內容簡介
《畫法幾何學(第7版)》是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材和“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材。
《畫法幾何學(第7版)》在第六版的基礎上,參考教育部高等學校工程圖學教學指導委員會製訂的“普通高等院校工程圖學課程教學基本要求”,結閤近幾年教學改革實踐經驗修訂而成。
本修訂版內容包括緒論,點,直綫,平麵,直綫與平麵的相對位置、兩平麵的相對位置,投影變換,基本立體,平麵與立體相交、直綫與立體相交,兩立體相交,麯綫,麯麵,立體的錶麵展開,軸測投影,透視投影,共14章。
與《畫法幾何學(第7版)》配套的大連理工大學工程圖學教研室編《畫法幾何習題集》(第五版)同時齣版,並同時修訂瞭配套的電子教案以及習題集解題指導。為滿足用戶需要,建設瞭畫法幾何學教材網站(http://graph-ics.dlut.edu.cn和http://abook.hep.com.cn/1239943),可提供教學資源下載和在綫學習環境。
《畫法幾何學(第7版)》可作為高等學校機械類各專業的教材,也可供其他類型學校有關專業選學。
內頁插圖
目錄
第一章 緒論
§1-1 畫法幾何的任務及學習方法
§1-2 投影法的基本概念
§1-3 工程上常用的投影圖概述
第二章 點
§2-1 兩投影麵體係中點的投影
§2-2 三投影麵體係中點的投影
思考題
第三章 直綫
§3-1 直綫的投影
§3-2 特殊位置的直綫
§3-3 一般位置綫段的實長及其與投影麵的夾角
§3-4 屬於直綫的點
*§3-5 直綫的跡點
§3-6 兩直綫的相對位置
§3-7 直角投影定理
思考題
第四章 平麵
§4-1 平麵的錶示法
§4-2 特殊位置的平麵
§4-3 屬於平麵的點和直綫
思考題
第五章 直綫與平麵的相對位置、兩平麵的相對位置
§5-1 直綫與平麵平行、兩平麵平行
§5-2 直綫與平麵的交點、兩平麵的交綫
§5-3 直綫與平麵垂直、兩平麵垂直
思考題
第六章 投影變換
§6-1 概述
§6-2 換麵法
*§6-3 鏇轉法——繞投影麵垂直軸鏇轉
*§6-4 鏇轉法——繞投影麵平行軸鏇轉
§6-5 綜閤性問題解法舉例
思考題
第七章 基本立體
§7-1 平麵立體
§7-2 常見迴轉體
§7-3 同軸迴轉體
§7-4 拉伸體
思考題
第八章 平麵與立體相交、直綫與立體相交
§8-1 平麵與立體相交
§8-2 直綫與立體相交
思考題
第九章 兩立體相交
§9-1 兩平麵立體相貫
§9-2 平麵立體與麯麵立體相貫
§9-3 兩麯麵立體相貫
§9-4 兩立體相交的計算機造型舉例
思考題
第十章 麯綫
§10-1 麯綫概述
§10-2 規則麯綫
§10-3 不規則麯綫
思考題
第十一章 麯麵
§11-1 麯麵概述
§11-2 規則麯麵
§11-3 麯麵的切平麵
§11-4 不規則麯麵
§11-5 常見的計算機麯麵建模方法
思考題
第十二章 立體的錶麵展開
§12-1 平麵立體的錶麵展開
§12-2 麯麵立體錶麵——可展麯麵的展開
§12-3 麯麵立體錶麵——不可展麯麵的近似展開
§12-4 變形接頭的展開
§12-5 展開圖的CAD技術
思考題
第十三章 軸測投影
§13-1 概述
§13-2 正軸測圖
§13-3 斜軸測圖
思考題
第十四章 透視投影
§14-1 透視投影的基本知識和術語
§14-2 點的透視投影
§14-3 直綫的透視投影
§14-4 平麵立體的透視
思考題
參考文獻
前言/序言
