機械制圖組合體的構型設計探討

張宗菊

摘 要：《機械制圖》是高等職業工科類院校一門重要技術基礎課程。其教學目的不僅在于使學生掌握投影理論和具有一定繪圖和讀圖能力.更要培養學生的創造性思維能力。在教學中，組合體的學習非常重要，學生由組合體到零件的學習要求構建起空間思維、想像、創新的能力，這也是教學的難點所在。基于此，本文主要對機械制圖組合體的構型設計進行分析探討。

關鍵詞：機械制圖 組合體 構型設計

一、前言

構型設計是指根據已知條件，以基本體為主，利用各種創造性思維方式構型設計組合體的形狀、大小并表達成圖樣的過程。構型設計不僅包含有抽象思維、形象思維和創造性思維.同時又充分體現了“以學生為中心”的教學理念。培養學生的形體創造性構型設計能力也是制圖課程教學改革中一個倍受關注的熱點問題。

二、構型設計研究的作用和意義

（一）激發學習興趣

興趣是最好的老師，激發學習興趣是取得良好學習效果的開端。在長期的制圖研究中，發現人們對機械制圖中的構型設計往往會產生濃厚的興趣，圖形看起來很簡單，但想象形狀卻不太容易，且帶有一定的迷惑性，有些圖形還會出現一題多解的情況。研究這些圖形的多解關系，由此引發的思考、研究、爭辯過程，對于識圖能力的提高會產生一定的作用，而且能夠充分調動學生的積極性。變被動學習為主動學習，培養思維的靈活性及發散思維能力。

（二）發展空間思維能力

制圖學習中，絕大多數根據不相同的已知兩視圖補畫第三視圖的練習題，確定了空間惟一的形體，對培養學生的識圖能力有著重要的作用。但隨著課程的深入，設計和增加難度再大一些的視圖多解關系的題目，并要求學生將所掌握的基礎知識運用于視圖多解關系的求解，盡可能完成更多的多解視圖，實踐證明能引導學生的空間思維活動由單一化向多元化方向發展，使學生在構型設計時舉一反三開拓思路，豐富頭腦中關于形體可變因素的信息儲存量，在進一步激發學生學習興趣的同時，更有利于促進空間思維能力的發展。

（三）充分認識形狀特征

根據相同兩視圖完成多解視圖的過程，是認識形狀特征的過程，在一定情況下多解視圖就是表達組合體主要特征的視圖。針對學生畫圖、看圖和標注尺寸時對形狀特征認識不足的這一薄弱環節，有意識地通過相同視圖具有多解關系的特點，加強視圖多解關系的訓練，引導學生通過研究視圖多解關系去發現特征，認識特征，將表達主要特征的視圖作為主視圖。對于在實際工作中準確表達組合體各部分的形狀，優化和完善表達方案將起到積極的輔助作用。

三、組合體構型設計法的教學實踐

（一）構型原則

“構型”是指對形體的結構及形狀進行構造.或者說是形態的組合與分解。“設計”是指人們在從事某種有目的的活動時所進行的創作行為。如構思或策劃等，然后將抽象的事物由具體圖形表達出來。在基于構型設計的工程圖學課程教學體系中.在課程的不同階段有不同形式的形體構型設計的訓練方法。將形體的構型設計作為教學體系中的一個重要部分，并作為一條主線貫穿于整門課程之中是該教學體系的一個特色。在構型設計基礎中。引入了一般制圖課程中較少提及的構型設計的關系法則，如對稱與均衡、對比與調和、比例和尺度等。構型設計常用的方法有切割、疊加、拉伸、旋轉、仿形等。

1.以基本幾何體構型為主

組合體構型設計的目的，主要是培養學生利用基本幾何體構造組合體的能力及掌握組合體視圖的畫法。一方面提倡所設計的組合體應盡可能體現工程產品或零部件的結構形狀并滿足其功能特點，以培養觀察、分析、綜合能力；另一方面又不強調必須工程化，所設計的組合體也可以是憑自己想象，以更利于開拓思路，培養創造力和想象力。

2.構型應多樣化，具有創新性

在給定的條件下，構成一個組合體所使用的基本體的種類、組合方式、相對位置、表面連接關系盡可能多式樣、有變化，構型過程要積極思維，大膽創造，敢于突破常規。如圖1（a）所示，要求按給定的俯視圖設計出組合體，由于俯視圖含六個封閉線框，上表面可有六個表面，可以是平面或曲面，位置可高可低可傾斜；整個外框可表示底面。可以是平面、曲面或斜面，這樣就可以構想出許多方案。如圖1（b）所示，該方案均是由平面體構成的，由前向后逐步拔高，顯得單調些；圖1（c）所示的方案中含有圓柱面，且高低交錯，型式活潑，變化多樣；而圖1（d）所示的方案則采用圓柱切割而成，構思更加新穎。

3.構型應體現穩定、平衡、運動、靜止等造型藝術法則構型設計時。對稱的結構能使型體具有平衡、穩定的效果，如圖2（a）所示，而對于非對稱的組合體，采用適當的型體分布，可以獲得力學與視覺上的平衡感與穩定感如圖2（b）所示。

（二）構型設計法的教學內容

（1）以基本體為主進行分析。主要培養利用基本幾何體構造組合體的能力及掌握組合體投影圖的畫法，以培養觀察、分析、綜合能力，創造力和想象力。（2）構成組合體應便于成型。封閉的內腔不便于成型，一般不要采用。（3）應多樣性（發散度）、變異性（變通度）、新穎性（新穎度）。（4）體現穩定、平衡、動靜等造型藝術法則。對稱的結構能使形體具有平衡、穩定的效果，而對于非對稱的組合體，采用適當的形體分布，可獲得力學與視覺上的平衡感與穩定感。（5）構成的形體應符合零件生產的實際。兩個形體組合時，點、線與線接觸、面與面的連接應符合生產實際。

（三）構型設計的基本方法

（1）挖切。一個基本體經不同的挖切可構成不同的組合體，基本體為四棱柱，通過挖切產生六個形體，這六個形體的三投影圖分別進行如下表達。（2）疊加。若干個基本體變換其相對位置可疊加出各種組合體。（3）挖切疊加綜合，同時運用挖切和疊加構成組合體。

四、結語

實踐證明：構型設計的過程是形象思維的過程，在制圖教學中對學生進行有針對性的構型設計訓練，能激發學生學習興趣，變被動學習為主動學習，對開發空間想象力、認識形狀特征、培養構型設計能力具有重要意義。

參考文獻

[1]劉超，陳金明.機械制圖[M].上海：上海交通大學出版社，2011.

[2]黃向裕.構形設計的研究與實踐[J].機械工程與自動化，2005（08）：121-122.