利用Auto CAD三维实体识读组合体三视图

杨正德，严中俊

(湖南人文科技学院 能源与机电工程学院，湖南 娄底 417000)



利用Auto CAD三维实体识读组合体三视图

杨正德，严中俊

(湖南人文科技学院 能源与机电工程学院，湖南 娄底 417000)

[摘要]识读组合体三视图是工程图学教学中识读机械图样的重要基础，它既是教学重点又是难点。为弥补传统识读组合体三视图方法的不足，化解学生畏难、困惑等学习情绪，教学中根据组合体的不同组合形式，利用Auto CAD软件中的三维造型，可绘出实体零件，并在实体图形的基础上，识读复杂组合体三视图。教学实践表明，利用Auto CAD三维实体识读组合体三视图具有较好的效果。

[关键词]Auto CAD；三维实体；组合体三视图

工程图学是一门用图形研究工程与产品图形信息表达、图形理解和图样绘制的技术基础课程，是高等院校工科专业普遍开设的一门重要技术基础课，其主要目的是培养学生绘图、读图和图解几何问题的能力[1]，通过课程学习培养学生的空间思维和想象能力，是发展学生创新性思维的重要基础课程，其重点、难点是如何熟练掌握识读和绘制工程图样。

现行教材介绍的读图方法通常是形体分析法和线面分析法两种[2-3]，这两种方法基于工程图学读图的基本原则对组合体进行读图。但在教学过程中，对复杂组合体学生难以绘出其轴测图，难以凭空想象其三维图形，因而难以真正读懂组合体三视图，导致学习兴趣下降。笔者在从事20多年工程图学教学的基础上，结合组合体的不同组合形式，采用Auto CAD对复杂组合体进行三维实体绘制，再在此基础上教学生识读复杂组合体三视图，在提高学生Auto CAD软件绘图能力的同时，提高了学生的学习兴趣。

一读叠加式组合体三视图

叠加式是组合体中最常见的组合方式之一，叠加式组合体由基本几何体叠加而成，按照其形体表面接触的方式不同，分为相错叠加、平齐叠加、相切叠加3种形式。

例如图1，这是由4个零件相错叠加的三视图，若根据主视图和俯视图补其左视图，学生难以对其进行分析，补出其左视图比较困难。

图1　相错叠加式组合体三视图

在Auto CAD软件的基础上，根据主视图和俯视图“长对正”“宽相等”“高平齐”的原则，对图1进行分析(见图2-4)：图2中的阴影图框表示一个L形(左视图体现)长方体，并在左右两边各钻了一个圆柱通孔的组合体，采用拉伸命令可以绘制如图2所示的右侧实体；在图3的主、俯视图中，中间的阴影图框表示一个在长方体上方切去了半个圆柱孔的组合体，采用拉伸命令可以绘制出右侧实体；同理，在图4中，左右两边的阴影图框分别表示左右两端是两个三角形肋板，采用拉伸命令可以绘制出右侧实体。最后将所有的实体叠加在一起(见图5)，并采用UNI并集命令，将它们合为一个整体，构成如图6所示的实体。

图2　L型长方体

图3　切去半个圆柱孔的实体

图4　三角肋板实体

图5　相错叠加式组合体三维实体爆炸图

图6　相错叠加式组合体三维实体图

图7为平齐叠加式组合体三视图中的主、俯视图。在主、俯视图已知的情况下，难以根据形体分析法和线面分析法画出其左视图。根据主、俯视图，可知主视图有a′、b′、c′三个封闭线框(小圆孔暂不考虑，它不在最左边或最右边，不占一层)，说明有前、中、后三层，对应的俯视图应该也有三层a、b、c。a层有虚线(圆孔)，说明有对应主视图的圆孔在后(即a′凸半圆形槽板在后)，c层窄的粗实线(c′凹形板)在最前面，b和b′肯定就在中间层了。因此，该支架是由凹形板(前)、凹半圆形竖板(中)、凸半圆形竖板(后)叠加而成的。用拉伸命令可以分别绘制出多个拉伸体(见图8)，将各拉伸体叠加，利用UNI并集命令，将它们合为一个整体，如图9所示。

图7　平齐叠加式组合体三视图

图8　平齐叠加式组合体爆炸图

图9　平齐叠加式组合体三维实体图

如上述所示，叠加式组合体的特点是线框、图线比较多，线与线之间相互叠加，当分层比较好时，通过“长对正”“宽相等”“高平齐”原则可以分析出各个线框的基本形状；但在分层不是很明显的情况下，难以想象出组合体的三维实体图形，利用形体分析法和轴测图画法难以补画其三视图。在教学中，利用Auto CAD软件，通过对组合体的三维实体进行构造，可以很直观地对其三视图进行补画或补线。

二读切割式组合体三视图

切割式组合体是在基本几何体上进行切割、钻孔、挖槽等构成的形体，在工程图学教学过程中读切割式组合体三视图是学生难以掌握的难点之一，熟练识读切割式组合体三视图是掌握识读综合式组合体的关键。

如图10所示，已知主视图、俯视图，要求补画左视图。根据主视图、俯视图都有圆而且直径相等，可肯定对应的是一个球；主视图有一个正方形，俯视图有一个圆而且都是贯通的(主视图、俯视图的虚线得以说明)，可知对应一个长方体和圆柱。学生分析图形感觉不难，但要画出左视图，就比较难了。