本書初版於1957年由原高等教育部組織編寫,王锡祉主編。第二、三版(張述慶主編),第四版(萬祖基主編),第五版(孫海濱主編)和第六版(王丹虹主編)分彆於1963、1979、1985、1992和2003年齣版。本書第四版獲國傢教委頒發的全國第一屆高等學校優秀教材優秀奬,第五版獲教育部科技進步三等奬,第六版獲遼寜省精品教材奬。本書第七版是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材和“十二五”普通高等教育本科國傢級規劃教材,高等教育齣版社“高等教育百門精品課程教材建設計劃”精品項目教材。
自本書初版發行以來,經過50多年的教學、教改實踐,五次修訂,已形成瞭成熟的畫法幾何基礎理論體係。本版參考瞭教育部高等學校工程圖學教學指導委員會2010年製訂的“普通高等院校工程圖學課程教學基本要求”,結閤近幾年教學改革實踐經驗修訂而成。
本書第六版根據時代要求在內容上進行瞭大幅度調整和增刪,以適應當時工程圖學課程教學內容、學時調整帶來的需要。本版在第六版的基礎上做瞭補充修訂,並建設瞭《畫法幾何學》教材網站,為廣大師生提供瞭豐富的教學資源和在綫學習環境。
本次修訂主要做瞭如下工作:
1.在保持原有畫法幾何知識理論體係不變.保持原教材文字簡練流暢的風格特點的基礎上,對教材內容進行瞭以下幾點修訂:①第三章增加瞭例題;②增加瞭求立體截斷麵實形的例題,加強換麵法的應用;③增加立體錶麵展開問題的計算機處理程序舉例;④根據計算機麯麵建模方法對麯麵進行瞭分類。
2.對與本書配套的習題集、電子教案和電子解題指導做瞭相應的修訂。
3.建設瞭畫法幾何學教材網站(http://graphics.dlut.edu.cn/textbooks),提供電子教案、電子解題指導、電子模型、動畫素材等豐富的教學資源下載,提供在綫網絡課程和測試,為學生提供自主學習環境。
4.對全書的插圖進行瞭檢查修訂,部分插圖重新構形。
書中帶水號的內容可根據教學需要選學。
與本書配套的數字課程資源同時發布在高等教育齣版社易課程網站,請登錄網站後開始課程學習(使用說明見書後)。
參加本版修訂工作的有王丹虹、柴曉艷、高菲,由王丹虹任主編。書中的立體圖由高菲潤飾。配套電子教案的修訂由陳霞完成。教材網站的建設由王丹虹、陳霞、柴曉艷、舒宏、馮鼕菊、王雪飛、李震、郭莉完成。
本修訂版由高等教育齣版社約請北京科技大學竇忠強教授審閱,竇忠強教授為本書提供瞭非常寶貴的修改意見,在此深錶謝意。
由於編者水平所限,本書難免存在一些缺點和錯誤,請使用本書的廣大讀者批評指正。
幾何的殿堂:解析《空間構建與投影原理》 (注:以下內容為針對一本假設的、與《畫法幾何學(第7版)》主題相近但內容完全不同的圖書——《空間構建與投影原理》所撰述的詳細簡介。此簡介旨在詳盡描述一個虛構的、側重於現代應用和理論基礎的幾何學著作,完全不涉及《畫法幾何學(第7版)》的具體內容。) --- 導言:重塑我們對三維世界的感知與錶達 在技術、工程、設計和藝術的交匯點上,精確地理解和描繪三維空間是實現創新和精密的基石。《空間構建與投影原理》(第X版,2024年修訂)並非一本傳統的幾何學教科書,它是一部深刻的、麵嚮21世紀挑戰的理論與應用手冊。本書的核心目標是超越歐幾裏得基礎,深入探討現代信息技術環境下,如何利用幾何學的公理體係和投影變換理論,實現復雜形體的數字化建模、高效的數據可視化以及跨學科的精確交流。 本書的結構設計旨在引導讀者從基礎的拓撲概念齣發,逐步攀升至先進的微分幾何和計算幾何的前沿。我們深信,真正的空間認知能力源於對基本投影關係的深刻理解,以及對數學抽象工具的熟練駕馭。 第一部分:基礎的重構——從拓撲到歐氏空間 本部分緻力於夯實讀者對空間本質的理解,重點關注那些超越傳統平麵幾何範疇的概念。 第一章:拓撲的視野與空間的連續性 我們從拓撲學的角度切入,探討什麼是空間,以及在形變不影響基本屬性(如連通性、邊界)的意義下,如何看待點、綫、麵的本質。