅在尺寸线的一端画出箭头，如图1.19所示的尺寸“60”、“80”、“M18”。 图1.19 对称尺寸的标注1.1 国家标准技术制图和机械制图 4) 角度的标注 标注角度的尺寸界线应

19、沿径向引出，尺寸线应画成圆弧，其圆心即是该角的顶点；尺寸数字一律水平书写，且一般注写在尺寸线的中断处，必要时也可注写在尺寸线的上方或外面。位置不够时也可引出标注，如图1.20所示。 5) 弦长与弧长的标注 标注弦长与弧长的尺寸界线应平行于该弦的垂直平分线；表示弧长的尺寸线用圆弧，同时在尺寸数字上方加注“”，如图1.21所示。 图1.20 角度的标注 图1.21 弦长与弧长的标注1.1 国家标准技术制图和机械制图1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 要确保绘图质量，提高绘图速度，就必须学会正确使用绘图工具和仪器。以下简要介绍几种常用的绘图工具及仪器以及它们的使用方法。常用的手工绘图工具和仪器有图板

20、、丁字尺、三角板、比例尺、曲线板、绘图机、铅笔、直线笔(又称鸭嘴笔)、绘图墨水笔等；而现代绘图工具则是计算机绘图系统所包含的各种绘图软件及各种打印机和绘图仪等硬件。1.2.1 铅笔 铅笔应采用木质绘图铅笔。这种绘图铅笔有软硬之分。笔芯的软硬用B、H表示，B前的数字越大，表示铅芯越软，H前的数字越大则表示铅芯愈硬，HB表示软硬适中。绘图时，通常根据需要应准备2B、B、HB及H等几种铅笔。铅笔一般削成锥形，也可削磨成凿形，如图1.22所示。 图1.22 绘图铅笔及其削法1.2 绘图工具、仪器及其使用方法1.2.2 图板、丁字尺和三角板 图板、丁字尺和三角板是手工绘图时必备的3种工具，使用时相互配合

21、，可快速而准确地绘制各种位置的水平线、垂直线和倾斜线。 (1) 图板是用来固定图纸的。根据不同规格的图纸，图板一般分0号、1号和2号等3种型号。图板的工作表面应平坦光洁，一旦选定了绘图方向后，图板左侧即为导边，在绘图中不得更换导边。绘图前，用胶带纸将图纸固定在图板的适当位置，如图1.23所示。 (2) 丁字尺由尺头和尺身两部分组成。使用时须将尺头紧靠图板的左侧导边。丁字尺与图板配合使用可画水平线，其画线方向为由左至右，如图1.23所示。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.23 图板与丁字尺1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 (3) 一副三角板由一块45的直角三角形板和一块30、60的直角三

22、角形板组成。三角板与丁字尺配合使用，可画出垂直线或与水平线成30、45、60的倾斜线，如图1.24(a)所示，还可画出与水平线成15、75及n15的各种倾斜线，如图1.24(b)所示；利用两块三角板配合，可画出已知直线的平行线或垂直线，如图1.25所示。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法1.2.2 图板、丁字尺和三角板三角板与丁字尺配合画垂线 (b) 三角板与丁字尺配合画各种倾斜线图1.24 三角板与丁字尺配合画线1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.25 两块三角板配合画线1.2 绘图工具、仪器及其使用方法1.2.3 分规和圆规 (1) 分规是用来量取尺寸和等分线段的工具。为了准确地度量尺

23、寸，分规两腿端部的针尖应平齐，如图1.26所示。图1.26 用分规量取尺寸和等分线段1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 (2) 圆规是画圆和圆弧的工具。圆规及其附件如图1.27所示。画圆时，针尖应比铅芯稍长，以便在画圆或圆弧时，将针尖插入圆心中。在画粗实线圆时，圆规的铅芯应比画相应粗直线的铅芯软一号；同理，画细实线圆时，也应使用比画相应细直线软一号的铅芯。画圆或圆弧的方法如图1.28(a)所示。 使用圆规时，应尽可能使钢针和铅芯插腿垂直于纸面，为保持这一垂直位置，画小圆时可用点(弹性)圆规，如图1.28(b)所示；画大圆时，可用延伸杆来扩大其直径，如图1.28(c)所示。1.2 绘图工具、仪器

