ИКГ. Инженерная компьютерная графика учебник. Инженерная и компьютерная графика
 Скачать 4.53 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ ИНСТИТУТ ХОЛОДА И БИОТЕХНОЛОГИЙ А.Г. Буткарев, Б.Б. Земсков ИНЖЕНЕРНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА Учебно-методическое пособие Санкт-Петербург 2015 2 УДК 681.3.06 Буткарев А.Г., Земсков Б.Б. Инженерная и компьютерная гра- фика. Учеб.- метод. пособие. – СПб.: Университет ИТМО; ИХиБТ, 2015. – 109 с. Даны общие сведения о построении графических объектов в соответствии с ГОСТ, а также графический пакет AutoCAD. Описаны основные команды, их назначение, активизация и управление ими при создании чертежа. Рассмотрен чертеж геометрического объекта и при- мер выполнения упражнения с использованием основных функций AutoCAD. Предложены варианты индивидуальных заданий. Издание предназначено для всех направлений бакалавриата всех форм обучения. Рецензент: кандидат техн. наук А.А. Прилуцкий Рекомендовано к печати редакционно-издательским советом Института холода и биотехнологий В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет». Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена программа его развития на 2009–2018 годы. В 2011 году Университет получил наименование «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных техно- логий, механики и оптики». Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2015 Буткарев А.Г., Земсков Б.Б., 2015 3 Назначение курса инженерной и компьютерной графики Инженерная и компьютерная графика – одна из дисциплин, со- ставляющих общеинженерную подготовку инженерно-технических специалистов, занимающихся проектированием машин, аппаратов и технологического оборудования. В результате изучения инженерной и компьютерной графики студент должен: 1. Ознакомиться с теоретическими основами построения изобра- жений (включая аксонометрические проекции) точек, прямых, плоскостей и отдельных видов линий и поверхностей. 2. Изучить способы построения изображений простых предметов и относящиеся к ним условности стандартов ЕСКД. 3. Научиться правильно выполнять различные виды изображений на чертежах и закрепить навыки графического оформления чер- тежей, применяя разрешенные ГОСТами типы линий, масшта- бы, шрифты, построения лекальных кривых и сопряжений и нанесения размеров. 4. Ознакомиться с общими понятиями о видах соединений дета- лей и отличительными особенностями их изображения на чер- тежах. 5. Уметь читать чертежи сборочных единиц, уметь выполнять эти чертежи, учитывая требования стандартов ЕСКД. 6. Ознакомиться с основами выполнения чертежа средствами компьютерной графики с использованием графического пакета AutoCAD. Порядок изучения курса Инженерная графика – одна из дисциплин, составляющих осно- ву подготовки инженеров по инженерно-техническим специально- стям, цель изучения курса – получить знания и навыки выполнения и чтения изображений предметов на основе метода прямоугольного проецирования, выполненных в соответствии со стандартами ЕСКД, научиться пользоваться стандартами и справочными материалами, получить навыки компьютерного способа изготовления чертежей. Изучение курса технического черчения рекомендуется вести в следующем порядке: 4 1. Ознакомиться с темой по программе и методическими указани- ями к выполнению работы. 2. Изучить стандарты, необходимые для выполнения графической работы по данной теме. 3. Выполнить графическую работу по теме по порядку, указанно- му в методических указаниях. Логическим продолжением является выполнение двух лабора- торных работ и индивидуального задания с использованием графиче- ского пакета AutoCAD. Чертежи, помещенные в методических указаниях, не являются эталонами выполнения, а служат лишь примерами расположения ма- териала на листе, характеризуют объем и содержание темы. Инженерная графика Контрольные работы Основная форма работы студентов – это выполнение графиче- ских работ по темам, указанным в программе. Все графические рабо- ты для студентов заочного обучения разбиты на две части. Первая часть контрольной работы содержит материал, охваты- вающий общие правила выполнения чертежей (геометрическое и про- екционное черчение и элементы разъемных соединений) по темам 1, 2, 3 и 4. Вторая часть работы содержит материал машиностроительного черчения и компьютерной графики. Каждую часть работы отсылают на рецензию. Рецензирование