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专题05 设计图样的绘制
【学习目标】
能够熟悉常见的技术图样，如三视图、正等轴测图，并能够进行基本的尺寸标注。
学习者能够使用计算机辅助设计软件绘制三维设计图，并能进行基本的渲染处理。
学习者能够识读其他技术图样，如剖视图、机械加工图和电子电路图。
【思维导图】
【知识梳理】
知识点一：设计表现图
1.技术语言
技术语言的种类：
按专业：计算机程序语言、工程图样……
按感觉：视觉、听觉、触觉语言……
按视觉形式：图形符号、文字符号……
技术语言的特征：言简意赅、通俗直观
技术语言的应用：口头语言、技术图样、表格、文字和模型。
2.设计草图
设计表现的基础：徒手绘图要领、基本图形的画法、直线与曲线的连接、网格法徒手画
徒手绘图要领：
第一步：掌握正确的握笔姿势，以拇指和食指抓握笔与纸面保持一定的角度，同时用手臂带动整个手在纸面上自由地移动，而不仅仅是移动手指。
第二步：使用铅笔在纸上试着进行徒手自由画线的练习，如画水平的、垂直的和45°角的平行线。画线时，要保持均匀的力度和手的运行速度。
第三步：提高对笔的控制能力。徒手用笔在纸上画长度10cm以上的直线，并连续画同样的平行线10次以上。
基本图形的画法：
基本图形的画法大多数物体都可以通过一些基本的几何图形来表达，如平面的正方形、长方形、圆和三维的圆柱体、正方体、锥体等。学会徒手画这些基本的图形是画复杂图形的前提。
直线与曲线的连接
网格法徒手画
网格法徒手画作图的要领是与地面垂直的线垂直画，与地面平行的线按网格上的斜线画，同时以网格上的小格来确定物体的比例关系。作图时，先按照作图的要领，用铅笔画出物体的结构线，使物体的各部分结构关系能清楚地表达出来，然后用墨线描出物体的轮廓线，注意外轮廓的实线要略粗一些。
草图的分类 ：构思草图和设计草图。
构思草图：对设计者在设计过程中产生的设计想法的记录，它以具体图形的形式记录和描绘设计者头脑中的诸多想法。如要设计一个台灯，可以通过构思草图呈现设计者对台灯的基本形态构思。
设计草图：设计草图是经过设计者整理、选择、修改和完善的草图。
设计的主体构思基本上是在绘制构思草图阶段完成的。设计草图是从构思草图中挑选出来的，可以继续设计的、可行的方案，是通过对细节的完善得到的。
绘制草图步骤
例：台灯的设计草图。
1. 选用合适的笔来画图，通常选用2H铅笔，也可用钢笔、水笔或记号笔。
2. 在方格纸上按照构思好的设计方案，画出产品的外观比例关系。
3. 在准备好的透视网格画纸上，画出产品的透视线稿。画图时应先画得淡一些，等完成图形后，再描深轮廓。
4.画产品的中间调子，注意色彩过渡自然。
5.细致描画产品的亮部及高光部位，在必要处可用白色水粉颜料画高光。描绘出产品在放置平面上的阴影，突出形体的体积感和质量感。
知识点二：常见的技术图样
1.绘制三视图并标注尺寸
正投影与三视图：主视图+俯视图+左视图
俯视图在主视图正下方，长对正。
左视图在主视图正右方，高平齐。
俯视图左视图宽相等。
形体的尺寸标注：尺寸标注的基本要求；尺寸要素。
尺寸标注的基本要求：形体的视图只能表达其形状和结构的关系，而形体各结构块的真实大小和相对位置必须由尺寸来确定。
要求：
正确 尺寸标注必须符合国家标准
完整 尺寸必须标注齐全、不遗漏、不重复
清晰 尺寸标注布局整齐、清晰、便于读图
合理 尺寸标注方式符合加工要求
尺寸要素：尺寸界线、尺寸线、尺寸数字。
尺寸标注举例：
半圆或不足半圆的圆弧标注半径R，标注半径的方式根据圆弧的尺寸与位置来确定。
整圆或大于半圆的圆弧标注直径Ф。标注直径的方式根据圆的大小和位置来确定。
绘制正等轴测图
平面立体的正等轴测图的绘制
可根据形体在长、宽、高等三个方向上的基本尺寸绘制完成。如图5—26所示，其绘图步骤如下：
（1）根据形体的结构特征，确定长（X向）、宽（Y向）、高（Z向）等三轴在图纸上的位置，如图（a）。
（2）沿着上述三轴分别量出物体的长80、宽50和高40的尺寸，画出长方体的轴测图，如图(b)。