24、及其使用方法图1.27 圆规及其附件(a) 画一般大小的圆 (b) 弹性圆规和点圆规 (c) 画大直径圆时使用延伸杆图1.28 圆规的使用 1.2 绘图工具、仪器及其使用方法1.2.4 曲线板 曲线板是用来描绘非圆曲线的一种模板，其曲线上各点具有不同的曲率半径，如 图1.29(a)所示。使用时，应先求出曲线上的若干点，并徒手将这一系列点依次轻轻地连接起来，然后在曲线板上找出与该曲线吻合的部分，分段连接成光滑曲线。其中每段曲线中至少要有4个点与曲线板上的曲线相吻合，并与已画成的相邻曲线有重合的一部分，以保持曲线的光滑，其作图过程如图1.29(b)、(c)所示。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法

25、(b) (c)图1.29 曲线板及其使用1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 计算机绘图是一门基于图形学、应用数学及计算机科学的新兴的综合学科，它应用计算机及其图形输入、输出设备，处理图形信息、实现图形生成和显示、辅助绘图及设计。其研究对象主要是图形输入、处理及输出等有关硬件和软件方面的技术，以及与图形生成和显示密切相关的算法研究。它包括二维图形的生成、图形变换、几何交切，三维图形的生成、变换、隐藏线的消除、立体构型、特征构型、曲面构型、剪裁、着色、科学计算可视化、虚拟现实、多媒体技术及反求技术等诸多学科门类。其中科学计算可视化、虚拟现实、多媒体技术及反求技术是当前最为热门的研究课题。因此，计算

26、机绘图技术是工程技术人员必须掌握的基本技能之一。1.2.5 计算机绘图系统及绘图工具1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 1. 计算机绘图系统 计算机绘图系统由硬件和软件两大部分组成，一般应具备以下5个方面的基本功能，如图1.30所示。 (1) 计算功能。包括图形、形体设计分析方法的程序库、描述形体的图形数据库，如形体变换、曲线、曲面的生成、交点交线的计算等。 (2) 存储功能。在计算机的内、外存储器中存放图形数据以及这些数据之间的关系，根据需要可随时检索和调用。 (3) 对话功能。可通过图形显示器直接进行人机通信，设计人员通过观察显示的设计结果，可用交互式输入设备进行修改、控制和操作。 (4)

27、 输入功能。可把设计过程中图形或结构的形状、尺寸等几何信息，以及必要的计算参数和命令等输入到计算机中去。 (5) 输出功能。除图形的显示输出外，还应具有图形及数据的硬复制输出，如打印结果，绘制设计图样等，以长期保存设计分析结果。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.30 计算机图形系统的基本功能1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 2. 计算机绘图系统的硬件组成 计算机绘图系统的硬件是指计算机绘图系统所必备的物质基础，一般包括计算机主机，输入/输出设备和外存储器等(如图1.31所示)几大部分。其中计算机主机是系统的核心部分，它又包括中央处理器(CPU，由控制器CU和运算器ALU两部分组成，用以

28、协调计算机各部分之间的动作，同时完成数据的代数运算和逻辑运算)、内存储器M (随机存取存储器RAM、只读存储器ROM)及输入/输出 (I/O)接口等3大部分，如图1.32所示。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法1.2.5 计算机绘图系统及绘图工具图1.31 绘图系统的硬件组成 图1.32 计算机主机硬件结构1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 常见的图形输入设备有键盘、鼠标、光笔、图形输入板等。图形输出设备一般又称为图形设备，包括图形显示器、图形打印机、绘图机、扫描仪等。外存储器通常指磁带存储器、软盘、活动硬盘、U盘等主机外部存储设备。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 1.2.5 计算机绘图系

