緒論

0.1圖及圖樣

0.2工程與工程圖樣

0.3科學制圖

0.4課程教學目的和基本要求

0.5課程學習方法

第1章制圖的基本知識與基本技能

1.1國家標準關於工程制圖的一般規定

1.1.1圖紙幅面和格式

1.1.2比例

1.1.3字體

1.1.4圖線

1.2尺寸標注

1.2.1基本規則

1.2.2尺寸的組成

1.2.3常見尺寸的標注方法

1.3常用繪圖工具和用品及其使用方法

1.3.1繪圖工具

1.3.2繪圖用品

1.4常用幾何圖形的畫法

1.4.1等分圓周和作正多邊形

1.4.2圓弧連接

1.4.3斜度和錐度

1.5平面圖形的畫法

1.5.1尺寸分析

1.5.2線段分析

1.5.3繪圖方法和步驟

1.6草圖的畫法

思考與練習題

第2章正投影法和三視圖

2.1投影法及正投影

2.1.1中心投影法

2.1.2平行投影法

2.1.3正投影的基本特性

2.2物體的三視圖

2.2.1三投影面體繫

2.2.2三視圖的形成

2.2.3投影面的展開

2.3三視圖的配置與投影規律

2.3.1三視圖的配置

2.3.2三視圖的投影規律

2.4繪制物體三視圖的方法步驟

思考與練習題

第3章點、直線和平面的投影

3.1點的三面投影

3.1.1點的空間位置和直角坐標

3.1.2點的三面投影

3.1.3點的投影規律

3.1.4重影點

3.2直線的三面投影

3.2.1直線的投影

3.2.2各種位置直線的投影特性

3.3平面的三面投影

3.3.1平面的投影

3.3.2各種位置平面的投影特性

3.4平面上點和直線的投影

3.4.1平面上的直線

3.4.2平面上的點

思考與練習題

第4章基本幾何體及其表面上點的投影

4.1平面幾何體及其表面上點的投影

4.1.1稜柱及其表面上點的投影

4.1.2稜錐及其表面上點的投影

4.2曲面幾何體及其表面上點的投影

4.2.1圓柱及其表面上點的投影

4.2.2圓錐及其表面上點的投影

4.2.3圓球及其表面上點的投影

思考與練習題

第5章截切體和相貫體的視圖

5.1截切體

5.1.1截交線的性質及作圖方法

5.1.2平面立體的截交線

5.1.3曲面立體的截交線

5.2相貫體

5.2.1正交圓柱的相貫線

5.2.2相貫線的基本形式

5.2.3曲面幾何體相貫線投影的一般作圖方法

5.2.4回轉體相貫線的特殊情況

思考與練習題

第6章組合體的視圖及尺寸標注

6.1組合體的組合形式及形體分析

6.1.1組合體的組合形式

6.1.2組合體相鄰兩表面的連接關繫

6.1.3組合體的形體分析與形體分析法

6.2畫組合體視圖

6.2.1形體分析

6.2.2選擇主視圖

6.2.3選定比例和圖幅

6.2.4繪圖

6.3讀組合體視圖

6.3.1讀圖的基本要領

6.3.2形體分析法讀圖

6.3.3線面分析法讀圖

6.3.4補畫第三視圖和補畫已給視圖中所缺圖線

6.4組合體的尺寸標注

6.4.1基本形體的尺寸標注

6.4.2組合體的尺寸分析

6.4.3組合體尺寸標注的方法和步驟

6.4.4組合體尺寸標注的注意事項

6.5組合體的構型設計

6.5.1組合體構型設計的原則

6.5.2組合體構型設計的方法

6.5.3基於視圖的構型設計

思考與練習題

第7章軸測投影圖

7.1軸測投影的基本知識

7.1.1軸測投影的概念

7.1.2軸測投影的特性

7.1.3軸測圖的分類

7.2正等軸測圖的畫法

7.2.1軸間角和軸向伸縮繫數

7.2.2平面立體的正等軸測圖畫法

7.2.3回轉體的正等軸測圖畫法

7.2.4組合體的正等軸測圖畫法

7.3斜二軸測圖的畫法

思考與練習題

第8章機件常用表達方法

8.1視圖

8.1.1基本視圖

8.1.2向視圖

8.1.3局部視圖

8.1.4斜視圖

8.2剖視圖

8.2.1剖視圖的概念

8.2.2剖視圖的種類

8.2.3剖視圖剖切面的種類

8.2.4剖視圖上的尺寸標注

8.3斷面圖

8.3.1斷面圖的概念

