Инженерная геометрия и компьютерная графика где работать

Обновлено: 04.07.2024

Кафедра «Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика» входит в структуру Политехнического института СевГУ. Она осуществляет подготовку по соответствующим дисциплинам студентов всех технических направлений университета.

Знания, умения и навыки, приобретенные в курсе начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики, необходимы для изучения общеинженерных и специальных технических дисциплин, а также в последующей профессиональной деятельности. Умение пространственно мыслить, представлять форму предметов и их взаимное положение важно при машинном проектировании технических устройств.

В результате изучения курса у студентов формируется:

  • умение свободно ориентироваться в среде графических информационных технологий;
  • способность к обобщению и анализу пространственных форм и их отношений на основе графических моделей пространства;
  • наглядно-образное и конструктивно-геометрическое мышление, а также интуиция будущего специалиста, необходимая для инженерного и научного творчества;
  • навыки осознанного применения графических знаний и умений, опирающихся на знания функциональных и конструктивных особенностей технических объектов;
  • инженерные навыки: беглое чтение конструкторской документации, умение разрабатывать и использовать графическую документацию, решение инженерных задач с помощью чертежей, самостоятельная творческая и исследовательская работа.

Кафедрой ведется системная научно-методическая работа по совершенствованию учебного процесса. Коллективом кафедры издано более 200 методических и учебных пособий, направленных на улучшение усвоения учебного материала, регулярно публикуются научные статьи, ведется работа по патентованию изобретений. Сотрудники кафедры принимают участие в организации и проведении научно-технических конференций СевГУ.

Основные направления научных исследований кафедры:

  • совершенствование систем вентиляции, охлаждения;
  • использование новых материалов экозащиты;
  • вопросы прочности и надежности элементов машин;
  • динамические расчеты упруго-массовых моделей
  • исследования напряженно-деформированного состояния узлов;
  • диагностика механического оборудования;
  • оборудование и технологии измельчения резинотехнических отходов.

В научно-исследовательской работе кафедры принимают участие студенты и аспиранты университета. Преподаватели кафедры готовят студентов к участию в олимпиадах, научно-технических конференциях и конкурсах научных работ, ведут работу в студенческих научных объединениях по геометрической интерпретации физических параметров и совершенствованию конструктивных формообразований технических средств, по оптимизации поверхностей, графическим технологиям в машиностроении и др. Тематика научно-исследовательских работ студентов по решению самых различных задач пространственного и метрического характера постоянно расширяется.


Курс «Инженерная и компьютерная графика» способствует приобретению студентами уровня бакалавриата и специалитета графической грамотности. Его целью является подготовка обучающихся, направленная на развитие пространственного представления и воображения, конструктивно-геометрического мышления, способности к анализу и синтезу пространственных форм, реализуемая в виде разработки конструкторской документации.

Практическая подготовка студентов в области применения современных программных продуктов САПР достигается путем обеспечения условий, направленных на овладение современными методами двухмерного и трехмерного моделирования при разработке чертежей с применением автоматизированных систем проектирования «Компас-3D», AutoCAD, Inventor, SolidWorks.

  • О курсе
  • Формат
  • Информационные ресурсы
  • Требования
  • Программа курса
  • Результаты обучения
  • Формируемые компетенции
  • Направления подготовки

О курсе

Курс состоит из 10 разделов, в которых освещается процесс разработки оформления и чтения чертежей. Изучение теоретических основ начинается с освоения первого раздела, в котором рассматривается процесс изображения точки и прямой на комплексном чертеже (эпюре Монжа). Здесь же изучаются вопросы расположения прямых общего и частного положения относительно плоскостей проекций, взаимное расположение прямых.

Следующий раздел посвящен изучению способов задания плоскостей общего и частного положения на плоскостях проекций. В нем рассматриваются вопросы принадлежности прямой плоскости, взаимное расположение плоскостей.

При изучении подходов к решению метрических задач устанавливается наиболее оптимальный метод определения реальных размеров прямых и плоскостей.

В курсе последовательно рассматриваются способы задания гранных поверхностей и поверхностей вращения. Определяются способы нахождения проекций точек и линий, принадлежащих поверхностям, рассматривается способ построения наложенного и вынесенного сечения отдельных поверхностей и моделей. Здесь же студенты знакомятся с правилами построения линий пересечения различных поверхностей.

