工程材料教案

第一篇：工程材料教案

工程材料》教案

总 纲

一、课程性质及教学目的：

《工程材料》是机械及近机类专业一门重要的技术基础课。

本课程以材料的成分、加工工艺、组织结构与性能之间的关系为主线，重点介绍材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、加工工艺、性能以及行为相联系的。

学习本课程的目的，是使学生获得常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法的基本知识。通过对基础科学和知识的综合和运用，初步具备根据零件的服役条件合理选择和使用材料，正确制定热处理工艺方法和妥善安排工艺路线的能力。

二、课程内容：

包含工程材料的分类及性能、材料的结构、材料制备的基本知识、二元相图及应用、材料的变形、钢的热处理、工业用钢、铸铁、有色金属、常用非金属材料、工程材料的选用等11章。纵观本课程所含内容可知，其内容较为庞杂。具有三多的特点；即所谓内容头绪多、原理规律多（涉及原理、规律几十个）、概念定义多（名词、定义三百多个），由于该课程具有上述特点，加之有些微观结构看不见、摸不到，而且课程内容枯燥、乏味，因此，教师感到难教，学生感到难学。

三、与其它课程的关系：

“工程材料”是以化学、物理、材料力学、金属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。同时本课程的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。

四、教学对象：机械制造及自动化、汽车工程、测控技术、采矿工程专业的本科生。

五、教学指导思想：

1.从材料应用的角度出发讲授《工程材料》，体现21世纪教学理念、教学改革精神和世界工程教育思想。2.严格按《工程材料》教学大纲及《工程材料实验教学大纲》进行教学，注意课程内容的准确定位和整体优化。

3.开设的实验及课堂讨论应有利于学生分析问题、解决问题的能力及创新能力培养。

六、教学重点：

1．典型金属的晶体结构； 2．晶体缺陷； 3．二元相图；

4．铁碳相图及其应用； 5．塑性变形与再结晶； 6．钢的热处理； 7．工业用钢。

七、教学难点：

1．典型金属的晶体结构； 2．晶体缺陷； 3．二元相图；

4．铁碳相图的分析与应用； 5．塑性变形机理与再结晶机制； 6．钢的热处理。

八、教学方法：

1．采用启发式、归纳类比法、教学模型、电化教学等传统教学方法。

2．改革实验内容及方法，注重理论联系实际及培养学生分析问题、解决问题的能力，利用电视、计算机等辅助教学手段提高实验教学效果。

3．正确处理《工程材料》与基础课、专业课的关系：即利用基础课所学过的知识来讲授《工程材料》，结合专业特点讲授《工程材料》。

九、学时分配： 1．讲课：36学时 2．实验：18学时 总学时：54学时

十、教学过程（见讲义）： 主要包括：

1． 后次复习前次概念； 2． 本次讲授内容的引入； 3． 新教学内容的讲授过程； 4． 小结； 5． 思考作业题。

十一、实验内容

1．材料密度的测定

2学时 2．材料电阻温度系数测定

2学时 3．铁碳合金平衡组织观察

2学时 4．铁碳合金非平衡组织观察

2学时 5．综合实验：钢的热处理

2学时 6．综合实验：金相试样的制备 2学时 7．综合实验：显微摄影

2学时 8．综合实验：暗室技术

2学时 9．常用材料组织观察

2学时

十一、教材及教学参考书

1．《工程材料》 刘天模、徐幸梓主编 机械工业出版社

2．《机械工程材料》王焕庭、李矛华主编 大连理工大学出版社

第一章 工程材料的分类及性能

一、教学目的及要求

通过本章学习，使学生掌握材料在力学、电学和热学等方面的性能和特征，为以后各章中研究结构与性能关系打下良好的基础。

二、主要内容

1． 机械制造与材料； 2． 材料的分类 3． 材料的性能。

三、学时安排：4学时

四、教学重点： 1． 材料的分类； 2． 材料的性能。

五、教学难点： 材料的性能。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 一铜棒的最大拉应力为70MPa，若要承受2000kg的载荷，它的直径是多少？ 2． 有一钢棒在无塑性变形时所能承受的最大载荷11800kg，问它的强度是多少。3． 1根2米长的黄铜棒温度升高80℃，要使该棒有同样的伸长，问需要作用多少力？

4． 一根焊接钢轨在35℃时铺设并固定，因此不能发生收缩。问当温度下降到9℃时，钢轨内产生的应力有多大？

5． 零件设计时，选取σ0.2（σS）还是选取σb，应以什么情况为依据？ 6． δ与ψ这两个指标，哪个能更准确地表达材料的塑性？ 7． 常用的测量硬度的方法有几种？其应用范围如何？

8． 有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。哪种方法合理？为什么？

9． 举例说明机器设备选材中物理性能、化学性能、工艺性能的重要性。

第二章 材料的结构

一、教学目的及要求

通过本章的学习，使学生掌握三大固体材料的结构特点、性能特点，建立材料结构与性能之间的关系。

二、主要内容

1． 材料的结合方式； 2． 金属材料的结构； 3． 高分子材料的结构特点； 4． 陶瓷材料的结构特点。

三、学时安排：4学时

四、教学重点：

1． 典型金属材料的晶体结构； 2． 晶体缺陷及其对性能的影响； 3． 合金相结构；

4． 高分子材料及陶瓷材料的结构及性能特点。

五、教学难点：

1． 金属材料的晶体结构； 2． 各类缺陷对结构及性能的影响； 3． 合金相结构；

4． 高分子材料、陶瓷材料的结构特点。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 三大固体材料的键性如何？ 2． 金属的特性是什么？

3． 纯金属的晶体结构有几种类型？ 4． 合金相结构有几种？都是什么？ 5． 金属材料的性能特点是什么？ 6． 高分子材料的结构及性能特点是什么？ 7． 陶瓷材料的结构及性能特点是什么？

8． 试说明一个面心立方等于一个体心正方结构。

9． 合金相VC、Fe3C、CuZn、ZrFe2属于何种类型，并指出其结构特点。

第三章 材料制备的基本知识

一、教学目的及要求：

通过本章学习，使学生掌握金属结晶的基本规律、了解高分子材料的合成与陶瓷材料的成形与烧结工艺。

二、主要内容： 1． 结晶过程； 2． 聚合物的合成； 3． 陶瓷材料的制备过程；

三、学时安排：4学时

四、教学重点： 1． 结晶的基本过程； 2． 合金的结晶； 3． 金属铸锭的凝固； 4． 聚合物的合成。

五、教学难点： 1.结晶的规律； 2.合金的结晶。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 液态金属结构与固态金属结构有何区别，试述小体积液态纯金属结晶过程。2． 细化铸件晶粒的途径有那些？为什么？

3． 液态金属结晶时需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热？ 4． 金属结晶的基本规律是什么？结晶过程是怎样进行的？

5． 过冷度与冷却速度有何关系？为什么金属结晶一定要有过冷度？它对晶粒大小有何影响？ 6． 如果其它条件相同，试比较在下列条件下，铸件晶粒的大小：（1）砂型铸造与金属铸造；（2）厚壁铸件与薄壁铸件；（3）加变质剂与不加变质剂；（4）浇注时振动与不振动。

7． 凝固与结晶是不是一回事？影响凝固的因素有哪些？ 8． 晶粒度等级N是由关系式m=2N+2来确定的，试计算晶粒度为7级时，晶粒的实际的平均直径是多少？ 9． 聚合物的加成聚合反应与逐步聚合反应有何区别？ 10． 陶瓷烧结时为什么会产生收缩现象？

11． 试比较陶瓷粘滞成型与烧结工艺之间的区别。

第四章 二元相图及应用

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生们掌握二元相图的基本类型、分析和使用，掌握铁碳合金的基本知识及铁碳相图的应用。

二、主要内容 1． 二元相图的建立；

2． 二元相图的基本类型及应用； 3． 相图与合金性能之间的关系； 4． 铁碳合金相图。

三、学时安排：6学时

四、教学重点：

1． 二元相图的基本类型及应用； 2． 铁碳合金相图的分析和应用。

五、教学难点：

1． 二元相图的基本类型及应用； 2． 铁碳合金相图的分析和应用。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 二元相图有那些最基本的类型？ 何为匀晶转变、共晶转变、包晶转变、共析转变。2． 何为“杠杆定律”？“杠杆定律”的应用范围及用途。3． 简述枝晶偏析形成过程和消除方法。

4． 何谓相组成物和组织组成物？请举例说明之。

5． 一个二元共晶反应如下：L（WB=75%）α（WB=15%）+β（WB=95%）

（1）WB =50%的合金完全凝固时初晶α与共晶（α+β）的重量百分数，以及共晶体中α相与β相的重量百分数；

（2）若已知显微组织中β初晶与（α+β）共晶各占一半，求该合金的成分。6． 铁碳合金有那些基本相？从组织反应的角度看，纯铁、钢、铸铁有何区别？ 7． 纯铁的三个同素异构体是什么？晶体结构如何？ 8． α－Fe和铁素体有何区别？γ－Fe和奥氏体有何区别？ 9． 从组织的角度看，渗碳体有哪几种基本的形态？

10． 按含碳量可将铁碳合金分为那几类？它们的力学性能随含碳量的增加有何变化规律？

11． 分析0.45%C，1.2%C和2.3%C 的铁碳合金的平衡结晶过程，计算室温下组织组成 物的相对量及两相相对量。

12． 根据显微组织分析，一灰口铁内石墨的体积占12%，铁素体的体积占88%，试求该合金的碳含量。13． 分析含碳量为0.2%、0.6%、0.77%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程和室温组织，分别计算含碳量为0.2%的铁碳合金在室温下相的相对量和组织相对量。

第五章 材料的变形

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生们掌握固体材料变形的基本方式、塑性变形对组织与性能的影响、金属及合金强化，掌握变形金属的加热转变、回复与再结晶，掌握高分子材料和陶瓷材料的变形特点。

二、主要内容

1． 金属的塑性变形与再结晶； 2． 高分子材料的变形； 3． 陶瓷材料的变形特点。

三、学时安排：4学时

四、教学重点：

1． 塑性变形对组织与性能的影响； 2． 回复与再结晶； 3． 高分子材料的变形特点。

五、教学难点： 1． 塑性变形的机理； 2． 回复与再结晶；

3． 热塑性塑料与热固性塑料的变形。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 金属材料冷塑性变形时，主要的变形方式有那些？ 2． 滑移与孪生有何异同？

3． 何为滑移带与滑移线？何为交滑移与多滑移？ 4． 冷塑变对金属及合金的组织性能有何影响？

5． 何谓形变织构？如何表示板织构与丝织构？一旦产生织构，性能上有何变化？ 6． 用位错理论解释金属及合金形变强化。7． 热固性塑料在拉伸和压缩变形时，有何不同？

