机械制图

一．本课程的性质和任务准确地表达物体的形状、尺寸及其技术要求的图形，称为图样。工程界的技术语言。工程技术人员必须掌握这种技术语言，具备画图和看图的能力，也应该具备计算机绘图的能力。因此，作为培养高级工程科学技术人员的高等工科院校，在教学中把“机械制图”作为一门重要的技术基础课。“机械制图”课程的主要任务和要求是：1．学会用正投影理论并遵照国家《技术制图与机械制图标准》的规定，绘制和阅读机械图样的技能。2．培养学生空间想象能力、分析能力和对空间形体的表达能力。3．培养学生自学能力、分析和解决问题的能力、创造能力和审美能力等；初步掌握机械设计和机械制造的基础知识；为学习后续课程打下必要的基础。4．培养学生认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风。二．本课程的学习方法1．认真听课及复习，掌握和领会空间想象、画图及读图的基本原理和方法。2．认真完成作业。只有通过作业的实践，才能牢牢掌握图学的基本原理，熟悉形体分析、线面分析和结构分析等方法的应用，提高动手能力。3．瞄准新方向、钻研新技术。特别对于计算机绘图的知识，应在本课程学习了其初步知识后，在通过自学或选修相关课程而加深了解和掌握。4．不断改进学习方法，提高学习效率，锻炼自学能力和独立工作能力。第一章制图的基本知识和技能本章重点介绍：国家标准《机械制图》与《技术制图》中的有关规定；绘图工具及仪器的使用；几何图形及平面曲线的作图；平面图形的尺寸分析、绘图方法等。1.1国家标准《技术制图与机械制图》的基本规定对图样的格式、画法、尺寸标注、有关代（符）号作统一的规定。设计和生产部门必须严格遵守国家标准《技术制图与机械制图》的统一规定，认真执行国家标准。国家标准简称“国标”，代号为“GB”。1.1.1图纸幅面与格式（GB/T14689—93）（1）图纸幅面尺寸为了便于图样的绘制、使用和管理，绘制图样时，应优先采用表1-1中规定的基本幅面。（2）图框格式图框线必须用粗实线绘制。有留装订边和不留装订边两种格式，如图1-1所示。同一产品的图样应采用同一种图框格式。为了便于图样的复制和缩微、摄影，可采用对中符号，对中符号是从纸边画入图框内约5毫米长的一段粗实线，如图1-2(a)。为了便于修改图样，图幅可以分区，如图1-2(b)。（3）标题栏（GB10609.1—89）标题栏是由图样的名称、代号区、签字区、其它区等栏目组成的。国家标准GB10609·1—89对标题栏的格式已作了统一规定，如图1-3所示。学校制图作业宜采用图1-4的格式。标题栏的外框线采用粗实线绘制，右边与下边分别与图框线重合。标题栏的位置按图1-1、要时，可按图1-5配置，标题栏中文字的方向为看图的方向。1.1.2比例（GB/T14690—93）图形与实物相应要素的线性尺寸之比称为比例。绘图时，应尽可能采用1:1比例，以便由图形直接看出机件的真实大小。1.1.3字体（GB/T14691—93）GB/T14691—93《技术制图字体》规定了文字、数字、字母的书写形式。图样中书写的汉字、字母、数字必须做到：字体工整、笔划清楚、间隔均匀、排列整齐。字体的高度h的公称尺寸系列为：1.8、2.5、3.5、7、10、14、20毫米。汉字的高度不应小于3.5毫米。如字体的高度大于20毫米，则字体的高度应按的比率递增。字体的宽度一般为h/。汉字规定用长仿宋字书写。1.1.4图线（GB/T17450—1998）为了使图样统一、清晰、便于阅读，绘制图样时，应遵循国家标准GB/T17450—1998《技术制图图线》的规定。该规定包括基本线型、图线的构成和尺寸。基本线型适用于各种技术图样，机械制图的图线型式及应用，如表1-5所示。图线的宽度分粗、细两种，粗线的宽度为b。根据图形的大小和复杂程度，并考虑图样的复制条件，b在0.5～2毫米范围内选用，细线的宽度约为b/3。图线b的推荐系列为：0.18、0.25、0.35、0.7、1、1.4、2毫米。