Раздел 7 посвящен изучению содержания Единой системы конструкторской документации (ЕСКД), грамотному изображению видов, разрезов и сечений модели на плоскости чертежа с учетом условностей и упрощений, простановке размерных линий. Также в нем рассматриваются подходы для изображения аксонометрических проекций.

Разделы 8, 9 направлены на формирование практических навыков создания 2D и 3D моделей в САПР Компас - 3D, AutoCAD, Inventor, SolidWorks. Студенты на практике осваивают интерфейс программного продукта, начиная с построения плоского чертежа. Далее темы, которые рассмотрены в предыдущих разделах, последовательно отрабатываются при выполнении компьютерных чертежей.

Бонусный раздел 10 содержит лекции, в которых ведущие представители бизнес-сообщества и промышленности делятся опытом и вдохновляют слушателей на новые свершения.

Формат

В состав курса входят видео-лекции продолжительностью 6-10 минут, материалы для самостоятельного изучения пользователями, анимационные ролики по решению различных задач инженерной графики с применением графических систем КОМПАС 3D, AutoCAD, Inventor, SolidWorks. Каждый раздел курса завершается заданиями на понимание теоретического материала.

Информационные ресурсы

1. Дегтярев, В.М. Инженерная и компьютерная графика: уч. для студ. учрежд. высш. проф. образования / В. М. Дегтярев, В. П. Затыльникова. - 3-е изд, стер. - Москва : Академия, 2012. - 240 с.

2. Фролов, С.А. Начертательная геометрия: уч. / 3-е изд, перераб. и доп. - Москва : ИНФРА-М, 2013. - 285с.

3. Чекмарев, А. А. Инженерная графика. Машиностроительное черчение: уч. / Москва : ИНФРА-М, 2013. - 396 с.

5. Пакеты прикладных программ: КОМПАС 3D

Требования

Для полноценного освоения учебного материала по дисциплине студент должен пройти предварительное изучение дисциплины “Основы технического черчения” (в объеме школьного материала).

Кроме того, студент должен уметь работать с технической литературой и иметь навыки работы с персональным компьютером.

Программа курса

Раздел 1. Точка, прямая

Неделя 1

Урок 1. Введение

Урок 2. Классификация методов проецирования

Урок 3. Комплексный чертеж

Урок 4. Способы построения недостающей проекции точки

Урок 5. Проецирование прямых линий общего и частного положения

Урок 6. Конкурирующие точки

Урок 7. Взаимное расположение прямых линий

Раздел 2. Плоскости

Неделя 2

Урок 1. Способы задания плоскостей

Урок 2. Плоскости общего и частного положения

Урок 3. Принадлежность точки и линии плоскости

Урок 4. Главные линии плоскости

Урок 5. Взаимное расположение прямой и плоскости

Урок 6. Взаимное расположение плоскостей

Раздел 3. Метрические задачи

Неделя 3

Урок 1. Основные метрические задачи

Урок 2. Определение натуральной величины отрезка. Часть 1. Метод прямоугольного треугольника

Урок 3. Определение натуральной величины отрезка. Часть 2. Методы преобразования чертежа

Урок 4. Определение натуральной величины отрезка. Часть 3. Метод вращения. Метод параллельного переноса

Урок 5. Определение натуральной величины угла

Урок 6. Определение расстояния от точки до прямой

Урок 7. Определение расстояния от точки до плоскости

Урок 8. Определение угла между прямой и плоскостью

Раздел 4. Поверхности. Часть 1

Неделя 4

Урок 1. Способы образования поверхностей

Урок 2. Способы задания поверхностей

Урок 3. Классификация поверхностей

Урок 4. Способы задания гранных поверхностей. Принадлежность точки и линии гранной поверхности. Наклонные поверхности

Урок 5. Способы задания поверхностей вращения. Принадлежность точки и линии поверхности вращения. Наклонные поверхности