詳細闡述瞭流形(Manifolds)的基本概念,為後續處理麯麵和復雜形體奠定理論基礎。本章著重分析瞭拓撲不變量在結構分析中的意義。 第二章:齊次坐標與透視變換 拋棄傳統的笛卡爾坐標係作為終極工具,本章引入瞭齊次坐標係統。這不僅僅是一種代數上的便利,更是理解現代圖形學和攝影測量的關鍵。我們深入剖析瞭射影幾何的基礎,特彆是透視投影的數學模型。通過矩陣運算,讀者將掌握如何精確描述和反轉從三維空間到二維平麵上的任意投影,包括單點透視、雙點透視的幾何約束。 第三章:嚮量代數與定嚮幾何 本章迴歸到嚮量空間,但強調其在三維定嚮中的應用。重點討論瞭叉積(Cross Product)在確定法嚮量和鏇轉軸上的物理意義,以及如何利用標量三重積來判斷空間中四點的共麵性與手性(Chirality)。幾何運算被提升到代數的高度,確保操作的嚴謹性。 第二部分:核心:三維形體的解析與構造 本部分是全書的技術核心,專注於如何利用解析方法來定義、錶示和操作三維實體。 第四章:參數化麯麵建模:貝塞爾與B樣條 在現代CAD/CAM領域,任何實體都是由參數化麯麵定義的。本章係統地介紹瞭貝塞爾麯綫和麯麵的構造原理及其在設計中的應用,隨後深入到更具工程實用性的B樣條(B-Splines)。我們詳細推導瞭基函數的性質,並展示瞭如何通過控製點矩陣來實現光滑連接(C0, C1, C2連續性)以及局部控製的優化方法。 第五章:微分幾何導論:麯率的測量 為瞭精確描述物體的“彎麯”程度,微分幾何必不可少。本章引入瞭第一、第二基本形式,並推導瞭主麯率(Principal Curvatures)和高斯麯率(Gaussian Curvature)的計算方法。這對於評估零件的應力分布和錶麵質量至關重要。 第六章:布爾運算與實體拓撲結構 在計算機輔助設計中,復雜形體往往通過對基本實體進行布爾集閤運算(並、交、差)來構建。本章的核心在於處理這些運算中産生的拓撲復雜性,例如如何保證運算結果的有效邊界錶示(如半邊數據結構),以及如何處理退化情形(如接觸點或共麵交界麵)。 第三部分:高級變換與空間數據的處理 本部分關注於幾何實體在不同參考係之間的轉換,以及如何在數字環境中高效地管理這些關係。 第七章:剛體運動與歐拉角/四元數 剛體變換(平移與鏇轉)是機器人學和動畫製作的基礎。本章詳細對比瞭歐拉角、鏇轉矩陣和四元數的優缺點。通過對四元數在避免萬嚮鎖(Gimbal Lock)方麵的優勢分析,讀者將學會如何安全、高效地描述任意三維鏇轉。 第八章:坐標係之間的變換與最小二乘擬閤 實際應用中,不同傳感器或模型可能定義瞭相互獨立的坐標係。本章教授如何利用點集匹配技術,結閤最小二乘法原理,計算齣最佳的鏇轉和平移矩陣,從而實現空間數據的配準(Registration)。這對於傳感器融閤和逆嚮工程具有直接的指導意義。 第九章:從三維到二維的數字化投影矩陣 本章將理論與現代圖形硬件相結閤。我們詳細解析瞭視圖變換管綫(View Transformation Pipeline),包括模型視圖矩陣(ModelView Matrix)和投影矩陣(Projection Matrix)的構建。重點闡述瞭透視除法(Perspective Divide)的數學機製,以及如何確保模型在屏幕空間中的正確顯示。 結論:幾何學的未來視野 《空間構建與投影原理》旨在培養讀者一種“幾何思維”——一種能夠將物理世界的問題轉化為可解的數學模型,並能用精確的幾何語言進行錶達的能力。本書不僅為從事機械設計、建築工程、計算機圖形學、虛擬現實(VR/AR)領域的專業人員提供瞭堅實的理論基礎,更鼓勵讀者思考幾何學在人工智能感知和空間數據科學中的前沿應用。掌握瞭這些原理,便掌握瞭構建和解析任何虛擬或實體世界的能力。