（3）根据长度方向25、高度方向15的尺寸，画出左上角斜切面，如图（c）。
（4）根据长度方向30、宽度方向25的尺寸，画出左前方斜切面，从而完成全图，如图(d)。
圆的正等轴测图的绘制
绘制水平面上圆的正等轴测图，可采用下面的步骤。
步骤1：画出平面上圆外切正方形的正等轴测图。连接水平对角线，过上、下两顶点O1、O2向对边作垂线，交水平对角线于点O2、O4。
步骤2：以O1、O2为圆心，以O1、O到对边的距离为半径，分别作圆弧。
步骤3：以O2、O为圆心，以O3、O到对边的距离为半径，分别作圆弧，完成圆的正等轴测图。
叠加法绘制形体的正等轴测图
绘制形体正等轴测图时，常用叠加法：先将物体分成几个简单的组成部分，再将各部分的正等轴测图按照它们之间的相对位置叠加起来，并画出各表面之间的连接关系，最终得到物体正等轴测图。
3．其他技术图样
剖视图：一般地，假想采用剖切平面剖开物体，将处于观察者与剖切平面之间的部分移去，将其余部分向投影面投射所得的图形称为剖视图。
剖切平面一般具有以下两个特征：
包含内部结构，如孔、槽的轴线，或物体的对称面；（2）平行于相应的投影面。
绘制注意事项：
物体被剖开后，用粗实线画出物体的剖面轮廓及剖切平面后的可见轮廓；
采用剖视图后，应省略不必要的虚线，只有对尚未表达清楚的物体结构才画出虚线；（3）由于剖切平面是假想的，因此在一个视图上取剖视，并不影响其他视图的投影；
（4）剖面需绘制剖面符号，通用剖面符号为与形体主要轮廓线或对称线成45°角的等间隔平行细实线。
零件图与装配图：零件图和装配图是生产中的重要技术文件，零件图表示零件的结构形状、尺寸大小和技术要求，并根据它加工制造零件；装配图表示机器或部件的工作原理、基本结构、装配关系和技术要求。
零件图与装配图的识读：首先，从标题栏内了解零件的名称、材料、数量和比例等；其次，分析零件图的视图布局，从主视图出发，联系其他视图利用投影关系进行分析；最后，零件的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和其他技术要求等也要系统全面地综合考虑。
电子电路图一般是指用图形符号和线段组成的电子工程用的略图，包括电路原理图、接线图和逻辑图等。
电子设备或装置的电路原理图是用元器件的图形符号及它们之间的连线来表示的。在设计电路时，必须用规定的符号绘制电路图。
电路图的识读：
在识读电路图的过程中，首先要认识电路图中的元器件符号，知道它所代表的元器件，其次要弄清楚元器件符号相互之间的连接方式，最后确定信号如何流通。
机械加工图：
通常由视图及其尺寸、标题栏和技术要求等几部分组成。机械加工图的内容与零件图类似，不同的是零件图需要标注零件的所有最后完工尺寸与技术要求，而关于某道具体加工工艺的加工图，侧重于说明与该工艺相关的技术要求。尺寸标注表明的是与该工艺相关的加工尺寸，而非零件的最后完工尺寸。
机械加工图的标题栏也需要提供加工件的基本信息，包括零件名称、材料、绘图比例、设计者、设计单位、设计日期等。
机械加工图通常采用与零件图类似的表达方法，如局部放大图、剖视图等，也会采用规定的符号、文字，说明加工件的表面粗糙度、尺寸加工精度等技术要求。
知识点三：计算机辅助设计
定义、特点、应用
定义：计算机辅助设计，是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的手段，简称CAD。
特点：能让设计者在短时间内准确地表达设计意图，提高工作效率，降低劳动强度，让设计者把主要精力集中在设计构思上，而且设计软件互通、设计资料共享，更有利于设计灵感的激发。
应用：建筑设计、产品设计、服装设计和广告设计等。从概念草图、工程图、模型的快速成型到产品的最终实现，计算机辅助绘图在各个环节均有不可替代的作用。
应用计算机辅助设计软件绘制设计图
绘制三位设计图的一般步骤分为建立三维数字模型和渲染两个步骤。
以陈晨所在小组的台灯设计方案为例，可以使用计算机辅助设计软件，按照以下步骤制作台灯的三维设计图。
1.在参照面上以圆柱体为基本图元，调整尺寸，绘制台灯的底座。