Урок 6. Винтовые поверхности

Урок 7. Циклические и топографические поверхности

Раздел 5. Поверхности. Часть 2

Неделя 5

Урок 1. Определение натуральной величины сечения цилиндра

Урок 2. Определение натуральной величины сечения конуса

Урок 3. Определение натуральной величины сечения сферы

Урок 4. Определение натуральной величины сечения тора

Урок 5. Построение развертки гранных поверхностей

Урок 6. Построение развертки поверхностей вращения

Раздел 6. Пересечение поверхностей

Неделя 6

Урок 1. Построение линии пересечения поверхностей частного положения

Урок 2. Построение линии пересечения поверхностей, одна из которых является проецирующей. Пересечение двух гранных поверхностей. Часть 1

Урок 3. Построение линии пересечения поверхностей, одна из которых является проецирующей. Пересечение двух поверхностей вращения. Часть 2

Урок 4. Построение линии пересечения поверхностей, одна из которых является проецирующей. Пересечение гранной и поверхности вращения. Часть 3

Урок 5. Способ вспомогательных секущих плоскостей при пересечении поверхностей

Урок 6. Способ вспомогательных секущих сфер

Урок 7. Частный случай пересечения поверхностей. Теорема Монжа

Раздел 7. Наглядные изображения. Область их применения, правила их построения

Неделя 7

Урок 2. Понятие видов и их расположение на плоскости чертежа. Дополнительные и местные виды

Урок 3. Классификация разрезов. Разрезы простые и сложные

Урок 4. Определение натуральной величины фигуры сечения модели с отверстиями

Урок 5. Аксонометрические проекции. Коэффициенты искажения

Урок 6. Построение аксонометрических проекций окружностей

Урок 7. Построение аксонометрических проекций различных поверхностей и моделей

Раздел 8. Вариативный. Компьютерная графика. Часть 1

Неделя 8

КОМПАС 3D

Урок 1. Введение в КОМПАС 3D. Создание и редактирование документов. Знакомство с интерфейсом в документе «Чертеж». Ориентация в рабочем поле. Создание основных геометрических фигур

Урок 2. Вспомогательные прямые и точки. Параметризация фигур на чертеже. Редактирование геометрии

Урок 3. Построение сопряжений на 2D чертеже. Создание фасок/скруглений

Урок 4. Построение трех видов модели методом проекционного черчения на 2D чертеже

Урок 5. Выполнение разрезов видов

Урок 6. Простановка размеров на чертеже по ГОСТ 2.307-68

Урок 7. Заполнение основной надписи. Сохранение документа

Autodesk AutoCAD

Урок 1. Введение в AutoCAD. Создание и редактирование документов. Знакомство с интерфейсом в документе «Чертеж". Ориентация в рабочем поле. Создание основных геометрических фигур

Урок 2. Вспомогательные прямые и точки. Параметризация фигур на чертеже. Редактирование геометрии

Урок 3. Построение сопряжений на 2D чертеже. Создание фасок/скруглений

Урок 4. Построение трех видов модели методом проекционного черчения на 2D чертеже

Урок 5. Выполнение разрезов видов

Урок 6. Простановка размеров на чертеже по ГОСТ 2.307-68

Урок 7. Заполнение основной надписи. Сохранение документа

SolidWorks

Урок 1. Интерфейс SolidWorks. Инструменты, команды, операции, форматы, сохранение документов

Урок 2. Механизм параметрических ограничений и взаимосвязей, использование слоев

Урок 3. Построение сопряжений на 2D чертеже

Урок 4. Построение трех видов модели, 2D чертеж

Урок 5. Выполнение разрезов

Урок 6. Простановка размеров на чертеже по ГОСТ 2.307-68

Урок 7. Основная надпись чертежа

Раздел 9. Вариативный. Компьютерная графика. Часть 2

Неделя 9

КОМПАС 3D

Урок 1. Введение в 3D моделирование. Знакомство с интерфейсом в документе «Модель». Создание простейшей трехмерной фигуры

Урок 2. Методы выдавливания. Создание выреза

Урок 3. Знакомство с «деревом модели». Редактирование детали. Массивы

Урок 4. Сохранение и построение трех видов модели. Редактирование основных видов. Компоновка чертежа. Выбор масштаба

Урок 5. Создание простого сечения детали. Выполнение разрезов

Урок 6. Аксонометрическая проекция тела с вырезом в одну четверть

Урок 7. Выполнение оформления. Заполнение основной надписи. Сохранение и импортирование чертежа