29、统及绘图工具3. 计算机绘图系统的软件 计算机绘图系统的软件是指由专业设计人员按照用户要求预先设计出的一系列控制计算机及其外部设备工作的指令及数据的集合，此集合统称为程序。只有在这些程序的控制下，计算机才能按照人们的意志自动地绘制出所需的图形。 计算机绘图软件一般可分为系统软件(一级软件)、支撑软件(二级软件)和应用软件(三级软件)等3个层次，如图1.33所示。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.33 计算机绘图软件的组成1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 4. 计算机辅助绘图工具 计算机辅助绘图工具主要是指基于工程产品设计和指导产品制造的图形图像处理软件，如AutoCAD、Pro/ENG

30、INEER(Pro/E)、Unigraphics (UG)、SolidWorks、SolidEdge等，以及这些软件中的二三维建模修改及辅助等各种命令。 Pro/E和UG主要功能特点在于建立三维模型，根据三维模型按照一定的投影方式生成二维工程图。从CAD的角度讲，这两种软件都属于基于特征的三维参数化造型软件。基于特征的参数化造型是指软件系统使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征可以是一些普通的机械对象，如孔特征、圆角特征和倒角特征等。在装配、加工、制造以及其他领域，软件系统也都使用这些领域独特的特征。通过特征的累加建立三维模型，通过给这些特征设置参数(不但包括几何尺寸，还包括非

31、几何属性)，实现对模型的控制，这些参数非常容易修改，从而实现多次设计迭代，满足产品开发需求。Pro/E具有单一数据库，全数据相关的优点。即在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。UG相对于Pro/E来说，其建模方法更加灵活，支持显式建模、参数化建模和基于约束的建模。并且其复合建模技术使这3种建模技术能够无缝地集成在单一的建模环境内。 1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 SolidWorks、SolidEdge都是在Windows操作系统平台上运行的三维参数化CAD软件。建立三维参数化模型，二者在功能上不相上下。由于

32、其操作界面是标准的Windows形式，用户只要具有基本的Windows使用经验，便可轻松快捷地上手、入门。 AutoCAD是美国AUTODESK公司推出的既能在微型计算机上又能在工作站上运行的通用计算机绘图和设计软件包。该软件自问世以来已有几十年的时间，更新速度极快。AutoCAD不仅具有直观的用户界面(如图1.34所示)、完整的二维绘图、编辑功能与日益强大的三维造型功能(如图1.35、图1.37所示)、各种帮助提高建模速度的辅助工具(如图1.38所示)，而且还具有支持网络和Internet、外部参照等功能，并可利用它直接进行计算机辅助几何分析与基本的工程分析，一直是当今工程界的CAD主流软件

33、之一。同时，该软件以符合人脑绘图思维习惯、易于掌握、使用方便、体系结构开放等特点而广为流行，是初次接触CAD领域的用户的入门软件，也是计算机辅助绘制工程图样的最佳选择。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.34 AutoCAD主界面1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 1) AutoCAD基本绘图工具简介 从图1.35所示的部分二维建模、三维曲面建模及实体建模的工具栏可明显看出，只要给定某一平面图形或曲面或立体的特征参数值，计算机就可以快速而准确地绘制出所要求的图形。如给定直线上两点，或者直线上一点及方向，就可以画出一条直线；给出圆心位置和半径(或直径)，或者给出圆周上3点，或者给出圆周上2点

34、和半径等等，即可画圆；给定底圆半径(或直径)和高度，即可画出圆柱或圆锥(实体建模)；还可以通过某一平面图形的旋转或拉伸来建立任意形体的模型，如图1.36所示。表1-4所示为绘图工具栏中常用的绘图命令及其常用选项的含义及使用方法。 如图1.37所示的二三维编辑、修改命令，可对图形进行整体或部分地平移、旋转、缩放及各种复制(如阵列、镜像、偏移等)，可对两个立体进行布尔运算，以实现立体的叠加式组合或切割式组合，还可对立体表面进行边或面的着色，等等。表1-5列出了修改工具栏中常用的修改命令及其常用选项的含义及使用方法。 1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.35 部分二三维建模工具 1.2 绘图工具