图10　切割式组合体三视图

在教学中，采用Auto CAD软件，对其三维实体进行构造，步骤如下：

(1)利用球、长方体、圆柱命令，分别画出球体、长方体、圆柱，如图11。

(2)利用中点和球心捕捉，使三个基本体重叠，如图12。

(3)利用SU差集命令，用球体差掉长方体和圆柱即可，如图13。

(4)补画左视图，如图14。

图11　切割式组合体组成部分三维视图

图12　组合体重叠视图

图13　切割式组合体三维视图

图14　切割式组合体三视图

如上所述的切割式组合体，在已知主、俯视图的基础上，补画其左视图，根据其主视图及俯视图很难想象出组合体的三维实体图形。如果利用Auto CAD软件，根据分析步骤绘制组合体的相关部件的三维实体，并将其叠加、切割处理，就可以很容易得到组合体三维视图，进而对其三视图进行补画。这种方法可推广到识读球切割圆锥、圆环，圆柱切割圆台、棱柱、棱台等情况下的组合体三视图。

三读综合式组合体三视图

综合式组合体是叠加式组合体与切割式组合体的综合形式，组合体既有叠加的形式又有切割的形式，其三维实体形状和三视图更加复杂，是我们生活中常见的形式。

如图15为综合式组合体三视图中的主视图、俯视图，要求补画左视图。分析可知，前后方向有直径较大的半个圆柱，上下方向有直径较小的半个圆柱，且相贯(因为有公共部分)，取其交集，再将交集与前后方向半个圆柱并集。在小圆柱的轴线上方，向下钻了一个通孔，前后方向钻了一个盲孔，很难想象其形状，无法画出轴测图。

图15　综合式组合体主、俯视图

这里还是利用Auto CAD画出实体，看出它的真实面貌。在Auto CAD软件的基础上，绘出直径较大的前后方向的半个圆柱和上下方向直径较小的一个圆柱，如图16所示。利用IN交集命令，取两个不同直径圆柱的交集(见图17)，将交集放在前后方向直径较大的半个圆柱的前方，如图18所示。捕捉两个零件的上象限点贴合，利用UNI并集命令，将其并集，得到如图19所示的三维实体。利用实体圆柱命令，绘出前后方向和上下方向的等径圆柱，并利用中点和圆心捕捉，将两圆柱准确放入所绘零件中，如图20所示。最后利用SU差集命令，将两个等径圆柱差集，得到组合体三维视图(见图21)，再根据三维实体图，补画左视图就比较容易了，如图22所示。

图16　不同直径圆柱组合体

图17　不同直径圆柱交集

图18　圆柱体交集和半圆柱

图19　圆柱体交集和半圆柱并集

图20　部件组合示意图

图21　综合式组合体三维实体

图22　综合式组合体三视图

综上所述得知，综合式组合体既有叠加的形式又有切割的形式，其三维实体形状和三视图更加复杂。在没有三维实体的情况下，因为难以想象其三维实体图形，所以很难对其三视图进行绘制。在利用Auto CAD软件画出其三维实体的情况下，能比较容易地对其三视图进行绘制。

四结论

在识读复杂组合体三视图中，采用Auto CAD软件画出复杂和难以想象的实体，可以容易地读懂组合体三视图，从而补全三视图或缺线。笔者从2012年开始，在工程图学课程教学中引入利用Auto CAD的三维实体识读组合体三视图的方法，学生在期末考试中组合体三视图的识图题型的得分率达到85.6%，解决了历年组合体三视图的识图题型得分率不高的问题。利用Auto CAD的三维实体识读组合体三视图方法不仅能够提高学生熟练运用Auto CAD软件的能力，而且能够提高学生对工程图学的学习兴趣，这种方法在实践教学过程中具有良好的推广意义。

参考文献：

[1]马希青,刘春玲,王晓敏.组合体三视图的读图方法和教学方法探析[J].河北工程大学学报，2010，27(4):88-89.

[2]张海燕.工程图的正投影图的读图方法研究[J].高等建筑教育，2010，19(5):62-65.

[3]梁贵萍.论《画法几何与机械制图》课程教学中的读图方法之一：线面分析法[J].贵阳学院学报，2009，4(1):56-58.

(责任编校：杨丽英)

[收稿日期]2016-03-22.

[作者简介]杨正德(1958—)，男，山东烟台人，湖南人文科技学院能源与机电工程学院讲师，研究方向：机械理论教学。

[中图分类号]TH12

[文献标志码]A

[文章编号]1673-0712(2016)03-0117-05

Using Auto CAD Three Dimensional Entity to Recognize Assembly Three-view Drawings

YANGZheng-de,YANZhong-jun

(School of Energy and Electrical Engineering, Hunan University of Humanities,Science and Technology, Loudi 417000, China)

Abstract:The assembly three-view drawing is an important part of engineering drawing. Students need to be familiar with it before they can understand mechanical drawings. It is a key point as well as a difficult one. To make up for the deficiency of traditional teaching of assembly three-view drawings and to help students learn it in an easier manner, the author proposes that the three-dimensional entities should be used in Auto CAD to draw the substantial parts based on the different combinations of the assembly. In doing so students can recognize from the entities the complex combinations of three-view drawings. Practice shows that using Auto CAD three-dimensional entities in the teaching of assembly three-view drawings has produced promising effect.

Key words：Auto CAD; three-dimensional entities; assembly three-view drawings