Autodesk Inventor

Урок 1. Введение в 3D моделирование. Знакомство с интерфейсом в документе "Модель". Создание простейшей трехмерной фигуры

Урок 2. Методы выдавливания. Создание выреза

Урок 3. Знакомство с «деревом модели». Редактирование детали. Массивы

Урок 4. Сохранение и построение трех видов модели. Редактирование основных видов. Компоновка чертежа. Выбор масштаба

Урок 5. Создание простого сечения детали. Выполнение разрезов

Урок 6. Аксонометрическая проекция тела с вырезом в одну четверть

Урок 7. Выполнение оформления. Заполнение основной надписи. Сохранение и импортирование чертежа

SolidWorks

Урок 1. 3D моделирование, интерфейс, дерево конструирования, инструменты, построение моделей простой формы и получение сложных форм

Урок 2. Построение трех видов модели. Компоновка чертежа, выбор масштаба, 2D чертеж с разрезами

Урок 3. Аксонометрическая проекция тела с вырезом в одну четверть, пользовательские виды

Урок 4. Простановка размеров и примечаний на чертеже модели

Раздел 10. Бонусный

Неделя 10

Урок 1. Применение инженерной графики в промышленном дизайне

Урок 2. Autodesk Fusion 360 как инструмент промышленного дизайнер

Урок 3. Generative design: больше, чем метод

Урок 4. История технологий

Урок 5. Курс на деталь

Урок 6. BIM – это цифровые технологии в строительной отрасли

Результаты обучения

В результате освоения курса обучающиеся должны:

знать цели, задачи, области применения и основные понятия начертательной геометрии и инженерной графики; способы изображения прямой и плоскости на чертеже; положение прямой относительно плоскостей проекций; классификацию поверхностей; характеристику сечений поверхностей; общие методы построения и чтения чертежа; методы геометрического моделирования технических объектов; требования по составлению и оформлению конструкторской документации; требования к оформлению чертежей, изображению и оформлению надписи, изображению и обозначению элементов деталей;

уметь задавать точки, прямые, плоскости и многогранники на комплексном чертеже Монжа; строить многогранники, кривые линии, поверхности вращения, линейчатые поверхности, касательные линии и плоскости к поверхности, аксонометрические проекции; использовать пакеты прикладных программ для построения чертежей и изучения геометрических объектов; решать инженерно - геометрические задачи; применять в работе основные требования по составлению и оформлению конструкторской документации, к оформлению чертежей, изображению и оформлению надписи, изображению и обозначению элементов деталей;

владеть навыками задания точки, прямой, плоскости и многогранников на чертеже; решения метрических и позиционных задач; построения кривых линий и поверхностей вращения; пересечения поверхностей; применения правил выполнения наглядных изображений на основе аксонометрических проекций; использования нормативных документов и государственных стандартов при разработке конструкторской документации; навыками самостоятельной работы с литературой для поиска информации об отдельных понятиях, терминах, объяснения их решения в практических ситуациях; компьютерными средствами сбора, хранения и передачи информации.

Формируемые компетенции

ОПК-3 - Умение проектировать и разрабатывать продукцию, процессы и системы, соответствующие профилю образовательной программы, выбирать и применять соответствующие методики проектирования и разработки, включая передовые методы и технологии



Оксана Мухина,
к.т.н., доцент. В 1984 году окончила аэрокосмический факультет Московского авиационного института по специальности «Двухсредные летательные аппараты», квалификация: инженер-механик

Начертательная геометрия (НГ) является теоретической основой для моделирования пространственных форм и построения чертежа. Изучив законы НГ, студенты лучше поймут приемы и способы моделирования поверхностей в графических системах. Модели, выполненные на компьютере, позволят расширить рамки пространственного воображения. НГ изучается студентами в первом семестре. На освоение дисциплины отводится 180 ч, из них: лекции — 18 ч, практические занятия — 54 ч, самостоятельная работа студентов — 72 ч, экзамен — 36 ч. Учебную нагрузку распределим следующим образом: темы лекционных занятий посвящены исключительно вопросам начертательной геометрии, практические занятия разделим на два модуля: начертательная геометрия и компьютерное моделирование. На занятиях по начертательной геометрии студенты решают задачи и выполняют чертежи на ватмане вручную, с применением чертежных инструментов. На компьютерном моделировании — изучают основы графической системы и 3D-моделирования, а во второй половине семестра выполняют на компьютере задания по начертательной геометрии, которые связаны с геометрическими телами.

