物体被光线照射后，在平面上形成影像，这种现象称为投影。形成投影必须具备的五个要素是光源、投影线、物体、投影面和投影图。按照光线、投影线及形成图像的不同，投影分为中心投影（见图1-15）和平行投影（见图1-16），而平行投影又可分为正投影和轴测投影（见图1-12）。中心投影的投影线为放射形，集中交汇于投影中心（光源）；而平行投影的投影线相互平行。正投影是指平行的投影线垂直于投影面；而轴测投影是指平行的投影线不垂直于投影面。
图1-15 中心投影
图1-16 平行投影
由于正投影图能真实地反映物体的形态和大小、经过适当充实（引入规则）后，不仅能表现物体的形体轮廓和表面形态，还可表现物体的内部构造。因此，运用投影原理和绘制正投影图是工程制图的基本手法。识读工程图必须掌握投影图的基本原理及其表现手法。
物体是由几何形体构成的，而几何形体是由众多的点、线、面组成的。正投影的性质表现为点、线、面的投影关系，可概括为以下几条：
（1）点在任何面上的投影为一点［见图1-17（a）］。
（2）垂直于投影面的直线，投影为一点［见图1-17（b）］；平行于投影面的直线段，投影为反映实长的直线段［见图1-17（c）］；倾斜于投影面的直线段，投影为小于实长的直线段［见图1-17（d）］。
（3）垂直于投影面的平面，投影为一条直线［见图1-17（f）］；平行于投影面的平面，投影为反映实大的平面［见图1-17（e）］；倾斜于投影面的平面，投影为小于实大的平面［见图1-17（g）］。
掌握这些特性是识图的基础，应利用实物进行比划和思考，以加深理解。工程制图在于尽量利用反映实际大小和形状的投影条件，以完美真切地表现物体的本来面貌。
任何一个物体都具有长、宽、高三个方向的尺度，这就是立体形的“三向度”。由于长、宽、高的三个方向是相互垂直的，而任何一个正投影的平面图形只能反映两个方向的尺度，因此，至少要有三个方向相互垂直的平面所形成的三个投影图，才能完整地表现物体的形状和大小［见图1-18（a）］。这种三个相互垂直的投影面及其投影关系，在制图学上称为“三面投影体系”。
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图1-17 正投影性质
（a）点的正投影；（b）直线垂直投影面；（c）直线平行投影面；（d）直线倾斜投影面；（e）平面平行投影面；（f）平面垂直投影面；（g）平面倾斜投影面
在一张图纸上，要同时绘制三个不同方向的投影图，就必须使投影面展开［见图1-18（b）］，形成相互有联系的三面投影图［见图1-18（c）］。即正面投影图（Ⅴ面）、水平面投影图（H面）、侧面投影图（W面）。
三面投影图在表现同一物体时，相互之间具有以下四种规律性的关系：
（1）位置关系。正面投影图在上，水平面投影图在正面投影图下方（对齐），侧面投影图在正面投影图的侧向［见图1-18（c）］。
（2）三等关系。指的是高平齐、长对正、宽相等［见图1-18（c）］。每个投影图上所表示的两向尺度，在三个投影图上必须一致。
（3）方向关系。每个投影图上只表示两个方向，正面投影图表示长和高，水平投影图表示长和宽，侧面投影图表示高和宽。
（4）增减关系。由于物体形态的复杂性和对应面的非一致性，仅用三个投影图来表现，往往不足。因此，常需增加投影视图。而有些简单的形体（如圆柱、圆锥等），只要两个投影图就能表现。所以，投影图的数目在工程图上，可以按照形体特点进行增加或减少。
图1-18
（a）三面投影直观图；（b）三面投影展开；（c）三面投影
绘制三面投影图必须熟练掌握上述四种关系，并能灵活运用。在工程识图中也必须掌握这些原理，方可从平面图形及其关系中形成立体造形。因此，除了学习一些专著外，还要多做绘制三面投影图的练习（利用模型实物画投影图或利用轴测图绘制三面投影图）。图1-19和图1-20为三面正投影图的举例。
工程制图主要是根据三面投影图原理，运用三向视图来表现建筑物、构筑物及其构配件的形体，这就是平面图、立面图和侧面图。为了深入反映其内部形态与构造，也是采用内外结合的“三视图”（见图1-11）来表示的，这就是建筑上的平面图、立面图和剖面图。工程详图也是按照投影原理（放大比例）绘制的。由此可见，掌握投影原理及作图方法，对建筑识图是十分重要的。
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