35、、仪器及其使用方法图1.36 通过拉伸和旋转建立三维实体模型1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.37 部分修改与编辑工具1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 使用如图1.38所示的辅助工具，则可使绘图的准确度与速度进一步提高。例如“对象捕捉”工具栏中的各种捕捉工具，就是在绘图过程中将绘图点快速而准确地定位到指定的特征点，如某线段的端点、中点、圆上的象限点、切点、圆心、某直线的平行线、定位垂足，等等。视图工具栏中的各种工具可帮助设计者在建模过程中从上、下、前、后、左、右等各种角度来观察和创建实体，而UCS(即用户坐标系)工具栏中的各种工具则是将空间直角坐标系中的XOY平面按需要“贴在”指定的作

36、图工作面上，以方便绘图。以上这些工具均属于最基本的绘图功能，也是所有的工程绘图及设计软件中都必须具备的基本功能。1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.38 部分辅助工具1.2 绘图工具、仪器及其使用方法表1-4 常用绘图命令及其选项 直线(LINE)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法圆(CIRCLE)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法矩形(RECTANGLE)圆弧(ARC)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法圆弧(ARC) 椭圆与椭圆弧(ELLIPSE)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法正多边形(POLYGON)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法表1-5 常用修改命令及其选项删除(ERASE)

37、复制(COPY)移动(MOVE)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法旋转(ROTATE)镜像(MIRROR)偏移(OFFSET)修剪(TRIM)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法阵列(ARRAY)倒角(CHAMFER)圆角(FILLET)1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 2) AutoCAD中的图层管理器 在AutoCAD中，可通过“图层管理器”实现上述我国关于国家标准机械制图或技术制图的基本规定。“图层”相当于一叠透明的纸，用户在每一层上可利用不同的线型、颜色画出不同的实体，最后将这些透明的层重叠在一起，便构成了完整的图形。图层是AutoCAD中用户组织、管理图形的非常有效的工具，利用图层，

38、可使图形的清晰度、修改的易操作性等大大提高。 图层管理器的启动与设置如图1.39所示，其中线型的设置可通过“线型设置栏”打开“acadiso.lin”线型库(如图1.40所示)进行选择和确定。设置后的颜色、线型及线宽分别记录在“对象特性”的3个下拉列表中(如图1.41所示)；当颜色、线型及线宽均设置为“ByLayre”(即随图层而变动)时，表示三者之间有了关联。使用时只要打开“图层”窗口的下拉列表中选择某层，其设置好的颜色、线型及线宽即处于当前使用状态，如图1.42所示。这也就相当于我们准备好了各种颜色及粗细不一的绘图铅笔，分别用来绘制粗实线、细实线、虚线或细点画线等不同要求的线型。1.2 绘

39、图工具、仪器及其使用方法图1.39 “图层管理器”的启动和设置图1.40 线型的加载1.2 绘图工具、仪器及其使用方法图1.41 颜色、线型及线宽管理图1.42 图层管理器的调用1.2 绘图工具、仪器及其使用方法 图样中的字体，可在格式菜单中调出“文字样式”对话框进行设置。其中与我国国家标准相符合的字体可设置为“gbcbig.shx-gbeitc.shx” 格式，如图1.43所示。图1.43 字体的设置1.2 绘图工具、仪器及其使用方法1.3 几何作图方法 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。利用几何学原理来直接进行图形设计及表达的

40、方法称为图解法。最常见的几何作图有等分线段、正多边形、线段连接等，在工程上常见的还有斜度和锥度，以及椭圆、渐开线、螺旋线等曲线的画法。1.3.1 等分线段的几何作图 如图1.44(a)所示，要求将一直线段AF作五等分。作图步骤如下： (1) 过任一端点(如A点)作一直线段AB1。 (2) 以AB1为单位长度，在AB1的延长线上连续截取4次，得AC1、AD1、AE1、AF1，如图1.44(b)所示。 (3) 连接F1F，再分别过B1、C1、D1、E1作F1F的平行线，则得到了AF上的4个等分点，如图1.44(c)所示。 在AutoCAD中，只要在命令行输入“div”，并按提示给出等分数目，即可完

