工程制圖中組合體三視圖的教學(xué)探討

曾 萍

(貴州理工學(xué)院，貴州 貴陽 550003)

0 引言

《工程制圖》是一門研究繪制和閱讀工程圖樣的基本理論和方法的公共平臺(tái)課，它以工程圖樣為研究對(duì)象，旨在培養(yǎng)工科學(xué)生的工程意識(shí)，為培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)，為后續(xù)課程提供必備的制圖基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能。

組合體三視圖的繪制和閱讀是該課程的一個(gè)重點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中雖然明白了方法，但由于其空間想象力、空間思維比較差，極易造成聽課很明白，做題就發(fā)愁的情況，有的學(xué)生因此產(chǎn)生畏難情緒，放棄練習(xí)，對(duì)后續(xù)相關(guān)課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)造成極大影響。

1 組合體三視圖在制圖教學(xué)中的重要性

工程中的實(shí)際零件，往往都不是單一的基本幾何體，而是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本體組合而成的組合體，或者說組合體可以看作是由機(jī)器零、部件略去了一些局部的、細(xì)微的工程結(jié)構(gòu)(如圓角、倒角、凸臺(tái)、螺紋等)抽象而成的幾何模型。因此掌握組合體三視圖的繪制和閱讀是學(xué)習(xí)工程圖樣繪制和讀圖的前提和基礎(chǔ)，甚至有人認(rèn)為學(xué)好了組合體三視圖也就算學(xué)好了制圖這門學(xué)科?？梢娊M合體三視圖在制圖教學(xué)中的重要性。教師在課堂上應(yīng)向?qū)W生闡述組合體三視圖的重要性，同時(shí)需要給學(xué)生加油、打氣，明確告訴學(xué)生只要掌握了學(xué)習(xí)的方法和技巧，多思考、勤練習(xí)，一定能有效提高空間想象力和空間思維能力，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好組合體三視圖的信心。

2 形體分析法在組合體三視圖中的應(yīng)用

組合體的形狀是復(fù)雜多樣的，但所有的組合體都可以被分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的基本體。形體分析法是為了方便畫圖、讀圖等，假想將物體分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的基本體，再分析這些基本體的形狀、相對(duì)位置、組合形式和相鄰表面連接關(guān)系，再進(jìn)行畫圖和讀圖的方法。形體分析法是組合體畫圖、讀圖及標(biāo)注尺寸的基本方法，尤其對(duì)疊加式組合體最為實(shí)用和有效[1]。

對(duì)于疊加式的組合體而言，形體分析法是將復(fù)雜的形體分解成一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的基本體，即將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，通過一個(gè)簡(jiǎn)單體加另一個(gè)簡(jiǎn)單體再加一個(gè)簡(jiǎn)單體……，即一步步做“加法”，直至累加完所有部分。這是一個(gè)從零到整的過程。

例如圖1組合體。已知該組合體的主視圖和俯視圖，補(bǔ)畫左視圖。

圖1 組合體

我們首先對(duì)這個(gè)組合體進(jìn)行分析：

可以看到該組合體可以分解成2個(gè)簡(jiǎn)單的基本體。一為L(zhǎng)型的基本體，如圖2所示。

綜合分析主視圖和俯視圖，可以看到，該L型基本體在立板背面開了一個(gè)后槽，如圖3所示。同時(shí)在底板下部開了一個(gè)底槽，如圖4所示。

圖3 立板背部開槽

結(jié)合主視圖和俯視圖進(jìn)行分析，我們可以看到該組合體除了這個(gè)L型簡(jiǎn)單基本體外，在立板前面、底板上面對(duì)稱疊加了一個(gè)上部為半圓的凸臺(tái)，如圖5所示。

圖4 底板下部開槽

圖5 凸臺(tái)基本體

在這個(gè)凸臺(tái)基本體上、下部分各開了一個(gè)通孔，如圖6所示。

圖6 三視圖

可以看到，對(duì)于疊加式組合體，采用形體分析法即可。在畫圖時(shí)是做“加法”，直到將整個(gè)組合體畫出。以圖1為例，在繪圖時(shí)先畫出L型基本體的整體，后畫局部(背部切割的后槽和底板下部切割的底槽)。L型基本體全部畫完后，再畫另一個(gè)基本體(凸臺(tái))。是一個(gè)做“加法”的過程。

3 線面分析法在組合體三視圖中的應(yīng)用

對(duì)比較復(fù)雜的組合體，特別是多次切割的組合體而言，對(duì)不易表達(dá)或讀懂的局部，應(yīng)用線面分析法，對(duì)線、面的投影特點(diǎn)進(jìn)行分析，以幫助表達(dá)或讀懂這些局部的形狀[1]。線面分析法要求學(xué)生熟悉平面的投影規(guī)律，對(duì)特殊位置平面(垂直面、平行面)、一般位置平面的投影規(guī)律一定要了如指掌。

例如圖7所示的組合體。應(yīng)用線面分析法想象其整體形狀。

圖7 組合體

在切割式組合體的視圖中，每一個(gè)封閉線框，通常表示一個(gè)平面的投影，根據(jù)各平面的投影特性分析平面的空間位置，累積想象組合體整體結(jié)構(gòu)[2]。

用線面分析法看圖，要點(diǎn)是運(yùn)用投影規(guī)律，對(duì)不易看懂的局部，通過識(shí)別其線、面等幾何要素的空間位置、形狀，進(jìn)而想象出物體的形狀和相對(duì)位置[3]。

根據(jù)平行面的投影特性，在某個(gè)平面投影積聚成直線，在另兩視圖上對(duì)應(yīng)的投影為一直線和一個(gè)平面圖形。

如圖8所示，組合體右端為一水平面。

圖8 右端為水平面

如圖9所示，組合體前面為一正平面。

圖9 前面為正平面

如圖10所示，組合體左端為一側(cè)平面。

圖10 左端為側(cè)平面

垂直面的投影特性，應(yīng)抓住積聚性和類似性，從積聚的直線出發(fā)，在另外的兩個(gè)視圖上找出對(duì)應(yīng)的封閉線框，一定是邊數(shù)相等的類似形。從而幫助我們想象出該局部的形狀。

如圖11所示，在物體的左上部用一側(cè)垂面切割。前面低，后面高，所以在主視圖上形成一個(gè)可見的四邊形。對(duì)應(yīng)的俯視圖上有一類似形。

圖11 側(cè)垂面一次切割

如圖12所示，在物體的中上部用一正垂面切割。該正垂面在主視圖上積聚為一直線，在俯、左視圖上分別有一四邊形。

圖12 正垂面二次切割

綜合以上分析，不難想象出該組合體的整體形狀，如圖13所示。

圖13 整體形狀

4 結(jié)語

學(xué)好組合體三視圖是學(xué)習(xí)工程圖樣繪制和識(shí)讀的前提和基礎(chǔ)，因此三視圖的教學(xué)方法值得我們每位課任老師重視及深思。大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，特別是在剛接觸時(shí)可能會(huì)感覺特別難掌握，老師除了自己要吃透、講透該知識(shí)要點(diǎn)，做到循循善誘，還要鼓勵(lì)學(xué)生勤思考、多練習(xí)，只有反復(fù)練習(xí)，學(xué)生的空間想象力才會(huì)得到大幅度的提升。只有牢固掌握了形體分析法和線面分析法，組合體三視圖才能學(xué)好。