工程图学课程导学

工程图学课程导学课程的性质、目的和任务、学习方法1、课程性质：本课程是运用投影理论研究空间几何元素和形体的空间关系与表达问题，即定位与量度问题。本课程还是运用构形理论研究绘制和阅读工程图样的技术基础课，也是针对机械类学生开设的一门必修的专业基础课，它是学生学习后续课程以及课程设计、毕业设计不可缺少的基础。2、课程目的和任务：本课程为技术基础课，一般在第一学期或第二学期开设。课程的主要任务是研究空间几何元素和形体在平面上的表示方法与规律；以其投影的影像为依据，在平面上解决空间几何问题的学科，研究用图形表达设计思想的基本理论与方法；培养学生的几何抽象能力、投影作图能力、构形表达能力、计算机绘图和手工绘图的综合能力。它通过研究现代工程图学的理论基础和表达方法，研究形体分析-构形分析-造型分析的规律，培养学生用图形表达设计思维的能力并掌握现代化的设计方法和技能、具有分析与解决问题的能力以及工程实践和创新设计能力。3、学习方法：工程图学课程主要内容分画法几何、投影制图与工程制图、计算机绘图三部分。画法几何是制图的理论基础，抽象但系统性、理论性强。制图部分是投影理论的运用，实践性较强，学习时，需完成一定数量的绘图作业。计算机绘图是工程技术人员必须掌握的一门当代绘图新技术，需打好基础。4、学习方式：课堂教学、制图实践与计算机绘图相结合。二、 课程内容、基本要求及学时分配绪论（2学时）讲解本课程的研究对象、学习任务和学习方法。学习任务：掌握正投影法的基本理论。培养绘制和阅读工程图样的初步能力。培养空间想象和空间分析能力。培养计算机绘图的初步能力。培养认真细致的学习作风。学习方法：本课程实践性很强，要始终以形体为对象、以图为中心，由浅入深地完成一系列绘图、读图训练，充分发挥空间的思维和构形能力。按正确的方法、步骤，定时、独立地完成定量作业。所绘图样要符合国家标准。每人必备如下用品：绘图仪一套。（圆规、绘图铅笔、大三角尺一副、长直尺、橡皮、小刀、细沙纸、擦线片等）。第1章现代制图基础知识（6学时）1.1制图基础知识基本要求：（1）掌握技术制图国家标准的基本规定。（2）掌握绘图工具的使用和几何作图方法。（3）掌握平面图形的尺寸分析和绘图步骤。1.2平面图形的构形与尺寸标注基本要求：（1）定形尺寸：用以确定平面图形各组成部分形状和大小的尺寸。（2）定位尺寸：用以确定平面图形中各几何元素之间相对位置的尺寸。（3）尺寸基准：尺寸定位要从某一起点出发进行标注，称为尺寸基准。1.3当今使用的绘图软件概述基本内容：（1）计算机绘图概述（2）CAD绘图软件基本绘图命令应用举例1.4计算机绘制平面图形基本要求：（1）了解计算机绘图的基本步骤。（2）掌握CAD绘图软件的基本绘图命令。第2章空间形体（4学时）2.1形体及其生成与分解2.2空间形体的三维与二维描述方法基本要求：（1）掌握空间形体的二维描述方法。（2）掌握空间形体的三维描述方法。（3）了解投影法的基本知识。（4）掌握三视图的画法。第3章几何元素的投影（8学时）3.1点在两投影面体系中的投影点的投影规律：点的正面投影和水平投影的连线垂直OX轴；点的正面投影和侧面投影的连线垂直于OZ轴；点的水平投影到OX轴的距离等于侧面投影到OZ轴的距离。3.2点在三投影面体系中的投影3.3直线的投影直线上两点同面投影的连线可确定直线的投影。3.4直线与投影面的相对位置3.5二直线的相对位置3.6一般位置直线段的实长与倾角的解法3.7直线上的点3.8直角投影定理3.9平面一、平面的表示法1.不在同一条直线上的三点2.直线和直线外一点3.相交两直线4.平行两直线5.任意平面图形6.迹线表示二、各种位置平面的投影特性1.投影面的垂直面2.投影面的平行面3.一般位置面基本要求：（1）掌握点的投影规律。（2）掌握直线的投影规律、直线上点的投影以及各种位置直线的投影规律。（3）掌握平面的各种位置的投影规律。第4章几何元素的相对位置（6学时）4.1平行问题4.2相交问题4.3垂直问题4.4综合问题基本要求：了解几何元素的相对位置。第5章投影变换（2学时）5.1换面法的基本原理空间几何元素的位置保持不变，用新的投影面来代替旧的投影面，使空间几何元素对新的投影面的相对位置变成有利于解题的位置，然后找出其在新投影面上的投影。