了得網工業技術_機械工程圖學基礎教程

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《機械工程圖學基礎教程》是為理科學生編寫的“機械制圖”教材，所以力求簡單。也可作為高等院校或職業學校非機械類專業“機械制圖”課程的教材或參考書。

內容簡介

《機械工程圖學基礎教程》介紹了機械制圖相關知識。《機械工程圖學基礎教程》主要包括7章內容：第1章主要介紹了機械制圖相關的國家標準；第2章介紹了AutoCAD的使用，以便於課程學習過程利用AutoCAD進行繪圖；第3章介紹了畫法幾何相關內容，它們是工程制圖的基礎；第4章介紹機械制圖中的一些相關畫法；第5章是零件圖與裝配圖；第6章為AutoCAD三維造型方法介紹；第7章簡單介紹了目前應用廣泛的CAD軟件，如SolidWorks和CATIA等，並介紹了3D打印相關知識。有些章節後面所附習題，均可作為AutoCAD的練習之用。

前言
第1章工程制圖的基本知識1
1.1工程制圖與畫法幾何簡介1
1.1.1工程制圖1
1.1.2畫法幾何2
1.2本課程的任務和學習方法2
1.2.1本課程的任務2
1.2.2學習方法3
1.3機械制圖國家標準中的基本規定4
1.3.1圖紙幅面和格式4
1.3.2標題欄5
1.3.3比例6
1.3.4字體8
1.3.5圖線10前言

