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机械基础实践报告-减速箱拆装-制图部分

2/27/2013

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        回顾本次制图的全过程,我们认为,以下几点是值得注意的:熟悉制图规范,思路清晰,习惯良好,熟能生巧。在不讨论对机构和设计的理解正确与否的前提下,能做到以上提到的几点,基本上就能够比较顺利地完成机械图纸的绘制了。以下分项进行说明。
一.熟悉制图规范

        工程用图纸,与绘画作品不同,其首要目的是将设计师的设计意图准确完整地传达给制造者,是作为一种信息的载体而存在的。对于绘画作品,一千个人可以有一千种理解,而对工程图纸的理解,只能有唯一的答案,这就要求有一种通用的、方便使用的、不易产生歧义的语言——制图规范。
        首先,规范对线型和线宽进行了规定。总结起来,这次用到的主要有以下几种:粗实线、细实线、细虚线、细点画线、波浪线、双折线。
        我们认为,对于制图规范的学习和记忆,应该建立在理解的基础上,而不是死记硬背,所以,我们进行了一些归纳总结。对于线型,大体上实线表示可见的,虚线表示不可见的,点画线表示对称关系,双点画线表示非重点形体的轮廓线,其中粗实线表示可见形体轮廓关系(可见棱边线、可见轮廓线、相贯线),就是那些实际看到的特征(当然也不绝对),对应的细实线表示我们对形体的归纳总结和说明(重复要素的基线、投射线、尺寸和标注相关的线、辅助线等)。
        刚开始的时候总是记不住花键和齿轮在向视图和剖视图时候齿底线是粗实线还是细实线。再进一步仔细的研究规范,可以发现,粗实线表示可见的轮廓,细实线所表示的内容里有一条是重复要素的基线,所以,花键、齿轮在垂直于轴线的向视图里,由于齿呈现重复要素的状态,所以这个时候齿底线画细实线,而在剖视的时候,键和齿都只有上面一个和下面一个被剖到,不是重复要素而是单独的轮廓,所以齿底是粗实线。螺纹的画法则正好相反,在垂直于轴线的视图中螺纹的牙呈现重复要素的状态,所以牙底画细实线,在沿轴线的视图中,如果表示倒角的轮廓的话应该是会画粗实线的,但是这样的话会和牙顶线粘在一起看不清,所以不画,这个时候表示牙底线的3/4圆弧实际上是细实线的另一个主要作用——投射线,但是如果画整个圆的话会和齿轮的正视图混淆,所以只画3/4,同时这也在视觉上给人螺纹旋转下降的联想。另外,螺纹终止线会画成实线,可能是由于有效螺纹终止的地方常常会有一个明显的退刀槽的缘故,而相对的,花键的终止处,无论是工作长度的还是有效长度的都画细实线,这个还是因为它是重复要素的基线。
        对于非常用、非标准原件,基本上采取看到什么画什么的做法,而对于常用的元件则发展出规定的画法了。这点容易想象,作为语言,就应该不仅仅是对现实情形的重现,更多的应该是对现实的提炼和抽象,这样,我们就可以用简单的语言表达复杂的现实世界了。在制图中,假如把螺栓的螺纹按照看到的都画出来的画,可以想象,结果就会是所有的线都整个粘成黑的一片,完全看不清楚,费力不讨好。对于齿轮,技术参数很多,就算是画得像照片一样精确了,还是有一些信息无法表达,于是常常只在局部放大图中表示有限的齿的特定信息,而把各种参数列成表格,这样又清晰又全面。虽然图像语言在大部分的时候会更直观、简便的传达信息,但有些信息,比如材料选择和加工方式等有时候还是不一定能完全说清楚,这时候就需要辅助以文字说明,这一点也是工程图纸的另一个特性。
        总之,经过一定的思考和总结,一些容易混淆的知识就变得系统,记忆也变得牢固了。

