内容简介
《画法几何学(第7版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材和“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。
《画法几何学(第7版)》在第六版的基础上,参考教育部高等学校工程图学教学指导委员会制订的“普通高等院校工程图学课程教学基本要求”,结合近几年教学改革实践经验修订而成。
本修订版内容包括绪论,点,直线,平面,直线与平面的相对位置、两平面的相对位置,投影变换,基本立体,平面与立体相交、直线与立体相交,两立体相交,曲线,曲面,立体的表面展开,轴测投影,透视投影,共14章。
与《画法几何学(第7版)》配套的大连理工大学工程图学教研室编《画法几何习题集》(第五版)同时出版,并同时修订了配套的电子教案以及习题集解题指导。为满足用户需要,建设了画法几何学教材网站(http://graph-ics.dlut.edu.cn和http://abook.hep.com.cn/1239943),可提供教学资源下载和在线学习环境。
《画法几何学(第7版)》可作为高等学校机械类各专业的教材,也可供其他类型学校有关专业选学。
内页插图
目录
第一章 绪论
§1-1 画法几何的任务及学习方法
§1-2 投影法的基本概念
§1-3 工程上常用的投影图概述
第二章 点
§2-1 两投影面体系中点的投影
§2-2 三投影面体系中点的投影
思考题
第三章 直线
§3-1 直线的投影
§3-2 特殊位置的直线
§3-3 一般位置线段的实长及其与投影面的夹角
§3-4 属于直线的点
*§3-5 直线的迹点
§3-6 两直线的相对位置
§3-7 直角投影定理
思考题
第四章 平面
§4-1 平面的表示法
§4-2 特殊位置的平面
§4-3 属于平面的点和直线
思考题
第五章 直线与平面的相对位置、两平面的相对位置
§5-1 直线与平面平行、两平面平行
§5-2 直线与平面的交点、两平面的交线
§5-3 直线与平面垂直、两平面垂直
思考题
第六章 投影变换
§6-1 概述
§6-2 换面法
*§6-3 旋转法——绕投影面垂直轴旋转
*§6-4 旋转法——绕投影面平行轴旋转
§6-5 综合性问题解法举例
思考题
第七章 基本立体
§7-1 平面立体
§7-2 常见回转体
§7-3 同轴回转体
§7-4 拉伸体
思考题
第八章 平面与立体相交、直线与立体相交
§8-1 平面与立体相交
§8-2 直线与立体相交
思考题
第九章 两立体相交
§9-1 两平面立体相贯
§9-2 平面立体与曲面立体相贯
§9-3 两曲面立体相贯
§9-4 两立体相交的计算机造型举例
思考题
第十章 曲线
§10-1 曲线概述
§10-2 规则曲线
§10-3 不规则曲线
思考题
第十一章 曲面
§11-1 曲面概述
§11-2 规则曲面
§11-3 曲面的切平面
§11-4 不规则曲面
§11-5 常见的计算机曲面建模方法
思考题
第十二章 立体的表面展开
§12-1 平面立体的表面展开
§12-2 曲面立体表面——可展曲面的展开
§12-3 曲面立体表面——不可展曲面的近似展开
§12-4 变形接头的展开
§12-5 展开图的CAD技术
思考题
第十三章 轴测投影
§13-1 概述
§13-2 正轴测图
§13-3 斜轴测图
思考题
第十四章 透视投影
§14-1 透视投影的基本知识和术语
§14-2 点的透视投影
§14-3 直线的透视投影
§14-4 平面立体的透视
思考题
参考文献
前言/序言