8． 将一根长20m，直径14mm铝棒，通过12.7mm的模具拉拔，求：（1）这根棒材拉拔后的尺寸；

（2）这根棒材承受的工程应变与真应变。

9． 试用多晶体塑变理论解释，室温下金属的晶粒越细强度越高。

10． 从金属学的角度如何区分冷加工与热加工？热加工金属的软化机制有几种？ 11． 加聚反应与缩聚反应的主要区别是什么？

第六章 钢的热处理

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生掌握热处理的基本概念，掌握钢的加热转变和冷却转变的基本类型及其特点，掌握并了解钢的常用热处理工艺，并能够应用过冷奥氏体转变曲线进行热处理工艺分析。

二、主要内容 1．热处理基本概念； 2．钢的加热与冷却转变； 3．钢的热处理状态图及其应用； 4．常用热处理工艺； 5．特殊热处理方法。

三、学时安排：5学时

四、教学重点：

1．钢的加热与冷却转变； 2．钢的热处理状态图及其应用； 3．常用热处理工艺；

五、教学难点：

1．钢的加热与冷却转变； 2．钢的热处理状态图及其应用。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 珠光体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？

2． 试比较索氏体、屈氏体、马氏体与回火屈氏体、回火索氏体、回火马氏体之间在形成条件、组织形态与性能上的差别。

3． 什么叫回火脆性？第一类回火脆性产生的原因是什么？如何防止？ 4． 加热时奥氏体的形成过程要经过哪几个阶段？ 5． 什么是淬透性？淬透性对钢的热处理工艺有何影响？

6． 共析钢经正常淬火得到什么组织？它们经过200℃、400℃、600℃回火后得到什么组织？

7． 某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷丸→磨削。请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。

8． 在C曲线中分别画出获得珠光体、珠光体+马氏体、贝氏体、马氏体+贝氏体等组织的冷却工艺曲线。9． 试比较表面淬火和化学热处理之间的异同。第七章 工业用钢

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生熟悉和了解我国的钢材编号规则，掌握各类钢种的牌号，熟悉钢中杂质与合金元素的分布规律及其对钢材性能的影响，了解和熟悉常用钢材的牌号、性能及用途。

二、主要内容

1．钢中的常存元素、隐存元素及合金元素对钢性能的影响； 2．我国的钢材编号；

3． 常见工业用钢的性能及用途。

三、学时安排：3学时

四、教学重点： 1．钢的合金化原理； 2．我国的钢材编号； 3．常用工业用钢。

五、教学难点： 钢的合金化原理。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 钢中常存的杂质有哪些？硫、磷对钢的性能有哪些影响？

2． 钢中有那些常见杂质？何为钢的“热脆” ？何为钢的“冷脆”？如何防止？

3． 汽车、拖拉机变速箱齿轮和汽车后桥齿轮多半用渗碳钢制造，而机床变速箱齿轮又多半用中碳（合金）钢制造，试分析原因何在？

4． 滚齿机上的螺栓，本应用45钢制造，但错用了T12钢，其退火、淬火都沿用了45钢的工艺，问此时将得到什么组织何性能？

5． 直径为25mm的40CrNiMo棒料毛坯，经正火处理后硬度高很难切削加工，这是什么原因？试设计一个最简单的热处理方法以提高其机械加工性能。

6． 指出下列钢号属于什么钢？各符号代表什么？Q235、20CrNi、T8、T10A、08Al、16Mn、W6Mo5Cr4V2、Cr12MoV、60Si2Mn。

7． Q235经调质处理后使用是否合理？为什么？

8． 用W18Cr4V钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达1280℃？淬火后为什么要经过三次560℃回火？能否用一次长时间回火代替？

9． 判断下列钢号的钢种、成分、常用的热处理方法及使用状态下的显微组织： T8、16Mn、20Cr、40Cr、20CrMnTi、4Cr13、GCr15、3Cr2W8V、9CrSi、1Cr18Ni9Ti。

10． 在材料库中存有：42CrMo、GCr15、T13、60Si2Mn。现在要制作锉刀、齿轮、连杆螺栓，试选用材料，并说明应采用何种热处理方法及使用状态下的显微组织。

第八章 铸铁

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生掌握和了解铸铁石墨化的一般概念，熟悉和了解常用铸铁材料。

二、主要内容 1．铸铁的石墨化；

2．常用铸铁的牌号、组织与性能； 3．铸铁的热处理

三、学时安排：2学时

四、教学重点： 1．铸铁的石墨化；

2．常用铸铁的牌号、组织与性能。

五、教学难点： 铸铁的石墨化。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题： 1． 对于灰口铸铁来说，基体中珠光体数量越多，珠光体片层越细，其强度越高，那么在生产中可采用哪些方法提高灰口铸铁中的珠光体数量？

2． 灰口铸铁件薄壁处，常出现高硬度层，机加工困难，请说明产生的原因及消除的方法。3． 可锻铸铁和球墨铸铁中的石墨形态与形成方式有何不同？

4． 试说明为什么可锻铸铁适宜制造薄壁零件，而球墨铸铁不适宜制造这类零件。

5． 要使球墨铸铁分别得到珠光体、铁素体和贝氏体的基体组织，热处理工艺上如何控制？依据是什么？ 6． 不同阶段石墨化程度对灰口铸铁的基体组织有何影响？

7． 促进石墨化的元素有哪些？为什么在灰口铸铁中应控制碳化物形成元素的数量？ 8． 试说明为什么铸铁含碳量通常要选择接近共晶成分？

第九章 有色金属

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生掌握和了解各种有色金属的牌号、成分、性能和用途。

二、主要内容 1．铝及铝合金； 2．铜及铜合金； 3．镁及镁合金； 4．钛及钛合金； 5．轴承合金。

三、学时安排：2学时

四、教学重点： 1．铝及铝合金； 2．镁及镁合金； 3．轴承合金。

五、教学难点： 铝合金强韧化。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 铸造铝合金（如Al-Si合金）为何要进行变质处理？

2． 以Al-Cu合金为例，说明时效硬化的基本过程及影响时效硬化过程的因素。

3． 铝合金能象钢一样进行马氏体相变强化吗？可以通过渗碳、氮化的方式表面强化吗？为什么？ 4． 铝合金的自然时效与人工时效有什么区别？选用自然时效或人工时效的原则是什么？ 5． 铜合金的性能有何特点？铜合金在工业上的主要用途是什么？

6． 哪些合金元素常用来制造复杂黄铜？这些合金元素在黄铜中存在的形态是怎样的？ 7． 锡青铜属于什么合金？为什么工业用锡青铜的含锡量一般不超过14%？ 8． 轴承合金在性能上有何要求？在组织上有何特点？

9． 试比较钛合金的热处理强化方式与钢、铝合金的热处理强化方式的异同。第十章 常用非金属材料

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生掌握和了解常用非金属材料的成分、性能和用途。

二、主要内容 1．高分子材料； 2．无机非金属材料； 3．复合材料。

三、学时安排：2学时

四、教学重点： 1．高分子材料； 2．复合材料。

五、教学难点： 复合材料。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 请选用两种塑料制造中等载荷的齿轮，说明选材的依据。2． 用全塑料制造的零件有什么优缺点？

3． 为什么金属很少是玻璃态，而高聚物大多是非晶态？

4． 橡胶为什么可作减震制品？还有哪些材料可用来制作减震元件？ 5． 结构陶瓷和功能陶瓷在性能上有何区别，主要表现在哪些方面？ 6． 陶瓷性能的主要缺点是什么？分析其原因，并指出改进的方法。7． 氮化硅和氮化硼特种陶瓷在应用上有何异同点？ 8． 复合材料有哪几种基本类型？其基本性能特点是什么？ 9． 纤维复合材料有何特点？

第十一章 工程材料的选用

一、教学目的及其要求：

通过本章学习，使学生了解零件的失效形式与提高材料性能的途径，掌握零件选材的一般原则和方法。

二、主要内容

1．零件的失效形式与提高材料性能的途径； 2．零件选材的一般原则和方法； 3．典型零件的选材及应用实例。

三、学时安排：2学时

四、教学重点：

1．零件的失效形式与提高材料性能的途径； 2．零件选材的一般原则和方法。

五、教学难点：

零件的失效形式与提高材料性能的途径。

六、教学过程：(见讲稿)

七、思考作业题：

1． 零件设计不当对热处理工艺带来哪些危害？请举例说明。

2． 有一轴类零件，工作中主要承受交变弯曲应力和交变扭转应力，同时还受到震动和冲击，轴颈部分还受到摩擦磨损。该轴直径30mm，选用45钢制造。（45钢D0=18mm）（1）试拟订该零件的加工工艺路线；（2）说明每项热处理工艺的作用；

（3）试述轴颈部分从表面到心部的组织变化。3． 某柴油机曲轴技术要求如下：σb≥650MPa，ak≥15J/cm2，轴体硬度HB=240～300，轴颈硬度HRC≤55，试合理选择材料，制定生产工艺路线和各热处理工序的工艺规范。4． 试选择具有下列要求的切削工具材料，并制定热处理工艺。（1）奥氏体高锰钢（Mn13）铸件的切削加工；（2）铝合金（Al-Si系铸造铝合金）的切削加工；（3）带有激冷表面铸铁件的切削加工；（4）球化退火状态碳素工具钢的切削加工。

5． 试选择制造碎石机中的颚板与磨球的材料，并指出其合金组成中各合金元素的作用。

6． JN-150型载重汽车（载重量为8吨）变速箱中的第二轴二、三挡齿轮，要求心部抗拉强度为σb≥1100MPa，ak≥70J/cm2；齿表面硬度HRC≥58～60，心部硬度 HRC≥33～35。试合理选择材料，制定生产工艺流程及各热处理工序的工艺规范。

7． 一重要螺栓（φ25mm）起连接紧固作用，工作时主要承受拉力。要求整个截面有足够的抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和一定的冲击韧性。

（1）应选用什么材料，选用该材料的理由是什么？（2）试制订该零件的加工工艺路线。

（3）说明每项热处理工艺的作用和得到什么组织？

8． 已知一轴尺寸为φ30×200mm，要求摩擦部分表面硬度为HRC50～55，现用30钢制作，经高频表面淬火（水冷）和低温回火，使用过程中发现摩擦部分严重磨损，试分析失效原因，如何解决？

9． 由W18Cr4V钢制的螺母冲头，经正常的热处理后使用，使用过程中A处断裂，分析断裂原因，如何改进？（经分析材质无问题）

第二篇：工程问题教案

工程问题教案

教学目标：

1、让学生经历用“假设法”解决分数工程问题的过程，理解并掌握把工作总量看作单位“1”的分数工程应用题的基本特点、解题思路和解题方法。

2、通过自主探究，评价交流的学习活动，培养学生分析、比较、综合、概括的能力。教学重点和难点：

能知道把工作总量看作单位“1”，掌握工程问题应用题的数量关系。教学过程：

一、复习旧知，情景引入

师：今天，我们将继续解决生活中的数学问题。先让我们看一个修路队修路的情况。出示：有一个修路队修路的情况：

（1）修一条300米的公路，甲队修10周完成，平均每周修多少米？（2）修一条300米的公路，甲队每周修30米，多少周能完成？ 师：默读题目，并在练习本上列式计算。

指名口答，提问：你是根据什么数量关系列式的？根据回答，教师板书：

工作总量÷工作效率＝工作时间

追问：要求工作时间，需要知道什么？（工作总量和工作效率）

图片引入：为了建设新农村，各地都在进行乡村公路的建设。王庄村也准备新修一条公路。现在有2个工程队准备应聘参加这条公路的建设。（出示课件）他们单独修完这条公路所用的时间是甲队10周完成，乙队要15周完成。师： 如果让你选择工程队，你怎样选择？还可以怎么选择？

学生可能会回答，甲，也可能选择乙，合修。(对学生的选择作追问，为什么选择甲)根据学生的回答，老师引入：为了加快工程进度，王庒村选择了两队合作的方式进行。

二、探究新知

1、出示例题，分析题目信息：

王庄村要修一条公路，甲队10周完成，乙队15周完成。如果两队同时从公路两端修，几周可以完成？

师：（观察题目，要求合修的时间，需要知道什么？（教师指着数量关系

生：需要知道工作总量和工作效率。

师：可这里工作总量，也就是公路全长并没有告诉我们？我们可以怎么解决？ 预设：如果学生说单位1，教师肯定他的想法，师：还可以假设公路全长是多少？（预设：如果单位不太合适，说明修公路，这里用千米更好一些。）

根据学生的回答，老师板书：300米,150米,60米,30米，1等。

师：现在，你们假设了这么多数据。那好，就用你选择一个公路的全长试一试解决这道题吧。

2、辨析各种解法。

（1）学生用假设法解决，老师巡视，发现学生的各种方法，并抽不同假设的同学板书自己的方法。

（2）小组交流：和小组同学交流一下你的方法，看看其他同学的方法能给你什么启示？（3）全班展示并评价各种方法，让学生说说自己解决的思路与方法。预设：A：假设全长300米，300÷（300÷15+300÷10）＝6（周）

B：假设全长150米，150÷（150÷15+150÷10）＝6（周）

C：假设全长60米 60÷（60÷15+60÷10）＝6（周D：假设全长为单位1，1÷（1/15+1/10）＝6周

师：黑板上有是几个同学的解法，我们来听听他们解决的思路是什么。

对于假设具体的数据的解法，重点分析第一种，让学生说出具体的数量关系。（如果学生说不太清楚，指导说甲队的工效，乙队的工效，怎样求的合修的时间。）

师：哪些同学是假设的300米的，假设60米的呢举手看一看

对用分率进行解的方法，老师作重点追问,他的想法跟大家不一样，让他自己说说想法。提问：

这里的1指什么，1/10，1/15指什么，1/10＋1/15各代表什么？为何用1÷？请学生结合工作总量，工作效率与工作时间的关系说说。（同桌说说这种解法的思路）

对有同学用1÷10＝1/10，说明根据分数与除法的关系，1/10就能表示出1÷10的关系。今后遇到这种情况，可以直接写1/10。

3、分析工程问题的特点

评价：除了假设300米，60米和单位1的，其他同学你假设的多少，得到的结果又是多少呢？

引发思考：不知道你们发现没有，你们各自假设的公路全长不同，但答案都是6周，为什么呢？

先让学生独立思考，再和小组同学进行讨论。全班交流：你有些什么发现，与全班同学交流一下。

预设：公路全长增加，两个队每天修的米数也在增加，因此，结果都是6周。

运用了除法中商不变的规律。

公路全长与两个队单独修的时间的比是不变的。

如果说因为他们每个队的工效在变化，就追问，工效在变化，但他们所修的公路全长也在变化。

两个队每天修的占全长的几分之几没变，（用前面的数据验证这一说法。）

引导小结：他们单独修的时间不变，无论假设公路全长是多少，两个队每天修的始终占全长的1/10和1/15。对这条公路的全长而言，他们每天修路的米数在变化，但他们每天修这条路的几分之几没有变。

比较这几种解法，哪种解法更简便一些？

4、即时练习

象合修一段路的问题，在工作中会经常遇到。大家看

出示：一件工作，甲要4小时完成，乙要时6小完成。如果两人合作，几小时可以完成这件工作？

学生独立完成，集体订正时，说说自己的解题思路。

5、揭示课题

像这样的如：做一项工作、修一条公路这样的做工问题我们把它叫做“工程问题”（板书课题）。齐读课题

6、小结反思：仔细观察今天，我们解决的工程问题，你觉得有什么特点？可以怎样解决？

根据全班的讨论，得出解决工程问题可以用假设法，利用具体的数量关系进行解决，也可利用分数方法进行解决。

三、巩固反馈，同类拓展。

1、完成课堂活动，第2题。（将两道题放在一起）

学生独立完成，集体订正。展示学生用具体数量和用分数方法解决的方法。比较两种方法的特点。根据交流，强调：相遇问题也可根据工程问题的思考方法进行解决。

2、同类拓展。

一批布，可单独做上衣20件，单独做裤子可做30件。如果将上衣和裤子配套做，可做多少套？

（1）（20+30）÷

2（2）300÷（300÷20+300÷30）

（3）1÷（1/20+1/30）

（4）300÷（1/20+1/30）重点指导错误原因。学生选择后，说说学生选择的理由。及思路。

老师小结练习情况：数学的许多知识是相通的。就象工程问题的思考方法就可以帮助我们解决其他许多类似的数学问题。3提升，补充

1、回到例题。

刚才，我们仔细研究了例题，发现有许多合作的方案。老师出示各种合作方案，学生只列式，不计算。

（1）如果甲，乙两队合作两周，修这条公路的几分之几？（2）甲，乙两队合作几周，就可以完成这条公路的2/3？

（3）如果丙队30周完成，现在三个队一起合作，几周可以修完这条公路？，并独立列式不计算，全班展示，反馈。

五、小结

说说今天你的收获？

延伸：今天，我们在工作总量也就是公路全长不知道的情况下，通过假设的公路全长，很好的解决了工程问题，如果，我们假设甲队或乙队的工作效率，得出的时间会不会和我们今天得出的结果一样呢？同学们下来可以试一试，也可以看看书上第90页上的内容。

第三篇：工程问题教案

小学六年级数学上册分数除法应用题例7工程问题

教学目标：通过教学，使学生初步理解工程应用题的解题方法，会解答简单的工程应用题。

教学重点：掌握题中的数量关系。教学过程：

一、复习铺垫，迁移导入

口算（教师出示，学生计算）

1、甲队修一条公路，每天修18米，20天完成，这条公路有多少长？

2、修一条360米的公路，甲队修12天完成，平均每天修多少米？

3、修一条360米的公路，甲队每天修18米，多少天能完成？（设计意图：主要复习下工程问题的数量关系式）（板书： 工作总量

工作效率 工作时间）

4、导学作业A第一小题：小红看了一本200页的故事书，10天看完，每天看了（）页，每天看了这本书的(.....)(.....)，5天看了这本书的。(......)(......)（设计意图：复习工作总量与单位“1”，为新课做铺垫。）

二、创设情境，探究新知

出示例7：张村准备新修一条公路。两个工程队，一队单独修10天完成，二队单独修要15天完成。如果两队合修，多少天能修完？ 先学生自我完成，教师巡视。（收集信息，等下反馈）。

问题（1）思考：要求“两队合修，多少天能修好”，需要知道„„数量关系是„„ 预设（这条路的长度“工作总量”；两队1天各修的长度和 “工作效率和”）

工作总量÷工作效率和=工作时间（板书）

(2)已知的信息够吗？如果不够，怎么办？

预设1：公路长度为30KM，预设2：公路长度为单位“1” 反馈预设1：假设公路长度为30KM，生：30÷10＝3（km）30÷15＝2（km）30÷（3＋ 2）＝6（天）师：问每一步求的是什么,（3＋ 2）求的是什么？ 生解答。（结合线段图讲解）反馈预设2：把工作总量看作单位“1”。问题：1是什么？11是什么？是什么？ 1015生解答。（结合线段图）

不管假设这条道路的长度是多少，答案都是相同的，把这条路的长度假设成是单位“1”，在计算时是比较简便的。

三、巩固练习，提升认识

1、课本第43页做一做:这批货物，只用我的车运，6次才能运完。只用我的车运，3次就能运完。如果两辆车一起运，多少次才能运完。

2、课本练习九第六题，挖一条水渠，王伯伯每天挖整条水渠的挖整条水渠的1。两人合作，几天能挖完？ 301，李叔叔每天203、张村准备新修一条公路。两个工程队，一队单独修10天完成，二队单独修要15天完成。两队合修3天后，接下来一队单独完成，还需要多少天能修完？

4、张村准备新修一条公路。两个工程队，一队单独修10天完成，二队单独修要15天完成。二队先修3天后，一队来帮忙，两个队伍还需要多少天能修完？

四、全课小结

这节课你有什么收获？ ①把工作总量看作单位“1”；

②谁几天完成，谁的工作效率就是几分之一； ③用工作总量除以工作效率和就得到工作时间。

第四篇：工程问题教案

《工程问题》教学设计

教学内容：人教版小学数学教材六年级上册第42～43页例7及相关练习。

教学目标：

1．让学生经历用“假设法”解决分数工程问题的过程，理解并掌握把工作总量看作单位“1”的分数工程应用题的基本特点、解题思路和解题方法。

2．通过猜想验证、自主探究、评价交流等学习活动，培养学生分析、比较、综合、概括的能力。

教学重点：认识工程问题的特点，掌握其数量关系、解题思路和方法。

教学难点：学会用“工程问题”的方法解决实际问题。

教学准备：课件。

教学过程：

一、复习旧知

师：今天，我们将继续解决生活中的数学问题。先来看看，你能解决下面的问题吗？（ppt课件出示。）

（1）修一条360米的公路，甲队修12天完成，平均每天修多少米？

360÷12=30（米）。师：你是怎样列式的？为什么？（教师板书：工作总量÷工作时间＝工作效率。）

（2）修一条360米的公路，甲队每天修18米，多少天能完成？

360÷18=20（天）。

师：你是怎样列式的？为什么？（教师板书：工作总量÷工作效率＝工作时间。）

（3）加工一批零件，计划8小时完成，平均每小时加工这批零件的几分之几？

1÷8=。（师：你是根据什么来列式的？）

（师小结：不知道工作总量时，我们可以用单位“1”来表示，相对应的工作效率就用时间分之一来表示。）

（4）一项工程，施工方每天完成，几天可以完成全工程？

1÷=6（天）。（师：你又是根据什么来列式的？）

【设计意图】小学生学习数学的过程就是新知识同原有知识相互作用，发展形成新的数学认识结构的过程。因此，在复习准备阶段，设计了上述4道基本练习题，帮助学生激发原有的知识记忆，使学生能进一步熟练运用工作总量、工作时间、工作效率这三个量之间的关系解决实际问题，并适当渗透工作总量、工作效率不是具体的数量时应该怎样表示，为学习新知做好铺垫。

二、创设情境，设疑导入

为了建设新农村，各地都在进行乡村公路的建设。张村也准备新修一条公路。两个工程队，一队单独修12天完成，二队单独修要18天完成。（ppt出示。）

师：从以上条件，我们可以获得什么信息？

（预设：一队每天修这条公路的；二队比一队多用6天完成；二队每天修这条公路的……）

师：假如你是负责人，你会承包给谁？为什么？

如果要修得又快又好，怎么办？

（预设：让甲队修；可以让两个队一起修。）

师：如果两队合修，多少天能修完？（PPT出示完整题目。）

张村准备新修一条公路。两个工程队，一队单独修12天完成，二队单独修要18天完成。如果两队合修，多少天能修完？ 【设计意图】教材中的例题设计了学生熟悉的修路情境，合理利用情境激发学生的学习兴趣,逐步展开，并在设疑中生成有教学价值的问题——“如果两队合修，多少天能修完”，展开新课教学。

三、猜想验证，合作探究

（一）猜想。

师：请同学们先猜一猜两个队一起修路，大约几天能修完？（教师随机板书学生所说的天数。）

师：在这些天数中，哪些天数可以排除？你是怎样想的？（得出“两队合修的天数比12天少”的结论。）

（二）讨论。

师：到底是几天呢？观察题目，想一想，要知道合修的时间，需要知道什么？

（预设：需要知道工作总量和工作效率。）

师：可这里的工作总量（也就是道路全长）是未知的，怎么解决？

可以假设道路全长是多少？

根据学生的回答，老师随机板书假设的长度（预设单位“1”，如36千米等。如果是假设具体数量，考虑12和18的公倍数会方便些）。

师：请你选择其中一个道路全长的值，试一试解决这道题吧。

（三）验证，辨析各种解法。

1．学生用假设法解题，老师巡视，抽取不同假设的同学板书演示。

2．全班交流评价各种方法，让学生说说自己解决的思路与方法。

预设：（1）假设道路全长36千米，36÷（36÷12+36÷18）＝7.2（天）；

（2）假设道路全长720米，720÷（720÷12+720÷18）＝7.2（天）；

（3）假设道路全长为单位“1”，1÷＝

（天）。

对于假设具体数据的解法，分析一种，让学生说一说数量关系。（先分别求出两队的效率，再用工作总量除以合作工作效率，即两队效率之和，求出合作修路所需的工作时间。）

对用单位“1”及分率解题的方法，老师结合PPT进行重点追问：

这里的1指什么，各指什么？代表什么？为何用1÷

？

请学生结合工作总量、工作效率与工作时间的关系说一说。（同桌互相讨论这种解法的思路。）预设：如果有同学用1÷（1÷12+1÷18），肯定并说明可以直接写作的形式。

【设计意图】猜想与验证是学生自主探究的有效方法，让学生发散思维，在猜测中预测结果，提高学生参与验证的热情。另外，因为学生的认知基础不同，允许验证的方法多样化，对于正确的答案都能给予肯定，让学生享受成功的喜悦。

（四）小结建模，策略优化。

1．同学们各自假设的道路总长不同，但答案都是7.2天，说明什么？

（说明完成时间和道路总长没有关系。）

在道路总长发生变化的时候，哪些量在变，哪些量没有变？

引导小结：他们单独修的时间不变，无论假设道路全长是多少，两个队每天修的始终占道路全长的和.也就是说对这条公路的全长而言，他们每天修路的米数在变化，但他们每天修这条路的“几分之几”没有变。

2．比较这几种解法，哪种解法更简便一些？ 小结 ：这道题没有给出具体的工作总量，我们可以把工作总量看作单位“1”。

根据“一队单独修12天完成”可知一队每天修全长的（也就是一队的工作效率），根据“二队单独修18天完成”可知二队每天修全长的（也就是二队的工作效率），所以表示两队工作效率之和。

用工作总量单位“1”除以工作效率之和，即可求得两队合修所需的工作时间。

【设计意图】在验证过程中，学生发现“工作总量变了，工作时间还是不变”，教师要引导学生悟出其中的算理，使每一个学生自主有效地形成新知。从上一环节的算法多样化，到这一环节的方法小结优化，使学生的思维“量”“质”兼备。

（五）点明课题：这就是我们今天要学习的“工程问题”（板书课题）。

（六）针对性练习。

师：咱们一起来试试解题吧！（ppt出示教材第43页“做一做”。）

交流解题方法，说一说“把工作总量看作单位1，效率就是次数分之一”。（PPT直观演示线段图。）

【设计意图】发挥多媒体计算机辅助教学的优势，出示情境，绘制线段图，为学生提供形象直观的演示，让学生在观察、比较中解决疑难问题，进一步突破本课教学难点，提高教学效率。

四、实践应用

（一）辨析性练习

判断题。

（在正确算式后面的括号内打“√”，错误算式后面的括号内打“×”。并说明理由。）

解答时出现了如下几种列式：

①300÷（8+10）……（）； ②300÷（300÷8+300÷10）……（）；

③300÷……（）； ④1÷（300÷8+300÷10）……（）；

⑤1÷……（）。

【设计意图】学生对知识的理解容易出现片面性和笼统性，会把刚学的新知识与相似的旧知识混淆，通过辨析，进一步明确工作总量和工作效率必须要相对应，从而促进学生对工程问题本质特征的理解。

（二）变式训练，类推应用

1．甲车从A城市到B城市要行驶2小时，乙车从B城市到A城市要行驶3小时。两车同时分别从A城市和B城市出发，几小时后相遇？（改变问题情境，将工程问题转化为行程问题。）

2．某水库遭遇暴雨，水位已经超过警戒线，急需泄洪。这个水库有两个泄洪口。只打开A口，8小时可以完成任务，只打开B口，6小时可以完成任务。如果两个泄洪口同时打开，几小时可以完成任务？

【设计意图】通过变式训练，引导学生寻找知识间的联系，进行迁移、类推，加强学生对本节课的理解与对知识的消化，有效巩固工程问题的解题思路和解题方法，从而提高解题能力。

五、全课总结

说一说本节课你有什么收获？

今天学习工程问题，这类题目的特点是：①把工作总量看作单位“1”；②谁几天完成，谁的工作效率就是几分之一；③用工作总量除以工作效率和就得到工作时间。

六、课外作业

1．教材第45页第6题；

2．阅读教材第45页“你知道吗”内容。

第五篇：工程制图教案

青海交通职业技术学院

《道路工程制图》

教

案

授课班级：路桥200901班 授课内容： 授课地点：

授课教师：王**

授课时间：2012年9月

绪

论

一、课程性质

本课程是公路与桥梁专业的一门技术基础课。

二、课程描述

本课程主要讲授投影理论在道路工程制图方面的应用，几何作图方法，培养学生工程图学思维能力和制图技能，学习制图基本规格，模拟绘制中、小型桥涵设计图，简介计算机绘图方法。

三、课程目标

在学完本课程之后，学生能够：

1、描述制图基本规格；

2、使用绘图仪器绘制道路工程图样；

3、阅读道路工程图；

4、模拟绘制中、小桥、涵洞设计图；

5、简述计算机绘图方法。

第一章

制图基础

本章介绍制图工具及其使用方法、制图基本规格、几何作图、制图的步骤与方法等内容。

§1－1 制图工具及其使用方法

绘制工程图是通过制图工具来进行的。要使工程图质量好、绘制速度快，就必须熟悉制图工具的性能，正确地、熟练地掌握使用方法，并能对制图工具进行挑选和妥善地保管。

现将主要工具分述如下。

一、图板

图板不能受潮或曝晒，以防变形。为保持板面平滑，贴图纸宜用透明胶纸，不宜使用图钉。不画图时，应将图板竖立保管（长边在下面），并随时注意避免碰撞或刻损板面和硬木边条。

二、铅笔

绘图使用的铅笔的铅芯硬度用R和H标明，B表示软而浓，H表示硬而淡，HB表示软硬适中。画底稿时常用H～2H，描粗时常用HB～2B。

画长线条时可适当转动铅笔，使图线粗细均匀。

二、丁字尺

不许用丁字尺的下边画线，也不许把尺头靠在图板的上边、下边或右边来画铅垂线或水平线，以保证图线的准确． 四、三角板

使用三角板画铅垂线时，应使尺头紧靠图板左边硬木边条，三角板的一直角边靠紧在丁字尺的工作边上，再用左手轻轻按住丁字尺和三角板，右手持铅笔，自下而上画出铅垂线。

三角板一般用有机玻璃制成，需防止曝晒和碰坏。

五、分规 分规是截量长度和等分线段的工具。

分规是用低碳钢制成，使用时应保持清洁，防止碰坏，并使两针尖接触对齐。

六、圆规

七、擦线板

擦线板是用来擦去画错图线的工具，是用透明胶片或金属片制成。

八、曲线板

曲线板是用来画非圆曲线的工具，其式样很多，曲率大小各不相同。曲线板板面应平滑、板内外边缘应光滑，曲率转变自然。

在使用曲线板之前，必须先选出曲线上的若干控制点。用铅笔徒手顺着各点轻轻地勾画出曲线，所画曲线的曲率转变应很顺畅。然后选择曲线板上曲率相应的部分，分几次画成。每

次至少应有三点与曲线板相吻合，并应留出一小段，作为下次连接其相邻部分之用，以保持线段的顺滑。

曲线板是用塑料或有机玻璃制成，应防止翘曲。

九、墨线笔

十、绘图墨水笔

小结：

本节详细介绍了各种制图工具的名称、用途及使用方法。

§l－2 基本规格

工程图是重要的技术资料，是施工的依据，为使工程图样图形准确，图面清晰，符合生产要求和便于技术交流，就要做到工程图样基本统一，对图幅大小、图线的线型、尺寸标注、图例、字体等都必须有统一的规定。

一、图幅

为合理使用图纸和便于装订管理，图幅大小均应按国家标准规定（表1－l）执行。在选用图幅时，应以一种规格为主，尽量避免大小幅面掺杂使用。

工程图纸的右下角应绘图纸标题栏，简称图标，横式使用的图纸，应按图l－34的形式布置；竖式使用的图纸，宜按图l－35的形式布置。各专业所用的图标规格，各不相同，图1－36所示为房屋图所用的图标。

二、比例

比例必须采用阿拉伯数字表示，例如1：

1、1：

2、1：

10、1：100、1：1000等。比例的大小，是指比值的大小，如1：50大于1：100。

三、字体

文字、数字或符号是工程图中的重要组成部分。若字体潦草，各写一套，容易造成工程事故，同时也影响图面整洁美观。因此要求图纸上的字体端正、笔画清晰、排列整齐、标点符号清楚正确。

（一）汉字

书写长仿宋体字的要领是：横平竖直，起落分明，排列匀称，填满方格。长仿宋体字和其他汉字一样，都是由八种基本笔划组成，在书写时，要先掌握基本笔划的特点，注意在运笔时，起笔和落笔要有棱角，使笔划形成尖端或三角形，字体的结构布局，笔划之间的间隔均匀相称，偏旁、部首比例的适当，也是不可忽视的一个方面。要写好长仿宋字，正确的办法就是按字体大小，先用细实线打好框格，多描摹和临摹。多看、多写，持之以恒，自然熟能生巧。

（二）拉丁字母及阿拉伯数字示例

在设计图纸中，所有涉及数量的数字，均应用阿拉伯数字表示，计量单位应符合国家标准的有关规定。拉丁字母、阿拉伯数字或罗马数字要与汉字同行书写，其字高应比汉字的高小一号，并宜用直体字，拉丁字母、阿拉伯数字或罗马数字的字高应不小于2.5号（2.5mm×1.8mm）字。

拉丁字母、阿拉伯数字与罗马数字都可按需要写成直体字或斜体字。斜体字的斜度应从字的底线逆时针转75°角，其宽度和高度与相应的直体字相等。

道路工程制图国家标准所规定的阿拉伯数字和拉丁字母，斜体字一般采用向右倾斜75°。

四、线型

工程图是由不同线型、不同粗细的线条所构成，这些图线可表达图样的不同内容。以及分清图中的主次，根据国家标准规定，工程图中的图线种类与用途如表 1－5所示。

图线的宽度b，应根据图的复杂程度及比例大小，从下列规定线宽系列中选取：

0.18、0.25，0.35、0.5，0.7、1.0、l.4、2.0（mm）。工程图一般使用三种线宽，且互成一定比例，即粗线、中粗线、细线的比例规定为b：0.5b：0.35b。因此先确定基本图线粗实线的宽度b，再选用表1－6中适当的线宽组：

绘制比较简单的图或比例较小的图，可以只用二种线宽，其线宽比规定为b：0.35b，即不用中粗线。

在同一张图纸中，采用相同比例绘制的各图样，应选用相同的线宽组。

图纸的图框线和标题栏线的宽度，将随图纸幅面的大小而不同，可采用表1－7中的线宽。

要正确地画好一张图，除考虑线型的选用外，还要注意图线的相交。表1－8是图线相交的正误对比。

五、尺寸标注

工程图上除画出构造物的形状外，还必须准确、完整和清晰地标注出构造物的实际尺寸，以作为施工的依据。1．尺寸的组成图样上标注尺寸，由尺寸界线、尺寸线、尺寸起止符号和尺寸数字四部分组成，见图1－44所示。

2．尺寸标注的一般规则

（l）图上所有尺寸数字是物体的实际大小数值，与图的比例无关。

（2）在道路工程图中，线路的里程桩号以公里为单位；标高、坡长和曲线要素均以米为单位；一般砖、石、混凝土等工程结构物以厘米为单位；钢筋和钢材长度以厘米为单位，断面以毫米为单位。房屋图和机械图中的尺寸除标高外均以毫米为单位。图上尺寸数字之后不必注写单位，但在注解及技术要求中可注明尺寸单位。

（3）尺寸界线应用细实线绘制，一般应与被注长度垂直，其一端应离开图样轮廓线不小于2mm，另一端宜超出尺寸线2～3mm。必要时，图样轮廓线可用作尺寸界线。当受空间限制或尺寸标注困难时，允许斜着引出尺寸界线来标注尺寸。见图l－45所示。

（4）尺寸用细实线绘制，应与被注长度平行，且不宜超出尺寸界线。任何图线均不得用作尺寸线。尺寸线与被标注尺寸的轮廓线的间距以及互相平行的两尺寸线的间距一般为5～ 8mm；同一图纸或同一图形上的这种间距大小应当保持一致。见图1－45所示。

（5）尺寸线与尺寸界线的相接点为尺寸的起止点。在起止点上应画尺寸起止符号，此符号一般应用中粗或细斜短线绘制，其倾斜方向应与尺寸界线成顺时针45°角，长度宜为2～ 3mm。

若采用斜向引出尺寸界线来标注尺寸，由于尺寸起止点上画45°倾斜短线会不清晰，故应改画箭头作为尺寸起止符号，见图1－46所示。

当相邻尺寸界线内没有足够的地方画短划线，则可用涂黑的小圆点作为尺寸起止符号，其直径为1.4b～2.5b，但在最外边的起止点必须画短划线，见图1－46所示。

半径、直径、角度与弧长的尺寸起止符号均需用箭头表示。箭头画法见图1－46所示。

在同一张图纸中，比例相同或接近的图形，其45°倾斜短线的长度和宽度或尺寸箭头的大小均应保持一致。

（6）尺寸数字应按规定的字体书写，字高一般是3.5mm或2.5mm。尺寸数字一般标注在尺寸线中间的上方。离尺寸线应不大于 1mm，如没有足够的注写位置，最外边的尺寸数字可注写在尺寸界线的外侧，中间相邻的尺寸数字可错开注写，也可引出注写。尺寸数字的读数方向，应按规定注写。尺寸均应标注在图样轮廓线以外，任何图线不得穿过尺寸数字，不宜与图线、文字及符号等相交，当不可避免时，应将尺寸数字处的图线断开。同一张图纸上，尺寸数字的大小应相同。3．圆的标注

（1）在标注圆的直径尺寸数字前面，都要加注直径符号“φ”或“d、D”，如图l－47中的“φ22”。在圆内标注的直径尺寸线应通过圆心，两端画箭头指至圆弧；较小圆的直径尺寸，可标注在圆外，其直径尺寸线也应通过圆心，两端所画箭头应从圆内或圆外指至圆弧。如图1－47所示。

（2）当物体上有几个相同直径的圆孔时，只标注一个圆孔的直径和孔数即可，如图l－48中的5孔φ5。当圆孔位置为等距离时，可用乘式标注，如图1－48中的4×11＝44。

4．圆弧的标注

（1）凡小于或等于半圆的圆弧，其尺寸标注半径。半径尺寸线必须从圆心开始，另一端画箭头指至圆弧。半径尺寸数字前应加写半径符号“R”或“r”，如图1－49所示。

（2）当圆弧半径较大，圆心较远时，半径尺寸线可只画一段，但应对准圆心，如图1－49c所示。

5．球的标注

标注球的半径尺寸时，应在尺寸数字前加注符号“SR”。标注球的直径尺寸时，应在尺寸数字前加注符号“Sφ”。注写方法与圆弧半径和圆直径的尺寸标注方法相同。6．角度、弧长、弦长的

（1）标注角度时，角度的两边作为尺寸界线，角度的尺寸线画成圆弧，其圆心是该角度的顶点，角度的起止符号应以箭头表示，如没有足够位置画箭头，可用圆点代替。角度数字应水平方向注写，见图l－50a所示。

（2）标注圆弧的弧长时，其尺寸线应是该圆弧的同心圆弧，尺寸界线则垂直于该圆弧的弦，起止符号应以箭头表示，弧长数字的上方应加注圆弧符号，见图1－50b。（3）标注圆弧的弦长时，尺寸线应以平行于该弦的直线表示，尺寸界线应垂直于该弦，起止符号应以45°倾斜的细短线（或中粗斜短线）表示，见图1－50c。7．坡度的标注

斜面的倾斜度称为坡度，水流方向用箭头表示，立面图上用半箭头，平面图上用全箭头，见图1－51a，其注法可有如下几种方式；

（1）用比例表示，如图1－51b中1：2.5。前项为竖直方向的高度比值，后项为水平方向的距离比值。路基边坡、挡土墙和桥墩墩身的坡度都用这种方法表示。

（2）用百分比表示，如图1－51a中的2％，也可以把它写成I=0.02，路面纵坡、横坡等均用此种表示法。

（3）坡度也可用直角三角形的形式来标注，见图l－51c的屋顶坡度。

（4）用最高点和最低点两点的高差值来表示。8．标高的标注及指北针画法

小结：

了解并掌握制图的基本规格，如图幅、比例、字体、线型、尺寸标注等。

§1－3几何作图

物体的图形是由直线、圆、曲线组合而成的。为了准确、迅速地绘制这些图形，必须掌握几何作图的方法。现介绍常用的几种方法如下：

（一）分已知线段为任意等分（图1－59）

（二）分两平行线间的距离为任意等分（图1－60）

（三）已知外接圆来作正五边形（图l－61）

（四）作圆内接任意正多边形（以七边形为例）

（五）圆弧连接

道路工程图中，经常用到圆弧与直线连接或圆弧与圆弧连接，如道路的平面曲线、涵洞的洞口、隧道的洞门等。图1－63所示为道路的平面交叉路口，就是用圆弧与直线连接而成的。

圆弧连接的形式很多，其关键是根据已知条件，准确地求出连接圆弧的圆心和切点（即连接点）。下面介绍几种常用的作图方法。1．圆弧与两直线连接（图1－64）

2．圆弧与一直线和一圆弧连接（图1－65）3．圆弧与两圆弧连接 1）外连接（图1－66）

2）内连接（图1—67）3）混合连接（图1－68）

小结：

一般几何作图的方法。

第二章 投影的基本知识

如何将空间的工程结构物（道路、桥梁、房屋、机器等）画在图纸上，如何阅读工程图样，这是本课程所要着重研究和解决的问题。而问题的解决，又是以投影的理论为基础来实现的，因此先来研讨投影问题。

§2－1投影概念

一、影子和投影

物体在光线（灯光或阳光）的照射下，就会在地面或墙面上产生影子,我们称它为投影现象。

物体的影子就发展成为能满足生产需要的投影图（简称投影）。

我们把光线称为投射线，把承受投影的平面称为投影面。若求物体上任一点A的投影a，就是通过A点作投射线与投影面的交点，如图2－2c）所示。

二、投影的分类

综上所述，按投射线的不同情况，投影可分为两大类： 1．中心投影

所有投射线都从一点（投影中心）引出的，称为中心投影。

2．平行投影

所有投射线互相平行则称为平行投影。若投射线与投影面斜交，称为斜角投影或斜投影。若投射线与投影面垂直，则称直角投影或正投影。大多数的工程图，都是采用正投影法来绘制的。正投影法是本课程研究的主要对象，今后凡未作特别说明，都属正投影。

三、工程上常用的几种图示法 1．正投影

正投影法是指空间物体在两个或两个以上互相垂直的投影面上的正投影，然后将这些带有物体投影图的投影面展开在一个平面上，从而得到物体的多面正投影图的方法。

正投影图的优点是作图较其他图示法简便，又便于度量，工程上应用最广。其缺点是无立体感，初学者一时不易看清它的形状。2．轴测投影

轴测投影是平行投影之一，它是把物体按平行投影法投射到单一投影面上所得到的投影图。轴测投影的特点是富有立体感，但不够悦目和自然，也不能完整地表达物体的形状，只能作为工程上的辅助性图样。3．透视投影