контрольной работы является основной формой руководства самостоятельной работой студентов со стороны препода- вателей. Прорецензированную работу вместе с рецензией возвращают студенту. Замечания рецензента на чертежах нельзя удалять – они должны остаться до предъявления чертежей на зачете. На повторную рецензию, в случае большого количества ошибок и необходимости их исправления, нужно высылать всю работу полно- стью со всеми предыдущими рецензиями по ней. 5 Зачет по курсу Установлены следующие основные правила зачетов по курсу: сдача зачета проводится в дни и часы, установленные расписанием; к зачету допускаются студенты, полностью выполнившие работы, установленные рабочей программой. Готовность работы определяется наличием положительной ре- цензии. Рекомендации по выполнению чертежей Все чертежи по темам 1; 2; 3; 4 должны быть выполнены в соот- ветствии с ГОСТами ЕСКД и отличаться четким и аккуратным ис- полнением на чертежных листах формата А3 (ГОСТ 2.301-68). Обво- дить чертеж следует, принимая толщину сплошных основных линий равной 0,8÷1,0 мм, а толщину остальных линий – согласно ГОСТ 2.303-68. Тема 1. Построение очертания кулачка Данные для построения очертания кулачка индивидуальные. Они представлены в вариантах. Студент выполняет тот вариант зада- ния, номер которого соответствует сумме трех последних цифр его шифра. Если, например, пробный шифр студента 681133, то он во всех чертежах по темам первой части контрольной работы выполняет 7-й (1+3+3=7) вариант. Графическую работу выполнить на листе чертежной бумаги формата А3 (420х297) карандашом. На начальном этапе работы сту- дент должен изучить положения ГОСТ 2.301-68, 2.302-68, 2.304-68. Ознакомиться с содержанием чертежа своего варианта. Изучить по- строение лекальных кривых входящих в состав кулачка своего вари- анта (глава 34.2 [1]). Для построения касательной к заданной точке эллипса необходимо соединить еѐ его фокусами. Биссектриса полу- ченного угла является нормалью к эллипсу в заданной точке. Прямая, перпендикулярная к нормам, есть касательная к эллипсу в заданной точке. 6 Плавные переходы от одной прямой или кривой линии к другой называются сопряжениями. Для построения сопряжений необходимо изучить материал, изложенный в главе 35 [1]. Построение очертания кулачка в каждом из вариантов начинают с нанесения осей OX и OY. Затем строят лекальные кривые по задан- ным параметрам и выделяют участки кривых, входящие в очертания кулачка и определить точки плавного перехода. Обозначение R x пока- зывает, что радиус определяется построением. На чертеже вместо R x следует поставить соответствующее число со знаком * (размер для справок). Варианты заданий приведены в таблице1. Пример выполнения чертежа по теме 1 приведен на рис.1. 7 Таблица 1 8 Продолжение таблицы 1 9 Ри с. 1 10 Тема 2. Построение трѐх изображений по двум заданным Задание по теме 2. Построить третье изображение по двум за- данным и аксонометрическую проекцию предмета с вырезом одной четверти (пример выполнения – рис 2). Индивидуальные задания ука- заны в таблице 2 (слева над изображением – номера вариантов). Гра- фическую работу выполнить на листе чертежной бумаги формата А3 карандашом. Порядок выполнения 1. Изучить ГОСТ 2.305-68, 2.307-68 и рекомендованную литерату- ру. Внимательно ознакомиться с конструкцией детали и опреде- лить еѐ основные геометрические тела, из которых она состоит. 2. Выделить на листе бумаги соответствующую площадь для каж- дого вида. 3. После построения трех видов нужно выполнить необходимые разрезы. Обозначения и изображения разрезов должно соответ- ствовать ГОСТу. При симметричных изображениях следует обязательно соединять половину разреза с половиной вида. Фронтальные, горизонтальные, профильные и местные разрезы обычно располагаются на месте соответствующих основных ви- дов. Штриховка частей предмета, расположенных в секущей плоскости, осуществляется сплошной тонкой линией с интерва- лом штрихов 2÷3 мм. После построения трѐх изображений и соответствующих разре- зов следует нанести размеры в соответствии с ГОСТ 2.307-68. Общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным и доста- точным для изготовления и контроля изделия (максимум размеров располагать на главном виде). Аксонометрическая проекция предмета выполняется в соответ- ствии с требованиями ГОСТ 2.317-69. Линии штриховки сечений в аксонометрических проекциях наносят параллельно одной из диаго- налей проекций квадратов, лежащих в соответствующих координат- ных плоскостях. 