機械制圖組合體的構(gòu)型設(shè)計探討

張宗菊

摘 要：《機械制圖》是高等職業(yè)工科類院校一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程。其教學(xué)目的不僅在于使學(xué)生掌握投影理論和具有一定繪圖和讀圖能力.更要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。在教學(xué)中，組合體的學(xué)習(xí)非常重要，學(xué)生由組合體到零件的學(xué)習(xí)要求構(gòu)建起空間思維、想像、創(chuàng)新的能力，這也是教學(xué)的難點所在?；诖?，本文主要對機械制圖組合體的構(gòu)型設(shè)計進行分析探討。

關(guān)鍵詞：機械制圖 組合體 構(gòu)型設(shè)計

一、前言

構(gòu)型設(shè)計是指根據(jù)已知條件，以基本體為主，利用各種創(chuàng)造性思維方式構(gòu)型設(shè)計組合體的形狀、大小并表達成圖樣的過程。構(gòu)型設(shè)計不僅包含有抽象思維、形象思維和創(chuàng)造性思維.同時又充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。培養(yǎng)學(xué)生的形體創(chuàng)造性構(gòu)型設(shè)計能力也是制圖課程教學(xué)改革中一個倍受關(guān)注的熱點問題。

二、構(gòu)型設(shè)計研究的作用和意義

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣是取得良好學(xué)習(xí)效果的開端。在長期的制圖研究中，發(fā)現(xiàn)人們對機械制圖中的構(gòu)型設(shè)計往往會產(chǎn)生濃厚的興趣，圖形看起來很簡單，但想象形狀卻不太容易，且?guī)в幸欢ǖ拿曰笮裕行﹫D形還會出現(xiàn)一題多解的情況。研究這些圖形的多解關(guān)系，由此引發(fā)的思考、研究、爭辯過程，對于識圖能力的提高會產(chǎn)生一定的作用，而且能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極性。變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)思維的靈活性及發(fā)散思維能力。

（二）發(fā)展空間思維能力

制圖學(xué)習(xí)中，絕大多數(shù)根據(jù)不相同的已知兩視圖補畫第三視圖的練習(xí)題，確定了空間惟一的形體，對培養(yǎng)學(xué)生的識圖能力有著重要的作用。但隨著課程的深入，設(shè)計和增加難度再大一些的視圖多解關(guān)系的題目，并要求學(xué)生將所掌握的基礎(chǔ)知識運用于視圖多解關(guān)系的求解，盡可能完成更多的多解視圖，實踐證明能引導(dǎo)學(xué)生的空間思維活動由單一化向多元化方向發(fā)展，使學(xué)生在構(gòu)型設(shè)計時舉一反三開拓思路，豐富頭腦中關(guān)于形體可變因素的信息儲存量，在進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時，更有利于促進空間思維能力的發(fā)展。

（三）充分認識形狀特征

根據(jù)相同兩視圖完成多解視圖的過程，是認識形狀特征的過程，在一定情況下多解視圖就是表達組合體主要特征的視圖。針對學(xué)生畫圖、看圖和標注尺寸時對形狀特征認識不足的這一薄弱環(huán)節(jié)，有意識地通過相同視圖具有多解關(guān)系的特點，加強視圖多解關(guān)系的訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生通過研究視圖多解關(guān)系去發(fā)現(xiàn)特征，認識特征，將表達主要特征的視圖作為主視圖。對于在實際工作中準確表達組合體各部分的形狀，優(yōu)化和完善表達方案將起到積極的輔助作用。

三、組合體構(gòu)型設(shè)計法的教學(xué)實踐

（一）構(gòu)型原則

“構(gòu)型”是指對形體的結(jié)構(gòu)及形狀進行構(gòu)造.或者說是形態(tài)的組合與分解?！霸O(shè)計”是指人們在從事某種有目的的活動時所進行的創(chuàng)作行為。如構(gòu)思或策劃等，然后將抽象的事物由具體圖形表達出來。在基于構(gòu)型設(shè)計的工程圖學(xué)課程教學(xué)體系中.在課程的不同階段有不同形式的形體構(gòu)型設(shè)計的訓(xùn)練方法。將形體的構(gòu)型設(shè)計作為教學(xué)體系中的一個重要部分，并作為一條主線貫穿于整門課程之中是該教學(xué)體系的一個特色。在構(gòu)型設(shè)計基礎(chǔ)中。引入了一般制圖課程中較少提及的構(gòu)型設(shè)計的關(guān)系法則，如對稱與均衡、對比與調(diào)和、比例和尺度等。構(gòu)型設(shè)計常用的方法有切割、疊加、拉伸、旋轉(zhuǎn)、仿形等。

