机械制图组合体的构型设计探讨

张宗菊

摘 要：《机械制图》是高等职业工科类院校一门重要技术基础课程。其教学目的不仅在于使学生掌握投影理论和具有一定绘图和读图能力.更要培养学生的创造性思维能力。在教学中，组合体的学习非常重要，学生由组合体到零件的学习要求构建起空间思维、想像、创新的能力，这也是教学的难点所在。基于此，本文主要对机械制图组合体的构型设计进行分析探讨。

关键词：机械制图 组合体 构型设计

一、前言

构型设计是指根据已知条件，以基本体为主，利用各种创造性思维方式构型设计组合体的形状、大小并表达成图样的过程。构型设计不仅包含有抽象思维、形象思维和创造性思维.同时又充分体现了“以学生为中心”的教学理念。培养学生的形体创造性构型设计能力也是制图课程教学改革中一个倍受关注的热点问题。

二、构型设计研究的作用和意义

（一）激发学习兴趣

兴趣是最好的老师，激发学习兴趣是取得良好学习效果的开端。在长期的制图研究中，发现人们对机械制图中的构型设计往往会产生浓厚的兴趣，图形看起来很简单，但想象形状却不太容易，且带有一定的迷惑性，有些图形还会出现一题多解的情况。研究这些图形的多解关系，由此引发的思考、研究、争辩过程，对于识图能力的提高会产生一定的作用，而且能够充分调动学生的积极性。变被动学习为主动学习，培养思维的灵活性及发散思维能力。

（二）发展空间思维能力

制图学习中，绝大多数根据不相同的已知两视图补画第三视图的练习题，确定了空间惟一的形体，对培养学生的识图能力有着重要的作用。但随着课程的深入，设计和增加难度再大一些的视图多解关系的题目，并要求学生将所掌握的基础知识运用于视图多解关系的求解，尽可能完成更多的多解视图，实践证明能引导学生的空间思维活动由单一化向多元化方向发展，使学生在构型设计时举一反三开拓思路，丰富头脑中关于形体可变因素的信息储存量，在进一步激发学生学习兴趣的同时，更有利于促进空间思维能力的发展。

（三）充分认识形状特征

根据相同两视图完成多解视图的过程，是认识形状特征的过程，在一定情况下多解视图就是表达组合体主要特征的视图。针对学生画图、看图和标注尺寸时对形状特征认识不足的这一薄弱环节，有意识地通过相同视图具有多解关系的特点，加强视图多解关系的训练，引导学生通过研究视图多解关系去发现特征，认识特征，将表达主要特征的视图作为主视图。对于在实际工作中准确表达组合体各部分的形状，优化和完善表达方案将起到积极的辅助作用。

三、组合体构型设计法的教学实践

（一）构型原则

“构型”是指对形体的结构及形状进行构造.或者说是形态的组合与分解。“设计”是指人们在从事某种有目的的活动时所进行的创作行为。如构思或策划等，然后将抽象的事物由具体图形表达出来。在基于构型设计的工程图学课程教学体系中.在课程的不同阶段有不同形式的形体构型设计的训练方法。将形体的构型设计作为教学体系中的一个重要部分，并作为一条主线贯穿于整门课程之中是该教学体系的一个特色。在构型设计基础中。引入了一般制图课程中较少提及的构型设计的关系法则，如对称与均衡、对比与调和、比例和尺度等。构型设计常用的方法有切割、叠加、拉伸、旋转、仿形等。

1.以基本几何体构型为主

组合体构型设计的目的，主要是培养学生利用基本几何体构造组合体的能力及掌握组合体视图的画法。一方面提倡所设计的组合体应尽可能体现工程产品或零部件的结构形状并满足其功能特点，以培养观察、分析、综合能力；另一方面又不强调必须工程化，所设计的组合体也可以是凭自己想象，以更利于开拓思路，培养创造力和想象力。

2.构型应多样化，具有创新性

在给定的条件下，构成一个组合体所使用的基本体的种类、组合方式、相对位置、表面连接关系尽可能多式样、有变化，构型过程要积极思维，大胆创造，敢于突破常规。如图1（a）所示，要求按给定的俯视图设计出组合体，由于俯视图含六个封闭线框，上表面可有六个表面，可以是平面或曲面，位置可高可低可倾斜；整个外框可表示底面。可以是平面、曲面或斜面，这样就可以构想出许多方案。如图1（b）所示，该方案均是由平面体构成的，由前向后逐步拔高，显得单调些；图1（c）所示的方案中含有圆柱面，且高低交错，型式活泼，变化多样；而图1（d）所示的方案则采用圆柱切割而成，构思更加新颖。

3.构型应体现稳定、平衡、运动、静止等造型艺术法则构型设计时。对称的结构能使型体具有平衡、稳定的效果，如图2（a）所示，而对于非对称的组合体，采用适当的型体分布，可以获得力学与视觉上的平衡感与稳定感如图2（b）所示。

（二）构型设计法的教学内容

（1）以基本体为主进行分析。主要培养利用基本几何体构造组合体的能力及掌握组合体投影图的画法，以培养观察、分析、綜合能力，创造力和想象力。（2）构成组合体应便于成型。封闭的内腔不便于成型，一般不要采用。（3）应多样性（发散度）、变异性（变通度）、新颖性（新颖度）。（4）体现稳定、平衡、动静等造型艺术法则。对称的结构能使形体具有平衡、稳定的效果，而对于非对称的组合体，采用适当的形体分布，可获得力学与视觉上的平衡感与稳定感。（5）构成的形体应符合零件生产的实际。两个形体组合时，点、线与线接触、面与面的连接应符合生产实际。

（三）构型设计的基本方法

（1）挖切。一个基本体经不同的挖切可构成不同的组合体，基本体为四棱柱，通过挖切产生六个形体，这六个形体的三投影图分别进行如下表达。（2）叠加。若干个基本体变换其相对位置可叠加出各种组合体。（3）挖切叠加综合，同时运用挖切和叠加构成组合体。

四、结语

实践证明：构型设计的过程是形象思维的过程，在制图教学中对学生进行有针对性的构型设计训练，能激发学生学习兴趣，变被动学习为主动学习，对开发空间想象力、认识形状特征、培养构型设计能力具有重要意义。

参考文献

[1]刘超，陈金明.机械制图[M].上海：上海交通大学出版社，2011.

[2]黄向裕.构形设计的研究与实践[J].机械工程与自动化，2005（08）：121-122.