二.思路清晰

        对制图规范的初步学习之后,就可以正式开始画图了。
        虽然学过画法几何,但有时候,也免不了脑子一晕,就忘记哪条线代表的是什么了,尤其是画装配图的时候,哪条线是谁的,哪条线是可以看到的,哪条是被挡住的,剖切面的边界在哪里,这些都是应该想清楚的,只有对形体关系理解地比较透彻,才能画得准。当所表达的机构比较复杂,头绪很多的时候,可能会有忙中出错的时候。在画建筑图的时候,老师曾经跟我们说,要每个阶段把图打印出来查下错误。电脑上的图虽然能够任意放大和缩小到某个特定的部位,但是会把我们的视野聚焦到局部细节上,有些错会看不出来,另外,纸版的东西标记也比较方便,自己也觉得,好像纸版的用来查错,效率确实高一些。
        另外,判断自己的图纸是不是有错误,可能是需要在画图的过程中总结一些公理或者定式之类的东西,这样,用这样的公理一条一条地去考核图纸,不符合的就是有问题的,这样不容易有遗漏。比如,在建筑上面,防水系统要交圈,就是说沿着建筑中室内和室外的分界线整个绕一圈,防水层都是要连续的,在不得不打断或者转弯的地方都是会有特殊处理的,如果没有,那防水层就断裂了,有一部分就漏了,这显然是不可以的,所以这就是一条公理——防水构造要连续。机械制图的时候,就比如,一个变截面的孔或者轴,在截面变化的地方一定是有一条线的,这也可以算一条公理。当这些公理总结得多了,看到一张图,可能会一眼就发现哪些地方是别扭的,发现错误就变成一种本能了,这样,画图和查图的效率相应会提高很多。
        总之还是那句话,做事应该多多总结,一遍总结着一边就进步了。

三.习惯良好

1)关于测稿
        测绘之前,一般会先绘制测稿,以便在实际测量的时候标记数据。 
        虽然在是计算机绘图变得普遍之后,手绘图纸渐渐退出了历史舞台,但是测绘之前一般会先绘制测稿,以便在实际测量的时候标记数据。测稿的绘制,大部分还是以手绘为主,可能有些同学会觉得自己记忆力好,就算测稿就画得相当马虎和简略,反正自己最后还是能会议起来哪里是哪里,不会搞错的。但是,形体和构成比较简单的东西可能勉强可以这么做,但当需要画很复杂的东西的时候,纵横交错密密麻麻会有很多线,这时候就难以保证不出错了。更重要的是,很多时候,测绘工作是由一个小组而不是你自己一个人完成的,这个时候,测稿就必须不仅能够向自己,也能够向别人传递明确的信息,这时候如果你自己画得乱七八糟,就会给整个小组的工作带来困扰。另外,徒手对于形体的表达,本身就能够加深对形体的理解。这点我就很有体会,平时天天都能看到的东西,当被问及细节的时候,往往会印象模糊,但是一旦画过以后,基本上所有细节都清楚了。达芬奇之所以能在身为画家的同时,也成为了出色的机械师,可能也和他的绘画功底有关系。达芬奇画鸡蛋的故事可以说是家喻户晓了,对于我们普通人,那些鸡蛋可能都长得一样,而经过长期的训练,达芬奇却可以看到它们之间的不同之处,可能这就是为什么我们常常能够发现,那些有绘画功底的人,常常有敏锐于常人的观察力的原因。在没有照相机的时候,对于机构的观察和记录,职能依靠手绘图形和文字,一个画家会更娴熟地驾驭图像语言,用比文字语言更加高效的图像语言进行思考和表达,这可能就为一个画家向科学家、工程师的转变提供了便利条件。
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图1 达芬奇手稿

        退一步讲,徒手绘制的测稿,如果画得很好,过很多年后再拿起来看,会清晰地回忆起测绘时候的点点滴滴,会感到欣慰和自豪,画得再好一点,甚至可以成为艺术品。在古建筑和乡土建筑测绘领域,可能由于测绘人数比较多,而且建筑形体复杂,对测稿的可读性要求较高,出了很多被当作艺术品的测稿,希望自己什么时候也能画到这个水平。
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图2 北平故宫太和殿第二层台阶(中国营造学社实测)