1.以基本幾何體構(gòu)型為主

組合體構(gòu)型設(shè)計的目的，主要是培養(yǎng)學(xué)生利用基本幾何體構(gòu)造組合體的能力及掌握組合體視圖的畫法。一方面提倡所設(shè)計的組合體應(yīng)盡可能體現(xiàn)工程產(chǎn)品或零部件的結(jié)構(gòu)形狀并滿足其功能特點，以培養(yǎng)觀察、分析、綜合能力；另一方面又不強調(diào)必須工程化，所設(shè)計的組合體也可以是憑自己想象，以更利于開拓思路，培養(yǎng)創(chuàng)造力和想象力。

2.構(gòu)型應(yīng)多樣化，具有創(chuàng)新性

在給定的條件下，構(gòu)成一個組合體所使用的基本體的種類、組合方式、相對位置、表面連接關(guān)系盡可能多式樣、有變化，構(gòu)型過程要積極思維，大膽創(chuàng)造，敢于突破常規(guī)。如圖1（a）所示，要求按給定的俯視圖設(shè)計出組合體，由于俯視圖含六個封閉線框，上表面可有六個表面，可以是平面或曲面，位置可高可低可傾斜；整個外框可表示底面。可以是平面、曲面或斜面，這樣就可以構(gòu)想出許多方案。如圖1（b）所示，該方案均是由平面體構(gòu)成的，由前向后逐步拔高，顯得單調(diào)些；圖1（c）所示的方案中含有圓柱面，且高低交錯，型式活潑，變化多樣；而圖1（d）所示的方案則采用圓柱切割而成，構(gòu)思更加新穎。

3.構(gòu)型應(yīng)體現(xiàn)穩(wěn)定、平衡、運動、靜止等造型藝術(shù)法則構(gòu)型設(shè)計時。對稱的結(jié)構(gòu)能使型體具有平衡、穩(wěn)定的效果，如圖2（a）所示，而對于非對稱的組合體，采用適當(dāng)?shù)男腕w分布，可以獲得力學(xué)與視覺上的平衡感與穩(wěn)定感如圖2（b）所示。

（二）構(gòu)型設(shè)計法的教學(xué)內(nèi)容

（1）以基本體為主進行分析。主要培養(yǎng)利用基本幾何體構(gòu)造組合體的能力及掌握組合體投影圖的畫法，以培養(yǎng)觀察、分析、綜合能力，創(chuàng)造力和想象力。（2）構(gòu)成組合體應(yīng)便于成型。封閉的內(nèi)腔不便于成型，一般不要采用。（3）應(yīng)多樣性（發(fā)散度）、變異性（變通度）、新穎性（新穎度）。（4）體現(xiàn)穩(wěn)定、平衡、動靜等造型藝術(shù)法則。對稱的結(jié)構(gòu)能使形體具有平衡、穩(wěn)定的效果，而對于非對稱的組合體，采用適當(dāng)?shù)男误w分布，可獲得力學(xué)與視覺上的平衡感與穩(wěn)定感。（5）構(gòu)成的形體應(yīng)符合零件生產(chǎn)的實際。兩個形體組合時，點、線與線接觸、面與面的連接應(yīng)符合生產(chǎn)實際。

（三）構(gòu)型設(shè)計的基本方法

（1）挖切。一個基本體經(jīng)不同的挖切可構(gòu)成不同的組合體，基本體為四棱柱，通過挖切產(chǎn)生六個形體，這六個形體的三投影圖分別進行如下表達。（2）疊加。若干個基本體變換其相對位置可疊加出各種組合體。（3）挖切疊加綜合，同時運用挖切和疊加構(gòu)成組合體。

四、結(jié)語

實踐證明：構(gòu)型設(shè)計的過程是形象思維的過程，在制圖教學(xué)中對學(xué)生進行有針對性的構(gòu)型設(shè)計訓(xùn)練，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，對開發(fā)空間想象力、認識形狀特征、培養(yǎng)構(gòu)型設(shè)計能力具有重要意義。

參考文獻

[1]劉超，陳金明.機械制圖[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2011.

[2]黃向裕.構(gòu)形設(shè)計的研究與實踐[J].機械工程與自動化，2005（08）：121-122.