№ 1 — Изображение геометрических тел (рис. 1) — посвящено моделированию базовых 3D-примитивов по заданным параметрам без создания дополнительных элементов построения. Любую деталь можно представить как совокупность элементарных геометрических тел или их частей, поэтому очень важно на начальном этапе 3D-моделирования освоить данные операции.

Рис. 1

Рис. 2

Выпадающий список команд для создания примитивов в T-FLEX CAD (рис. 2) находится в группе команд Специальные. После выбора команды на 3D-сцене появляется соответствующий примитив, параметры которого задаются в служебном окне Примитив (рис. 3).

Рис. 3

Для каждого примитива доступны манипуляторы, позволяющие изменять размеры примитива, и манипуляторы для поворота его вокруг осевых линий X, Y, Z и перемещения вдоль этих осей (рис. 4).

Рис. 4

После моделирования композиции примитивов (рис. 5) выполняется 2D-чертеж, состоящий из трех основных видов и аксонометрической проекции.

Рис. 5

Для формирования чертежа по 3D-модели предназначена команда Проекция . Опция Создать три стандартных вида позволит выполнить три основных вида, опция Создать стандартный вид — Изометрия — аксонометрическую проекцию.

В результате выполнения задания (рис. 6) студент приобретает навыки моделирования, преобразования и перемещения в пространстве простейших 3D-примитивов и создания плоского чертежа, закрепляет знания о видах и проекциях.

Рис. 6

Следующие задания направлены на развитие у студентов пространственного воображения. Для проектировщика важно понимать и представлять, какие линии получаются в результате взаимного пересечения геометрических объектов. В начертательной геометрии такие задачи чаще всего решаются способом секущих плоскостей-посредников частного положения. Анализируя исходные данные, необходимо установить характер пересечения геометрических тел, вид и количество линий пересечения. Мысленно представить решение студенты первого курса могут с трудом, поскольку у них отсутствует опыт геометрического моделирования, пространственное воображение еще недостаточно развито, а в объеме школьной программы подобные задачи не решаются. Выполняя задания, студенты учатся анализировать геометрические формы, «видеть» линии пересечения объектов, представлять сложные тела в пространстве.

Рис. 7

№ 2 — Пересечение геометрических тел (рис. 7).

Построить полусферу и трехгранную призму и определить линию их пересечения.

В графической системе задача реализуется следующим образом:


На фронтальной плоскости (рис. 8) командой Центральная дуга из группы команд Эскиз строится четверть дуги.

Рис. 8

Радиус дуги задается в служебном окне (рис. 9). Из конечных точек дуги проводятся вертикальный и горизонтальный отрезки, соединяющиеся в начале координат (рис. 10). В результате образуется замкнутый контур. Если замкнутого контура не будет, вместо твердотельной получится тонкостенная модель полусферы.

Рис. 9

Рис. 10


Командой Вращение из группы команд Операции вращаем дугу на 360° относительно вертикальной оси (рис. 11).

Рис. 11

Рис. 12

Призма моделируется соответствующей командой Призма, параметры устанавливаются в служебном окне (рис. 12).

Положение призмы меняется с помощью манипуляторов.


Булевой операцией полусфера и призма объединяются в один объект (рис. 13).

Рис. 13

Основные виды на чертеже формируются опцией Создать три стандартных вида команды Проекция, аксонометрическая проекция создается опцией Создать стандартный вид -> Изометрия (рис. 14).

Рис. 14

Рис. 15

№ 3 — Пересечение геометрических тел плоскостями частного положения (рис. 15).

Построить в трех проекциях цилиндр со сквозным отверстием и пирамиду с вырезом.

Последовательность выполнения задания в графической системе:

1 Цилиндр и пирамида моделируются соответствующими командами по заданным размерам. Пирамида размещается в начале координат, цилиндр поворачивается и перемещается на заданное расстояние с помощью манипуляторов.

2 Для выполнения вертикального призматического отверстия в цилиндре на горизонтальной плоскости по размерам выполняется эскиз будущего отверстия (рис. 16).