第1章工程制圖的基本知識1

1.1工程制圖與畫法幾何簡介1

1.1.1工程制圖1

1.1.2畫法幾何2

1.2本課程的任務和學習方法2

1.2.1本課程的任務2

1.2.2學習方法3

1.3機械制圖國家標準中的基本規定4

1.3.1圖紙幅面和格式4

1.3.2標題欄5

1.3.3比例6

1.3.4字體8

1.3.5圖線10

1.3.6尺寸標注12

第2章AutoCAD入門18

2.1AutoCAD簡介18

2.1.1用戶界面18

2.1.2命令輸入方式19

2.1.3坐標輸入方式21

2.1.4繪圖環境的建立21

2.2AutoCAD基本操作28

2.2.1常用繪圖命令28

2.2.2常用圖形編輯命令32

2.2.3輔助繪圖工具35

2.2.4常用類型的尺寸標注39

2.2.5工程圖中的文字注寫49

2.3二維平面圖形繪制實例53

2.3.1建立A4繪圖模板53

2.3.2AutoCAD繪圖練習55

第3章平面繪圖基礎57

3.1投影法簡介57

3.1.1投影法57

3.1.2三投影面體繫和三視圖58

3.1.3基本視圖與第三角投影簡介61

3.2點?直線和平面的投影64

3.2.1點的投影65

3.2.2直線的投影68

3.2.3平面的投影76

3.2.素間的相對位置81

3.3立體及表面上的點與直線86

3.3.1平面立體87

3.3.2曲面立體91

3.4截交線與相貫線95

3.4.1截交線95

3.4.2相貫線10

3.5組合體111

3.5.1組合體及其組合方式111

3.5.2形體之間的表面連接關繫111

3.5.3組合體視圖的畫法113

3.6組合體視圖的尺寸標注116

3.6.1基本體的尺寸標注117

3.6.2組合體的尺寸標注118

3.7組合體視圖的閱讀124

3.7.1簡單疊加體的讀圖方法125

3.7.2用形體分析法讀圖128

3.7.3用線面分析法讀圖130

3.8軸測圖133

3.8.1軸測圖的基本知識133

3.8.2正等軸測圖136

3.8.3斜二等軸測圖142

3.9練習144

第4章機械工程圖樣繪制147

4.1機件的基本表達147

4.1.1視圖147

4.1.2剖視圖150

4.1.3剖切面的種類158

4.1.4斷面圖162

4.2標準件和常用件168

4.2.1螺紋與螺紋連接168

4.2.2鍵與銷179

4.2.3齒輪182

4.2.4滾動軸承186

4.2.5彈簧188

4.3AutoCAD繪制機件實例練習191

第5章零件圖和裝配圖193

5.1零件與裝配概述193

5.2零件圖194

5.2.1一組視圖195

5.2.2零件尺寸199

5.2.3技術要求204

5.2.4標題欄215

5.2.5軸的零件圖216

5.2.6零件的工藝結構217

5.3裝配圖220

5.3.1裝配圖的基本內容220

5.3.2裝配圖視圖的選擇221

5.3.3裝配圖的特殊表達方法221

5.3.4裝配圖的尺寸標注223

5.3.5裝配圖上的序號和明細表224

5.3.6讀裝配圖的方法和步驟225

第6章AutoCAD三維造型基礎228

6.1概述228

6.2三維幾何造型基礎229

6.2.1世界坐標繫229

6.2.2觀察三維模型的基本方法229

6.2.3消隱231

6.3實體模型的創建232

6.3.1基本實體模型的創建232

6.3.2通過拉伸創建實體236

6.3.3通過旋轉創建實體238

6.4三維實體的編輯239

6.4.1基本編輯239

6.4.2倒角和倒圓角244

6.4.3布爾運算246

6.5AutoCAD三維建模實例248

6.5.1創建組合體實例248

6.5.2建立用戶坐標繫創建復雜實體模型254

6.6AutoCAD三維建模練習258

第7章其他CAD軟件簡介與3D打印261

7.1SolidWorks261

7.1.1簡介261

7.1.2設計方法261

7.1.3工作環境262

7.1.4實例操作264

7.2CATIA267

7.2.1簡介267

7.2.2創建零件模型的一般過程268

7.3Pro/ENGINEER簡介272

7.4UG NX簡介273

7.53D打印簡介274

7.63D打印過程276

7.6.1三維設計277

7.6.2切片處理277

7.6.3打印過程280

7.7結語281

參考文獻282

在線試讀

第1章工程制圖的基本知識
本章介紹了與工程制圖相關的一些基本知識，包括《機械制圖》國家標準中的一些基本規定，掌握這些規定，纔能畫出專業規範的圖樣，以及讀懂圖樣，更好地利用圖樣進行交流?
1.1工程制圖與畫法幾何簡介1.1.1工程制圖工程制圖(engineering drawing)是一門研究工程圖樣的繪制?表達和閱讀的應用學科，它以畫法幾何(descriptive geometry)的投影(projection)理論為基礎，以直尺?圓規?圖板為工具，以黑板?木模?掛圖為媒介，已有200多年的歷史?“機械工程制圖”是體現機械與類機械工科特點的入門課程，也是工科學生必須學習的專業基礎課程之一?在培養學生具有創造性思維基礎的空間想像力和構思能力，以及促進工業化進程等方面發揮了重要作用?
工程圖樣作為設計與制造?工程與產品信息的定義?表達和交流的主要媒介，是生產中必不可少的技術文件，是在世界範圍通用的“工程技術的語言”?正確規範地繪制和閱讀工程圖是一名工程技術人員必備的基本素質，識讀機械圖樣時，不僅需要把繪制在平面上的圖形還原成立體的實物，還需要能夠通過圖樣，真正地讀懂和理解設計者的意圖?
任何一種產品，小到一個簡單的零件，如螺母?螺栓，大到整架飛機?一艘航母，在制造之前，都需要經過一定的設計，甚至需要經過許多人長時間的合作纔可以完成，設計的過程是令人激動並充滿挑戰的，工程設計人員首先需要手繪產品的概念設計草圖，以方便快速地表達和交流設計想法，然後進行產品的詳細設計，選用不同的材料?工藝和加工技術等?
隨著計算機及相關技術的發展，如今的時代儼然已是一個3D時代，3D產品已成流行之勢，如遊戲?動畫?電影等，都離不開3D技術?近幾年3D打印技術，也正在悄悄地改變著人們的生活?將來，使用的各種器具，都可能與3D技術有關，至少它們可能是利用3D技術進行設計的——機械設計軟件行業裡出現了眾多優秀的3D設計軟件，如CATIA?Pro/ENGINEER?UG NX和SolidWorks等?盡管如此，目前我國幾乎整個機械設計制造業都在遵循國家標準，還在使用2D工程圖來進行交流，3D潮流顯然還沒有替代傳統的2D觀念?雖然使用3D設計軟件設計的零件模型的形狀和結構很容易為人們所讀懂，但是3D圖紙也具有其本身的不足之處，無法替代2D工程圖的地位?
所以，不僅應該保持對2D工程圖的重視，也要看到3D是未來的潮流，可以大大提高工作效率和生產成本，要成為一個優秀的機械工程師和機械設計師，不僅要具備強硬的機械制圖基礎，也需要具備先進的3D設計觀念?
1.1.2畫法幾何
畫法幾何是研究在平面上利用圖形表示形體和解決空間幾何問題的理論和方法的學科?畫法幾何是機械制圖的投影理論基礎，它應用投影的方法研究多面正投影圖?軸測圖?透視圖和標高投影圖的繪制原理，其中多面正投影圖是主要研究內容?畫法幾何的內容還包含投影變換?截交線?相貫線和展開圖等?第1章工程制圖的基本知識