2)关于计算机绘图

        上机绘图是有个顺序问题的。
        一般是先绘制轴线,然后是形体转折处的控制线,然后是绘制形体。总体思路就是从大尺度到小尺度,从整体到局部,逐级深入。
        为了方便修改和整理,还要有归类和单元化的思想:绘图之前要根据线型和所表示的内容分好图层,方便统一图线样式。最好是在绘图之前大家就对图层命名有个统一规范,方便组内同学图纸的拼接。本次测绘减速箱,由于需要的图层比较少,所以这一点体现得还不是太明显。但是,经常见到建筑施工图会有几十个上百个图层的情况,没有统一的规范就比较乱了,会给基于这张图纸进行工作的其他设计师和其他专业的工程师带来不小的麻烦。
        为了方便修改,我们通常还会把关联紧密的东西做成一个块,比如在画装配图的时候,把每个零件做成一个块,将一个一个的块进行组合和拼接。当需要改动某个零件的时候,可以把零件单独拿出来修改(可以在块编辑器里,也可以先炸开,改完以后再成块),这样就不用担心修改过程中选错线条了。
        绘图也需要保证一定的精度。实现这一点,需要对捕捉和正交模式使用得当。我们组画图的时候,发现有同学的图里,本来应该是水平或者竖直的线条歪了一个很小的角度,或者是轴线的位置却不在中间。这样,在标注尺寸的时候会发现时非常碎的小数,而在把零件图拼装到装配图的时候,会发现一些略微不平行的线重叠在一起。这样不仅很不美观,更失去了精度,造成设计意图传达的失真。
        一些细小的不平行,通过肉眼有时候是不太容易发现的,但还是有区别,如果那条线段完全连续,就代表它是完全水平或者竖直的,当中间出现一个或几个小的断点、台阶的时候,就表示它是斜线。为了使应该平正的线条真正是水平竖直的,就应该在画图的时候常常开着正交模式。另外,对于点捕捉,有的同学会觉得能捕捉的东西越多越精确,于是就都开着,其实不然,虽然cad为每种捕捉的点设置了不同的光标符号,但是,有时候,比如说,当中点和垂足点距离非常近的时候一不注意就很可能捕捉错误,就算是捕捉正确了,也是要把这一块放大了仔细分别两个点的位置的,这会大大降低绘图的速度。所以捕捉项目并不是越多越好,而应该只开着那些我们需要捕捉的要素的项目,这样会防止干扰,提高效率。

四.熟能生巧

        最后一点,可能是最容易做到的,就是对绘图工具的熟练掌握。
        工具是为目的服务的,它本身不是目的,但是如果用得不熟练,就很可能影响工作的进程。
        比如说,在需要制造大量相同图形的时候,用阵列就比用复制和偏移要好得多。
        另外,熟练地掌握常用命令的快捷键也会大大地提高制图速度。真正的cad玩家应该是不大使用菜单栏的按钮的,他们的做法是右手鼠标绘图,左手操作键盘快捷键,他们在画图的时候可能会让人误以为他们在打CS。
        这种工具使用熟练程度的差别,会一定程度的影响到画图的速度。当然,这么做的前提是思路也有足够快的速度,如果脑子跟不上的话,手再快也是徒劳。

五.读图时代向模型时代的迈进

        产品出现的过程是这样的——设计师将脑中的三维空间转化到图纸的二维空间,制造者根据这种二维空间的图纸翻推到三维空间的形态。而这个从三维到二维再到三维的转译过程,在面对复杂的比较自由的形体的时候,就可能出现失真或者是遇到极大的难度,要绘制和读懂这种复杂图纸就需要极高的专业素养。如果制图人或者读图人能力不够,很可能造成信息传递的错误,这将给制造过程带来隐患。如果能够省掉这中间这个媒介,实现三维(如果加上对过程的表达应该是四维)数据的直接传递,应该会提高信息传递的效率和准确度。这就是为什么各种建模和模拟软件层出不穷的原因了。
        但是二维图纸也有其独特的优势,比如方便携带、方便修改、发展成熟、规范健全等,所以它并没有因为三维工具的出现而退出历史舞台。
        从最初只有实实在在存在着的世界,到用从具象到抽象的图示语言(象形文字)来表达世界,到用更加抽象的文字甚至数字来描述世界,这是人类从表象到本质认识世界的全过程,现在,有趣的是,我们进行创造的过程却是正好与此相反的
        最初我们用文字将脑中创造出来的东西描述出来,使大家理解,之后我们用二维的图纸
        来反映脑中的三维形象或是更多维的思想。现在我们能够用直接在三维甚至更多维的平台上直接创造出一个世界来。
         这是我们在了解了世界的规律又反过来用这些规律来创造新世界的全过程。
        我们正在见证着表达方式的变化,我们的思维方式也正在受到表达方式的影响。我们正在见证这个激动人心的过程。
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