Рис. 16

3 Командой Выталкивание эскиз выдавливается на длину, равную диаметру цилиндра, а затем получившаяся призма вычитается булевой операцией Вычитание .

4 Для выполнения горизонтального выреза в пирамиде на фронтальной плоскости по размерам выполняется его эскиз (рис. 17).

Рис. 17

5 Командой Выталкивание эскиз симметрично выдавливается в прямом и обратном направлениях на длину, равную радиусу окружности, в которую вписано основание пирамиды, а затем получившаяся призма вычитается булевой операцией Вычитание.

Результат моделирования геометрических тел представлен на рис. 18.

Рис. 18

6 Основные виды на чертеже формируются опцией Создать три стандартных вида команды Проекция, аксонометрическая проекция — опцией Создать стандартный вид -> Изометрия (рис. 19).

Рис. 19

Рис. 20

№ 4 — Изображение сложных геометрических тел (рис. 20).

Создать 3D-модель цилиндра с двойным проницанием, построить 2D-виды, выполнить разрезы и аксонометрическую проекцию.

В цилиндре имеются два отверстия: вертикальное и горизонтальное в виде четырехгранных призм. Обе призмы пересекаются между собой по двум замкнутым ломаным линиям. Кроме того, поверхность горизонтальной призмы пересекается с боковой поверхностью цилиндра. Характер пересечения — проницание. Контур отверстия на внешней поверхности цилиндра состоит из двух отдельно замкнутых линий.

В графической системе задача реализуется следующим образом:

1 Моделируется базовое геометрическое тело — Цилиндр.


2 На горизонтальной плоскости командой Прямоугольник по центру по размерам выполняется эскиз будущего вертикального призматического отверстия (рис. 21). Параметры прямоугольника задаются в служебном окне (рис. 22).

Рис. 21

Рис. 22

3 Командой Выталкивание эскиз выдавливается на длину, равную высоте цилиндра, а затем получившаяся призма вычитается из цилиндра булевой операцией Вычитание.

4 На фронтальной плоскости вычерчивается эскиз будущего горизонтального призматического отверстия (рис. 23).

Рис. 23

Рис. 24

5 Командой Выталкивание эскиз симметрично выдавливается в прямом и обратном направлениях на длину, равную радиусу цилиндра (рис. 24), а затем получившаяся призма вычитается из цилиндра булевой операцией Вычитание.


6 Для получения разреза целесообразно воспользоваться опцией Создать местный разрез из Автоменю команды Проекция. Границы местного разреза в графической системе определяются границами предварительно выполненной штриховки.

Командой Штриховка заштриховываются участки будущих разрезов с правой стороны видов (рис. 25). Контур штриховки задается Режимом ручного ввода контура из Автоменю.

Рис. 25

Рис. 26

7 Аксонометрическая проекция создается опцией Создать стандартный видИзометрия из Автоменю команды Проекция. При необходимости можно выполнить вырез одной четверти.

Оформленный чертеж представлен на рис. 26.

Изучение в первом семестре основ компьютерного моделирования и практические навыки проектирования в системе T-FLEX CAD в рамках дисциплины «Начертательная геометрия» закладывают базу для дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» и обеспечивают задел для более глубокого освоения системы. У студентов вырабатывается пространственное представление и расширяется воображение. Компьютерные технологии, безусловно, способствуют повышению интереса к освоению дисциплины. Однако не стоит забывать о том, что графические системы — всего лишь инструмент для воплощения технических замыслов пользователя.

Надеюсь, вышеизложенная информация будет полезна моим коллегам — преподавателям начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики.

* Федеральный Государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств (уровень бакалавриата) [Текст]: утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 12.03.2015 № 200 / Министерство образования и науки Российской Федерации. — Москва: 2015.