8.3.2斷面圖的分類及畫法

8.4局部放大圖和簡化畫法

8.4.1局部放大圖

8.4.2簡化畫法

8.5表達方法綜合應用

8.6讀剖視圖

思考與練習題

第9章通用零件及其連接的圖樣表達

9.1螺紋

9.1.1螺紋的形成

9.1.2螺紋的要素

9.1.3常用螺紋的種類

9.1.4螺紋的規定畫法

9.1.5螺紋的標記

9.1.6螺紋的結構參數

9.2螺紋緊固件及其連接

9.2.1螺紋緊固件的標記

9.2.2螺紋緊固件連接的規定畫法

9.3齒輪及其規定畫法

9.3.1圓柱齒輪的結構及各部分名稱與尺寸關繫

9.3.2圓柱齒輪的規定畫法

9.3.3圓錐齒輪及其規定畫法

9.3.4蝸杆蝸輪及其規定畫法

9.4鍵連接和銷連接及其畫法

9.4.1鍵連接

9.4.2銷連接

9.5滾動軸承及其畫法

9.5.1滾動軸承的代號和標記

9.5.2滾動軸承的畫法

9.6彈簧

思考與練習題

第10章零件圖

10.1零件的設計

10.1.1零件設計的基本要求

10.1.2零件設計的過程和方法

10.1.3零件的構型設計

10.1.4零件的構型設計示例

10.2零件圖的內容

10.3零件圖的視圖選擇和表達方法

10.3.1主視圖的選擇

10.3.2其他視圖的選擇

10.3.3典型零件的視圖表達

10.4零件圖的尺寸標注

10.4.1尺寸基準

10.4.2尺寸標注的注意事項

10.4.3常見孔的尺寸注法

10.4.4典型零件的尺寸注法

10.5零件圖上的技術要求

10.5.1尺寸公差

10.5.2幾何公差

10.5.3表面結構要求

10.5.4表面處理及熱處理

10.6零件圖的繪制

10.6.1分析零件

10.6.2選擇視圖

10.6.3繪制零件圖

10.7零件圖的識讀

10.7.1識讀零件圖的要求

10.7.2識讀零件圖的方法和步驟

10.7.3識讀零件圖示例

思考與練習題

第11章裝配圖

11.1裝配圖的作用和內容

11.2裝配圖的表達方法

11.2.1規定畫法

11.2.2特殊表達方法

11.3裝配圖的尺寸標注及技術要求

11.3.1配合的概念與標注

11.3.2裝配圖的尺寸標注

11.3.3裝配圖的技術要求

11.4裝配圖中的零件序號和明細欄

11.5裝配圖的繪制

11.6裝配圖的識讀

11.6.1讀裝配圖的方法和步驟

11.6.2讀裝配圖示例

思考與練習題

第12章房屋建築圖

12.1房屋建築圖的基本表達形式

12.1.1平面圖

12.1.2立面圖

12.1.3剖面圖

12.2房屋建築圖的分類

12.3房屋建築圖的圖示特點

12.4房屋建築圖的尺寸標注

12.5房屋建築圖的圖例

12.6房屋建築圖中常用的符號

12.7住宅建築圖的識讀

12.7.1建築平面圖的識讀

12.7.2建築立面圖的識讀

12.7.3建築剖面圖的識讀

12.8廠房建築圖的識讀

12.8.1單層廠房建築圖的主要內容

12.8.2讀廠房建築圖

思考與練習題

第13章用AutoCAD繪制工程圖樣

13.1AutoCAD的主要功能

13.2AutoCAD 2021的繪圖環境

13.3AutoCAD命令和基本設置

13.3.1命令的調用方法

13.3.2命令及繫統變量的有關操作

13.3.3數據輸入與對像選擇

13.3.4AutoCAD的圖層

13.3.5繪圖單位、繪圖界限的設置

13.4AutoCAD的基本繪圖命令

13.5AutoCAD的常用修改命令

13.6二維圖形的繪制

13.6.1平面圖形的繪制

13.6.2零件圖形的繪制

13.7尺寸標注

13.7.1尺寸標注的類型

13.7.2設置尺寸標注樣式

13.7.3尺寸標注舉例

13.8圖塊

13.8.1創建帶屬性的圖塊

13.8.2塊存盤

13.8.3插入圖塊

13.9用AutoCAD繪制機械圖

13.9.1繪制零件圖的一般過程

13.9.2零件圖中投影關繫的保證

13.9.3繪制裝配圖的一般過程

13.9.4由零件圖拼畫裝配圖