本章介紹了與工程制圖相關的一些基本知識，包括《機械制圖》國家標準中的一些基本規定，掌握這些規定，纔能畫出專業規範的圖樣，以及讀懂圖樣，更好地利用圖樣進行交流?

1.1工程制圖與畫法幾何簡介1.1.1工程制圖工程制圖(engineering drawing)是一門研究工程圖樣的繪制?表達和閱讀的應用學科，它以畫法幾何(descriptive geometry)的投影(projection)理論為基礎，以直尺?圓規?圖板為工具，以黑板?木模?掛圖為媒介，已有200多年的歷史?“機械工程制圖”是體現機械與類機械工科特點的入門課程，也是工科學生必須學習的專業基礎課程之一?在培養學生具有創造性思維基礎的空間想像力和構思能力，以及促進工業化進程等方面發揮了重要作用?

工程圖樣作為設計與制造?工程與產品信息的定義?表達和交流的主要媒介，是生產中必不可少的技術文件，是在世界範圍通用的“工程技術的語言”?正確規範地繪制和閱讀工程圖是一名工程技術人員必備的基本素質，識讀機械圖樣時，不僅需要把繪制在平面上的圖形還原成立體的實物，還需要能夠通過圖樣，真正地讀懂和理解設計者的意圖?

任何一種產品，小到一個簡單的零件，如螺母?螺栓，大到整架飛機?一艘航母，在制造之前，都需要經過一定的設計，甚至需要經過許多人長時間的合作纔可以完成，設計的過程是令人激動並充滿挑戰的，工程設計人員首先需要手繪產品的概念設計草圖，以方便快速地表達和交流設計想法，然後進行產品的詳細設計，選用不同的材料?工藝和加工技術等?

隨著計算機及相關技術的發展，如今的時代儼然已是一個3D時代，3D產品已成流行之勢，如遊戲?動畫?電影等，都離不開3D技術?近幾年3D打印技術，也正在悄悄地改變著人們的生活?將來，使用的各種器具，都可能與3D技術有關，至少它們可能是利用3D技術進行設計的——機械設計軟件行業裡出現了眾多優秀的3D設計軟件，如CATIA?Pro/ENGINEER?UG NX和SolidWorks等?盡管如此，目前我國幾乎整個機械設計制造業都在遵循國家標準，還在使用2D工程圖來進行交流，3D潮流顯然還沒有替代傳統的2D觀念?雖然使用3D設計軟件設計的零件模型的形狀和結構很容易為人們所讀懂，但是3D圖紙也具有其本身的不足之處，無法替代2D工程圖的地位?

