本书以“培养具有国际竞争力的高素质创造型人才”为目标,基于“学生的全面发展和可持续发展相结合”的教育理念,结合课程组“大机械类本科生全程三维设计能力培养模式的研究与实践”“三维表达在工程图学中的定位研究与实践”“转变教育理念,引进工程场景,翻转课堂图学教育研究与实践”“‘3D工程图学’MOOC课程立项建设”等教改项目所取得的成果与经验编写而成的。《3D工程制图·理论篇》一书的主要内容包括产品的设计过程与表达方法、几何实体的构成方式、制图的基本知识和轴测图、几何实体建模的基础知识、几何实体的三视图与三维建模、组合体的建模与三视图、几何实体的常用表达方法、零件的构形与零件工程图、零件间的连接方式、装配体设计及装配工程图等10章。
随着计算机图形学的发展、计算机数据库的进步和计算机性能的提高,CAD/CAE/CAM技术迅速发展,出现了新的机械产品生产模式:构思三维产品→计算机三维实体建模→数控编程→加工。传统工程图学的教学内容已落后于现代工业生产实际。为了培养适应经济发展需要、具有时代气息的创新人才,必须进行工程图学教学内容与教学方法的重新思考与定位研究——建立以三维实体设计为主,用三维模型生成符合国家标准的二维图形的新工程制图教学体系。
本书是根据教育部高等学校工程图学课程教学指导委员会2015年制定的zui新版本《普通高等学校工程图学课程教学基本要求》,以“培养具有国际竞争力的高素质创造型人才”为目标,基于“学生的全面发展和可持续发展相结合”的教育理念,结合课程组“大机械类本科生全程三维设计能力培养模式的研究与实践”“三维表达在工程图学中的定位研究与实践”“转变教育理念、引进工程场景,翻转课堂图学教育研究与实践”“‘ 3D工程图学’MOOC课程立项建设”等教改项目所取得的成果与经验编写而成的。本书具有以下特点。
(1) 着重培养学生的产品表达能力,特别是熟练运用三维CAD系统进行产品的三维造型和二维图形表达的能力。
(2) 遵循从三维实体到二维图形的认知规律,建立从三维实体构形向二维图形表达的体系,摒弃传统工程制图教材从抽象的平面到具体的空间的教学体系。
(3) 对几何实体间自然形成的截交线与相贯线不作二维图解的要求,重点培养学生的三维构形思维和创新能力。
(4) 结合二维CAD与三维CAD将在很长的一段时期内共存,二维CAD是三维CAD的重要补充的现实,着重介绍由三维实体建模生成符合当前国家标准的二维图形,因此表达方法仍然是本书的重点内容,同时采用zui新国家标准。
(5) 本书采用的三维软件——Autodesk Inventor 2015是美国Autodesk公司zui新开发的三维数字化设计软件,它除了具有一般三维软件的优点外,还具有以下特色:独创的自适应技术,进一步完善了参数化设计方案;与世界领先的DWG文件的兼容性,使设计者能zui大限度地利用原有的设计数据和资源;完善的标准件和常用件资源库,可以多途径帮助设计人员提高设计能力和设计速度;可快速、精确地从三维模型中生成二维图形。
(6) 书中所举实例多为常见电气元件,同时为了学生的全面发展和可持续发展,在附录中增加了AutoCAD二维绘图简介、Inventor三维线路设计简介等内容,以激发非机械类学生学习的兴趣和拓宽学生的知识面。因此本书特别适合少学时的工程制图课程教学,推荐学时:40学时讲课,12学时上机。
与教学内容相适应的微视频以二维码(二维码资源使用说明见书末)的形式呈现,可以方便学生随时随地地观看学习。使用本书的教师,如需要教学日历、电子教案(正常课堂教学和翻转课堂教学)、电子挂图、电子模型、习题集及答案文件,可与华中科技大学出版社联系(联系电话:02781339688转587;电子邮箱:171447782@qq.com)。
参加本书编写的有:华中科技大学阮春红(第1、2、8章、附录B)、何建英(第9、10章)、魏迎军(第5、7章)、李喜秋(第4章、附录C)、程敏(第6章)、张俐(第3章、附录A)。参加微视频拍摄的有:华中科技大学阮春红、黄其柏、黄金国、张俐、李喜秋、田文峰、何建英、程敏、朱洲、陶亚松、鄢来祥等。本书由阮春红、何建英、魏迎军、李喜秋任主编。
华中科技大学黄其柏教授主审本书,并提出了许多宝贵意见和建议,在此表示衷心的感谢。
本书的编写工作得到了教研室许多老师和教辅人员的支持,本书也凝聚着参与教学改革和教学基地建设的全体同志的智慧和汗水,在此对这些人员一并表示感谢。
