工程圖學課程導學

工程圖學課程導學課程的性質、目的和任務、學習方法1、課程性質：本課程是運用投影理論研究空間幾何元素和形體的空間關系與表達問題，即定位與量度問題。本課程還是運用構形理論研究繪制和閱讀工程圖樣的技術基礎課，也是針對機械類學生開設的一門必修的專業(yè)基礎課，它是學生學習后續(xù)課程以及課程設計、畢業(yè)設計不可缺少的基礎。2、課程目的和任務：本課程為技術基礎課，一般在第一學期或第二學期開設。課程的主要任務是研究空間幾何元素和形體在平面上的表示方法與規(guī)律；以其投影的影像為依據，在平面上解決空間幾何問題的學科，研究用圖形表達設計思想的基本理論與方法；培養(yǎng)學生的幾何抽象能力、投影作圖能力、構形表達能力、計算機繪圖和手工繪圖的綜合能力。它通過研究現(xiàn)代工程圖學的理論基礎和表達方法，研究形體分析-構形分析-造型分析的規(guī)律，培養(yǎng)學生用圖形表達設計思維的能力并掌握現(xiàn)代化的設計方法和技能、具有分析與解決問題的能力以及工程實踐和創(chuàng)新設計能力。3、學習方法：工程圖學課程主要內容分畫法幾何、投影制圖與工程制圖、計算機繪圖三部分。畫法幾何是制圖的理論基礎，抽象但系統(tǒng)性、理論性強。制圖部分是投影理論的運用，實踐性較強，學習時，需完成一定數量的繪圖作業(yè)。計算機繪圖是工程技術人員必須掌握的一門當代繪圖新技術，需打好基礎。4、學習方式：課堂教學、制圖實踐與計算機繪圖相結合。二、 課程內容、基本要求及學時分配緒論（2學時）講解本課程的研究對象、學習任務和學習方法。學習任務：掌握正投影法的基本理論。培養(yǎng)繪制和閱讀工程圖樣的初步能力。培養(yǎng)空間想象和空間分析能力。培養(yǎng)計算機繪圖的初步能力。培養(yǎng)認真細致的學習作風。學習方法：本課程實踐性很強，要始終以形體為對象、以圖為中心，由淺入深地完成一系列繪圖、讀圖訓練，充分發(fā)揮空間的思維和構形能力。按正確的方法、步驟，定時、獨立地完成定量作業(yè)。所繪圖樣要符合國家標準。每人必備如下用品：繪圖儀一套。（圓規(guī)、繪圖鉛筆、大三角尺一副、長直尺、橡皮、小刀、細沙紙、擦線片等）。第1章現(xiàn)代制圖基礎知識（6學時）1.1制圖基礎知識基本要求：（1）掌握技術制圖國家標準的基本規(guī)定。（2）掌握繪圖工具的使用和幾何作圖方法。（3）掌握平面圖形的尺寸分析和繪圖步驟。1.2平面圖形的構形與尺寸標注基本要求：（1）定形尺寸：用以確定平面圖形各組成部分形狀和大小的尺寸。（2）定位尺寸：用以確定平面圖形中各幾何元素之間相對位置的尺寸。（3）尺寸基準：尺寸定位要從某一起點出發(fā)進行標注，稱為尺寸基準。1.3當今使用的繪圖軟件概述基本內容：（1）計算機繪圖概述（2）CAD繪圖軟件基本繪圖命令應用舉例1.4計算機繪制平面圖形基本要求：（1）了解計算機繪圖的基本步驟。（2）掌握CAD繪圖軟件的基本繪圖命令。第2章空間形體（4學時）2.1形體及其生成與分解2.2空間形體的三維與二維描述方法基本要求：（1）掌握空間形體的二維描述方法。（2）掌握空間形體的三維描述方法。（3）了解投影法的基本知識。（4）掌握三視圖的畫法。