所以，不僅應該保持對2D工程圖的重視，也要看到3D是未來的潮流，可以大大提高工作效率和生產成本，要成為一個優秀的機械工程師和機械設計師，不僅要具備強硬的機械制圖基礎，也需要具備先進的3D設計觀念?

1.1.2畫法幾何

畫法幾何是研究在平面上利用圖形表示形體和解決空間幾何問題的理論和方法的學科?畫法幾何是機械制圖的投影理論基礎，它應用投影的方法研究多面正投影圖?軸測圖?透視圖和標高投影圖的繪制原理，其中多面正投影圖是主要研究內容?畫法幾何的內容還包含投影變換?截交線?相貫線和展開圖等?

1103年，在中國宋代李誡所著的《營造法式》一書中的建築圖基本上符合幾何規則，但在當時尚未形成畫法的理論?

西方文藝復興時期，利用多面視圖把三維的現實世界繪制到二維平面上已成為一種表達方法?而到了18世紀，由於工業革命的興起，引出了新的設計和表達形式，要求在設計和施工之間，能有一個精確並被普遍接受的表達工具?法國數學家Monge於1795年出版了《畫法幾何學》一書，提出用多面正投影圖表達空間形體，標志圖形技術由經驗上升為科學，至今仍為工程制圖的理論基礎?以後各國學者又在投影變換?軸測圖以及其他方面不斷提出新的理論和方法，使這門學科日趨完善?

1.2本課程的任務和學習方法

學習工程制圖的目的，主要是培養學生具有較高的工程文化素養，較強的繪制和閱讀工程圖樣的能力?豐富的空間想像能力?樹立創新意識和鋻賞“美”的能力，掌握一定的構形設計原則?方法和思路?

1.2.1本課程的任務

本課程的學習任務主要有以下幾方面:

(1) 學習投影法的基本理論和應用;

(2) 學習物體構形分析的基本概念和方法;

(3) 學習空間物體圖樣表達的基本概念和方法;

(4) 學習閱讀和繪制工程圖並能正確理解工程圖的基本方法;

(5) 學習從三維物體到二維圖樣以及從二維圖樣到三維物體的形像思維方法;

(6) 計算機繪圖能力的培養?

通過本課程的學習，主要培養如下幾方面的能力:

(1) 培養學生空間思維的能力;

(2) 培養學生把空間思維變成圖形和立體的想像能力;

(3) 培養創造性構形設計能力;

(4) 培養學生儀器繪圖?徒手繪圖及計算機繪圖的能力;

(5) 培養閱讀工程圖樣的基本能力?

通過本課程的學習，培養學生樹立如下兩方面意識:圖形標準化意識和創新意識?

(1) 圖形標準化意識?通過本課程的學習，讓學生了解機械制圖國家標準，隻有遵守這些標準，纔能正確閱讀圖紙，保證自己繪制的圖紙能夠被別人輕松讀懂，而不會產生誤會?

(2) 創新意識?在工科課程中，形像思維能力是最重要的能力之一，極具創造性的人通常都擁有很強的形像思維能力?本書主要學習以空間角度來觀察和思考物體，是培養形像思維能力的最佳教材?

1.2.2學習方法

本課程是一門與生產實際密切相關的課程，實踐性很強，學習時應注意以下幾點?

(1) 扎實掌握正投影原理和方法，注意空間形體與它們投影圖之間的聯繫?

(2) 注意培養從空間(物體)到平面(圖樣)，再從平面到空間的想像能力和幾何形體的構思能力?

(3) 養成自覺遵守工程制圖國家標準的良好習慣，不斷提高查閱標準的能力?

(4) 掌握形體分析方法和線面分析方法，通過一繫列的繪圖實踐，多看?多想?多畫，提高獨立分析能力?解決看圖和繪圖問題的能力?