透视投影法即中心投影法。

由于透视图和照相原理相似，它符合人们的视觉，逼真、悦目，直观性很强，常用为设计方案比较、展览用的图样，但绘制较繁，且不能直接反映物体的真实大小，不便度量。

近年来透视图在高速公路设计中应用甚广，它是公路设计的依据之一。4．标高投影

标高投影是一种带有数字标记的单面正投影。假定某一山峰被一系列水平面所截割，用标有高程数字的截交线（等高线）来表示地面的起伏，这就是标高投影法，它具有一般正投影的优缺点。用这种方法表达地形所画出的图称为地形图，在工程上被广泛采用。平行投影特性：

1．直线的投影一般仍为直线

2．若点在直线上，则点的投影必在该直线的投影上 3．平行于投射线的直线和平面，其投影有积聚性 4．平行于投影面的直线和平面，其投影反映实长和实形 5．两平行直线的投影仍互相平行，且其投影长度之比等于两平行线长度之比 6．直线上一点把该直线分成两段，该两线段之比，等于其投影之比

小结：

什么叫投影、投影的分类（哪两大类）。了解并明确工程上常用的几种图示法。

§2－2物体的三面投影图 一、三投影面体系的建立及其名称

我们设置三个互相垂直的平面作为三个投影面，如图2—15所示，水平放置的称为水平投影面，用字母“H”表示，简称为H面；正对着观察者的投影面，称为正立投影面，用字母“V”表示，简称为V面；第三个投影面在观察者右侧，称为侧立投影面，用字母“W”表示，简称为“W”面。三投影面两两相交构成三条投影轴OX、OY和OZ。三轴的交点0称为原点。

二、三面投影图的形成（图2—16）

（1）由上向下投影，在H面上所得的投影图，称为水平投影图简称H面投影；

（2）由前向后投影，在V面上所得的投影图，称为正立面投影图，简称V面投影；

（3）由左向右投影，在W面上所得的投影图，称为（左）侧立面投影图，简称W面投影。

上述所得的H、V、W三个投影图就是物体最基本的三面投影图。

在通常的情况下，根据物体的三面投影图，就可以确定该物体的空间位置和形状。

在完成从空间到平面的过程中，还必须把三个投影面展开，使之摊平在同一个平面上。为此，我们规定：V面不动，H面绕OX轴向下旋转，W面绕OZ轴向右旋转，使它们转至与V面同在一个平面上。这时Y轴出现两次，一次是随H面转至下方，与Z轴同在一铅垂线上，标以YH。另一次随W面转至右方，与X轴在同一水平线上，标以YW。摊平后的三面投影图如图2－18a）所示。

因为平面是无限大的，原用来表示三个投影面范围的边框线已失去意义，可以不画，三条轴线亦可省去。如图 2－18b）所示。三、三面投影图的投影关系

（1）在三投影面体系里，物体左右两点之间平行于OX轴的距离称为长度；上下两点之间平行于OZ轴的距离称为高度；前后两点之间平行于OY轴的距离称为宽度。如图2— 18a）所示。因此，H面投影反映物体的长度和宽度，同时也反映物体的前后、左右位置；V面投影反映物体的长度和高度，同时也反映物体的左右、上下位置；W面投影反映物体的宽度和高度，同时也反映物体的前后、上下位置。

（2）三面投影图是在物体安放位置不变的情况下，从三个不同方向投影所得到的，它们共同表达同一物体，因此它们之间存在着紧密的关系：V、H两面投影都反映物体的长度，展开后所反映物体的长度不变，因此画图时必须使它们左右对正，即“长对正”的关系；同理，H、W两投影有“宽相等”的关系；V、W两投影有“高平齐”的关系，总称为“三等关系”（图2－18b）。画图时，无论对物体总的轮廓还是局部细节，都必须符合这一投影关系。

（3）为了便于按投影关系画图和读图，三个投影图一般应按图2－19所示位置来配置，不应随意改变。

右(X轴)、前后位置(y轴)；y面投影反映形体的长度和高度，同时也反映左右(X轴)、上下位置(Z轴)；W面投影反映形体的高度和宽度，同时也反映上下(Z轴)、前后位置(y轴)。如图2—19所示。3．投影图的三等关系

三面投影图是在形体安放位置不变的情况下，从三个不同方向投影所得到的，它们共同表达同一形体，因此它们之间存在着紧密的关系：y、H两面投影都反映形体的长度，展开后所反映形体的长度不变，因此画图时必须使它们左右对齐，即“长对正”的关系；同理，H、W面投影都反映物体的宽度，有“宽相等”的关系；y、W两投影都反映物体的高度，有“高平齐”的关系，总称为“三等关系”。

“长对正、高平齐、宽相等”是三面投影图最基本的投影规律，它不仅适用于整个形体的投影，也适用于形体的每个局部的投影。4．投影位置的配置关系

根据三个投影面的相对位置及展开的规定，三面投影图的位置关系是：以立面图为准，平面图在立面图的正下方，左侧面图在立面图的正右方。这种配置关系不能随意改变，如图2— 19所示。

小结：

三投影面体系是如何建立的，三面投影图是如何形成的，三面投影图的投影关系如何。

§2—3 轴测投影的基本知识

一、轴测投影的基本知识

轴测投影图是用平行投影的方法画出来的一种富有立体感的图形，它接近于人们的视觉习惯，在生产和学习中常用作辅助图样，(一)轴测投影的形成

轴测投影采用单面投影图，是平行投影之一，它是把形体按平行投影法投射至单一投影面上所得到的投影图，可分为以下两类。

1．将形体斜放(图2-21a)，使其三个坐标轴方向都倾斜于一个投影面，然后用正投影的方法向该投影面投影，称为正轴测投影，由这种方法画出来的图称为正轴测投影图，简称正轴测图。

2．将形体正放(图2-21b)，采用斜投影的方法向一个投影面投影，称为斜轴测投影，由这种方法画出来的图称为斜轴测投影图，简称斜轴测图。

(二)轴测投影的名词

1．轴测投影面：轴测投影的投影面，如图2-21中所示的平面P。2．轴测投影轴：直角坐标轴OX、OY、OZ在轴测投影面上的投影O1X1、OlYl、O1Z1，称为轴测投影轴，简称轴测轴。

3．轴间角：轴测投影轴之间的夹角称为轴间角。

4．轴向变化率：三条直角坐标轴上的单位长度e的轴测投影长度为ex、ey、ez，它们与e之比，分别称为OX、OY、OZ轴的轴向变化率。(三)轴测投影的分类

轴测投影分为正轴测投影和斜轴测投影两类。每类按轴向变化率又分为三类：

1．若三个轴向变化率都相等，即p=q=r，称正(或斜)等测投影； 2．若有两个轴向变化率相等，即p=q≠r，称为正(或斜)二测投影； 3．若三个轴向变化率都不相等，即p≠q≠r，称为正(或斜)三测投影。工程上常采用正等测、正二测和斜二测投影。(四)轴测投影轴的设置

根据轴测投影的图示方法画形体的轴测图时，先要确定轴测轴O1X1、OlYl、O1Z1，然后再根据这些轴测轴作为基准来画轴测图。轴测轴一般常设置在形体本身内，与主要棱线、对称中心线或轴线重合，也可以设置在形体之外。

(五)轴测投影的特性

形体上不平行于投影面户的平面，在投影中发生变形；同样，不平行于投影面的直线，它们的投影长度也产生变形。轴测投影是平行投影且两平行直线又是常见的几何形式，故此，它们的平行特性将成为轴测投影的基本特性。

1．空间直角坐标轴投影成为轴测图以后，直角在轴测图中一般已变成不是90°了，但是沿轴测轴确定长、宽、高三个坐标方向的性质不变，即仍可沿轴确定长、宽、高方向。

2．空间各平行直线的轴测投影仍彼此平行，即：AB∥CD，则A1B1 ∥C1D1，这是轴测投影最主要的特性。

由此可知，在轴测图中，形体上平行于坐标轴的线段仍然平行于相应的轴测轴。

3．空间各平行线段的轴测投影的变化率相等。

轴测投影是平行投影，如果AB∥CD，则A1B1 ∥C1D1，并且AB∥CD。

这就是说，平行两直线的投影长度，分别与各自的原来长度的比值是相等的，该比值称为变化率。所以空间各平行线段的轴测投影的变化率相等。因此，在轴测图中，形体上平行于坐标轴的线段其变化率等于相应坐标轴的变化率。

但应注意，形体上不平行于坐标轴的线段(非轴向线段)，它们的投影的变化与平行于坐标轴的那些线段不同，因此不能将非轴向线段的长度直接移到轴测图上。画非轴向线段的轴测投影时，需要用坐标法定出其两端点在轴测坐标系中的位置，然后再连成线段的轴测投影图。

二、正等测轴测投影

将形体放置成使它的三个坐标轴与轴测投影面具有相同的夹角，然后用正投影的方法向轴测投影面投影，就可得到该形体的正等测投影图，简称正等测图，如图2-22所示。

正等测的三个轴间角相等，都是120°；三个轴向变化率相等，都是0．82，通常我们采用简化变化率，即p=q=r=1；O1Z1轴为铅垂方向，01X1、OlYl轴和水平方向都成30°，如图2-23所示。

图2-23

[例2-1] 图2-24表示一个平面，采用简化变形系数画出其正等测轴测图。解 作平面轴测图，就是要画出该平面的顶点A、B、C的轴测投影，再用直线连接这些点的轴测投影，即得到平面的轴测图。(1)画出正等测轴测轴(图2-24b)；

(2)在水平面内定出点A、B、C的次投影a1、b1、c1；

(3)过各次投影点分别作Z1轴平行线，然后对应量取各点的Z坐标，即可得到A、B、C 的正等测图A1、B1、C1(图2-24c)；

(4)连接A1Bl、B1C1、CIAl即成平面的轴测图(图2-24d)。

图2-24平面的正等测图

[例2-2] 作如图2-25所示正六棱台墩身的二面投影，画其正等测图。解(1)坐标原点选在形体底面中心(图2-25a)；(2)画出轴测轴，作形体底面六边形的轴测图(图2-25b)；

(3)自01沿01Z1量取形体的高度h，定出上顶面中心OP1，作OPlXpl∥01Xl，Op1YP1 ∥01Y1，得到移轴后的新坐标系OPlXpl YP1 ZP1，再作出顶面六边形的轴测图(图2-25c)；

(4)连接各棱线得到墩身的正等测图(图2-25d)。

三、斜二测轴测投影

将形体放置成使它的XOZ坐标面平行于轴测投影面，然后用斜投影的方法向轴测投影面挂行投影，用这种方法画出的轴测图称为斜二等测图，简称斜二测图。

由于XOZ坐标面平行于轴测坐标面，所以斜二测的两个坐标轴OlXl、01Z1互相垂直，由向变化率p=r=1, OlY l轴与OlZl轴成135°角，轴向变化率q=0.5，如图2—26所示。

