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不用绘图工具和仪器，以目测比例按一定的画法及要求徒手绘制的图样，称为草图。草图常用于以下场合：
①在初步设计阶段，常用草图表达设计方案。
②在机器修配或仿制时，需要在现场测绘，徒手绘出草图，再根据草图绘制正式工作图。
③在参观访问或技术交流时，草图是一个很好的表达工具。
因此，工程技术人员应具备徒手绘图的能力。
徒手绘图应基本上做到：图形正确、线型分明、比例匀称、字体工整、图面整洁。
画直线时，首先标出直线的两端点，然后执笔悬空沿直线方向比画一下，掌握好方向和走势后再落笔画线。画较短的线段时，小手指及手腕不宜紧贴纸面；画较长线段时，眼睛看着线段终点，轻轻移动手腕沿着要画的方向画直线，如图 1.31 所示。
图 1.31 直线的画法
画 45°，30°，60°等常用角度时，首先根据两直角边的比例关系，在两直角边上定出两点，然后连接而成。
画圆时，应过圆心先画两条垂直的中心线，再根据半径大小用目测在中心线上定出 4点，然后过这 4 点画圆。画较大圆时，可过圆心加两条 45°的斜线，在斜线上再定 4 点，然后过这 8 点画圆，如图 1.32 所示。
图 1.32 圆的画法
画圆角的方法如图 1.33 所示。其画法步骤是：首先根据圆角半径的大小，在分角线上定出圆心位置；然后过圆心分别向两边引垂线定出圆弧的起点与终点，同时在分角线上也定一个圆弧上的点；最后过这 3 点作圆弧。
图1.33 圆角的画法
椭圆的画法如图 1.34 所示。其画法步骤是：首先画椭圆长、短轴，定出长、短轴顶点；然后过 4 个顶点画出矩形；最后徒手作椭圆与此矩形相切。
图 1.34 椭圆的画法
人类生存与社会生产力发展水平的密切相关，科技创新驱动着历史车轮飞速旋转，为人类文明进步提供了不竭动力源泉。科技创新是改变世界的重要力量，工程和产品是它的直接成果，不断地造福人类。
在人类不断发展过程中，几何和图学作为人类表达与交流的重要途径，在人类发展史中写下辉煌的篇章。公元前 35000 年到公元前 3000 年的新石器时代，人类已学会用图形记录日常生活，古埃及人、中国人使用石头在岩石上刻画，记录当时的生活场景。
公元前 600 年到前 400 年，古希腊就在几何上取得了丰富的成就。泰勒斯发现了直径对应的圆周角为直角，即若A，B，C是圆周上的 3 点，且AC是该圆的直径，那么∠ABC必然为直角。墨子在《墨经》中也给出了圆的定义：“圆，一中同长也。”随后，毕达哥拉斯发现了以它名字命名的毕达哥拉斯定理，几乎同一时期中国《周髀算经》中称为“勾股定理”。
公元前 400 年到前 100 年，古希腊几何学的集大成者欧几里得完成了古代几何的著名著作《几何原本》，阿基米德发明了螺旋线。这一时期，我国也出现了早期的建筑规划图。公元前 100 年到公元 100 年，欧洲古罗马维特鲁威创作了《建筑十讲》，成就了古罗马建筑巅峰时期。我国汉代张苍归纳了战国、秦、汉时期的数学成就，编写了《九章算术》。
宋崇宁二年（1103 年），李诫在两浙工匠喻皓《木经》基础上编成《营造法式》。它是中国第一本详细论述建筑工程做法的官方著作，书中规范了各种建筑做法，解决了透视图的数学原理。元代薛景石在 1261 年梓人遗制中，以图文并茂的方式描述了很多古代木制机具的设计；王祯在皇庆二年（1313 年）编成的农书，记录了大量农具和纺织机械的设计。
在欧洲文艺复兴时期，意大利建筑学家布鲁内列斯基在 1435 年前后采用透视原理表达建筑结构。1525 年，德国的迪勒已应用互相垂直的三画面画过人脚、人头的正投影图和剖面图。意大利的天才科学家、发明家、画家达·芬奇采用图文的方式留下的大量的设计，保存下来的手稿大约有 6 000 页。明代宋应星的《天工开物》是中国 17 世纪的工艺百科全书，用图文方式记录了农业、手工业等生产技术。明代开始，我国开始受到西方科技的影响，在传教士帮助下王徽完成了《远西奇器图说》，全面介绍西方机械设计。雍正七年（1729），年希尧在意大利传教士郎世宁的帮助下完成《视学》，图文并茂地阐述透视原理。
1798 年，法国数学家蒙日创立了画法几何学，奠定了工程图形设计的理论基础。它是课程核心的学习内容之一，后面会详细阐述。1871 年，我国著名清末科学家徐寿引进和传播国外的先进的科学技术，设计制造了我国第一台蒸汽机和轮船。
进入 19 世纪，欧美等发达国家开始制订工程图的标准，为大规模工业生产奠定了基础。
20 世纪 50 年代，MIT在Tom Waston主导下开始制造的数字化时代，推动了计算机图形学发展；随着计算机集成电路的发展，70 年代美国出现了MicroCAD；80 年代出现了AutoCAD等工程绘图软件；90 年代出现了Solidworks，Catia，Pro ／ E等三维设计软件，使传统基于平面二维设计方法发生了革命性的变化。
进入 21 世纪，出现了 3D打印、计算机模拟、数字化工厂等以数字化为代表的新科技领域。近年来，数字化城市、VR／ AR技术成为图形学领域的研究热点。