第3章幾何元素的投影（8學時）3.1點在兩投影面體系中的投影點的投影規(guī)律：點的正面投影和水平投影的連線垂直O(jiān)X軸；點的正面投影和側面投影的連線垂直于OZ軸；點的水平投影到OX軸的距離等于側面投影到OZ軸的距離。3.2點在三投影面體系中的投影3.3直線的投影直線上兩點同面投影的連線可確定直線的投影。3.4直線與投影面的相對位置3.5二直線的相對位置3.6一般位置直線段的實長與傾角的解法3.7直線上的點3.8直角投影定理3.9平面一、平面的表示法1.不在同一條直線上的三點2.直線和直線外一點3.相交兩直線4.平行兩直線5.任意平面圖形6.跡線表示二、各種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）掌握點的投影規(guī)律。（2）掌握直線的投影規(guī)律、直線上點的投影以及各種位置直線的投影規(guī)律。（3）掌握平面的各種位置的投影規(guī)律。第4章幾何元素的相對位置（6學時）4.1平行問題4.2相交問題4.3垂直問題4.4綜合問題基本要求：了解幾何元素的相對位置。第5章投影變換（2學時）5.1換面法的基本原理空間幾何元素的位置保持不變，用新的投影面來代替舊的投影面，使空間幾何元素對新的投影面的相對位置變成有利于解題的位置，然后找出其在新投影面上的投影。這種方法稱為換面法。5.2點的換面5.3直線的換面5.4平面的換面基本要求：了解換面法基本概念。掌握點、直線和平面的換面。第6章平面立體（6學時）6.1平面基本幾何體平面立體：由若干平面所圍成的幾何體，如棱柱、棱錐等。一、平面立體的投影1.棱柱的投影2.棱錐的投影二、平面立體表面上取點和取線6.2切割型平面立體6.3相貫型平面立體6.4掌握用計算機進行三維實體造型及三維到二維的轉換方法基本要求：掌握基本平面立體的投影規(guī)律。第7章基本旋轉體（2學時）7.1基本旋轉體的形成7.2基本旋轉體的投影7.3旋轉面上點的投影一、圓柱體投影及其面上取點二、圓錐體投影及其面上取點三、圓球體投影及其面上取點7.4簡單組合體7.5表示物體內部形狀的方法——剖視基本要求：掌握旋轉體的投影規(guī)律。第8章平面與曲面相交（6學時）8.1截交線的基本概念截交線的性質：截交線是回轉體表面和截平面的共有線。截交線上的點為回轉體表面和截平面的共有點。截交線是一封閉的平面曲線(由曲線及直線圍成)，形狀取決于回轉體的形狀以及回轉體與截平面的相當位置。8.2截交線的投影作圖8.3組合體的截交線基本要求：掌握平面與曲面相交的投影規(guī)律。第9章曲面與曲面相交（6學時）9.1相貫線的基本概念相貫線的性質：相貫線是兩回轉體表面上的共有線，相貫線上的點是兩回轉體表面的共有點；相貫線兩回轉體表面的分界線。一般情況下，相貫線是封閉的空間曲線，在特殊情況下成為平面曲線或直線。求相貫線的方法：求出兩曲面體表面的共有點,然后依次連線。利用曲面的積聚投影法、輔助平面法。9.2用積聚性法求相貫線9.3用輔助平面法求相貫線9.4用輔助球面法求相貫線9.5相貫線的形式及影響因素9.6復合相貫基本要求：掌握曲面與曲面相交的投影規(guī)律。