本书初版于1957年由原高等教育部组织编写,王锡祉主编。第二、三版(张述庆主编),第四版(万祖基主编),第五版(孙海滨主编)和第六版(王丹虹主编)分别于1963、1979、1985、1992和2003年出版。本书第四版获国家教委颁发的全国第一届高等学校优秀教材优秀奖,第五版获教育部科技进步三等奖,第六版获辽宁省精品教材奖。本书第七版是普通高等教育“十一五”国家级规划教材和“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,高等教育出版社“高等教育百门精品课程教材建设计划”精品项目教材。
自本书初版发行以来,经过50多年的教学、教改实践,五次修订,已形成了成熟的画法几何基础理论体系。本版参考了教育部高等学校工程图学教学指导委员会2010年制订的“普通高等院校工程图学课程教学基本要求”,结合近几年教学改革实践经验修订而成。
本书第六版根据时代要求在内容上进行了大幅度调整和增删,以适应当时工程图学课程教学内容、学时调整带来的需要。本版在第六版的基础上做了补充修订,并建设了《画法几何学》教材网站,为广大师生提供了丰富的教学资源和在线学习环境。
本次修订主要做了如下工作:
1.在保持原有画法几何知识理论体系不变.保持原教材文字简练流畅的风格特点的基础上,对教材内容进行了以下几点修订:①第三章增加了例题;②增加了求立体截断面实形的例题,加强换面法的应用;③增加立体表面展开问题的计算机处理程序举例;④根据计算机曲面建模方法对曲面进行了分类。
2.对与本书配套的习题集、电子教案和电子解题指导做了相应的修订。
3.建设了画法几何学教材网站(http://graphics.dlut.edu.cn/textbooks),提供电子教案、电子解题指导、电子模型、动画素材等丰富的教学资源下载,提供在线网络课程和测试,为学生提供自主学习环境。
4.对全书的插图进行了检查修订,部分插图重新构形。
书中带水号的内容可根据教学需要选学。
与本书配套的数字课程资源同时发布在高等教育出版社易课程网站,请登录网站后开始课程学习(使用说明见书后)。
参加本版修订工作的有王丹虹、柴晓艳、高菲,由王丹虹任主编。书中的立体图由高菲润饰。配套电子教案的修订由陈霞完成。教材网站的建设由王丹虹、陈霞、柴晓艳、舒宏、冯冬菊、王雪飞、李震、郭莉完成。
本修订版由高等教育出版社约请北京科技大学窦忠强教授审阅,窦忠强教授为本书提供了非常宝贵的修改意见,在此深表谢意。
由于编者水平所限,本书难免存在一些缺点和错误,请使用本书的广大读者批评指正。
几何的殿堂:解析《空间构建与投影原理》 (注:以下内容为针对一本假设的、与《画法几何学(第7版)》主题相近但内容完全不同的图书——《空间构建与投影原理》所撰述的详细简介。此简介旨在详尽描述一个虚构的、侧重于现代应用和理论基础的几何学著作,完全不涉及《画法几何学(第7版)》的具体内容。) --- 导言:重塑我们对三维世界的感知与表达 在技术、工程、设计和艺术的交汇点上,精确地理解和描绘三维空间是实现创新和精密的基石。《空间构建与投影原理》(第X版,2024年修订)并非一本传统的几何学教科书,它是一部深刻的、面向21世纪挑战的理论与应用手册。本书的核心目标是超越欧几里得基础,深入探讨现代信息技术环境下,如何利用几何学的公理体系和投影变换理论,实现复杂形体的数字化建模、高效的数据可视化以及跨学科的精确交流。 本书的结构设计旨在引导读者从基础的拓扑概念出发,逐步攀升至先进的微分几何和计算几何的前沿。我们深信,真正的空间认知能力源于对基本投影关系的深刻理解,以及对数学抽象工具的熟练驾驭。 第一部分:基础的重构——从拓扑到欧氏空间 本部分致力于夯实读者对空间本质的理解,重点关注那些超越传统平面几何范畴的概念。 第一章:拓扑的视野与空间的连续性 我们从拓扑学的角度切入,探讨什么是空间,以及在形变不影响基本属性(如连通性、边界)的意义下,如何看待点、线、面的本质。详细阐述了流形(Manifolds)的基本概念,为后续处理曲面和复杂形体奠定理论基础。本章着重分析了拓扑不变量在结构分析中的意义。 第二章:齐次坐标与透视变换 抛弃传统的笛卡尔坐标系作为终极工具,本章引入了齐次坐标系统。这不仅仅是一种代数上的便利,更是理解现代图形学和摄影测量的关键。我们深入剖析了射影几何的基础,特别是透视投影的数学模型。通过矩阵运算,读者将掌握如何精确描述和反转从三维空间到二维平面上的任意投影,包括单点透视、双点透视的几何约束。 第三章:向量代数与定向几何 本章回归到向量空间,但强调其在三维定向中的应用。重点讨论了叉积(Cross Product)在确定法向量和旋转轴上的物理意义,以及如何利用标量三重积来判断空间中四点的共面性与手性(Chirality)。几何运算被提升到代数的高度,确保操作的严谨性。 第二部分:核心:三维形体的解析与构造 本部分是全书的技术核心,专注于如何利用解析方法来定义、表示和操作三维实体。 第四章:参数化曲面建模:贝塞尔与B样条 在现代CAD/CAM领域,任何实体都是由参数化曲面定义的。本章系统地介绍了贝塞尔曲线和曲面的构造原理及其在设计中的应用,随后深入到更具工程实用性的B样条(B-Splines)。我们详细推导了基函数的性质,并展示了如何通过控制点矩阵来实现光滑连接(C0, C1, C2连续性)以及局部控制的优化方法。 第五章:微分几何导论:曲率的测量 为了精确描述物体的“弯曲”程度,微分几何必不可少。本章引入了第一、第二基本形式,并推导了主曲率(Principal Curvatures)和高斯曲率(Gaussian Curvature)的计算方法。这对于评估零件的应力分布和表面质量至关重要。 第六章:布尔运算与实体拓扑结构 在计算机辅助设计中,复杂形体往往通过对基本实体进行布尔集合运算(并、交、差)来构建。本章的核心在于处理这些运算中产生的拓扑复杂性,例如如何保证运算结果的有效边界表示(如半边数据结构),以及如何处理退化情形(如接触点或共面交界面)。 第三部分:高级变换与空间数据的处理 本部分关注于几何实体在不同参考系之间的转换,以及如何在数字环境中高效地管理这些关系。 第七章:刚体运动与欧拉角/四元数 刚体变换(平移与旋转)是机器人学和动画制作的基础。本章详细对比了欧拉角、旋转矩阵和四元数的优缺点。通过对四元数在避免万向锁(Gimbal Lock)方面的优势分析,读者将学会如何安全、高效地描述任意三维旋转。 第八章:坐标系之间的变换与最小二乘拟合 实际应用中,不同传感器或模型可能定义了相互独立的坐标系。本章教授如何利用点集匹配技术,结合最小二乘法原理,计算出最佳的旋转和平移矩阵,从而实现空间数据的配准(Registration)。这对于传感器融合和逆向工程具有直接的指导意义。 第九章:从三维到二维的数字化投影矩阵 本章将理论与现代图形硬件相结合。我们详细解析了视图变换管线(View Transformation Pipeline),包括模型视图矩阵(ModelView Matrix)和投影矩阵(Projection Matrix)的构建。重点阐述了透视除法(Perspective Divide)的数学机制,以及如何确保模型在屏幕空间中的正确显示。 结论:几何学的未来视野 《空间构建与投影原理》旨在培养读者一种“几何思维”——一种能够将物理世界的问题转化为可解的数学模型,并能用精确的几何语言进行表达的能力。本书不仅为从事机械设计、建筑工程、计算机图形学、虚拟现实(VR/AR)领域的专业人员提供了坚实的理论基础,更鼓励读者思考几何学在人工智能感知和空间数据科学中的前沿应用。掌握了这些原理,便掌握了构建和解析任何虚拟或实体世界的能力。