在编写本书的过程中参考了国内一些同类著作,相关书目已作为参考文献列于书末,在此向这些著作的作者表示深深的谢意。
由于编者水平有限,书中错误及疏漏之处在所难免,敬请读者批评指正。
编者2017年4月于华中科大
阮春红,副教授,硕士生导师,机械学院机械设计与汽车工程系副主任,主要从事智能设计与仿真和图形学研究。兼任中国工程图学学会图学教育专业委员会委员、湖北省工程图学学会图学教育专业委员会主任委员。1984年9月至1988年7月在华中理工大学机械工程一系液压传动及控制专业学习;1988年7月至1996年6月在武汉市汽车标准厂技术科、维修分厂工作,从事设备技术改造与设备维修工作;1996年7月至2001年11月在华中理工大学机械学院制图教研室工作;2001年11月至今在华中科技大学机械学院机械设计与汽车工程系工作,任系副主任,分管教学工作并从事工程制图教学与教学改革研究工作。 近五年来,积极参加“机械实验教学示范中心”、“机械基础系列课程教学团队”等guo家级教学研究项目,同时主持“大机械类本科生全程三维设计能力培养模式的研究与实践” 、“三维表达在工程图学中的定位研究与实践”等多项省级教学研究项目;主编“十一五”guo家级规划教材《画法几何及机械制图》(第五版)(华中科技大学出版社),2012年9月已出版;同时主审、参编的正在使用的各类教材达十本以上;发表“设计实践教学 提高教学质量“等教学论文4篇。
第1章 产品的设计过程与表达方法(1)
1.1 产品的设计过程(1)
1.2 产品的表达方法(2)
1.3 本课程的学习任务(4)
1.4 本课程的学习方法(5)
第2章 几何实体的构成方式(6)
2.1 几何立体分类(6)
2.2 基本体的构成方式(7)
2.3 组合体的构成(8)
第3章 制图的基本知识和轴测图(11)
3.1 制图国家标准的基本规定(11)
3.2 几何作图(18)
3.3 平面图形的绘制方法(20)
3.4 徒手画图(23)
3.5 投影法基础(25)
3.6 轴测图(28)
第4章 几何实体建模的基础知识(38)
4.1 参数化设计(38)
4.2 特征设计(40)
4.3 基于特征的参数化CAD系统——Inventor基础知识(41)
4.4 Inventor的特征草图设计(48)
第5章 几何实体的三视图与三维建模(56)
5.1 三视图的形成及其投影规律(56)
5.2 几何元素的投影(59)
5.3 基本体的三视图及其建模(69)
5.4 基本体的建模实例(75)
第6章 组合体的建模与三视图(77)
6.1 组合体的表面关系(77)
6.2 组合体的建模(78)
6.3 组合体的三视图(85)
6.4 几何实体的尺寸标注(95)
6.5 组合体的读图(98)
第7章 几何实体的常用表达方法(105)
7.1 视图(105)
7.2 剖视图(110)
7.3 断面图(119)
7.4 规定画法与简化画法(121)
7.5 用Inventor创建工程图——表达方法综合运用(124)
7.6 看剖视图(130)
第8章 零件的构形与零件工程图(132)
8.1 零件的构形设计(132)
8.2 零件工程图的内容(133)
8.3 常见零件结构及尺寸标注(135)
8.4 零件图的技术要求(142)
8.5 读零件图(146)
8.6 典型零件的结构分析与构形(149)
8.7 典型零件的工程图(Inventor工程图)生成(154)
第9章 零件间的连接方式(163)
9.1 螺纹连接(163)
9.2 铆钉连接(167)
9.3 键连接和销连接(169)
第10章 装配体设计及装配工程图(173)
10.1 装配体设计的约束(173)
10.2 常见的装配工艺结构(176)
10.3 装配体设计的方法(181)
10.4 装配工程图的作用与内容(186)
10.5 装配工程图中的画法(188)
10.6 装配工程图中的尺寸标准(193)
10.7 装配工程图中的其他内容(194)
10.8 装配工程图的生成(195)
10.9 看装配图及由装配图拆绘零件图(200)
附录A AutoCAD二维绘图简介(203)
A.1 AutoCAD二维绘图简介(203)
A.2 AutoCAD二维绘图实例(208)
附录B Inventor三维布线设计简介(226)
附录C 常用的设计资料(234)
参考文献(256)