为了便于图样复制，尽可能不采用0.18毫米。图1-7为常见图线的应用示例。绘制图样时，应遵守以下规定和要求：（1）同一张图样中，同类图线的宽度基本一致。虚线、点划线和双点划线的线段长度和间隔，应各自大致相等。（2）两条平行线（包括剖面线）之间的距离，应不小于粗实线的两倍宽度，其最小距离不得小于0.7毫米。（3）轴线、对称中心线、双点划线应超出轮廓线2～5毫米。点划线和双点划线的末端应是线段，而不是短划。若圆的直径较小，两条点划线可用细实线代替。（4）虚线、点划线与其它图线相交时，应在线段处相交，不应在空隙或短划处相交。当虚线是粗实线的延长线时，粗实线应画到分界点，而虚线与分界点之间应留有空隙。当虚线圆弧与虚线直线相切时，虚线圆弧的线段应画到切点处，虚线直线至切点之间应留有空隙，如图1-8所示。1.1.5尺寸标注（GB/T16675.2—1996）标注尺寸是一项非常重要的工作，遗漏尺寸或标注错误都会给生产造成困难或损失。所以，标注尺寸必须严格遵守国家标准中规定的原则和标注方法。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，与图形的大小和绘图的准确度无关。（2）机械图样中的尺寸以毫米为单位，图中不需要注明该尺寸的单位名称或代号。如采用其它单位时，则必须注明该单位的名称或代号，如角度、弧度、英寸等。（3）图样中所标注的尺寸为该机件的最后完工尺寸，否则另作说明。（4）机件的每一个尺寸，一般在图样上只标注一次，且应标注在反映该结构最清晰的图形上。2、尺寸组成一个完整的尺寸标注，由尺寸界线、尺寸线、尺寸数字组成，如图1-9。（1）尺寸界线尺寸界线表示所注尺寸的范围。（2）尺寸线尺寸线用细实线绘制，轮廓线、中心线或它们的延长线均不得作为尺寸线。尺寸线必须与其所标注的线段平行。几条互相平行的尺寸线，一般是大尺寸注在小尺寸的外面，以免尺寸线与尺寸界线相交。（3）尺寸数字线性尺寸的尺寸数字应注写在尺寸线的上方或中断处。尽可能避免在图示30°范围内标注尺寸，无法避免时，可如图1-11(b)予以标注尺寸数字不可被任何图线所通过，无法避免时，可将图线断开。3、各种尺寸标注示例，如表1-6。1.2绘图工具和仪器的使用方法常用的绘图工具和仪器有图板、丁字尺、铅笔、绘图仪器、绘图模板、比例尺、绘图仪等。1.2.1图板、丁字尺和三角板（1）图板图板是用来铺放图纸的，它的表面必须平坦、光滑，左右两导边必须平直。（2）丁字尺丁字尺是画水平线的长尺。（3）三角板三角板有两块，一块是45°的等腰直角三角板，另一块是60°、30°角组成的直角三角板。它们与丁字尺配合使用。两块三角板联合使用，可画出任意斜线的平行线及其垂直线，如图1-14所示。三角板与丁字尺联合使用，还可以画出15°倍角的斜线和等分圆周，如图1-15。1.2.2绘图铅笔铅笔主要用于绘图和写字。常采用B、HB、H、2H等绘图铅笔，字母B和H表示铅芯的软硬。削铅笔时，应从无标记的一端削，以保留铅芯的硬度符号。画图时，铅笔可以略向前进方向倾斜，并尽量使铅笔紧靠尺面，保持铅笔与尺面大致垂直。1.2.3分规和圆规1、分规分规是用来量取尺寸和等分线段的。2、圆规圆规是用来画圆或圆弧的，有大圆规、弹簧规和点圆规三种。1.2.4曲线板曲线板是用来描画非圆曲线的工具，如图1-20(a)。1.2.5多功能模板多功能模板的种类很多，如椭圆模板、几何制图板、六角螺栓头模板等。图1-21(b)所示是一种供书写仿宋字用格和其它符号的字格符号模板。1.2.6其它绘图工具其它常用的绘图工具有：削铅笔的小刀、橡皮、量角器、掸灰屑用的小毛刷、固定图纸用的胶带纸等。1.3几何作图机件的形状多种多样，但在图样中，机件的轮廓基本上都是由直线、圆弧和其它一些曲线组合成的几何图形。下面介绍几种最基本的几何作图方法。1.3.1平行线和垂直线用两块三角板可通过某定点作已知直线的平行线或垂线，作图方法见图1-22。1.3.2圆内接正多边形用绘图工具可绘制圆内接正多边形，如正五、六、七边形，见表1-7。1.3.3斜度和锥度（1）斜度斜度是一直线（或平面）对另一直线（或平面）的倾斜程度。其大小用二者之间夹角的正切表示，并将此值化为1:n的形式。在图样中，标注斜度时，在1:n前面加注斜度符号“∠”，符号“∠”的方向应与斜度方向一致。（2）锥度锥度是指正圆锥体的底圆直径D与圆锥高L之比。如为圆锥台，则是圆锥台底圆和顶圆的直径D-d与圆锥台高度l之比，其大小为2tgα=D/L=D-d/l，并将此值化为1:n予以标注，如图1-24(a)、(b)。在图样中标注锥度时，须在1:n前面加注锥度符号“⊿”，其方向应与锥度方向一致。锥度的画法与标注见图1-24(c)。1.3.4圆弧连接机件的表面上常有一个面（平面或曲面）光滑过渡到另一个面的情况，这种过渡实际上为两面相切，在表达机件的图形中，则为两线段相切，机械制图中称这种相切为连接，切点为连接点。常见的连接是用圆弧连接两条已知线段，此圆弧称为连接圆弧。1、圆弧连接的作图原理2、圆弧连接的作图方法（1）用半径为R的圆弧连接两已知直线L1和L2（2）用半径R的圆弧连接两已知圆弧（3）用半径为R的圆弧连接直线和圆弧1.3.5作已知圆或圆弧的切线绘图时，经常需作已知圆或圆弧的切线。作图的关键是准确地找出切线与已知圆或圆弧的切点。下面介绍用三角板作圆或圆弧的切线的几种情况的作图方法。（1）过圆上已知点P作切线（2）过圆外已知点P作圆的切线（3）作两已知圆的公切线1.3.6平面曲线非圆平面曲线有很多种，下面介绍工程上常用的椭圆、渐开线、涡线的画法。1、椭圆已知椭圆的长短轴画椭圆的方法有多种，这里仅介绍两种常用的画法。四心扁圆法（近似画法）（2）同心圆法1.4平面图形的尺寸分析和画图步骤1.4.1平面图形和尺寸分析（1）基准标注尺寸的起点称为基准。（2）定形尺寸确定平面图形中各线段形状大小的尺寸称为定形尺寸，如直线段的长度、圆或圆弧的直径和半径、角度的大小等。图1-35中的定形尺寸有φ20、φ5、R15、R12、R50、R10、15。（3）定位尺寸平面图形中确定各线段或线框之间相对位置的尺寸称为定位尺寸。图1-35中的定位尺寸有8、φ32、75。1.4.2平面图形的线段分析根据平面圆形中标注的尺寸和线段之间的连接关系，可以将线段分为三类：（1）已知线段已知定形尺寸和两个方向的定位尺寸的线段称为已知线段，画图时，可按所注尺寸直接画出。（2）中间线段已知定形尺寸和一个方向的定位尺寸，缺少另一个方向的定位尺寸的线段称为中间线段。（3）连接线段缺少两个方向的定位尺寸，仅已知定形尺寸的线段称为连接线段。如两已知圆弧的公切线；两端均与已知圆弧相切的半径为R的圆弧。1.4.3平面图形的画图步骤绘制平面图形之前，应分析图中的尺寸基准，分析哪些是定形尺寸，哪些是定位尺寸，然后，进行线段分析，以便确定画图步骤。现以图1-35所示手柄为例，说明平面图形的画图步骤，见图1-36。图1-36手柄的作图步骤1.4.4平面图形的尺寸标注平面图形中的线段分析是根据图中尺寸进行的。因此，平面图形的尺寸标注应齐全、不重复、不遗漏。根据线段连接的要求进行标注，即在两条已知线段之间，可以有任意条中间线段，但必须有，也只能有一条连接线段。标注尺寸的步骤，请参看图1-37所示支架的平面图形。(a)分析平面图形的构成，确定基准。(b)标注各线段的定形尺寸。(c)标注定位尺寸。(d)检查。检查尺寸是否标注齐全。1.5绘图的方法和步骤为了保证图样的质量，提高绘图速度，必须熟悉国家标准，正确使用绘图工具，掌握几何作图的方法，此外，还应掌握正确的绘图程序及绘制仪器图和徒手图的方法步骤。1.5.1绘仪器图的方法步骤具体步骤如下：（1）做好画图前的准备工作(a)准备工具，安排工作地点。(b)固定图纸。(c)画图框和标题栏。(d)布置图形位置。（2）画底稿图画底稿图应使用削尖的H或2H铅笔轻轻绘出。先按定位尺寸画出图形的所有的基准线、定位线。然后，按定形尺寸画主要部分的轮廓线。最后，画细节部分。为了提高绘图的质量和速度，应做到：量取尺寸要准确，各图中的相同尺