2.以圆柱体为基本图元，调整尺寸，制作台灯的灯杆，使用移动工具将灯杆与台灯底座对接。
3.以部分圆锥体为基本图元，调整尺寸和位置，制作台灯灯罩，将灯罩与灯杆对接。
4.以圆柱体为基本图元，调整尺寸和位置，制作台灯开关按钮，使用移动工具将按钮放置在对应的位置。
5.在三维设计图的基础上对其进行渲染，用“渲染”命令给三维模型加上光照效果、材质、表面贴图、背景等，使之更逼真、更像实物。
【题型精讲】
例1 1
如图所示的形体，其正确的俯视图是（ ）
【答案】A
【讲解】因为几何体是正六棱柱，所以俯视图是A 。
例12
如图所示的尺寸标注中错误的是 （ ）
A.10的标注 B．20的标注 C．R16的标注 D．R15的标注
【答案】B
【讲解】A项中的10的标注，从图像中可以看出，这个尺寸是从圆弧的端点到直线边的距离，这是一个合理的线性尺寸标注。
B项中的20的标注，根据图像显示，这个尺寸标注似乎是从一个圆弧的中心到另一个圆弧的中心的距离。然而，这种标注方法通常不用于表示两个圆弧中心之间的距离，因为这不是一个标准的工程图样尺寸标注方式，而是应该标注两个圆弧的半径和它们之间的水平或垂直距离。
C项中的R16的标注，表示的是大圆弧的半径，这是正确的半径标注方式。
D项中的R15的标注，同样表示的是小圆弧的半径，这也是正确的半径标注方式。
因此，错误的标注是B项中的20的标注，因为它没有按照常规的工程图样标准来标注两个圆弧之间的尺寸。
【强化训练】
1.下列有关网格徒手绘图的说法，不正确的是（ ）
A．绘图时，与地面垂直的线垂直画
B．绘图时，与地面水平的线水平画
C．绘图时，与地面水平的线沿斜线画
D．绘图时，物体的比例关系由网格上的小格来确定
2.技术语言是一种在技术活动中进行信息交流的特有的语言形式。下列有关技术语言的说法，正确的是（ ）
A．技术活动的丰富性使得技术语言具有多样性
B．按照专业类型，技术语言有工程图样、计算机英语等
C．依据人的感觉类型，可分为图形语言符号语言等
D．交通标志不属于技术语言的应用
3.如图所示是一个模型的轴测图，其中正确的左视图是（ ）
A． B． C． D．
4.疫情防控的需要，小明准备设计能自动出洗手液装置。已完成主体部分设计（如图a所示）：有人将手靠近出液口时，控制电路发出指令驱动小型减速电机转动，通过未完成设计的机械部分带动按压杆；按压杆可绕转轴1转动，按压块固定在两按压杆间。电机的端面尺寸如图b所示；转轴2直径为6mm。请你帮助小明设计该装置未完成的机械部分，要求如下：
①电机安装在支架背面，电机单向连续转动，带动转轴 2 转动；
②可对转轴2作简单加工；
③转轴2转动一周完成一次出液；
④材料自选。
请完成以下任务：
该装置不用接触公共场所的洗手液瓶，可避免交叉感染，体现了技术具有 _______ 的作用（在“A．保护人；B．解放人；C．发展人”中选择合适的选项，将序号填入“ _______ ”处）；
设计该自动出洗手液装置时，可以不考虑．的因素是 _______ （在“A．洗手液瓶的高度；B．洗手液瓶内的液面高度；C．红外探头的安装位置”中选择合适的选项，将序号填入“ _______ ” 处）；
画出装置机械部分的设计草图，必要时可用文字说明（洗手液瓶能自行复位；支架背面尺寸足够；电机可用方块表示；如果装置为对称结构，只需画出一侧）；
（4）在设计草图上标注装置的主要尺寸；_______
（5）小明准备在装置安装后对机械部分进行以下技术试验，其中不合理．的是 _______ （在“A．将手靠近出液口，观察按压杆能否连续且顺畅地转动；B．使装置处于按压状态，观察装置能否保持稳定；C．使按压块有效运动，观察洗手液瓶能否顺畅出液”中选择合适的选项，将序号填入“ _______ ”处）。
5.小明看电视的时候有人声称连续拍打鸡肉13多万次，可将鸡肉拍熟。小明也想试验拍打十三多万次能否把鸡肉拍熟，于是小明想设计一种利用电动机连续拍打鸡肉的机械装置。如图所示是小明初步设计的结构，请你帮助小明完成设计，设计要求如下：
（1）摆锤能够上下运动敲击鸡肉