[例2—3] 画图2—27所示隧道洞口的斜二测投影图。解 选取隧道洞面作XOZ坐标面，可先画与立面完全相同的正面形状(图b)，然后画45°斜线，再在斜线上定出y轴方向上的各点，得到隧道洞口的斜二测图(图c)。

四、圆的轴测投影(一)圆的正等测投影

图2-28为三个坐标面内直径相等的圆的正等测投影图。在正等测投影中，三个坐标面均倾斜于轴测投影面，因此正平圆、水平圆、侧平圆的正等测投影形状是椭圆，且三个轴测椭圆大小相等。工程上常用近似画法来作圆的轴测椭圆。

现以平行XOZ坐标面上圆的轴测椭圆画法为例，如图2—28所示，先画出圆的外切正方形的轴测投影，是一个菱形，过菱形各边中点a、b、c、d作垂线，得到垂线交点1、2、3、4(其中1、2为菱形的一对顶点)；分别以1、2为圆心，2a或1b为半径作圆弧 ad和bc；再以3和4为圆心，3c或4d为半径作圆弧cd和db，则完成了近似椭圆adbc。所得到的近似椭圆，又称为四心椭圆。

图2-29为四分之一圆的正等测投影，平面图中有二个圆角，有二段圆弧分别与四边形的三条边线相切。在正等测图中，这二段圆弧的轴测投影可视为同一椭圆的不同弧段。自圆弧两切线上的切点，分别作直线垂直于两切线，再以此两垂线的交点为圆心作圆弧来代替椭圆弧。

(二)圆的斜二测投影

斜二测的轴测投影面是和正立面(XOZ)平行的，所以正平圆的轴测投影仍然是圆。水平圆和侧平圆的轴测投影则是椭圆。作椭圆时，可借助于圆的外接正方形的轴测投影，定出属于椭圆上的八个点，这种方法称为八点法。

如图2-30所示，abcd是水平圆的外接正方形，平行四边形a1b1c1d1，是正方形的轴测投影。正方形各边的中点是圆上的点，则平行四边形a1b1c1d1各边的中点l1、21、31、41应当是椭圆上的点。正方形对角线与圆相交的四个点5、6、7、8的轴测投影应在平行四边形的对角线上。又5点和6点是直线ef与正方形对角线的交点。e点将线段1b分成两段，1e=1bsin45°，根据平行投影的性质则llel=llblsin45°。这样可用作图的方法求得点e1。过11和 b1各作一直线与a1b1成45°，两线交于eo′，以11为圆心，11e′，为半径画弧与a1b1交于e1、gl。

五、轴测图的选择

(一)轴测类型的选择绘制轴测图时，首先要解决的是选用哪种轴测图来表达。在选择轴测投影图的种类时要画出的图样有较强的立体感，不要有太大的变形，还要考虑从哪个方向观察形体，才能使；最复杂的部分显示出来，总之要求图形明显、自然，作图方法简便。正等测图的三个轴间角和轴向变化率均相等，作图简便，应用广泛。斜二测中，平行于正面的圆，其轴测投影仍为圆，所以凡是有正平圆的物体，常画斜二测图。

（二）轴测投影方向的选择在决定了轴测图的类型以后，还须根据形体的形状选择一适当的投射方向，使需要表达的·最为明显，图的立体感强，图形的清晰性好。在轴测图中，物体的内、外表面可见的越多，限的立体感越强。画图时，把物体较小的部分放在轴测图的前面或上面，而对于有孔的物体，尺寸大的孔放在轴测图的上面或前面，这样的轴测图的可见的内、外表面多，立体感强。

第三章

点和直线和平面

点、线（直线或曲线）、面（平面或曲面）是构成任何工程结构物最基本的三种几何元素。本章将对点和直线的投影原理加以研讨。

§3－1点的投影

一、点的两面投影 1．投影的形成及其规律

在所设定的 V、H两投影面体系中（图 3－ la），由空间点 A分别向投影面V和H引垂线，垂足a'、a即为A点的两面投影。按前述规定旋转、展开并去掉边框线后，即得到图3－1b）和c）所示A点的两面投影图。

规定空间点用大写字母标记，如A、B、C、„等，H面投影用相应的小写字母标记，如a、b、c、„等，V面投影用相应的

小写字母加一撇标记，如a'、b'、c'、„等。

根据图3－1，可得出点的两条基本投影规律。（l）一点的两投影连线，垂直于投影轴。

（2）点的投影至投影轴的距离，反映点至相应投影面的距离。2．点在两面体系中的各种位置

二、点的三面投影 1．投影规律

图3－5为空间A点在三投影面体系中的投影。如前法求得H面和V面的投影a和a'之后，过点A向W面作垂线与之相交于a“，即为A点的W面投影。并规定点的W面投影用相应的小写字母加两撇标记，如a”、b“、„„等。

分析图3－5可得出点在三面体系中的投影规律:（1）点的V面投影和H面投影的连线垂直于OX轴；点的V面投影和W面投影的连线垂直于OZ轴。即两投影的连线必垂直于相应的投影轴。

（2）点的H面投影至OX轴的距离，等于其W面投影至OZ轴的距离（即宽相等）。

上述投影特性即“长对正、宽相等、高平齐”的根据所在。根据上述投影规律，只要已知点的任意两投影，即可求其第三投影。

例、已知一点B的V、W面投影b'、b”，求b，如图3－6所示。

2．八个分角

八个分角的形成，就是将图3－2中的四个象限增加一个W面，变为八个分角，其排列顺序如图3－9中的Ⅰ、Ⅱ、„、Ⅷ所示。投影面的展开已在图中用箭头示出。点在第一分角中的投影规律，完全适用于其他各个象限中的投影。

三、点的投影与坐标

研究点的坐标，也是研究点与投影面的相对位置。可把三个投影面看作坐标面，投影轴看作坐标轴。

空间点A若用坐标表示，可写成A（x，y，z）。如已知一点A的三投影a、a'和a“，就可从图上量出该点的三个坐标；反之，如已知A点的三个坐标，就能作出该点的三面投影。

例、已知B（4，6，5），求作B点的三面投影。解： 作图步骤如图3－10所示。

板书向同学讲解

四、两点的相对位置和重影点

1．两点的相对位置

如图3－11a）所示，若以B点为基准，因xa＜xb，ya＜yb，za＞zb，故知A点在B点的右、后、上方。图3－11b＝为其立体图。

2．重影点及其可见性的判别

当空间两点位于某一投影面的同一投射线上时，则此两点在该投影面上的投影重合。此重合的投影称为重影点。

小结：

点的两面、三面投影规律，点的投影与坐标的关系，点相对位置的确定及重影点的判别。

两§3－2 直线的投影

按直线与投影面的相对位置可分为：一般位置直线、投影面平行线和投影面垂直线三种，后两种统称为特殊位置直线。一、一般位置直线

对三个投影面均不平行又不垂直的直线称为一般位置直线（简称一般线）。

见图3－13a）为一般位置直线的立体图，直线和它在某一投影面上的投影所形成的锐角，称为直线对该投影面的倾角，对H面的倾角用α表示；对V、W面的倾角分别用β、γ表示。

二、投影面平行线

只平行某个投影面，倾斜于另外两个投影面的直线，称为某投影面的平行线，如表3－1所示，它有三种情况：（l）与V面平行的称为正面平行线，简称正平线，如表3－1中的AB；

（2）与H面平行的称为水平面平行线，简称水平线，如表3－1中的CD；

（3）与W面平行的称为侧面平行线，简称侧平线，如表3－1中的EF。

由表3－1各投影面平行线的投影特性，可概括出它们的共性为：

（1）直线在所平行的投影面上的投影反映实长，且该投影与相应投影轴所成之夹角，反映直线对其他两投影面的倾角；（2）直线其他两投影均小于实长，且平行于相应的投影轴。

例、已知水平线AB的长度为 25mm、β= 30°和A点的二投影 a、a'，试求AB的三面投影。

解

讨论：根据已知条件，B点可以在A点的前、后、左、右四种位置，即本题有四种答案。

三、投影面垂直线

与某一个投影面垂直的直线统称为投影面垂直线，如表3—2所示。投影面垂直线也有三种情况：

（l）与V面垂直的称为正面垂直线，简称正垂线，如表3－2中的CE；

（2）与H面垂直的称为水平面垂直线，简称铅垂线，如表3－2中的AB；

（3）与W面垂直的称为侧面垂直线，简称侧垂线，如表3－2中的CD。

由表3－2各投影面垂直线的投影特性，可概括出它们的共性为：

（l）在所垂直的投影面上的投影积聚成一点；（2）其他两投影与相应的投影轴垂直，并都反映实长。

四、直线的实长及其与投影面的倾角

如要根据一般线的投影求其实长和倾角，只要分析图3－15a）中的直角三角形BEB1；，即可求得解决问题的一般规律。

同理，为求BE直线对V面的倾角β，可将图3－16a）作类似的空间分析，其具体作图方法如图3－16b）所示。若求倾角γ，则以b”e"为一直角边，Xb－Xe为另一直角边，作出直角三角形即可（图略）。

例、已知直线AB的实长为20mm，并知a、a'、b'，试求b（图3－17）。

五、直线上的点

点在直线上，则点的投影必在直线的同面投影上。如图3－18 点分割线段成定比，其投影也把线段投影分成相同的比例。这就是点的定比分割特性。

例、已知侧平线 AB的两投影 ab和a'b'，并知AB线上一点K的V面投影 k'，求 k（图3－19）。

例、已知侧平线CD及点M的V、H面投影，试判定M点是否在侧平线OD上（图3－20）。

解：

六、直线的迹点

直线与投影面的交点，称为直线的迹点。与水平投影面的交点称为水平迹点，用 M标记；与正立投影面的交点称为正面迹点，用N标记；与侧投影面的交点称为侧面迹点，用S标记。

图3－21为直线AB的H面和V面迹点的求法。例、求侧平线AB的迹点（图3－22）。

板书向同学讲解

小结：

一般位置直线、特殊位置直线的投影特性，直线的实长及其与投影面的倾角，直线上的点及直线的迹点的投影。两直线的相对位置：

工程结构物上的表面交线，它们两两之间的相对位置可归纳为三种情况。

（1）两直线互相平行。（2）两直线相交。（3）两直线交叉。

现将三种情况分述如下。

一、平行两直线

判定两直线是否平行，对一般线只要观察两面投影即可。但如图3－25所示的两侧平线CD和EF，它们的V、H面投影虽然互相平行，但两直线不一定平行。可作出它们的 W面投影来判断。判断结果，CD与EF不平行。