第10章用GSC體素構造法分析空間形體（4學時）10.1體素構造GSC的原理和方法10.2空間形體的正則集合運算10.3建立實體模型的一般過程10.4空間形體的GSC樹表示10.5空間形體的體素和構造形式實例分析第11章三維圖形表達（6學時）11.1三維繪圖初步11.2三維實體造型實例11.3軸測投影圖第12章組合體的構形與表達（6學時）12.1組合體的構形一、組合體的組成形式疊加式組合體、切割式組合體二、形體表面的連接關系相錯：當兩形體表面是錯開時,畫出二者的分界線。平齊：兩形體表面是平齊時,沒有分界線。相交：當兩形體表面相交，應畫出分界線。相切：兩形體表面相切,是光滑過度,沒有分界線。12.2組合體的投影作圖12.3組合體的尺寸標注一、組合體尺寸標注的基本要求:完整、正確、清晰二、尺寸標注注意的內容基本要求：（1）掌握組合體視圖的畫法。（2）了解組合體的尺寸標注方法。（3）掌握組合體讀圖的基本方法。第13章機件常用的表達方法（2學時）13.1視圖視圖有基本視圖、向視圖、局部視圖和斜視圖。1.基本視圖：機械制圖中，采用正六面體的六個面作為基本投影面，物體向基本投影面投射所得到的視圖稱為基本視圖。2.向視圖：為了合理布置圖面或因受圖紙幅面限制，可以將視圖自由地配置在適當的位置?？梢宰杂膳渲玫囊晥D稱為向視圖。3.局部視圖：將機件的某一部分向基本投影面投射所得到的視圖稱為局部視圖。13.2剖視圖和斷面圖當機件具有內部結構時，視圖上就會出現(xiàn)大量的虛線。這時實線和虛線在圖上重疊就會影響圖樣的清晰，造成看圖的困難，也不便于標注尺寸。為此，在制圖時常采用剖視圖的畫法，以表達機件的內部結構。一、剖視的概念假想用剖切平面把機件剖開、移去觀察者和剖切面之間的部分，將余下部分向投影面投影，所得到的圖形稱為剖視圖。二、剖視圖的畫法三、剖視圖的種類1.全剖視圖全剖視圖：用剖切面完全地剖開機件所得的剖視圖。適用范圍：機件的外形簡單，內腔復雜，采用全剖視圖。2.半剖視圖半剖視圖：當機件具有對稱平面時，向垂直于對稱平面的投影面上投射所得到的圖形，可以以對稱中心線為界，一半畫成剖視，表示內腔；一半畫成視圖，表示外形。適用范圍：半剖視圖主要用于內、外形狀都需要表示的對稱機件。3.局部剖視圖局部剖視圖：用剖切面局部地剖開機件所得的剖視圖。適用范圍：當機件某些局部的內部結構形狀尚未表達清楚，或需要保留機件的某些外形，不宜采用全剖或半剖視圖時，采用局部剖視圖。四、剖切面的種類剖切面是指剖切被表達機件的假想平面或曲面。在作剖視圖時，應根據機件的結構特點，采用不同的剖切方法。1.單一的剖切面2.幾個相交的剖切面3.幾個平行的剖切平面五、斷面圖的概念用假想剖切平面把機件某處切斷，僅畫出斷面的圖形，稱為斷面圖。六、斷面圖的種類移出斷面圖：畫在視圖之外的斷面圖。重合斷面圖在不影響視圖清晰的條件下，將斷面圖畫在視圖之內，這種斷面圖稱為重合斷面。13.3計算機繪制剖視圖與斷面圖基本要求：（1）掌握視圖的基本概念。（2）掌握剖視圖的概念及繪圖和讀圖方法。（3）掌握斷面圖的概念及繪圖和讀圖方法。第14章零件的構形設計及表達（10學時）14.1零件圖的設計原則一臺機器或一個部件，都是由若干零件按著一定的裝配關系和技術要求裝配組成的。表達機器和部件的圖樣稱為裝配圖，表達單個零件的圖樣稱為零件圖。一般包括下列內容：（1）一組圖形（包括視圖、剖視圖、斷面圖等）——用以表達零件各部分的內外結構。（2）一組尺寸：用以確定零件各部分結構形狀的大小和相對位置。（3）技術要求：標注或說明零件在制造和檢驗時達到的技術規(guī)范。（4）標題欄——填寫零件的名稱材料數量比例圖號及責任簽署等。14.2零件的合理構形14.3零件的局部構形14.4零件圖的圖形表達14.5零件的技術要求14.6零件圖的尺寸標注一、零件的視圖選擇二、典型零件的表達分析三、零件的尺寸標注14.7計算機繪制二、三維零件圖的方法14.8計算機繪制零件圖實例基本要求：（1）掌握零件圖的基本概念。（2）掌握零件圖的視圖選擇方法及尺寸標注。（3）了解零件結構的工藝結構合理性。（4）掌握極限與配合的概念及標注。（5）掌握表面粗糙度的概念及標注。（6）掌握零件的測繪步驟。（7）掌握零件圖的讀圖方法第15章標準件和常用件（6學時）15.1螺紋和螺紋緊固件螺紋按作用不同，可分為連接螺紋和傳動螺紋。螺紋又可分外螺紋和內螺紋。外螺紋:在圓柱外表面制出的螺紋。內螺紋:在圓柱內表面制出的螺紋。一、螺紋的基本要素1.牙型2.直徑3.線數4.螺距和導程5.旋向內、外螺紋旋合條件：內、外螺紋旋合時，牙型、直徑、螺距、線數、旋向五要素必須一致。二、螺紋的表示法三．螺紋結構的表示1.螺紋端部的倒角2.螺尾3.退刀槽四、螺紋的標注15.2鍵、花鍵和銷一、鍵聯(lián)結二、銷連接15.3齒輪一、直齒圓柱齒輪個各部分名稱及代號二、直齒圓柱齒輪的基本參數三、標準直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算四、圓柱齒輪的規(guī)定畫法五、標準直齒圓柱齒輪的測繪六、直齒圓柱齒輪的零件圖15.4彈簧彈簧是一種常用零件，是一種能儲存能量的零件，可用于減震、夾緊、儲能和測力等設備。一、圓柱螺旋壓縮彈簧的各部分名稱及代號二、圓柱螺旋壓縮彈簧的規(guī)定畫法三、圓柱螺旋壓縮彈簧的畫圖步驟15.5滾動軸承滾動軸承是支承傳動軸的一種標準部件，具有結構緊湊、摩擦阻力小等優(yōu)點，因此，在機械設備中應用十分廣泛。一、滾動軸承的結構、分類和代號二、滾動軸承的畫法基本要求：（1）掌握螺紋及螺紋連接件的概念。（2）掌握螺紋及螺紋連接件的規(guī)定畫法。（3）了解鍵和銷的規(guī)定畫法。（4）掌握圓柱齒輪的規(guī)定畫法。（5）了解彈簧的規(guī)定畫法。（6）了解滾動軸承的規(guī)定畫法。第16章裝配圖與結構設計基礎（12學時）16.1裝配圖的內容與要求一、裝配圖的尺寸標注二、明細欄三、零件編號四、裝配結構的合理性16.2機械設計中常見的裝配關系16.3機械設計中裝配結構的表達16.4繪制機械設計圖的方法與步驟一、裝配圖的規(guī)定畫法二、裝配圖的特殊表達方法16.5計算機繪制二、三維裝配圖，體會協(xié)同設計的優(yōu)越性16.6設計過程與裝配圖的讀圖16.7根據裝配圖拆畫零件圖一、部件測繪二、畫裝配圖三、讀裝配圖的步驟和方法四、拆畫零件圖基本要求：（1）了解裝配圖的概念。（2）掌握裝配圖的規(guī)定畫法和特殊表達方法。（3）掌握裝配圖中尺寸的標注、序號及明細表的編寫方法。（4）了解裝配結構的合理性。（5）掌握由零件圖拼畫裝配圖的方法。（6）掌握裝配圖的讀圖方法。（7）掌握由裝配圖拆畫零件圖的方法。三、 教材和參考資料教材：【1】《機械設計