思考與練習題

第14章科學制圖基礎

14.1圖形坐標繫

14.1.1平面圖形坐標繫

14.1.2空間圖形坐標繫

14.2圖形屬性

14.3一般函數繪圖

14.4插值函數繪圖

14.4插值問題

14.4拉格朗日插值

14.4分段線性插值

14.4三次樣條插值

14.4插值

14.5擬合函數繪圖

14.5.1擬合問題

14.5.2小二乘法

14.6常微分方程解函數繪圖

14.6.1常微分方程初值問題

14.6.2常微分方程數值解的歐拉方法

14.6.3龍格庫塔方法

14.6.4時滯微分方程初值問題

14.7統計圖

思考與練習題

第15章用MATLAB繪制科學圖形

15.1基於函數表達式繪圖

15.2插值方法繪圖

15.3擬合方法繪圖

15.4微分方程數值解繪圖

15.5統計圖繪制

思考與練習題

附表

附錄練習題部分三維模型及程序二維碼

參考文獻

隨著科學技術的發展及工程教育改革的深化，電工電子信息類等工科專業相關知識的綜合性和交叉性對制圖類課程的教學提出了更高的要求。“工程與科學制圖”課程是高等工科院校電工電子信息類等非機械、非土建類各專業普遍開設的“工程制圖”課程的替代課程，它以“高等學校工程圖學課程教學基本要求”為基本依據，按照“學生中心、產出導向、持續改進”的工程教育新理念，統籌考慮工科對課程的新要求，增強課程的適應性和針對性，著力提升學生解決工程及科學圖示問題的基本能力。從完善學生工程及科學圖示知識的繫統性和完整性及圖示實踐訓練的全面性出發，嘗試構建面向新工科、適應學科綜合性和交叉性要求的“工程與科學制圖”課程知識體繫。基本考慮是，以常用工程圖樣的閱讀為主線，在不大幅增加課程學時和基本不降低投影制圖內容教學要求的前提下，適當拓寬課程的內涵，增加科學制圖及計算機繪圖教學內容，為學生從事工程設計及科學研究打下圖示方面的理論和應用基礎。

本書由制圖基礎（第1章），投影基礎（第2～7章），圖樣畫法（第8、9章），工程圖樣（第10、11、12章），科學制圖基礎（第14章）以及計算機繪圖（第13、15章）6個模塊組成。主要內容包括： 緒論，制圖的基本知識與基本技能，正投影法和三視圖，點、直線和平面的投影，基本幾何體及其表面上點的投影，截切體和相貫體的視圖，組合體的視圖及尺寸標注，軸測投影圖，機件常用表達方法，通用零件及其連接的圖樣表達，零件圖，裝配圖，房屋建築圖，用AutoCAD繪制工程圖樣，科學制圖基礎，用MATLAB繪制科學圖形等。

在教材編寫過程中，我們重點關注下述11個方面的內容： 

（1） 把握課程的工科通識教育屬性。本課程是高等工科院校中非機械、非土建類專業普遍開設的通識教育類課程，在教學內容上不專門針對任何行業和專業。本書作為“面向新工科的電工電子信息基礎課程繫列教材”中的一本，對所述專業的支撐主要體現在對零件和圖例的選取上有所側重。

（2） 對於科學制圖內涵的理解。目前，科學制圖尚無明確的定義。本書中，我們將其限定為科學與技術中所涉函數關繫可視化表達中的基礎和共性問題。

（3） “投影基礎”以“體”為中心。投影基礎部分打破了傳統的點、線、面、體的教材體繫，采用從體出發分析面、線、點，使點、線、面的分析寓於體之中，以期符合由具體到抽像、再由抽像到具體的辯證唯物主義認識規律。

（4） 適當體現形體構型設計及零件設計的基本內容。目前，在各高等工科院校中，電工電子信息等非機械、非土建類各專業開設的機械類相關課程隻有“工程制圖”和“工程技術訓練”。在這兩門課程中，前者隻介紹形體的圖樣識讀與形體的圖樣表達問題，後者隻解決形體的成型與加工問題，而形體的設計問題（即形體的來源問題）則沒有相關課程涉及，從學生整體的知識結構來看，是不完整的。著眼於此，本書適當安排了形體設計知識的介紹： 在“組合體的視圖及尺寸標注”一章中設置了“組合體的構型設計”一節，適當進行以視圖為基礎的形體構型設計的訓練和形像化創新能力的培養； 在“零件圖”一章中設置了“零件的設計”一節，對基於功能要求的機械零件構型設計進行了概略的介紹和簡單的示範，對基於工藝要求的機械零件構型設計進行了初步的知識普及。

