點(diǎn)擊閱讀(版權(quán)西北工業(yè)大學(xué))緒 論
本課程的研究對(duì)象在生產(chǎn)力還很不發(fā)達(dá)的時(shí)代，人們制造的工具乃至機(jī)械，都是由手工制作的，工程制圖基礎(chǔ)電子教程
。當(dāng)那些能工巧匠們制造一件工具時(shí)，先是依照自己腦子里的構(gòu)思，然后再親手把它造出來。所以，他們既是設(shè)計(jì)者，又是制造者，設(shè)計(jì)和制造是合二為一的。現(xiàn)代社會(huì)已進(jìn)入大工業(yè)時(shí)代，要造的是萬噸巨輪、飛越太空的宇宙飛船和高聳入云的摩天大樓。像這樣浩大的工程，單憑一個(gè)人的構(gòu)思和制造，顯然是不可能的。即便是一些小商品，因?yàn)樯鐣?huì)需求量巨大，種類花色層出不窮，僅依靠一個(gè)人也還是不能完成設(shè)計(jì)與制造的全過程。于是，構(gòu)思設(shè)計(jì)和動(dòng)手制造就分成了兩家。設(shè)計(jì)師要表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，就要畫出圖來，工人師傅要造出合乎要求的產(chǎn)品，依據(jù)的就是這張圖。圖樣能對(duì)物體的形狀、大小和加工要求作出明晰的說明，而這些若要用文字語言來表達(dá)是不可能的。現(xiàn)代工業(yè)所用的這種圖，我們稱之為工程圖樣。大家上學(xué)所乘的汽車、火車和上課的教室，無一不是按照一定的圖樣制造出來的。由此可見，圖樣是生產(chǎn)中必不可少的技術(shù)文件。一臺(tái)機(jī)器有什么特殊功能，一架新型飛機(jī)有什么特點(diǎn)，我們不能把它拆開來看，但這些奧秘都可在它的圖樣中找到。所以圖樣不僅用于指導(dǎo)生產(chǎn)，還用于科技交流，同時(shí)也用來描述、分析客觀現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于圖樣在工程上起著類似文字語言的表達(dá)作用，而且世界各國基本相同，沒有民族、地域的限制，所以人們常把它稱為"工程技術(shù)語言"。因而，繪制和閱讀圖樣便成為一個(gè)工程技術(shù)人員所必須具備的基本功。制圖就是一門研究如何繪制和閱讀圖樣的學(xué)科，本課程包含了工程制圖所需的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論及基本技能。 本課程包括的內(nèi)容--制圖基礎(chǔ)知識(shí)：其中包括制圖標(biāo)準(zhǔn)及平面圖繪制等方面的知識(shí)；制圖基本技能：其中包括尺規(guī)繪圖、徒手草圖及計(jì)算機(jī)繪圖等；基礎(chǔ)理論：其中包括畫法幾何及有關(guān)的圖學(xué)理論；圖樣表達(dá)基礎(chǔ)：其中包括投影制圖及物體的圖樣表達(dá)方法。本課程的學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)本課程的目的如下：
(1) 培養(yǎng)正確繪制和閱讀工程圖樣的基本能力；(2) 培養(yǎng)和發(fā)展空間想像能力、空間邏輯思維能力和創(chuàng)新思維能力；(3) 培養(yǎng)用計(jì)算機(jī)手段、尺規(guī)及徒手繪制工程圖樣的能力；(4) 培養(yǎng)實(shí)踐的觀點(diǎn)、科學(xué)的思考方法以及認(rèn)真細(xì)致的工作作風(fēng)；(5) 培養(yǎng)良好的工程意識(shí)。學(xué)習(xí)本課程的意義本課程是同學(xué)們?nèi)雽W(xué)后所學(xué)的基礎(chǔ)課之一，也是第一門體現(xiàn)工科特點(diǎn)的入門課程。它的重要性不僅在于要讓大家學(xué)到制圖方面的基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)同學(xué)們多方面的能力。在已經(jīng)經(jīng)歷過的十幾年學(xué)習(xí)中，同學(xué)們所學(xué)的課程都在不同程度地培養(yǎng)著諸如分析能力、抽象能力等，而著重培養(yǎng)空間想像力及構(gòu)思能力則為本課程的主要任務(wù)。一個(gè)人可能有多方面的知識(shí)與能力，但想像力是最有價(jià)值的，因?yàn)樗莿?chuàng)造性思維的基礎(chǔ)。著名科學(xué)家愛因斯坦說過："想像力比知識(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想像力包括著世界上的一切，帶動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化本課程的學(xué)習(xí)方法本課程是一門既有系統(tǒng)理論又有實(shí)踐，而且是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。對(duì)于理論，必須掌握其基本概念和原理，并學(xué)會(huì)合乎邏輯地去應(yīng)用它。繪圖又是一種基本技能，而基本技能的掌握只有通過大量的實(shí)踐。如果只模仿教材上的例題，對(duì)所做練習(xí)沒有一個(gè)清晰的空間形象那是掌握不了基本概念和基本原理的。在解題過程中，必須將對(duì)平面圖形的投影分析與其對(duì)應(yīng)的空間原形的想像結(jié)合起來，由此逐步培養(yǎng)空間想像和思維能力。空間想像力就是對(duì)解題方案、步驟及作圖結(jié)果要有一個(gè)明晰的空間形象。譬如將一個(gè)小圓柱放在一個(gè)大圓柱上，而且兩者是同一根軸線，那么你的腦子里就要產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的空間形象。而空間的思維能力則是以空間想像力為前提的一種邏輯思維。譬如說一直線貫穿一個(gè)圓球，你就應(yīng)能首先想像出圓球和直線的形象，同時(shí)應(yīng)得出穿點(diǎn)通常有兩個(gè)而不是三個(gè)的結(jié)論。有些同學(xué)的空間想像能力強(qiáng)一些，而有些同學(xué)則差一些，但都是可以培養(yǎng)和提高的。那么，如何培養(yǎng)空間想像及分析能力呢？首先，要認(rèn)識(shí)到造成這一問題的癥結(jié)在于腦子里的形象材料積累較少，顯然，這和平時(shí)對(duì)相關(guān)事物的觀察不夠有直接關(guān)系，所以應(yīng)多看一些習(xí)題模型或幾何示教模型，多積累一些形象材料。從某種意義上講，這一過程就是要建立一個(gè)幾何模型的表象信息庫，庫存量自然是越大越好。緊接著的一步就是要經(jīng)常不斷地從這個(gè)信息庫中有意提取表象資料，讓幾何模型的形象反復(fù)再現(xiàn)，直到在腦海里鞏固地建立起幾何模型的形象。有了這個(gè)基礎(chǔ)，就可以進(jìn)行較為困難的下一步，那就是，建立起某一自然形象的正投影圖形象。要完成這一步，首先要能根據(jù)需要想像出一個(gè)具體的形象，譬如說一個(gè)正放的圓錐的形象，然后再加入正投影的概念，諸如視線（投射線）平行且與投影面垂直，這樣它在正立投影面上的投影就是一個(gè)三角形，而在水平投影面上的投影則是一個(gè)圓。如果能做到這一步，那么你就完成了從空間到平面、再由平面到空間這樣一個(gè)完整的過程，工程
《工程制圖基礎(chǔ)電子教程》(http://clearvueentertainment.com)。為了準(zhǔn)確無誤地完成這一過程，你就必須進(jìn)而研究投影圖的性質(zhì)，它是由平面到空間的想像所必須經(jīng)過的橋梁。只有到了這一步，才能說你有了一定的"再現(xiàn)想像"的能力，這是看懂別人畫的工程圖樣所不可缺少的基本功。下一步則是以此為基礎(chǔ)發(fā)展你的"創(chuàng)造想像"能力。這一過程就是依照一定的目的或任務(wù)，構(gòu)思一個(gè)你并沒有看到過的空間形象，再用投影圖的形式或運(yùn)用實(shí)體造型的軟件把它表示出來。顯然它需要將腦子里已有的形象資料按一定的規(guī)律進(jìn)行綜合與嫁接，從而產(chǎn)生出一個(gè)全新的形象。要做到這一點(diǎn)就必須多學(xué)投影原理、多看幾何模型、多做練習(xí)、多進(jìn)行科學(xué)的思考。培養(yǎng)和發(fā)展想像力是本課程的核心任務(wù)，它屬于開發(fā)智力的范疇。而非智力因素，諸如良好的意志品質(zhì)，穩(wěn)定的情制圖的昨天、今天與明天
制圖的歷史幾乎和人類的歷史一樣古老而久遠(yuǎn)，表達(dá)設(shè)計(jì)思想的技術(shù)圖樣也同樣如此。
在文字出現(xiàn)前的很長一段時(shí)期內(nèi)，人們是用圖來滿足表達(dá)的基本需要的。隨著文字的出現(xiàn)，圖畫才漸漸擺脫其早期用途的約束而與工程活動(dòng)聯(lián)系起來。譬如在建設(shè)金字塔、戰(zhàn)車、建筑物等完美的工程項(xiàng)目和制造簡單而有用的器械時(shí)，已用圖樣作為表達(dá)設(shè)計(jì)思想的工具。從大量的史料來看，早期的工程圖樣比較多的是和建筑工程聯(lián)系在一起的，而后才反映到器械制造等其他方面。春秋時(shí)代的《周禮考工記》、宋代的《營造法式》、《新儀象法要》及《天工開物》等著作反映了我國古代勞動(dòng)人民對(duì)工程圖樣及其相關(guān)幾何知識(shí)的掌握已達(dá)到了非常高的水平。人類進(jìn)行工程活動(dòng)的大量實(shí)踐最終導(dǎo)致了"畫法幾何"的誕生。1795年，法國人蒙日的《畫法幾何》問世，他在書中系統(tǒng)敘述了利用垂直的兩個(gè)投影面進(jìn)行直角平行投影的方法，這就構(gòu)成了現(xiàn)代工程圖的理論基礎(chǔ)，為人們將設(shè)計(jì)繪圖由單面向多面轉(zhuǎn)變奠定了基礎(chǔ)。盡管在人類活動(dòng)的漫長歲月里，產(chǎn)生過有史可鑒的數(shù)不勝數(shù)的天才設(shè)計(jì)家以及杰出的工程繪畫，但真正現(xiàn)代意義上的工程圖（多面正投影圖）的出現(xiàn)，則是在此以后的事情。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，現(xiàn)在人們才公認(rèn)蒙日為"畫法幾何之父"。隨著圖學(xué)理論和制圖技術(shù)的發(fā)展，人類在實(shí)踐中創(chuàng)造了各種繪圖工具，從三角板、圓規(guī)、丁字尺、一字尺到機(jī)械式繪圖機(jī)，這些繪圖工具至今仍在廣泛應(yīng)用著。毋庸置疑，這種手工方式的繪圖是一項(xiàng)勞累、繁瑣、枯燥和極費(fèi)時(shí)的工作，況且畫出的圖精度也低。而計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展使這一切發(fā)生了巨大的變化。由于圖與數(shù)之間可以建立某種轉(zhuǎn)換關(guān)系，這就為原本用于高速運(yùn)算的電子計(jì)算機(jī)進(jìn)入繪圖領(lǐng)域提供了理論依據(jù)。于是，古老的圖形語言方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了一門新興的交叉學(xué)科：計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（Computer Graphics,簡稱CG）。1958年第一臺(tái)自動(dòng)繪圖機(jī)在美國誕生，從此以后，計(jì)算機(jī)不僅能輸出數(shù)字、文字和符號(hào)，而且能直接輸出圖形來。隨著計(jì)算機(jī)圖形輸入、輸出設(shè)備的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了智能繪圖儀、光筆、操縱桿、 、坐標(biāo)數(shù)字化儀、高分辨率圖形顯示器以及圖像掃描儀等。繪圖方式也由初期的編程繪圖發(fā)展到目前的人機(jī)對(duì)話形式的"交互式"繪圖。由于CAD（Computer Aided Design）、 CG技術(shù)的發(fā)展，人們從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)的環(huán)境正在發(fā)生巨大的變化。人們不僅甩掉了傳統(tǒng)的圖板繪圖，而且也不會(huì)置身于成堆的設(shè)計(jì)手冊中。設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及有關(guān)的各種各樣的資料都會(huì)方便地在計(jì)算機(jī)中找到。由于CAD、CG技術(shù)的發(fā)展，人們在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，將越來越多地使用三維圖形。在得到直觀形象的同時(shí)，還可將計(jì)算機(jī)內(nèi)部自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)文件傳輸給數(shù)控機(jī)床，可以預(yù)計(jì)，由于計(jì)算機(jī)圖形輸入和處理技術(shù)的發(fā)展，圖樣管理水平將會(huì)產(chǎn)生劃時(shí)代的變化。一個(gè)大型工程項(xiàng)目的圖紙可能有幾十萬以至上百萬張，要在這樣多的圖紙中查找一張圖，難度可想而知。然而人們現(xiàn)在可以用為數(shù)不多的光盤把這些圖紙存儲(chǔ)進(jìn)去，并且可以隨心所欲地調(diào)用到其中的任何一張，無圖紙工廠的出現(xiàn)已不再是遙遠(yuǎn)的夢想。當(dāng)然這并不說明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造過程就不需要圖樣，其中所需的圖樣顯然要存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，隨時(shí)可以調(diào)用并可在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。由此可見，圖紙已不是惟一的圖樣載體，人類最早曾把圖刻畫在石壁上，后來畫在紙張上，到如今又存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)里，這是一個(gè)多么巨大的變化��！就我國的情況而言，目前是手工繪圖與計(jì)算機(jī)繪圖并存的時(shí)期，但近些年來計(jì)算機(jī)繪圖得到了高速發(fā)展。大型設(shè)計(jì)院所的繪圖基本由計(jì)算機(jī)來完成，大型企業(yè)已有專門的CAD和CG的研究及應(yīng)用部門。我國的CAD科研開發(fā)和應(yīng)用水平已經(jīng)達(dá)到國外中等發(fā)達(dá)國家的水平。占設(shè)計(jì)過程60%工作量的繪圖工作將在我們這一代人手中由手工繪制改為計(jì)算機(jī)繪圖，這是一個(gè)多么誘人的前景�。�理想之路固然壯麗廣闊，然而并非筆直的坦途，美好理想需要我們的辛勤勞動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。要用好先進(jìn)的自動(dòng)繪圖系統(tǒng)，需要有扎實(shí)的制圖基礎(chǔ)知識(shí)；要研制更好的繪圖系統(tǒng)，則需要堅(jiān)實(shí)深厚的圖學(xué)功底。"千里之行，始于足下"，讓我們勤奮學(xué)好工程制圖的基礎(chǔ)知識(shí)，為光輝燦爛的明天而不懈努力！