这种方法称为换面法。5.2点的换面5.3直线的换面5.4平面的换面基本要求：了解换面法基本概念。掌握点、直线和平面的换面。第6章平面立体（6学时）6.1平面基本几何体平面立体：由若干平面所围成的几何体，如棱柱、棱锥等。一、平面立体的投影1.棱柱的投影2.棱锥的投影二、平面立体表面上取点和取线6.2切割型平面立体6.3相贯型平面立体6.4掌握用计算机进行三维实体造型及三维到二维的转换方法基本要求：掌握基本平面立体的投影规律。第7章基本旋转体（2学时）7.1基本旋转体的形成7.2基本旋转体的投影7.3旋转面上点的投影一、圆柱体投影及其面上取点二、圆锥体投影及其面上取点三、圆球体投影及其面上取点7.4简单组合体7.5表示物体内部形状的方法——剖视基本要求：掌握旋转体的投影规律。第8章平面与曲面相交（6学时）8.1截交线的基本概念截交线的性质：截交线是回转体表面和截平面的共有线。截交线上的点为回转体表面和截平面的共有点。截交线是一封闭的平面曲线(由曲线及直线围成)，形状取决于回转体的形状以及回转体与截平面的相当位置。8.2截交线的投影作图8.3组合体的截交线基本要求：掌握平面与曲面相交的投影规律。第9章曲面与曲面相交（6学时）9.1相贯线的基本概念相贯线的性质：相贯线是两回转体表面上的共有线，相贯线上的点是两回转体表面的共有点；相贯线两回转体表面的分界线。一般情况下，相贯线是封闭的空间曲线，在特殊情况下成为平面曲线或直线。求相贯线的方法：求出两曲面体表面的共有点,然后依次连线。利用曲面的积聚投影法、辅助平面法。9.2用积聚性法求相贯线9.3用辅助平面法求相贯线9.4用辅助球面法求相贯线9.5相贯线的形式及影响因素9.6复合相贯基本要求：掌握曲面与曲面相交的投影规律。第10章用GSC体素构造法分析空间形体（4学时）10.1体素构造GSC的原理和方法10.2空间形体的正则集合运算10.3建立实体模型的一般过程10.4空间形体的GSC树表示10.5空间形体的体素和构造形式实例分析第11章三维图形表达（6学时）11.1三维绘图初步11.2三维实体造型实例11.3轴测投影图第12章组合体的构形与表达（6学时）12.1组合体的构形一、组合体的组成形式叠加式组合体、切割式组合体二、形体表面的连接关系相错：当两形体表面是错开时,画出二者的分界线。平齐：两形体表面是平齐时,没有分界线。相交：当两形体表面相交，应画出分界线。相切：两形体表面相切,是光滑过度,没有分界线。12.2组合体的投影作图12.3组合体的尺寸标注一、组合体尺寸标注的基本要求:完整、正确、清晰二、尺寸标注注意的内容基本要求：（1）掌握组合体视图的画法。（2）了解组合体的尺寸标注方法。（3）掌握组合体读图的基本方法。第13章机件常用的表达方法（2学时）13.1视图视图有基本视图、向视图、局部视图和斜视图。1.基本视图：机械制图中，采用正六面体的六个面作为基本投影面，物体向基本投影面投射所得到的视图称为基本视图。2.向视图：为了合理布置图面或因受图纸幅面限制，可以将视图自由地配置在适当的位置。可以自由配置的视图称为向视图。3.局部视图：将机件的某一部分向基本投影面投射所得到的视图称为局部视图。13.2剖视图和断面图当机件具有内部结构时，视图上就会出现大量的虚线。这时实线和虚线在图上重叠就会影响图样的清晰，造成看图的困难，也不便于标注尺寸。为此，在制图时常采用剖视图的画法，以表达机件的内部结构。一、剖视的概念假想用剖切平面把机件剖开、移去观察者和剖切面之间的部分，将余下部分向投影面投影，所得到的图形称为剖视图。二、剖视图的画法三、剖视图的种类1.全剖视图全剖视图：用剖切面完全地剖开机件所得的剖视图。适用范围：机件的外形简单，内腔复杂，采用全剖视图。2.半剖视图半剖视图：当机件具有对称平面时，向垂直于对称平面的投影面上投射所得到的图形，可以以对称中心线为界，一半画成剖视，表示内腔；一半画成视图，表示外形。适用范围：半剖视图主要用于内、外形状都需要表示的对称机件。3.局部剖视图局部剖视图：用剖切面局部地剖开机件所得的剖视图。