(5) 自覺完成作業，逐步提高繪圖的速度?精度和技能?認真完成計算機繪圖作業，不斷提高用繪圖軟件繪制工程圖樣的能力?

(6) 圖樣在生產上起著指導作用，繪圖和讀圖的任何差錯都將給生產帶來不同程度的損失?因此，在課程學習以及完成作業時，要培養耐心細致的工作作風並樹立嚴肅認真的工作態度?

(7) 要注意提高自學能力，注重實踐環節?在看課本或課件時，要邊看邊動手畫插圖?投影理論一環扣一環，前面學習不透徹?不牢固，後面必然越學越困難，因此，必須步步為營，穩扎穩打，由淺入深，循序漸進，多思考，培養想像能力?

1.3機械制圖國家標準中的基本規定

工程技術圖樣是信息的載體，傳遞著設計的意圖，集合著加工制造的指令，是工程界交流的技術“語言”，而這一功能是以技術標準的制定和實施為基礎來實現的?

由國家標準化主管機構批準?頒布的國內統一標準稱為國家標準，簡稱國標，其代號為“GB”，字母後面的兩組數字分別表示標準順序號和標準批準的年份，現以圖1.1為例說明標準編號和名稱的構成?

圖1.1GB/T 17451—1998

與“GB”用斜線相隔的“T”表示“推薦性標準”，無“T”表示“強制性標準”?

在機械設計制圖中，使用較多的標準代號除了“GB”外，還有以下行業標準代號:JB——機械行業，SH——石化行業，HG——化工行業，SJ——電子行業，QB——輕工業行業，YB——黑色冶金行業，QC——汽車行業，YS——有色冶金行業?

引導要素表示標準所屬的領域，若主體要素表示的對像已明確，則無需引導要素?主體要素是必備要素，表示標準的主要對像?補充要素表示主體要素的特定方面，若該標準已包含主體要素的所有方面，則不需要再命名補充要素?

1.3.1圖紙幅面和格式

如果圖幅(format)的大小不一，保管和使用都將非常不方便?為此，繪制?打印圖樣時，應優先采用表1.1中規定的圖紙基本幅面尺寸，尺寸最大的是A0圖紙，圖紙面積正好是1m2?沿某一號幅的長邊對折，即為下一號幅面的大小，即A0的一半大小就是A1，A1的一半就是A2，如圖1.2所示?這樣，A1→A2→A3每一種依次對折，圖紙的幅寬和長度之比始終保持1∶2?

圖紙的尺寸除了A類，還有B類?B類主要用於書和招貼類，制圖中一般不使用?

在圖樣四周必須用粗實線畫出圖框線，圖框格式(frame format)分為不留裝訂邊和留有裝訂邊兩種，分別如圖1.3和1.4所示，圖中a?c?e的尺寸大小要求如表1.1所示?教學中推薦使用不留裝訂邊的圖框格式，同一產品的圖樣隻能采用一種格式?

1.3.2標題欄

每一張圖樣上都必須畫出標題欄(title block)，標題欄應位於圖紙的右下角或下方，如圖1.3和圖1.4所示，此時看圖的方向應與標題欄中的文字方向一致?標題欄反映了一張圖樣的綜合信息，如圖名?圖號?比例?設計人?審核人?單位等多方面的信息，是圖樣的一個重要組成部分?GB/T 10609.1—1989對標題欄的內容?格式與尺寸作了規定，如圖1.5所示?

圖1.3不留裝訂邊圖紙圖框格式

圖1.4留裝訂邊圖紙圖框格式

圖1.5標題欄的格式

學校制圖作業中零件圖的標題欄推薦采用如圖1.6所示的格式和尺寸，外框為粗實線，裡邊為細實線，其右邊線和底邊線應與圖框線重合?

圖1.6教學用簡化標題欄

裝配圖的標題欄及明細欄推薦采用如圖1.7所示的格式和尺寸?

圖1.7裝配圖常用標題欄和明細欄

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