Оксана Мухина,
к.т.н., доцент. В 1984 году окончила аэрокосмический факультет Московского авиационного института по специальности «Двухсредные летательные аппараты», квалификация: инженер-механик

Начертательная геометрия (НГ) является теоретической основой для моделирования пространственных форм и построения чертежа. Изучив законы НГ, студенты лучше поймут приемы и способы моделирования поверхностей в графических системах. Модели, выполненные на компьютере, позволят расширить рамки пространственного воображения. НГ изучается студентами в первом семестре. На освоение дисциплины отводится 180 ч, из них: лекции — 18 ч, практические занятия — 54 ч, самостоятельная работа студентов — 72 ч, экзамен — 36 ч. Учебную нагрузку распределим следующим образом: темы лекционных занятий посвящены исключительно вопросам начертательной геометрии, практические занятия разделим на два модуля: начертательная геометрия и компьютерное моделирование. На занятиях по начертательной геометрии студенты решают задачи и выполняют чертежи на ватмане вручную, с применением чертежных инструментов. На компьютерном моделировании — изучают основы графической системы и 3D-моделирования, а во второй половине семестра выполняют на компьютере задания по начертательной геометрии, которые связаны с геометрическими телами.

№ 1 — Изображение геометрических тел (рис. 1) — посвящено моделированию базовых 3D-примитивов по заданным параметрам без создания дополнительных элементов построения. Любую деталь можно представить как совокупность элементарных геометрических тел или их частей, поэтому очень важно на начальном этапе 3D-моделирования освоить данные операции.

Рис. 1

Рис. 2

Выпадающий список команд для создания примитивов в T-FLEX CAD (рис. 2) находится в группе команд Специальные. После выбора команды на 3D-сцене появляется соответствующий примитив, параметры которого задаются в служебном окне Примитив (рис. 3).

Рис. 3

Для каждого примитива доступны манипуляторы, позволяющие изменять размеры примитива, и манипуляторы для поворота его вокруг осевых линий X, Y, Z и перемещения вдоль этих осей (рис. 4).

Рис. 4

После моделирования композиции примитивов (рис. 5) выполняется 2D-чертеж, состоящий из трех основных видов и аксонометрической проекции.

Рис. 5

Для формирования чертежа по 3D-модели предназначена команда Проекция . Опция Создать три стандартных вида позволит выполнить три основных вида, опция Создать стандартный вид — Изометрия — аксонометрическую проекцию.

В результате выполнения задания (рис. 6) студент приобретает навыки моделирования, преобразования и перемещения в пространстве простейших 3D-примитивов и создания плоского чертежа, закрепляет знания о видах и проекциях.

Рис. 6

Следующие задания направлены на развитие у студентов пространственного воображения. Для проектировщика важно понимать и представлять, какие линии получаются в результате взаимного пересечения геометрических объектов. В начертательной геометрии такие задачи чаще всего решаются способом секущих плоскостей-посредников частного положения. Анализируя исходные данные, необходимо установить характер пересечения геометрических тел, вид и количество линий пересечения. Мысленно представить решение студенты первого курса могут с трудом, поскольку у них отсутствует опыт геометрического моделирования, пространственное воображение еще недостаточно развито, а в объеме школьной программы подобные задачи не решаются. Выполняя задания, студенты учатся анализировать геометрические формы, «видеть» линии пересечения объектов, представлять сложные тела в пространстве.

Рис. 7

№ 2 — Пересечение геометрических тел (рис. 7).

Построить полусферу и трехгранную призму и определить линию их пересечения.

В графической системе задача реализуется следующим образом:


На фронтальной плоскости (рис. 8) командой Центральная дуга из группы команд Эскиз строится четверть дуги.

Рис. 8

Радиус дуги задается в служебном окне (рис. 9). Из конечных точек дуги проводятся вертикальный и горизонтальный отрезки, соединяющиеся в начале координат (рис. 10). В результате образуется замкнутый контур. Если замкнутого контура не будет, вместо твердотельной получится тонкостенная модель полусферы.

Рис. 9

Рис. 10


Командой Вращение из группы команд Операции вращаем дугу на 360° относительно вертикальной оси (рис. 11).

Рис. 11

Рис. 12

Призма моделируется соответствующей командой Призма, параметры устанавливаются в служебном окне (рис. 12).

Положение призмы меняется с помощью манипуляторов.


Булевой операцией полусфера и призма объединяются в один объект (рис. 13).

Рис. 13

Основные виды на чертеже формируются опцией Создать три стандартных вида команды Проекция, аксонометрическая проекция создается опцией Создать стандартный вид -> Изометрия (рис. 14).

Рис. 14

Рис. 15

№ 3 — Пересечение геометрических тел плоскостями частного положения (рис. 15).

Построить в трех проекциях цилиндр со сквозным отверстием и пирамиду с вырезом.