适用范围：当机件某些局部的内部结构形状尚未表达清楚，或需要保留机件的某些外形，不宜采用全剖或半剖视图时，采用局部剖视图。四、剖切面的种类剖切面是指剖切被表达机件的假想平面或曲面。在作剖视图时，应根据机件的结构特点，采用不同的剖切方法。1.单一的剖切面2.几个相交的剖切面3.几个平行的剖切平面五、断面图的概念用假想剖切平面把机件某处切断，仅画出断面的图形，称为断面图。六、断面图的种类移出断面图：画在视图之外的断面图。重合断面图在不影响视图清晰的条件下，将断面图画在视图之内，这种断面图称为重合断面。13.3计算机绘制剖视图与断面图基本要求：（1）掌握视图的基本概念。（2）掌握剖视图的概念及绘图和读图方法。（3）掌握断面图的概念及绘图和读图方法。第14章零件的构形设计及表达（10学时）14.1零件图的设计原则一台机器或一个部件，都是由若干零件按着一定的装配关系和技术要求装配组成的。表达机器和部件的图样称为装配图，表达单个零件的图样称为零件图。一般包括下列内容：（1）一组图形（包括视图、剖视图、断面图等）——用以表达零件各部分的内外结构。（2）一组尺寸：用以确定零件各部分结构形状的大小和相对位置。（3）技术要求：标注或说明零件在制造和检验时达到的技术规范。（4）标题栏——填写零件的名称材料数量比例图号及责任签署等。14.2零件的合理构形14.3零件的局部构形14.4零件图的图形表达14.5零件的技术要求14.6零件图的尺寸标注一、零件的视图选择二、典型零件的表达分析三、零件的尺寸标注14.7计算机绘制二、三维零件图的方法14.8计算机绘制零件图实例基本要求：（1）掌握零件图的基本概念。（2）掌握零件图的视图选择方法及尺寸标注。（3）了解零件结构的工艺结构合理性。（4）掌握极限与配合的概念及标注。（5）掌握表面粗糙度的概念及标注。（6）掌握零件的测绘步骤。（7）掌握零件图的读图方法第15章标准件和常用件（6学时）15.1螺纹和螺纹紧固件螺纹按作用不同，可分为连接螺纹和传动螺纹。螺纹又可分外螺纹和内螺纹。外螺纹:在圆柱外表面制出的螺纹。内螺纹:在圆柱内表面制出的螺纹。一、螺纹的基本要素1.牙型2.直径3.线数4.螺距和导程5.旋向内、外螺纹旋合条件：内、外螺纹旋合时，牙型、直径、螺距、线数、旋向五要素必须一致。二、螺纹的表示法三．螺纹结构的表示1.螺纹端部的倒角2.螺尾3.退刀槽四、螺纹的标注15.2键、花键和销一、键联结二、销连接15.3齿轮一、直齿圆柱齿轮个各部分名称及代号二、直齿圆柱齿轮的基本参数三、标准直齿圆柱齿轮的几何尺寸计算四、圆柱齿轮的规定画法五、标准直齿圆柱齿轮的测绘六、直齿圆柱齿轮的零件图15.4弹簧弹簧是一种常用零件，是一种能储存能量的零件，可用于减震、夹紧、储能和测力等设备。一、圆柱螺旋压缩弹簧的各部分名称及代号二、圆柱螺旋压缩弹簧的规定画法三、圆柱螺旋压缩弹簧的画图步骤15.5滚动轴承滚动轴承是支承传动轴的一种标准部件，具有结构紧凑、摩擦阻力小等优点，因此，在机械设备中应用十分广泛。一、滚动轴承的结构、分类和代号二、滚动轴承的画法基本要求：（1）掌握螺纹及螺纹连接件的概念。（2）掌握螺纹及螺纹连接件的规定画法。（3）了解键和销的规定画法。（4）掌握圆柱齿轮的规定画法。（5）了解弹簧的规定画法。（6）了解滚动轴承的规定画法。第16章装配图与结构设计基础（12学时）16.1装配图的内容与要求一、装配图的尺寸标注二、明细栏三、零件编号四、装配结构的合理性16.2机械设计中常见的装配关系16.3机械设计中装配结构的表达16.4绘制机械设计图的方法与步骤一、装配图的规定画法二、装配图的特殊表达方法16.5计算机绘制二、三维装配图，体会协同设计的优越性16.6设计过程与装配图的读图16.7根据装配图拆画零件图一、部件测绘二、画装配图三、读装配图的步骤和方法四、拆画零件图基本要求：（1）了解装配图的概念。（2）掌握装配图的规定画法和特殊表达方法。（3）掌握装配图中尺寸的标注、序号及明细表的编写方法。（4）了解装配结构的合理性。（5）掌握由零件图拼画装配图的方法。（6）掌握装配图的读图方法。（7）掌握由装配图拆画零件图的方法。三、 教材和参考资料教材：【1】《机械设计