41、成直线段的n等分操作，如图1.44(d)所示。1.3 几何作图方法 (b) (c) (d) 图1.44 等分线段1.3 几何作图方法 1.3.1 等分线段的几何作图 1.3.2 等分圆周及圆内接正多边形的几何作图 1. 六等分圆周及作正六边形 若已知正六边形的外接圆直径为D，一顶点为A，其画法有如下两种(以圆内接正六边形为例)： (1) 利用三角板和丁字尺的配合作图，如图1.45(a)、(b)所示。 (2) 利用其外接圆用圆规作图，如图1.45(c)所示。(a) (b) (c)图1.45 正六边形的作图方法1.3 几何作图方法 2. 五等分圆周及作圆内接正五边形 若已知一个圆内接正五边形的外接

42、圆半径R及一顶点A，则该正五边形的作图步骤如下： (1) 求OB中心点M：以B为圆心，R=OB为半径作弧得P、Q两点，连接P、Q与OB相交得M点，如图1.46(a)所示。 (2) 求正五边形边长AN：以M为圆心，MA为半径，作弧与OB延长线交于点N，如图1.46(b)所示。 (3) 求五边形其余4点：以AN为边长，A为起点等分圆周，并连接等分点，即得到了所要求的圆内接正五边形，如图1.46(c)所示。1.3 几何作图方法 1.3.2 等分圆周及圆内接正多边形的几何作图 3. n等分圆周及作圆内接正n边形 若已知圆周半径为R，求作圆内接正n边形，则作图步骤如下(以正九边形为例)： (1) 将直径

43、AN作九等分。 (2) 以N为圆心，NA为半径作圆弧交水平中心线的延长线于点M。 (3) 自M与AN上的奇数或偶数点(图中为2、4、6、8点)连接并延长与圆周相交得B、C、D，再作它们的对称点，依顺序连接即得正九边形，如图1.47所示。 1.3 几何作图方法 (b) (c) 图1.46 正五边形的作图步骤 图1.47 正九边形的画法1.3 几何作图方法 1.3.2 等分圆周及圆内接正多边形的几何作图 用AutoCAD等分圆周，与上述等分直线的操作过程一样，这里不再赘述。而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

44、，如图1.48所示。图1.48 基于AutoCAD的正多边形作图 1.3 几何作图方法 1.3.2 等分圆周及圆内接正多边形的几何作图 在最基本的几何图形中，经常会遇见作圆的切线的问题。求作圆的切线的情况有3种：(1) 过圆外一点作圆的切线。(2) 作两圆的外公切线。(3) 作两圆的内公切线。3种形式的切线的作图步骤见表1-6。 表1-6 圆的切线的作图方法过圆外一点作圆的切线作两已知圆的外公切线作两已知圆的内公切线(1) 作已知圆O及已知点A(1) 作两已知圆O1、O2(1) 作两已知圆O1、O2(2) 连接点A及圆心O(2) 以O2为圆心、R1-R2为半径作辅助圆(2) 以O1O2为直径作

45、辅助圆，再以O2为圆心、R1+R2为半径作弧，与辅助圆相交于点K1.3 几何作图方法 (3) 以OA中点O1为圆心、OO1为半径作弧，与已知圆相交于点C1C2(3) 过O1作辅助圆的切线O1C(作图方法见本表左列)(3) 连O2K与圆O2相交于C2(4) 分别连接点A、C1和点A、C2，则AC1和AC2即为所求(4) 连接O2C并延长，交圆O2于C2；作O1C1/O2C2，连线C1C2即为所求(4) 作O1C1/O2C2，连接C1C2即为所求1.3 几何作图方法 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