二、相交两直线

相交两直线，其同面投影必相交，且各投影交点的连线必垂直于相应的投影轴（即符合点的投影规律）。

如图3－26b）所示，AB、CD均为一般线，故按上述投影特点根据 V、H两面投影即可判定该两直线为相交。当两直线之一为投影面平行线时，如图3－27所示，CD为侧平线，若只根据V、H两面投影则还不足以判定其是否相交，这里除可作出W面投影或利用前述定比的特性来判定外，还可用假设转化为共面（或异面）两直线的几何关系来判定。

三、交叉两直线

交叉两直线既不平行也不相交。它们的投影可能有一对或两对同面投影互相平行，但决不可能三对同面投影都互相平行（图3－25）。

交叉两直线也可表现为一对、两对或三对同面投影相交，但其交点的连系线不可能符合点的投影规律。如图3—28所示，AB和CD是交叉两直线，其三面投影均相交，但其交点不符合点的投影规律，即ab和cd的交点不是一个点的投影，而是AB上的M点

四、直角投影

设两直线相交（或交叉）成直角，若其中有一条直线与某一投影面平行，则此直角仅在该投影面上的投影仍反映直角（图3－30）。

小结：

明确两直线的相对位置为平行、相交、交叉、垂直等四种，掌握该四种的投影规律，并能利用投影规律解题。

§3－3平面的投影

一、几何元素表示法

不在同一直线上的三点可以确定一个平面。因此在投影图上能用下列任一组几何元素的投影表示平面，如图4-28所示。

图4-28平面的五种表示方法

(1)不在同一直线上的三点，如图a)；(2)一直线和直线外一点，如图b)；(3)相交两直线，如图c)；(4)平行两直线，如图d)；

(5)任意平面图形，如图e)，即平面的有限部分，如三角形、圆形及其他封闭图形。

二、迹线表示法

平面除上述五组表示法外，还可以用迹线表示。迹线就是平面与投影面的交线。如图（4-29a）、b）中的Q平面，就是用迹线表示的一般位置平面，它与H面的交线称为水平迹线，用 QH表示；与V面的交线称为正面迹线，用Qy表示；与W面的交线称为侧面迹线，用Qw表示。迹线与投影轴的交点称集合点，分别以Ox、Qy和Qz表示。图4—29c)、d)是用迹线表示的铅垂面P。

图4-29 迹线表示的平面

a)立体图；b)投影图；c)立体图；d)投影图

用迹线表示的平面简称迹线平面，用几何元素表示的平面简称非迹线平面。

第二节 各种位置平面投影特性

在三投影面体系中，平面与投影面的相对位置，归纳起来有投影面垂直面、投影面平行面和一般位置平面三种。前两种统称为特殊位置平面。(一)投影面垂直面

垂直于一个投影面，倾斜于其他投影面的平面称投影面垂直面，简称垂直面。垂直面的三种情况：

垂直于H面的称为水平面垂直面，简称铅垂面，如表4—3中的△ABC，图4—30a)中平面ACEG；

图4-30 投影面垂直面

垂直于V面的称为正面垂直面，简称正垂面，如表4—3中的ADEF，图4—30b)中的平面 ABEF；

垂直于W面的称为侧面垂直面，简称侧垂面，如表4—3中的平面ABCD，图4—30c)中的平面BCFG。

以正垂面△DEF为例讨论其投影特性：(1)V面投影d'e'f'积聚成一直线；

(2)d'e'f'与OX轴的夹角，即为该平面与H面的倾角α，与OZ轴的夹角为该平面与W面的倾角γ；

(3)H、W面投影仍为三角形，但小于实形。各种投影面垂直面的投影特性见表4—3 投影面垂直面的共性是：(1)平面在所垂直的投影面上的投影积聚成一直线，它与相应投影轴所成的夹角，即为该平面对其他两个投影面的倾角；(2)其他两投影是类似图形，并小于实形。

投影面垂直面 表4—3 [例3—8] 过已知点K的两面投影k、k'走，作一铅垂面，使它与V面的倾角β=30°(图4—31)。解:(1)过是点作一条与OX轴成30°的直线，这条直线就是所求作铅垂面的H面投影；(2)所作平面的y面投影可以用任意图形表示。过是可以作两个方向与 OX轴成30°角的直线，所以本题有两解。(二)投影面平行面

平行于某一投影面的平面，称为投影面平行面，简称平行面。投影面平行面与另外两个面垂直。它也有三种情况：

与H面平行的称为水平面平行面，简称水平面，如表4-4中的△ABC，图4—32中的平面 ABCD；

与V面平行的称为正面平行面，简称正平面，如表4-4中的△DEF，图4—32中的平面 ADFG 与W面平行的称为侧面平行面，简称侧平面，如表4—4中的AKMN，图4-32中的平面 DCEF。

图4-31 过已知点K作铅垂面

a)立体图；b)投影图

图4-32 投影面平行面

以正平面△DEF为例，讨论其投影特性：(1)V面投影dˊeˊfˊ反映实形；

(2)H面、W面投影积聚成直线，且分别平行于OX轴和OZ轴； 投影面平行面的共性：

平面在所平行的投影面上的投影反映实形，其他两投影都积聚成与相应投影轴平行的直线。

投影面平行面 表4—4(三)一般位置平面

与三个投影面既不平行也不垂直的平面称为一般位置平面，简称一般面。图4—33中平面ACF即为一个一般位置平面。

根据平面的投影特点可知，一般面的各个投影都没有积聚性，均小于实形，如图4—34所示。

图4-33 一般位置平面

图4-34 一般位置平面 a)立体图；b)投影图

§3－

4平面上的点和直线

直线在平面上必须具备下列两条件之一：(1)直线通过平面上的两点

如图4—35所示，在平面P上的两条直线AB和BC上各取一点D和正，则过该两点的直线DE必在P面上。

(2)直线通过平面上的一点，且平行于该平面上的一直线

如图4—35所示，过P面上的C点，作CF∥AB，AB是平面P内的一条直线，则直线CF必在P面上。

如图4—36所示，要在ABC上任作一条直线MN，则可在此平面上的两条直线AB和 CD上各取点M(m、m′、m″)和N(n、n′、n″)，连接M和N的同面投影，则直线MN就是ABC上的一条直线。

图4-35平面上的直线 图4-36 在平面上任作一直线

一、平面上的投影面平行线

平面上平行于投影面的直线称为平面上的投影面平行线。平面上的投影面平行线有三种：

平面上平行于H面的直线称为平面上的水平线；平行于y面的直线称为平面上的正平线；平行于W面的直线称为平面上的侧平线。如图4—37，是用迹线表示的 P平面上的水平线AB和正平线CD。

平面上的投影面平行线，既在平面上，又具有投影面平行线的一切投影特性。在P平面上可作出无数条水平线、正平线和侧平线。它们的投影分别与平面的相应迹线平行。[例4—9] 已知ABC，过A点作平面上的水平线(图4—38)。

图4-37平面上的投影面子行线 图4-38平面上的水平线

二、平面上的最大坡度线

平面上对投影面倾角为最大的直线称为平面上对投影面的最大坡度线，它必垂直于该平面上的同面平行线及迹线。最大坡度线有三种：垂直于水平线的称为对H面的最大坡度线；

垂直于正平线的称为对V面的最大坡度线；垂直于侧平线的称为对W面的最大坡度线。

如图4-39所示的ABC，扩展成平面P后，它与H面的交线为PH，在ABC上作水平线BG，则PH∥BG。过A点作AD上PH，则AD对H面的倾角。为最大，证明从略。所以，垂直于PH(或垂直于水平线BG)的直线AD对H面的倾角为最大，因此称其为“最大坡度线”。从物理意义上讲，在坡面上，小球或雨滴必沿对H面的最大坡度线方向滚落。同理，平面上对y、W面的最大坡度线也分别垂直于平面上的正平线和侧平线。

由于AD⊥ PH，aD⊥PH，则∠Ada=α。，它是P、H面所成的二面角，所以平面P对H面的倾角就是最大坡度线AD对H面的倾角。

综上所述，最大坡度线的投影特性是：平面内对H面的最大坡度线其水平投影垂直于面内水平线的水平投影，其倾角α代表了平面对H面的倾角；平面内对V面的最大坡度线其正面投影垂直于面内正平线的正平投影，其倾角β代表了平面对V面的倾角；平面内对W面的最大坡度线其侧面投影垂直于面内侧平线的侧平投影，其倾角γ代表了平面对W面的倾角。

[例4-10] 求ABC对H面的倾角。(图4—40)。

解 要求ABC对H面的倾角。，必须首先作出对H面的最大坡度线，作法如下：

三、平面上取点和圆的投影 1．平面上取点

如果点在平面内的任一直线上，则此点一定在该平面上。因此在乎面上取点，必须先在平而上取辅助线，再在辅助线上取点。在平面上可作出无数条线，一般选取作图方便的辅助线为宜。

第四章 简单立体的投影

§4-1平面立体的投影

表面由平面所围成的几何体称为平面立体。所以平面立体的投影就是围成它的表面的平面图形的投影。工程上常用的平面立体有棱柱体和棱锥体(包括棱台)。

一、棱柱体(一)投影

图8-1所示为一正五棱柱的立体图和投影图(从本节开始，在投影图中去掉投影轴)。

图8—1 正五棱柱的投影

a)立体图；b)投影图

此五棱柱的顶面和底面都是水平面；它的五个边中有四条边是水平线，一条是侧垂线；五个棱面有四个是铅垂面，一个是正平面；五条棱线均为铅垂线。

五棱柱的H面投影是一正五边形，它既是上下底面的投影(而且反映实形)，也是垂直底面的五个棱面的投影。在V面投影中，因为五棱柱的上下底面平行于H面，所以其投影为上、下两段平行于OX轴的线段；最后棱面平行于V面，投影成中间虚线部分围成的矩(投影反映实形)；其它四个棱面都倾斜于V面，投影成四个矩形(投影反映类似形)。在W投影中，五棱柱上、下两底面投影成两段平行于OY的线段；最后棱面因垂直于W面，它的H影积聚成一竖直线；左右四个棱面投影成两个矩形(投影反映类似形)。

需要注意的是，三面投影遵循着对应的三等关系及各投影之间的方位关系。(二)表面上取点

在平面立体表面上取点，也就是在它的各表面平面上取点，所以棱柱表面上取点的方法应为：首先根据点的一个投影判断点在棱柱体表面的位置，再利用平面上找点的方法完成棱柱体表面上取点。

如图5-1b)所示，已知在五棱柱的表面上K和M的正投影k和m，求作它们的水平投影和侧面投影。作图过程如下：

(1)根据k和m可判断出K和M分别位于五棱柱的BBoAoA和DDoEoE两棱面上。

(2)由于K、M所在的两个棱面水平投影均具有积聚性，因此由k、m分别向具有积聚性水平投影上作出k、m。

(3)由于M所在棱面是一正平面，所以m直接在有积聚性的侧面上作出。