（5） 適當增加了對專業所涉相關零件及結構的圖示介紹。考慮電工電子信息及儀表類設備中較多采用彎制件及結合件的情況，本書的“零件圖”一章對此兩類零件及其圖樣表達特點分別進行了介紹，並給出了相應的圖例。

（6） 對計算機繪圖內容的認識和處理。從計算機繪圖作用的“工具性”定位出發，模塊中相關內容的設計采用了“寫意”和“以點帶面”的處理方式，隻介紹主要功能，常用命令與函數，以及繪圖的基本過程，不過多考慮各類命令和函數敘述的繫統性與完整性，以及軟件使用和操作的細節，以免增大教材的篇幅和衝淡教材內容的主體。如，AutoCAD繪圖僅做概略性和項目驅動式的介紹，MATLAB軟件也默認讀者已具備相應的編程基礎。從而在控制篇幅的同時，也兼顧了與“數學實驗”“CAD”“計算機繪圖”等相關課程內容的呼應與銜接。

（7） 設置“章前思考”欄目。每章的章首均設置有“章前思考”欄目，期望能夠啟發學生主動思索、探究相關內容，帶著問題開啟新一章內容的學習。

（8） 教材與習題集的集成化及習題類型的多樣化。目前的制圖類教材，幾乎全部采用主教材和學生實踐教材（習題集）各自獨立的方式，本書將兩者集成為一冊，並從便於使用出發，對習題類型及作圖方式進行了一定的嘗試和探索。每章的章後都安排有一定數量的思考與練習題，以幫助學生掌握和鞏固該章的主要內容。從“契合內容、方便使用”的角度出發，設計了選擇題、填空題、簡答題、分析題、作圖題、編程題等多種題型，形式多樣活潑，便於學生以不同形式、從不同角度深入理解和掌握課程內容。

（9） 加大徒手圖的使用。在作圖練習中，除少量的儀器作圖題需在單獨的繪圖紙上嚴格按投影關繫和規定的線型繪制外，大多采用了繪制徒手草圖的形式。徒手繪圖是現代工程技術設計尤其是創意設計的一種必需的能力，本書將部分尺規作圖改為徒手圖，以加強繪制徒手圖能力的培養，提高創意設計繪圖能力和作圖的效率。

（10） 適當體素。例如在緒論中，適當介紹了我國古代和現代對工程和科學制圖發展所做的貢獻。

（11） 電子資源支持。為方便讀者學習，書中以二維碼的形式在插圖附近提供了近200個相關電子學習資源鏈接，主要有： 書中圖例及練習涉及的立體、零件、裝配體的三維電子模型，機械運動及裝配過程動畫，作圖過程動畫，教學視頻，用於AutoCAD上機實踐的DWG基礎圖形文件，MATLAB科學制圖示例程序等。章後“思考與練習題”中題號右上角標“※”號的題目，“附錄”中有對應於圖號的二維碼。用手機掃描制圖類題目的二維碼，習題圖形對應的三維模型即刻呈現，可通過屏幕操作，實現對模型的縮放、旋轉及實時剖切，以及對模型分別做六個基本投射方向的正投影，並可方便地切換模型的三維顯示方式； 用手機掃描編程類題目的二維碼，可下載相應的MATLAB程序。書中以二維碼方式呈現的三維電子模型網頁繫采用廣州中望龍騰軟件股份有限公司開發的“CADbro 2020”生成。

本書的參考教學課時為40～60學時。

為方便老師教學和學生學習，本書配有繫統、完整且內容較為豐富的PPT教學課件（近900頁）以及“思考與練習題”解答。

本書由陸軍工程大學（石家莊校區）郭朝勇教授擔任主編，陸軍工程大學（石家莊校區）劉啟明教授、陸軍步兵學院閔銀星講師擔任副主編。參加編寫的還有王艷、曹洪娜、程兆剛、孫立明、韓校粉、赫萬恆、劉琦峰、呂玉濤等。此外，北京工業大學郭宇豪同學繪制了書中的部分插圖，閔銀星制作了本書的二維碼電子學習資源及習題解答，劉琦峰制作了本書的配套PPT教學課件。

本書的寫作和出版得到了陸軍工程大學教務處、石家莊校區教學科研處及車輛與電氣工程繫的大力支持，清華大學出版社也給予了大力支持，在此表示誠摯的感謝。

教學改革是一項艱巨而細致的工作，而教學內容和課程體繫改革又是教改中的重點和難點。目前國內尚未見有將工程制圖和科學制圖及計算機繪圖集成在一起的教材，本書隻是一個初步的嘗試。限於時間和作者水平，書中難免有不當之處，懇請使用本書的老師和同學批評、指正。聯繫郵箱為： tupwenyi@163.com。

編者
2023年2月