46、如图1.49所示。图1.49 基于AutoCAD的圆的切线作图1.3 几何作图方法 1.3.4 圆弧连接 用已知半径但未知圆心位置的圆弧(称为连接弧)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。常见的圆弧连接如下： (1) 用连接圆弧连接两已知直线。 (2) 用连接圆弧连接两已知圆弧。其中包括： 连接圆弧与两已知圆弧外连接(外切)。 连接圆弧与两已知圆弧内连接(内切)。 连接圆弧与两已知圆弧一端外连接、另一端内连接(混合连接) (3) 用连接圆弧连接一已知直线与一已知圆弧。其中包括： 连接圆弧与已知圆弧外连接。 连接圆弧与已知圆弧内连接。 圆弧连接的作图要点是：首先应

47、用几何作图的原理找出连接圆弧的圆心和两弧的连接点(即切点)，这是保证光滑连接的必要条件。以上3种形式的圆弧连接的作图方法见表1-7。1.3 几何作图方法 表1-7 圆弧连接 用圆弧连接两已知直线(1)两直线成钝角(2)两直线成锐角(3)两直线成直角1.3 几何作图方法 1.3.4 圆弧连接用连接圆弧连接两已知圆弧外连接(1) 给定两已知圆O1、O2及连接圆弧的半径R外 (2) 分别以O1和O2为圆心，R1+R外和R2+R外为半径作弧，两弧交点O3即为连接圆弧的圆心(3) 分别作连心线O3O1和O3O2，得切点m1、m2，再以O3为圆心，R外为半径作弧，从m1画至m2即为所求内连接(1) 给定两

48、已知圆O1、O2及连接圆弧的半径R内 (2) 分别以O1和O2为圆心，R内-R1和R内-R2为半径作弧，两弧交点O4即为连接圆弧的圆心(3) 分别作连心线O4O1和O4O2并延长，得切点n1、n2，再以O4为圆心，R内为半径作弧从n1画至n2即为所求混合连接(1) 分别以O1和O2为圆心，R-R1和R+R2为半径作弧，两弧交点O即为连接圆弧圆心(2) 分别作连心线OO1并延长和OO2，得切点K1、K2(3) 以O为圆心，R为半径作弧从K1画至K1即为所求1.3 几何作图方法 用连接圆弧连接一已知直线和一已知圆弧(1)与已知圆弧外连接(2)与已知圆弧内连接1.3 几何作图方法 用AutoCAD作

49、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，如图1.50所示。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，如图1.51所示 图1.50 用“圆角”命令作圆弧连接 图1.51 用“画圆”命令作圆弧连接1.3 几何作图方法 1.3.5 斜度和锥度的几何作图 斜度和锥度是工程上常见的两个术语。其中，斜度是指一直线(或平面)相对于另一直线(或平面)(称为参考线或参考面)的倾斜程度。而锥度则是指一正圆锥的底圆直径D与其高度L之比。 1. 斜度 设

50、参考线长度为L，而斜线一端距参考线的高度为H，则斜度的大小为其夹角的正切，即：斜度= tan =HL。斜度的标注用图形符号来表示，并把其正切值化为“1n”的形式注写在图形符号的右边，如图1.52(a)所示。 斜度的图形符号如图1.52(b)所示绘制，注意符号斜线的方向应与斜度方向一致。 斜度的作图方法如图1.52(c)所示。 1.3 几何作图方法 图1.52 斜度、图形符号及斜度线的画法举例1.3 几何作图方法 2. 锥度 如前所述，设圆锥底圆直径为D，高度为L，则锥度=D/L=2tan 。对于正圆台来说，其锥度可推算为：(Dd)/L。锥度在图样中用图形符号进行标注，其大小以简化形式1n注写在图形符号的右边，符号的方向应与锥度方向一致，如图1.53所示。锥度的画法如图1.54所示。图1.53 锥度及锥度的图形符号1.3 几何作图方法 1.3.5 斜度和锥度的几何作图图1.54 锥度的画法举例1.3 几何作图方法 一个平面图形通常由一个或多个封闭线框构成，而每一个封闭线框一般又由若干线段(直线、圆弧或曲线)组成，各线框的形状、大小及各线段间相对位置要靠所注的尺寸加以确定。所以在画图时，应根据图中尺寸对线段进行分类，以便确定画图步骤。1.4 平面图形的尺寸与线段分析 根据尺寸在平面图形中所起的