机械制图(第4版普通高等学校机械类一流本科专业建设创新教材)

绪论 1.本课程的性质、内容和任务 在现代工业生产和科学技术中，无论是制造各种机械设备、电气设备、仪器仪表，或加 工各种电子元器件，还是建筑房屋和进行水利工程施工等，都离不开工程图样。所以，图样 是表达设计意图、进行技术交流和指导生产的重要工具，是生产中重要的技术文件。因此， 图样常被誉为“工程界的技术语言”或“工程师的语言”。作为一名工程技术人员，必须能 够阅读和绘制工程图样。 机械制图是一门研究如何运用正投影的基本理论和方法绘制与阅读机械图样的课程，其 内容包括画法几何、制图基础和机械图三部分。画法几何部分介绍用正投影法图示和图解空 间几何问题的基本理论与方法；制图基础部分介绍制图基本知识以及用正投影图表达物体内 外形状及大小的基本绘图方法和根据投影图想象出物体内外形状的读图方法；机械图部分培 养绘制和阅读机械图样的基本能力。 本课程的主要任务如下： （1）学习正投影法的基本理论及其应用； （2）培养图解空间几何问题的能力； （3）培养和发展空间想象能力、空间逻辑思维能力和创新思维能力； （4）培养绘制和阅读工程图样的基本能力； （5）培养实践的观点、科学的思考方法以及认真细致的工作作风； （6）培养良好的工程意识。 2.本课程的学习方法 本课程是一门既有系统理论又有实践，而且实践性很强的课程。学习本课程要坚持理 论联系实际的学风，认真学习投影理论，在理解基本理论的基础上，由浅入深地通过一系 列的绘图和读图实践，不断地由物画图、由图想物，分析和想象空间形体与图纸上图形之 间的对应关系，逐步提高空间想象能力和空间逻辑思维能力，从而掌握正投影的基本作图 方法及其应用。做习题和作业时，读者应在掌握有关基本概念的基础上，按照正确的方法 和步骤作图，养成正确使用绘图工具和仪器的习惯，遵守机械制图国家标准（以下简称 “国标”）的有关规定。制图作业应做到：投影正确、视图选择与配置恰当、图线分明、尺 寸齐全、字体工整、图面整洁美观。 工程图样在生产和施工中起着很重要的作用，绘图和读图的差错都会给生产带来损失。 因此，在做习题和作业时，应培养认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。 培养和发展想象力是本课程的核心任务，它属于开发智力的范畴，而非智力因素。良好 的意志品质，稳定的情绪，浓厚而持久的学习兴趣，知难而进、坚忍不拔的性格和积极进取 的精神，在本课程的学习中同样起着关键的作用。 3.工程图学的发展历程 从历史发展的规律来看，工程图和其他学科一样，也是从人类的生产实践中产生和发展机械制图起来的。 在文字出现前的很长一段时期内，人们是用图来满足表达的基本需要。随着文字的出 现，图画才渐渐摆脱其早期用途的约束而与工程活动联系起来。例如，在建造金字塔、战 车、建筑物等完美的工程项目和制造日常简单而有用的器械时，人们巳用图样作为表达设计 思想的工具。 从大量的史料来看，早期的工程图样比较多的是和建筑工程联系在一起的，然后才反映 到器械制造等其他方面。 春秋战国时代的《周礼 考工记》、宋代的《营造法式》和《新仪象法要》以及明朝的 《天工开物》等著作反映了我国古代劳动人民对工程图样及其相关几何知识的掌握巳达到了 非常高的水平。 1798年，法国学者蒙日的《画法几何》问世，他全面总结了前人的经验，用几何学的原 理，提供了在二维平面上图示三维空间形体和图解空间几何问题的方法，从而奠定了工程制 图的基础。于是，工程图样在各技术领域中广泛使用，在推动现代工程技术和人类文明中发 挥了重要作用。 200多年来，画法几何没有大的变化，在绘图工具方面却有不断地发展。人类在实践中 创造了各种绘图工具，从三角板、圆规、丁字尺、一字尺到机械式绘图机，这些绘图工具至 今仍在广泛应用着。毋庸置疑，这种手工方式的绘图是一项劳累、烦琐、枯燥和极费时的工 作，而且画出的图的精度也低。直到近30年，计算机软硬件技术和外部设备的研制成功与 不断发展，使制图技术产生显著变化，以致对画法几何的前景产生重大影响。计算机图形学 （computer graphics， CG）和计算机辅助设计（computer aided design， CAD）技术大大改变 了设计方式。初期，CAD是用计算机绘图代替手工绘制二维图形，用绘图机输出图形。但 近10年来三维设计迅猛发展，该技术试图从设计开始就从三维入手，直接产生三维实体， 然后赋予三维实体各种属性（如材料、力学特性等），再赋予加工信息，*后直接到数控的 加工中心。这样，用画法几何绘制的二维图形就变得不那么重要了。 现在，更先进的设计制造技术-虚拟设计（virtual design）、虚拟制造（virtual manu-facturing） 也正在迅速发展。这种技术借助计算机网络和图形技术、多媒体技术、各种传感 技术和其他与设计制造有关的技术，超越时间、空间的界限，将各种有关的信息迅速整理、 传送，在虚拟的多维环境中实现交互设计制造，大大减少了各种浪费，降低了设计和制造成 本，缩短了设计周期，提高了设计制造的速度和质量。 