任务描述
指出图1－2中用到了哪些图纸表达方式？ 是否合理？
任务分析
完成上述任务， 首先要明确零件的常用表达方式有哪些， 以及各自的特点和应用范围，然后判断其选用的合理性。
相关知识
一、 投影法及三视图的形成
在日常生活里， 人们可以看到太阳或灯光照射物体时， 在墙壁或地面上就出现了物体的影子， 这是一种自然的投影现象。 这种投影现象经过人们的科学抽象， 逐步总结归纳，形成了投影法， 即投射线通过物体， 向选定的面投射并在该面上得到图形的方法称为投影法。
在投影法中， 得到投影的平面 （P） 称为投影面， 发自投射中心且通过物体上各点的直线称为投射线， 投影面上的图形称为投影， 如图1－44所示。
（一） 投影法的分类
根据投射线是否平行， 投影法一般可分为中心投影法和平行投影法两类。
1. 中心投影法
投射线相交于一点的投影法称为中心投影法， 如图1－44 （a） 所示。 用这种方法所得到的投影称为中心投影。
图1－44 投影法及分类
（a） 中心投影法； （b） 斜投影法； （c） 正投影法
在中心投影法的条件下， 物体投影的大小是随投射中心S距离物体的远近， 或者物体离投影面P的远近而变化的， 如图1－44 （a） 所示。 因此， 中心投影不能反映原物体的真实形状和大小。
2. 平行投影法
投射线相互平行的投影法 （投射中心位于无限远处） 称为平行投影法， 如图1－44 （b）所示。 用平行投影法得到的投影， 称为平行投影。
根据投射方向与投影面所成角度不同， 平行投影法又分为斜投影法和正投影法两种：
斜投影法——投射线与投影面倾斜的平行投影法， 如图1－44 （b） 所示。
正投影法——投射线与投影面垂直的平行投影法， 如图1－44 （c） 所示。
在平行投影中， 物体投影的大小与物体离投影面的远近无关。
（二） 正投影法的基本性质
1. 真实性
当直线或平面与投影面平行时， 则直线的投影反映实长， 平面的投影反映实形， 这种投影性质叫真实性， 如图1－45所示。
2. 积聚性
当直线或平面与投影面垂直时， 则直线的投影积聚为一点， 平面的投影积聚成一条直线， 这种投影性质叫积聚性， 如图1－46所示。
图1－45 投影的真实性
图1－46 投影的积聚性
3. 类似性
当直线或平面与投影面倾斜时， 则直线的投影为小于直线段实长的直线， 平面的投影是小于平面实形的类似形，这种投影性质叫作类似性， 如图1－47所示。
图1－47 投影的类似性
（三） 投影法的应用
工程上是用图样来表达各种物体的形状和大小的。 通常要求图样具有良好的度量性， 即根据图样就能准确、 清晰地判断出物体的形状和大小； 有时也要求图样具有较强的直观性， 即图样富于立体感， 易于看懂。 为满足工程上对图样的各种不同要求， 可采用不同的图示方法来解决。 投影法的应用示例见表1－7。
表1－7 投影法应用与图例
工程上常用的投影法是平行投影法， 特别是正投影法应用尤其广泛。 本课程主要研究正投影法。 为了叙述简便起见， 本书中如未加说明， 所述投影均指正投影。
（四） 三视图的形成及其对应关系
根据有关标准和规定， 用正投影法所绘制出的物体图形称为视图。
如图1－48 （a） 所示， 点的投影仍为点。 设投射方向为S， 则空间点A在投影面H上有唯一的投影a。 反之， 若已知点A在H面的投影a， 却不能唯一确定点A的空间位置 （如A1、A2）。由此可见，点的一个投影不能确定点的空间位置。
同样， 仅有物体的单面投影也无法确定空间物体的真实形状， 如图1－48 （b） 所示，结构形状不同的A、 B、 C物体在W面却得到了相同的投影。 这说明仅有物体的一个视图，一般是不能确定其空间形状和结构的。 为了完整地表达物体的形状， 常采用从几个不同方向进行投射的多面正投影的表示方法。
图1－48 物体的一个视图
至于究竟要画几个视图， 要视物体的复杂程度而定。 初学时常以绘制三视图作为基本训练方法。
1. 三投影面体系的建立
三投影面体系是由三个相互垂直的投影面V、 H和W所组成的， 如图1－49所示。
图1－49 三投影面体系
三投影面分别为：
正立放置的V面称正立投影面， 简称正面；
水平放置的H面称水平投影面， 简称水平面；
侧立放置的W面称侧立投影面， 简称侧立面。
相互垂直的投影面之间的交线称为投影轴， 在三投影面体系中它们分别用OX、 OY和OZ表示， 也可简称为X、Y、 Z轴。 三投影轴的交点O称为投影轴原点。
X轴是V面与H面的交线， 它代表长度方向； Y轴是H面与W面的交线， 它代表宽度方向； Z轴是V面与W面的交线， 它代表高度方向。
三面投影体系将空间分为八个区域， 称为分角。 国家标准 《图样画法》 （GB／T17451—2008） 规定， 技术图样优先采用第一分角画法， 必要时才允许使用第三角画法， 本书主要讨论第一分角画法。
2. 物体在三投影面体系中的投影
如图1－50 （a） 所示， 将物体置于第一分角后， 按正投影法分别向三个投影面投影，即可得到物体的三个视图， 它们分别是：
主视图——由前向后投射， 在V面上所得的视图；
俯视图——由上向下投射， 在H面上所得的视图；
左视图——由左向右投射， 在W面上所得的视图。
为了把物体的三面投影画在同一平面内， 国家标准规定V面保持不动， H面绕OX轴向下旋转90° （与V面重合）， W面绕OZ轴向右旋转90° （与V面重合）。 这样， V－H－W展开后就得到了物体的三面投影，如图1－50 （b） 所示，其中OY轴随H面旋转时以OYH表示，随W面旋转时以OYW表示。投影图大小与物体相对于投影面的距离无关，即改变物体与投影面的相对距离， 并不会引起图形的变化。 所以， 在作图时一般不画出投影面的边界甚至投影轴， 如图1－50 （c） 所示。
图1－50 三面投影体系与三视图
图1－50 （b） 所示为三视图的配置关系。 物体的三度空间尺寸长、 宽、 高反映在三视图中， 如图1－50 （c） 所示。
3. 三视图之间的对应关系
从三视图的形成过程中， 可以总结出三视图的位置关系、 尺寸关系和方位关系。
1） 位置关系
图1－51 视图间的三等关系
在三视图中， 以主视图为基准， 俯视图在它的下方， 左视图在它的右方。 画三视图时， 应按上述位置配置， 且无须标注其名称。
2） 尺寸关系
如图1－51所示， 主视图反映物体的高度和长度； 俯视图反映物体的长度和宽度； 左视图反映物体的高度和宽度。由此可得出三视图之间的对应关系：
主、 俯视图——共同反映物体的长度方向的尺寸， 简称“长对正”；
主、 左视图——共同反映物体的高度方向的尺寸， 简称“高平齐”；
俯、 左视图——共同反映物体的宽度方向的尺寸，简称 “宽相等”。
“长对正、高平齐、宽相等” 反映了物体上所有几何元素三个投影之间的对应关系。三视图之间的这种投影关系是画图时必须遵循的投影规律和读图时必须掌握的要领。
3） 三视图的方位关系
主视图上反映物体左右、上下方向；俯视图上反映左右、前后方向；左视图上反映上下、前后方向，如图1－52所示。
图1－52 三视图上的方位
二、 视图
根据国家标准规定， 用正投影法将机件向投影面投射所得的图形称为视图， 它主要用以表达机件的外部形状和结构。 视图分为基本视图、 斜视图、 局部视图和旋转视图。 画视图时应用粗实线画出机件的可见轮廓， 必要时还可用虚线画出机件的不可见轮廓。
（一） 基本视图
为了能完整、 清晰地表达物体的结构与形状，可以从六个基本投影方向来描述同一物体， 相应地， 有六个基本投影面分别垂直于六个基本投影方向。 物体向六个基本投影面投射所得的视图称为基本视图。 它们分别为： 由前向后投射、 由上向下投射、 由左向右投射所得的主视图、 俯视图、 左视图； 由右向左投射、 由下向上投射、 由后向前投射所得的右视图、 仰视图、 后视图， 如图1 －53所示。
图1－53 仰、 右、 后视图的形成
基本投影面的展开如图1－54所示。 展开后可以得到六个基本视图的配置关系， 如图1－55所示。 显然， 基本视图之间仍保持 “长对正、高平齐、 宽相等” 的对应关系。
图1－54 六个基本投影面的展开
图1－55 六个基本视图的配置
当各视图画在一张纸内且按图1－55配置时， 一律不加标注。
在表达机件的形状时， 不是任何机件都需要画出六个基本视图， 应根据机件结构特点按需要选择其中的几个视图， 选择的原则是：
（1） 选择表示物体信息量最多的那个视图作为主视图， 通常是物体的工作位置、 加工位置或安装位置。
（2） 在物体表示明确的前提下， 使视图 （包括剖视图和断面图） 的数量最少。
（3） 尽量避免使用虚线表达物体的轮廓。
（4） 避免不必要的重复表达。
在表示机件的形状时， 一般是优先考虑选用主、 俯、 左三个基本视图， 然后再考虑选用其他基本视图。 图1－56所示为基本视图在机架表达上的应用。
图1－56 机架
（二） 向视图
向视图是可以自由配置的视图。
当基本视图不能按规定的位置配置时， 可采用向视图的表达方式。 向视图必须进行标注， 标注时可采用下列表达方式中的一种。
（1） 在向视图的上方标注 “×” （ “×” 为大写拉丁字母）， 在相应视图附近用箭头指明投射方向， 并标注相同的字母。 在向视图中表示投射方向的箭头应尽可能配置在主视图上， 以使所获视图与基本视图相一致； 表示后视图投射方向的箭头最好配置在左视图或右视图上， 如图1－57所示。
图1－57 向视图及其标注
（2） 在视图下方 （或上方） 标注图名。 标注图名的各视图的位置， 应根据需要和可能，按相应的规则布置， 如图1－58所示。
图1－58 标注图名的向视图
（a） 主视图； （b） 左视图； （c） 右视图； （d） 俯视图； （e） 仰视图； （f） 后视图
（三） 局部视图
图1－59 局部视图
只将机件的某一部分向基本投影面投射所得到的图形，称为局部视图。局部视图是不完整的基本视图，利用局部视图可以减少基本视图的数量， 使表达简洁、 重点突出。 例如图1－59所示机件，主视图和俯视图已将机件基本部分的形状表达清楚， 只有左、 右两侧拱形板和凸台尚未表达清楚， 此时只画出所需要表达的部分而成为局部视图， 如图1－59所示。 这样重点突出、 简单明了， 有利于画图和看图。
1. 局部视图的表达形式
（1） 局部视图所表达的只是机件某一部分的形状， 故需要画出断裂边界。 局部视图的断裂边界通常以波浪线 （或双折线、 中断线） 表示。
（2） 当局部视图外形轮廓成封闭状态， 且所表示的机件的局部结构完整时， 可省略表示断裂边界的波浪线， 如图1－59中的B视图。
2. 局部视图的配置与标注
（1） 局部视图可按基本视图配置， 此时若无其他图形隔开时可省略标注， 如图1－59和图1－60中的俯视图。
（2） 局部视图可按向视图配置， 此时应按向视图的规则标注， 如图1－59中的B视图。
（四） 斜视图
将机件向不平行于任何基本投影面的平面投射所得的视图，称为斜视图，如图1－60所示。
图1－60 斜视图的形成
当机件上某部分倾斜结构不平行于任何基本投影面时， 在基本视图中就不能反映该部分的实形， 画图及标注尺寸均不方便。 为此， 可设置一个平行于倾斜结构且垂直于一个基本投影面的辅助投影面 （图中为正垂直P）， 作为新的投影面， 然后将该倾斜部分向新投影面作投射， 即可得到反映该部分实形的视图。
1. 斜视图的表达形式
（1） 斜视图主要用来表达机件上倾斜部分的实形， 故其余部分不必全画出， 断裂边界用波浪线 （或双折线） 表示， 如图1－61中的A视图。
（2） 当斜视图外形轮廓成封闭状态， 且所表示的机件的倾斜结构完整时， 可省略表示断裂边界的波浪线， 如图1－62中的A视图。
2. 斜视图的配置与标注
斜视图通常按向视图的配置形式配置并标注， 如图1－61所示。 必要时允许将斜视图旋转配置。
图1－61 斜视图 （一）
图1－62 斜视图 （二）
旋转方向用圆弧箭头表示， 旋转符号的尺寸和比例见图1－61 （d）。 表示该视图名称的大写拉丁字母应靠近旋转符号的箭头端， 如图1－61 （b） 所示。 也允许将旋转角度标注在字母之后， 如图1－61 （c） 所示， 角度值是实际旋转角大小， 箭头方向是旋转的实际方向，斜视图的旋转角度可根据具体情况而定。 为了避免出现图形倒置而产生读图困难的现象， 允许图形旋转角度超过90°， 最终旋转至与基本视图相一致的位置。
（五） 旋转视图
当机件具有的倾斜部分相对于其他部分具有独立的形体并有明显的旋转轴时， 假想仅将机件的倾斜部分旋转到与基本投影面平行， 再向该投影面投影所得的视图称为旋转视图。
旋转视图可直接作图， 无须标注， 如图1－63所示。
图1－63 旋转视图
（六） 剖视图
当机件内部的结构形状较复杂时， 画视图就会出现较多的虚线， 这不仅会影响视图的清晰度， 给看图带来困难， 也不便于画图和标注尺寸。 为了清楚地表达机件内部的结构形状，制图标准规定采用剖视图来表达机件的内部形状。
1. 剖视的基本概念
假想用剖切面剖开机件， 将处在观察者和剖切面之间的部分移去， 而将其余部分向投影面投射所得的图形称为剖视图， 简称剖视， 如图1－64所示。
图1－64 剖视的概念
由图1－65所示的剖视图可看出， 原来不可见的孔都变成可见的了， 比没有剖开的视图层次分明、 清晰易懂。
图1－65 剖视图
三、 轴测图
轴测图是将物体连同其参考直角坐标系，沿不平行于任一坐标面的方向， 用平行投影法将其投射在单一投影面上所得到的图形。 它能同时反映出物体长、 宽、 高三个方向的尺寸，富有立体感， 因此轴测又称立体图。 但不能反映物体的真实形状和大小， 度量性差。
轴测图的形成一般有两种方式， 一种是改变物体相对于投影面的位置， 而投影方向仍垂直于投影面， 所得轴测图称为正轴测图； 另一种是改变投影方向使其倾斜于投影面， 而不改变物体对投影面的相对位置， 所得投影图为斜轴测图， 如图1－66所示。
图1－66 轴测图的形成
改变物体相对于投影面位置后， 用正投影法在P面上作出四棱柱及其参考直角坐标系的平行投影， 得到了一个能同时反映四棱柱长、 宽、 高三个方向的富有立体感的轴测图。 其中平面P称为轴测投影面； 坐标轴OX、 OY、 OZ在轴测投影面上的投影O1X1、O1Y1、O1Z1称为轴测投影轴，简称轴测轴；每两根轴测轴之间的夹角∠X1O1Y1、∠X1O1Z1、∠Y1O1Z1称为轴间角；空间点A在轴测投影面上的投影A1称为轴测投影； 直角坐标轴上单位长度的轴测投影长度与对应直角坐标轴上单位长度的比值， 称为轴向伸缩系数， X、 Y、 Z方向的轴向伸缩系数分别用p、 q、 r表示。
（一） 轴测图的分类
根据投影方向不同， 轴测图可分为两类： 正轴测图和斜轴测图。 根据轴向伸缩系数不同， 每类轴测图又可分为三类： 三个轴向伸缩系数均相等的， 称为等测轴测图； 其中只有两个轴向伸缩系数相等的， 称为二测轴测图； 三个轴向伸缩系数均不相等的， 称为三测轴测图。
以上两种分类方法结合， 得到六种轴测图， 分别简称为正等测、 正二测、 正三测和斜等测、 斜二测、 斜三测。 工程上使用较多的是正等测和斜二测， 本章只介绍这两种轴测图的画法。
（二） 轴测图的基本性质
轴测图是根据平行投影法画出的平面图形， 它具有平行投影的一般性质。
①物体上与坐标轴平行的线段， 它的轴测投影必与相应的轴测轴平行， 轴测投影变形系数与轴测变形系数相同。
②物体上相互平行的线段， 它们的轴测投影也平行。
任务实施
图1－2所示为螺纹轴零件图， 该轴结构简单， 没有键槽， 通过一个按加工位置放置的主视图及螺纹部分的局部放大视图来表达该零件。 其中由于ϕ36轴径部分结构一致， 故该处采用了省略画法。 结构表达清楚明了， 所选表达方式合理。
任务拓展
指出图1－67图中的表达方式有哪些？ 是否合理？
图1－67 阀体零件图
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