（2）该装置与杆1的孔（直径5mm）连接，具有一定的强度
（3）采用减速电机，通过电机单向转动，实现摆锤上下运动
（4）主要材料采用16mm宽×3mm厚长度不限的钢条，其他材料自选
请根据描述和设计要求完成以下任务：
（1）小明发现问题的途径是___（A．收集和分析信息；B．观察日常生活；C．技术研究与技术试验）；
（2）设计该装置时，下列因素中可以不考虑的是___（A．电机轴的尺寸；B．安装方式；C．鸡肉重量）；
（3）画出设计草图，必要时可用文字说明_____；
（4）在设计草图上标注主要尺寸____；
（5）小明在装置安装完成后进行试验，放好鸡肉，开启电机，观察装置拍打情况及可靠性。该试验的方法属于___（A．模拟试验；B．移植试验；C．强化试验）。
参考答案
1．B
【详解】
选项A、C、D都是正确的。在网格徒手绘图时，与地面垂直的线应垂直画，与地面水平的线应沿斜线画，而物体的比例关系是由网格上的小格来确定的。因此，选项B是不正确的，因为在绘图时，与地面水平的线应沿斜线画，而不是水平画。
2．A
【详解】
技术语言的特点在于其精确性和规范性，由于技术领域的复杂性和专业性，技术语言需要确保信息的准确传递，避免歧义或误解。因此，选项A是正确的，因为技术活动的丰富性确实使得技术语言具有多样性。选项B虽然部分正确，但并未完全涵盖技术语言的所有类型；选项C和D都是错误的，因为技术语言的确可以根据人的感觉类型进行分类，并且交通标志也属于技术语言的一种应用。
3．B
【详解】
首先观察轴测图中的模型，确定其基本形状和结构。
然后根据左视图的定义，即从模型的左侧看过去的投影图，判断各选项是否符合。
A选项中的图形与轴测图中的模型在形状上存在差异，排除A选项。
B选项中的图形与轴测图中的模型在形状和结构上相符，故选B。
C选项和D选项中的图形与轴测图中的模型在形状和结构上存在明显差异，排除C、D选项。4．
（1）A．保护人；
（2）B．洗手液瓶内的液面高度；
（3）（设计草图略，需根据实际设计绘制）；
（4）（尺寸标注略，需根据设计草图进行标注）；
（5）A．将手靠近出液口，观察按压杆能否连续且顺畅地转动。
【详解】
（1）该装置通过自动出洗手液的功能，避免了用户直接接触洗手液瓶，从而降低了交叉感染的风险，这体现了技术具有保护人的作用。
（2）在设计自动出洗手液装置时，主要考虑的是如何确保装置能够稳定、有效地工作，而洗手液瓶内的液面高度并不影响装置的工作原理和结构设计，因此可以不考虑。
（3）设计草图需要根据实际的设计需求和条件来绘制，包括电机的位置、转轴和按压杆的布局等，由于这是一个开放性问题，具体的设计草图需要根据个人的设计思路来完成。
（4）尺寸标注也是基于设计草图进行的，需要在草图上明确表示出各个部件的尺寸，以确保装置能够正确安装和运行。
（5）选项A不合理，因为试验的目的是验证装置的机械部分是否能够正常工作，而不是测试红外探头的感应效果。选项B和C都是对装置稳定性和功能性的合理测试。
5.
（1）B．观察日常生活；
（2）C．鸡肉重量；
（3）（设计草图略，需根据实际设计绘制）；
（4）（尺寸标注略，需根据设计草图进行标注）；
（5）A．模拟试验。
【详解】
（1）小明是在看电视时发现了这个问题，并通过电视中的信息启发想要进行实验，这属于通过观察日常生活中的信息来发现问题的途径。
（2）在设计该装置时，主要考虑的是装置的结构和功能实现，鸡肉的重量对于装置的设计和工作原理没有影响，因此可以不考虑。
（3）设计草图需要根据实际的设计需求和条件来绘制，包括电机的位置、摆锤的布局等，由于这是一个开放性问题，具体的设计草图需要根据个人的设计思路来完成。
（4）尺寸标注也是基于设计草图进行的，需要在草图上明确表示出各个部件的尺寸，以确保装置能够正确安装和运行。
（5）模拟试验是通过模拟实际情况来进行的试验，小明在装置安装完成后进行的试验，是模拟实际使用情况来检验装置是否能够正常工作，因此属于模拟试验。

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