Последовательность выполнения задания в графической системе:

1 Цилиндр и пирамида моделируются соответствующими командами по заданным размерам. Пирамида размещается в начале координат, цилиндр поворачивается и перемещается на заданное расстояние с помощью манипуляторов.

2 Для выполнения вертикального призматического отверстия в цилиндре на горизонтальной плоскости по размерам выполняется эскиз будущего отверстия (рис. 16).

Рис. 16

3 Командой Выталкивание эскиз выдавливается на длину, равную диаметру цилиндра, а затем получившаяся призма вычитается булевой операцией Вычитание .

4 Для выполнения горизонтального выреза в пирамиде на фронтальной плоскости по размерам выполняется его эскиз (рис. 17).

Рис. 17

5 Командой Выталкивание эскиз симметрично выдавливается в прямом и обратном направлениях на длину, равную радиусу окружности, в которую вписано основание пирамиды, а затем получившаяся призма вычитается булевой операцией Вычитание.

Результат моделирования геометрических тел представлен на рис. 18.

Рис. 18

6 Основные виды на чертеже формируются опцией Создать три стандартных вида команды Проекция, аксонометрическая проекция — опцией Создать стандартный вид -> Изометрия (рис. 19).

Рис. 19

Рис. 20

№ 4 — Изображение сложных геометрических тел (рис. 20).

Создать 3D-модель цилиндра с двойным проницанием, построить 2D-виды, выполнить разрезы и аксонометрическую проекцию.

В цилиндре имеются два отверстия: вертикальное и горизонтальное в виде четырехгранных призм. Обе призмы пересекаются между собой по двум замкнутым ломаным линиям. Кроме того, поверхность горизонтальной призмы пересекается с боковой поверхностью цилиндра. Характер пересечения — проницание. Контур отверстия на внешней поверхности цилиндра состоит из двух отдельно замкнутых линий.

В графической системе задача реализуется следующим образом:

1 Моделируется базовое геометрическое тело — Цилиндр.


2 На горизонтальной плоскости командой Прямоугольник по центру по размерам выполняется эскиз будущего вертикального призматического отверстия (рис. 21). Параметры прямоугольника задаются в служебном окне (рис. 22).

Рис. 21

Рис. 22

3 Командой Выталкивание эскиз выдавливается на длину, равную высоте цилиндра, а затем получившаяся призма вычитается из цилиндра булевой операцией Вычитание.

4 На фронтальной плоскости вычерчивается эскиз будущего горизонтального призматического отверстия (рис. 23).

Рис. 23

Рис. 24

5 Командой Выталкивание эскиз симметрично выдавливается в прямом и обратном направлениях на длину, равную радиусу цилиндра (рис. 24), а затем получившаяся призма вычитается из цилиндра булевой операцией Вычитание.


6 Для получения разреза целесообразно воспользоваться опцией Создать местный разрез из Автоменю команды Проекция. Границы местного разреза в графической системе определяются границами предварительно выполненной штриховки.

Командой Штриховка заштриховываются участки будущих разрезов с правой стороны видов (рис. 25). Контур штриховки задается Режимом ручного ввода контура из Автоменю.

Рис. 25

Рис. 26

7 Аксонометрическая проекция создается опцией Создать стандартный видИзометрия из Автоменю команды Проекция. При необходимости можно выполнить вырез одной четверти.

Оформленный чертеж представлен на рис. 26.

Изучение в первом семестре основ компьютерного моделирования и практические навыки проектирования в системе T-FLEX CAD в рамках дисциплины «Начертательная геометрия» закладывают базу для дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» и обеспечивают задел для более глубокого освоения системы. У студентов вырабатывается пространственное представление и расширяется воображение. Компьютерные технологии, безусловно, способствуют повышению интереса к освоению дисциплины. Однако не стоит забывать о том, что графические системы — всего лишь инструмент для воплощения технических замыслов пользователя.

Надеюсь, вышеизложенная информация будет полезна моим коллегам — преподавателям начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графики.

* Федеральный Государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 15.03.04 Автоматизация технологических процессов и производств (уровень бакалавриата) [Текст]: утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 12.03.2015 № 200 / Министерство образования и науки Российской Федерации. — Москва: 2015.

Читайте также: