工程制图教学大纲.docx

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工程制图教学大纲

《工程制图》课程教学大纲

课程编号：

09130014

课程类别：

专业教学课程

授课对象：

化学工程与工艺、应用化学、环境工程等专业

开课学期：

第1学期

学分：

3学分

主讲教师：

朱健、夏雪伟

指定教材：

教材，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，1999年

一．本课程的目的与任务

化工制图是在几何、数学等课程的基础上开设的一门基础技术课程，主要任务是：

1．学习正投影法的基本原理及其应用；

2．培养绘制和阅读机械图样的基本能力；

3．培养图解简单空间几何问题的能力；

4．培养对三维形状与相关位置的空间逻辑思维能力和形象思维能力

此外在教学过程中还必须有意识地培养自学能力、分析问题和解决问题的能力，以及认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。

第一章点、直线和平面的投影

课时：

3周，共9课时

教学内容

第一节投影法及三面投影图

1.1投影法

了解中心投影法，平行投影法的基本概念

了解斜投影法和正投影法的投影特性和应用。

正投影法的特点是投影的大小和投影之间的距离无关，度量性较好，因此工程制图多采用正投影法。

1.2点的投影

点投影的基本规律：

空间的一个点需要三面投影才可判断其空间位置。

点的三面投影：

投影体系的确立，以及三面投影之间的关系。

正面、水平面和侧面三面投影体系，以及投影展开。

点在HVW三面投影中的投影规律。

根据两点的三面投影，判断两点的相对位置。

1.3直线的投影。

两点确定一条直线，将两点的同面投影（在同一个投影面上的投影）用直线连接，就得到直线的同面投影。

直线倾斜于投影面投影比空间线段短

直线平行于投影面投影反映线段实长（实形性）

直线垂直于投影面投影重合为一点（积聚性）

特殊位置的直线的投影规则：

水平线：

在H面投影有实形性

正平线：

在V面的投影有实形性

侧平线：

在W面的投影具有实形性

此外还有正垂线、铅垂线和侧垂线的投影也各有其特点，主要是在各自所垂直的平面上的投影表现出积聚性，积聚成一点。

一般位置直线的投影特性：

1.三个投影都倾斜于投影轴；2.投影长度小于直线的真实长度；3.投影与投影轴的夹角不反映直线对投影面的倾角。

直线与点的相对位置：

点在直线上，点在直线外

1.以投影特性（点在直线上，则该点在三面的投影也在该直线的投影上）

2.以定比定理来判断点是否在直线上。

两条直线的相对位置：

直线相交：

若空间两直线相交，则其同面投影必相交，且交点的投影必符合空间一点的投影规律。

两直线平行：

空间两直线平行，则其各同面投影必相互平行，反之亦然。

两直线交叉：

同面投影可能相交，但“交点”不符合空间一个点的投影规律。

两直线相对位置的一些特殊情况：

两直线垂直相交：

若直角有一边平行于投影面，则它在该投影面上的投影仍为直角。

1.4平面的投影

平面的表示方法：

非共线的三点、直线和直线外的一点、两条相互相交的直线、两条相互平行的直线、平面图形。

平面的投影特性：

★平面平行投影面-----投影就把实形现（实形性）

★平面垂直投影面-----投影积聚成直线（积聚性）

★平面倾斜投影面-----投影类似原平面（类似性）

平面的分类：

1.一般位置平面

2.和某个平面垂直

3.和某个位置平行

投影面的垂直面：

在其垂直的那个投影面上的投影显示出积聚性（投影为一直线）

投影面的平行面：

在其平行的那个投影面上的投影为实形性。

一般位置平面：

其三面投影之间有类似性。

平面上的直线和点。

定理一：

若一直线过平面上的两点，则此直线必在该平面内。

定理二：

若一直线过平面上的一点，且平行于该平面上的另一直线，则此直线在该平面内

1.5直线与平面及两平面的相对位置

相对位置包括平行、相交和垂直。

平行问题：

直线和平面之间平行

1.直线和平面平行：

若一直线平行于平面上的某一直线，则该直线与此平面必相互平行。

平面之间相互平行

2.平面和平面相互平行：

①若一平面上的两相交直线对应平行于另一平面上的两相交直线，则这两平面相互平行。

②若两投影面垂直面相互平行，则它们具有积聚性的那组投影必相互平行。

相交问题：

1.直线和平面相交

直线与平面相交，其交点是直线与平面的共有点。

求直线与平面的交点

判别两者之间的相互遮挡关系，即判别可见性。

2.平面和平面相交

两平面相交其交线为直线，交线是两平面的共有线，同时交线上的点都是两平面的共有点。

①求两平面的交线

⑴确定两平面的两个共有点。

⑵确定一个共有点及交线的方向。

②判别两平面之间的相互遮挡关系，即：

判别可见性。

1.6换面法

一、问题的提出

★如何求一般位置直线的实长？

★如何求一般位置平面的真实大小？

解决方法：

更换投影面。

换面法：

物体本身在空间的位置不动，而用某一新投影面（辅助投影面）代替原有投影面，使物体相对新的投影面处于解题所需要的有利位置，然后将物体向新投影面进行投射。

二、新投影面的选择原则

1.新投影面必须对空间物体处于最有利的解题位置。

2.新投影面必须垂直于某一保留的原投影面，以构成一个相互垂直的两投影面的新体系。

三、点的投影变换规律

⒈更换一次投影面:

更换了一次投影面之后，点在新的投影面内投影规则。

2.新旧投影面之间的关系

3.更换两次投影面：

新旧投影之间的关系。

四、换面法的四个基本问题

1.把一般位置直线变换成投影面平行线

2.把一般位置直线变换成投影面垂直线

3.把一般位置平面变换成投影面垂直面

4.把一般位置平面变换成投影面平行面

五、换面法的应用

空间一点到直线的距离

相互交叉的直线之间的距离

两条相交的直线之间的夹角

两个相交的平面之间的夹角

思考题：

1.为何正投影法在工程制图中使用最为广泛，这取决于正投影的什么投影特性？

2.如何理解平面投影中的积聚性、类似性和实形性，分别在何种状况中才会体现出以上的三种特性？

3.换面法中怎样确定新的投影体系，换面法能解决那些问题？

第二章立体的投影

2周，6课时

2.1常见的基本几何体：

平面基本体和曲面基本体

1.平面基本体：

棱柱（由两个底面和几个侧棱面组成。

侧棱面与侧棱面的交线叫侧棱线，侧棱线相互平行）和棱锥（由一个底面和几个侧棱面组成。

侧棱线交于有限远的一点——锥顶）

2.曲面基本体：

曲面基本体主要是研究的回转体。

圆柱体：

由圆柱面和两底面组成

圆柱面是由直线AA1绕与它平行的轴线OO1旋转而成。

直线AA1称为母线

圆柱面上与轴线平行的任一直线称为圆柱面的素线。

轮廓线素线的投影与曲面的可见性的判断

圆柱面上取点（圆柱面上点的投影和可见性的判断）

圆锥体

由圆锥面和底面组成。

圆锥面是由直线SA绕与它相交的轴线OO1旋转而成。

S称为锥顶，直线SA称为母线。

圆锥面上过锥顶的任一直线称为圆锥面的素线。

轮廓线素线的投影与曲面的可见性的判断

圆锥面上取点及该点的可见性的判断（辅助圆法）

圆球

圆母线以它的直径为轴旋转而成。

轮廓线的投影与曲面可见性的判断

圆球面上取点

2-2平面与平面立体表面相交

截切：

用一个平面与立体相交，截去立体的一部分。

截平面——用以截切物体的平面

截交线——截平面与物体表面的交线

截断面——因截平面的截切，在物体上形成的平面。

讨论的问题：

截交线的分析和作图。

⒈求截交线的两种方法：

★求各棱线与截平面的交点→棱线法。

★求各棱面与截平面的交线→棱面法

⒉求截交线的步骤：

☆截平面与体的相对位置

☆截平面与投影面的相对位置

★画出截交线的投影

分别求出截平面与棱面的交线，并连接成多边形。

截交线的形状

1.分析截平面与立体的相对位置以决定截交线形状：

多边形，其边数取决于截平面截到的棱面数。

2.分析截平面与投影面的相对位置以决定截交线的投影形状。

2.3平面与回转体表面相交

截交线的性质：

一、回转体截切的基本形式

截交线是截平面与回转体表面的共有线。

截交线的形状取决于回转体表面的形状及截平面与回转体轴线的相对位置。

截交线都是封闭的平面图形（封闭曲线或由直线和曲线围成）。

二、求平面与回转体的截交线的一般步骤

圆柱体的截切

圆锥体的截切

球体的截切

复合回转体的截切

2.4两立体表面相交

两立体相交叫作相贯，其表面产生的交线叫做相贯线

平面体与回转体相贯

回转体与回转体相贯

多体相贯

相贯线的主要性质：

相贯线位于两立体的表面上。

相贯线一般是封闭的空间折线（通常由直线和曲线组成）或空间曲线。

相贯线是两立体表面的共有线。

其作图实质是找出相贯的两立体表面的若干共有点的投影。

思考题：

1.平面基本体和曲面基本体各有哪几类，其投影各有什么特点？

2.平面基本体和曲面基本体的相贯，其投影的画法应遵循什么原则？

3.立体被平面截切其截断面的特点是什么？

第三章制图的基本知识和基本技能

2周6学时

3.1制图基本规格

图样是现代化工业生产和技术交流的重要技术文件，为了适应科学技术的发展和生产实际的需要以及科学地进行管理图纸。

对图样的各个方面，如图纸大小、图线、字体、图样画法、尺寸标注等等都应有一个统一的规定，以使工程技术人员有章可循。

这个规定叫做制图标准。

每一个工程技术人员都应该树立标准化的概念，自觉贯彻并执行国家标准。

现在我们遵循的标准是GB4457.1～4－84和GB4458.4－84，这里“GB”代表“国标”，“1～4”指的是标准的编号，最后的“84”是标准颁布的年份

图纸幅面和标题栏（GB/T14689—1993）

幅面指的是图纸宽度与长度组成的图面，为了便于图纸的装订和保存，必须对图纸幅面作统一的规定。

了解各号图纸的尺寸大小。

图纸格式分为有装订边和无装订边两种格式。

标题栏及其方位和格式

标题栏是由名称及代号、签字区、更改区和其他区组成的栏目。

标题栏用来表示零部件名称、所用材料、图形比例、图号、设计者、审核者、单位名称等等。

每张图纸的右下角都应有标题栏。

标题栏的格式国家标准也有规定，但由于很复杂，因此制图作业推荐使用的标题栏的标准格式。

比例

图样中机件要素的线性尺寸与实际机件相应要素的线性尺寸之比。

即图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。

3.2GB/T14691-93）

图样中除了用视图表示机件外，还要用文字和数字说明机件的技术要求和大小。

所以学习制图，还应学习书写符合标准的工程字体

国家标准中对图样中采用的汉字、拉丁字母、希腊字母、阿拉伯数字、罗马数字作了规定。

图线及其画法

图线的型式及应用

图线分为粗细两种。

粗线的宽度为b=0.5~2mm，细线的宽度为b/3。

（1）粗实线（A型线）宽度为b

应用：

A1——可见轮廓线

（2）细实线（B型线）宽度为b/3

细实线的用途较多，共10种。

主要用于：

B1——尺寸线及尺寸界限

B2——剖面线

B3－－重合断面的轮廓线

（3）波浪线（C型线）宽度为b/3

C1——断裂处的边界线

C2——视图和剖视的分界线

（4）双折线（D型线）宽度为b/3

断裂处的边界线

（5）虚线（F型线）宽度为b/3

F1——不可见轮廓线

（6）细点画线（G型线）宽度为b/3

主要用途

G2——对称中心线

G3——轨迹线

图线的画法

（1）同一图样中同类图线的宽度应基本一致；虚线、点画线及双点画线的线段长度和间隔应各自大致相等。

（2）国家标准中没有规定虚线、点画线和双点画线的线段长度及其间距。

推荐用画图所示的数值。

根据图形大小和复杂程度选用。

实线、虚线和点画线相交或连接处的画法

线条的深浅程度要一致，不要粗线深细线浅。

尺寸注法（GB4458.4-84）

1.基本规则

（1）机件的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及绘图的准确度无关；

（2）图样中（包括技术要求和其他说明）的尺寸，以mm为单位时，不需要标注计量单位的代号或名称，如采用其他单位必须注明相应的计量单位的代号或名称；

（3）图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另加说明；

（4）机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应标注在反映该结构最清晰的图形上。

思考题：

1.就绘图的方法为何要标准化，有何种意义？

2.简单说明绘图标准中对工件图纸的绘制和标注的要点。

3.简要说明在标注长度和标注角度时各需要注意那些要点。

第五章组合体的视图及尺寸注法

3周9学时

三视图的形成及其特性

体的投影，实质上是构成该体的所有表面的投影总和。

三视图之间的方位对应关系

组合体的组成方式：

叠加、相交

形体之间的表面过渡关系：

两形体表面相切时，相切处无线；两形体相交时，在相交处应画出交线。

画图步骤及要领：

对组合体进行形体分解——分块

弄清各部分的形状及相对位置关系

按照各块的主次和相对位置关系，逐个画出它们的投影

分析及正确表示各部分形体之间的表面过渡关系

检查、加深。

组合体的尺寸注法

一、标注尺寸的基本要求

要符合国家标准的有关规定

要标注制造零件所需要的全部尺寸，不遗漏，不重复

尺寸布置要整齐、清晰，便于阅读

标注的尺寸要符合设计要求及工艺要求。

二、标注尺寸的基本规则

尺寸数值为零件的真实大小，与绘图比例及绘图的准确度无关

以毫米为单位，如采用其它单位时，则必须注明单位名称

图中所注尺寸为零件完工后的尺寸

每个尺寸一般只标注一次，并应标注在最能清晰地反映该结构特征的视图上

尺寸配置合理

三、尺寸三要素

1.尺寸界线：

尺寸界线为细实线，并应由轮廓线、轴线或对称中心线处引出，也可用这些线代替

⒉尺寸线:

尺寸线为细实线，一端或两端带有终端符号（箭头斜线）

尺寸线不能用其它图线代替，也不得与其它图线重合。

标注线性尺寸时尺寸线必须与所标注的线段平行

一般应注在尺寸线的上方，也可注在尺寸线的中断处

线性尺寸数字的方向，一般应按上图所示方向注写，并尽可能避免在图示30°范围内标注尺寸，无法避免时应引出标注尺寸数字不可被任

何图线所通过，否则必须将该图线断开。

四、角度、直径、半径及狭小部位尺寸的标注

尺寸线应画成圆弧，其圆心是该角的

顶点。

尺寸界线沿径向引出。

角度数字一律水平写。

标注直径尺寸时，应在尺寸数字前加注符号

标注球面直径时，应在符号S

半径尺寸

标注半径尺寸时，应在尺寸数字前加注符号R

尺寸标注必须合理

所谓合理就是标注尺寸时，既要满足设计要求又要符合加工测量等工艺要求

正确地选择基准

用以确定零件在部件中的位置的基准

用以确定零件在加工或测量时的基准

第六章轴测图

1周3学时

基本概念

前面学习的是正投影图，它是正多面投影图，绘制正投影图时，是让机件的主要平面平行投影面，所以正投影图能真实地反映机件的形状和大小，作图简便，因此，在工程上应用非常广泛。

但由于机件的主要平面都垂直或平行投影面，使机件这些平面的投影具有积聚性，因此不能在一个投影图上同时反映长、宽、高，所以缺乏立体感。

6.1轴测图的基本知识

一、将物体和确定其空间位置的直角坐标系，沿不平行于任一坐标面的方向，用平行投影法将其投射在单一投影面上所得的具有立体感的图形叫做轴测图。

投射方向垂直于轴测投影面——正轴测图

投射方向倾斜于轴测投影面——斜轴测图

1.正轴测图的形成

改变物体和投影面的相对位置，使物体的正面、顶面和侧面与投影面都处于倾斜位置，用正投影法作出物体的投影。

2.斜轴测图的形成

不改变物体与投影面的相对位置，改变投射线的方向，使投射线与投影面倾斜

二、两个基本概念和一条基本规律

1.轴测轴和轴间角

建立在物体上的坐标轴在投影面上的投影叫做轴测轴，轴测轴间的夹角叫做轴间角。

2.轴向轴向变形系数（伸缩系数）

物体上平行于坐标轴的线段在轴测图上的长度与实际长度之比叫做轴向变形系数。

3.平行性规律

在原物体与轴测投影间保持以下关系：

两直线平行，它们的轴测投影也平行

两平行线段的轴测投影长度与空间长度的比值相等

三、轴测图分类:

正等轴测图p=q=r

正二轴测图p=rq

正三轴测图pqr

斜等轴测图p=q=r

斜二轴测图p=rq

斜三轴测图pqr

6.2正等轴测图

平面体的正等轴测图画法

回转体的正等轴测图画法

6.3斜二轴测图画法

思考题

1.在何种情况下需要使用轴测图来表示工件的几何信息？

2.轴测图有哪几种类型，各有什么特点？

3.平面基本体和回转体的轴测图各有什么特点？

第七章表达机件的常用方法

1周3学时

六面投影及投影规律

六个投影面的展开

六面视图的投影对应关系

向视图是可自由配置的视图

局部视图的范围用波浪线表示。

当表示的局部结构是完整的且外轮廓封闭时，波浪线可省略

局部视图：

局部视图是将物体的某一部分向基本投影面投射所得的视图。

局部视图可按基本视图配置形式配置，也可按向视图的配置形式配置。

斜视图的画法：

斜视图通常按向视图的配置形式配置

允许将斜视图旋转配置，但需在斜视图上方注明

剖视图的形成（全剖视、半剖视和局部剖视）:

假想用一剖切面将机件剖开，移去剖切面和观察者之间的部分，将其余部分向投影面投射，并在剖面区域内画上剖面符号。

确定剖切面的位置

想象哪部分移走了？

剖面区域的形状？

哪些部分投射时可看到？

在剖面区域内画上剖面符号

剖视图的标注:

剖切线：

指示剖切面的位置（细单点长画线）。

一般情况下可省略。

剖切符号:

表示剖切面起、迄和转折位置及投射方向。

剖视图的名称。

移出剖面图的画法和标注方法

轴测图中的剖切画法：

为了表示零件的内部结构和形状，常用两个剖切平面沿两个坐标面方向切掉零件的四分之一

思考题：

1.局部视图在表示复杂的工件时有什么优点？

2.剖视图在何种场合下使用，有何特点。

3.轴测图中用剖切的方法表示工件的画法应注意什么？

第八章标准件和常用件

1周3学时

8．1螺纹的规定画法和标注

一、螺纹的形成、结构和要素

螺纹的形成

螺纹末端：

螺纹收尾和退刀槽

螺纹的要素：

螺纹的牙型、螺纹的大径和小径、螺纹的中径、螺纹的线数n、螺距和导程、

螺纹的旋向、

二、螺纹的种类

三、螺纹的规定画法

★牙顶用粗实线表示（外螺纹的大径线，内螺纹的小径线）。

★牙底用细实线表示（外螺纹的小径线，内螺纹的大径线）。

★在投影为圆的视图上，表示牙底的细实线圆只画约3/4圈。

★螺纹终止线用粗实线表示。

★不管是内螺纹还是外螺纹，其剖视图或断面图上的剖面线都必须画到粗实线。

★当需要表示螺纹收尾时，螺尾部分的牙底线与轴线成30°

螺纹局部结构的画法与标注

⑴倒角

⑵退刀槽

⑶螺尾

螺纹连接的画法

大径线和大径线对齐；小径线和小径线对齐。

旋合部分按外螺纹画；其余部分按各自的规定画。

四、螺纹的标注

⒈标注的基本模式

☆粗牙螺纹允许不标注螺距

☆单线螺纹允许不标注导程与线数

☆右旋螺纹省略“右”字，左旋时则标注LH;

☆旋合长度为中等时，“N”可省略。

⒉标注示例

六、螺纹紧固件装配图的画法

⒈螺栓联接装配图的简化画法

⒉螺钉联接装配图的简化画法

⒊螺柱联接装配图的简化画法

8.3齿轮的几何要素和规定画法

1、圆柱齿轮各部分的名称

2.圆柱齿轮的画法

8.4键与销

1.键的功用、种类及标记

2.键联接的画法

8.5滚动轴承

滚动轴承的画法

思考题：

1.简述螺纹标注的基本模式，试述各符号分别表示什么含义。

2.简述螺纹紧固件装配图的画法，简述其要点。

3.试述齿轮的画法规则。

第九章零件图

2周6学时

零件的概述以及零件分类

9.1零件图的内容

一、零件图的作用:

加工制造、检验、测量零件。

二、零件图的内容:

⒈一组视图

表达零件的结构形状。

⒉完整的尺寸

确定各部分的大小和位置

⒊技术要求

加工、检验达到的技术指标

⒋标题栏

零件名称、数量、材料及必要签署。

9.2零件图的视图选择和尺寸标注

一、视图选择的要求:

零件各部分的结构、形状及其相对位置表达完全且唯一确定。

视图之间的投影关系及表达方法要正确。

所画图形要清晰易懂。

二、视图选择的方法及步骤

⒈分析零件

⒉选主视图

⒊选其它视图

⒋方案比较

三、典型零件的视图表达

⒈箱体、支架类零件

⒉轴类零件

⒊盘类零件

四、零件图的尺寸标注与技术要求

在零件图上需标注如下内容：

1.加工制造零件所需的全部尺寸。

2.零件表面的粗糙度要求。

⒊尺寸公差和形状位置公差。

注：

标注方法在下节介绍

有关零件在加工、检验过程中应达到的其他一些技术指标，如材料的热处理要求等，通常作为技术要求写在标题栏上方的空白处。

9.3表面粗糙度的概念及其注法

一、表面粗糙度的概念

表面粗糙度是指零件的加工表面上具有的较小间距和峰谷所形成的微观几何形状误差。

二、评定表面粗糙度的参数

★轮廓算术平均偏差——Ra

★微观不平度十点高度——Rz

★轮廓最大高度——Ry

优先选用轮廓算术平均偏差Ra

三、表面粗糙度代（符）号及其注法

⒈表面粗糙度代号

⑵表面粗糙度参数:

表面粗糙度参数的单位是m。

9.4公差与配合和形位公差简介

一、互换性与公差配合

同一批零件，不经挑选和辅助加工，任取一个就可顺利地装到机器上去，并满足机器的性能要求。

保证零件具有互换性的措施：

由设计者确定合理的配合要求和尺寸公差大小。

二、公差与配合的概念

⒈基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸

基本尺寸:

设计时确定的尺寸。

实际尺寸:

零件制成后实际测得的尺寸。

极限尺寸:

允许零件实际尺寸变化的两个界限值。

最大极限尺寸:

允许实际尺寸的最大值。

最小极限尺寸:

允许实际尺寸的最小值。

零件合格的条件

最大极限尺寸≥实际尺寸≥最小极限尺寸。

配合的概念

基本尺寸相同的相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。

间隙或过盈:

δ=孔的实际尺寸－轴的实际尺寸

δ≥0间隙δ≤0过盈

配合的种类

①间隙配合

具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合

②过盈配合

具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。

③过渡配合

可能具有间隙或过盈的配合。

配合的基准制

①基孔制

②基轴制

公差与配合在图样上的标注

在零件图上的标注

9.5零件结构的工艺性

零件图上应反映加工工艺对零件结构的各种要求。

一、铸造工艺对零件结构的要求

⒈铸造圆角

过渡线：

由于铸造圆角的存在，使得铸件表面的相贯线变得不明显，为了区分不同表面，以过渡线的形式画出。

⒉拔模斜度

铸件在内外壁沿起模方向应有斜度,称为拔模斜度。

当斜度较大时，应在图中表示出来，否则不予表示

二、机械加工工艺对零件结构的要求

⒈倒角

⒉退刀槽和砂轮越程槽

⒊钻孔端面

⒋凸台和凹坑

9.6零件图的看图方法与步骤

思考题：

1.试述零件图的标注方法及注意点。

2.试述表面粗糙度的表示方法和在零件图中的标注方法。

3.试述公差和配合的基本概念。