另外，还有一种不仅用于设计，也应用于各种感觉表现的技术-----虚拟现实（virtual reality）技术，它借助多媒体技术和各种仿真传感技术将各种实体、场景活生生地表现出来， 并使用户的各种感官受到刺激，进行自由交互。操作者在虚拟现实的场景中漫游或运动，可 达到以假乱真的效果。这种技术也还处于探索和发展初期，但它的应用前景难以估量——结 合计算机网络技术，它将从根本上改变人类的思维、生活和生产方式。 目前，我国的工程制图处在手工绘图与计算机绘图并存的时期。在发展比较快的地 区，计算机绘图代替手工绘图巳比较普遍，不少设计单位巳经全部实现计算机出图。但三 维设计才刚刚开始，由于自主产权的软件比较少，虚拟设计制造也才刚刚开始研究。工程 技术方向的学生应该有志气赶超世界先进水平，立志攀高峰，攻坚克难，为把我国建设成 现代化强国做出贡献。 **章 制图的基本知识 1.1制图的基本规定 机械图样是设计和制造机械过程中的重要技术资料，是工程界技术交流的语言。为了便 于生产和技术交流，对图样的画法、尺寸注法、所用代号等均需做统一的规定，使绘图和读 图都有共同的准则，这些统一规定由国家制定并颁布实施。用于机械图样的国家标准有“技 术制图”和“机械制图”。 对于标准编号，如GB/T 4457.4—2002，其中“GB/T”为推荐性国家标准代号，一般简称 “国标”，“G”、“B”、“T”分别表示“国”、“标”、“推”字汉语拼音的**个字母，“4457.4” 表示该标准的顺序号，“2002”表示该标准的批准年号。 本节主要介绍国家标准中制图的图纸幅面、比例、字体、图线、尺寸标注。 1.1.1 图纸幅面（GB/T 146892008）和标题栏（GB/T 10609. 1　2008） 1.图纸幅面 为了便于图样的绘制、使用和管理，机件的图样均应画在具有一定格式和幅面的图纸上。 GB/T 14689—2008规定绘制图样时，应优先采用表灢1中规定的基本幅面，必要时可由基本幅 面沿短边成整数倍加长，加长幅面尺寸参见图灢1或国标的有关规定。 2.图框格式 在图样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，如图1-2和 图1-3所示。图框的尺寸按表1-1确定。 3.标题栏和看图方向 每张图样都必须画出标题栏，标题栏的格式和尺寸应遵照GB/T 10609. 1—2008的规定。 在制图作业中，建议采用图1-4所示的简化格式。 GB/T 14689—2008规定，标题栏的位置一般应按如下两种方式配置。 1）标题栏中的文字方向为绘图和看图的方向 如果留有装订边，A4图纸竖放，其他基本幅面图纸横放时，标题栏中的文字方向为绘 图和看图的方向，标题栏位置绘制在图框的右下角且与图框线重合，如图1-2所示。如果不 留装订边，标题栏的位置如图1-3所示。 2）按方向符号指示的方向看图 当A4图纸横放，其他基本幅面图纸竖放，或使用预先印制的图纸时，标题栏应位于图 框右上角，此时，为明确绘图与看图时图纸的方向，应在对中符号处加画方向符号，即令方 向符号位于图纸下边后看图，如图1-5所示。 4.附加符号 1）对中符号 为了图样复制和缩微摄影时定位方便，对于基本幅面以及含部分加长幅面的各号图纸， 均应在图纸各边的中点处分别画出对中符号。 对中符号用粗实线绘制，线宽不小于0.5mm，长度为从纸 边界开始至伸入图框内约5mm。对中符号的位置误差应不大于0.5mm。当对中符号处在标题栏范围内时，伸入标题栏部分可省 略不画，如图1-5和图1-6所示。 2）方向符号 方向符号是用细实线绘制的等边三角形，绘制在图纸下边对 中符号处，其大小和所处的位置如图1-5和图1-6所示。 1.1. 2 比例（GB/T 14690—1993） 比例是指图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比，用符号“：”表示，如1：2。 绘制图样时，应从表1-2 “优先选择系列”中选取适当的绘图比例。必要时，允许从表1-2 “允许选择系列”中选取。为了从图样上直接反映出实物的大小，绘图时应尽量采用原值 比例。 比例一般应标注在标题栏中的“比例”栏内；必要时，也可标注在视图名称的下方或右 侧。无论采用何种比例，图中所标注的尺寸数值必须是实物的实际大小，与图形的比例及作 图准确性无关，如图1-7所示。 1.1.3 字体（GB/T 14691—1993） 在图样上除了表示机件形状的图形，还要用文字和数字来说明机件的大小、技术要求与 其他内容。 在图样和技术文件中书写汉字、数字、字母必须做到：字体工整、笔画清楚、排列整 齐、间隔均勻。字体的号数用h表示，即字体的高度，分别为20mm、14mm、10mm、 7mm、5mm、 3. 5mm、 2. 5mm、 1.8mm，大于 20 的按 2 比例递增。 汉字应采用长仿宋体，字体高度不应小于3.5mm，字体宽度一般为字体高度的2/3。书 与长仿宋字的要领是：横平竖直，注意起落，结构勻称，填满方格。 数字和字母分直体和斜体两种，常用斜体。斜体字字头向右倾斜，与水平线约呈75°。 数字和字母的笔画宽度约为字体高度的1/10。 汉字、数字和字母示例如表1-3所示。