11 Таблица 2 Варианты заданий по теме 2 12 Продолжение таблицы 2 13 Продолжение таблицы 2 14 Продолжение таблицы 2 15 Ри с. 2 16 Тема 3. Построение трѐх изображений и аксоно- метрической проекции предмета по его описанию ЗАДАНИЕ ПО ТЕМЕ 3. Построить три изображения и аксоно- метрическую проекцию предмета с двумя отверстиями – призматиче- ским и цилиндрическим. Описания предмета и отверстий выбрать в соответствии со своим вариантом из табл. 3 и табл. 4 (пример выпол- нения – на рис. 3). Работу выполнить на листе чертежной бумаги формата А3 карандашом. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ. Ознакомиться с содержанием чер- тежа к теме 3 (рис. 3) и изучить указания по выполнению задания к новой теме. Внимательно изучить данные, представить себе форму предмета в пространстве. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ. Выполнение за- дания по теме 3 требует мысленного представления предмета, чертеж которого затем должен быть выполнен, т.е. приступить к выполнению чертежа следует только после того, как будет уяснена конструкция предмета. Построив три вида внешней формы предмета, следует выпол- нить на главном виде призматическое отверстие по форме и размерам, данным в табл. 4 Затем построить проекции этого отверстия на виде сверху и виде сбоку. После этого построить проекции цилиндриче- ского отверстия, начав построение с вида сверху. Построение выпол- нять тонкими линиями (s/3), применяя штриховые линии для невиди- мого внутреннего контура предмета. После построения трех видов нужно выполнить разрезы. При заданных формах предмета потребуется выполнить три разреза: гори- зонтальный, фронтальный и профильный. Обозначения и изображения разрезов должны соответствовать правилам ГОСТ 2.305-68 . При симметричных изображениях следует обязательно соединять половину разреза с половиной вида. При этом виде показывают штриховыми линиями внутренний контур. После построения трех изображений предмета следует нанести размеры в соответствии с ГОСТ 2.307-68. Обратите внимание на то, что ни один из размеров одного изображения не должен повториться на других изображениях. За основу нанесения размеров нужно взять параметры геометрических поверхностей. 17 Заключительный этап при выполнении графической работы 3 – это построение наглядного изображения в диметрической прямо- угольной проекции. Таблица 3 Описание предмета и цилиндрического отверстия к заданию по теме 3 № варианта Внешняя форма предмета Цилиндрическое отвер- стие 1, 19 Шестиугольная правильная приз- ма. Диаметр окружности, описан- ной вокруг шестиугольника осно- вания, равен 90 мм. Две вершины основания лежат на горизонталь- ной оси симметрии. Высота приз- мы 100 мм. Сквозное отверстие с вертикально располо- женной осью, прохо- дящей через центр ше- стиугольника. Диаметр отверстия 30 мм. 2, 18 Пятиугольная правильная призма. Пятиугольник основания вписан в окружность диаметром 90мм. Од- на из вершин пятиугольника ле- жит на вертикальной оси симмет- рии основания и является бли- жайшей к глазу наблюдателя. Вы- сота призмы 100 мм. Диаметр отверстия 30 мм, вертикально распо- ложенная ось проходит через центр пятиуголь- ника. 3, 17, 25 Четырехугольная правильная призма. Сторона основания квад- рата 70 мм. Вершины квадрата лежат на горизонтальной и верти- кальной осях симметрии основа- ния. Высота призмы 100 мм. Диаметр отверстия 25 мм. Вертикально рас- положенная ось прохо- дит через центр квадра- та. 4, 16, 24 Прямой круговой цилиндр. Диа- метр основания 90 мм. Высота цилиндра 100 мм. Вертикально располо- женное отверстие диа- метром 25 мм проходит до верхней плоскости призматического отвер- стия 5, 15, 23 Сфера диаметром 100 мм. На вы- соте 30 мм от экватора сфера сре- зана горизонтальной плоскостью. Сквозное отверстие диаметром 30 мм. Ось отверстия совпадает с вертикальной осью сферы. 18 Продолжение таблицы 3 6, 14, 22 Четырехугольная правильная призма. Сторона квадрата основа- ния 70 мм. Вершины квадрата ле- жат на горизонтальной и верти- кальной осях симметрии основа- ния. Высота призмы 100 мм. Сквозное отверстие диаметром 30 мм. Вер- тикально расположен- ная ось отверстия про- ходит через центр квадрата. 7, 13, 21 Шестиугольная правильная приз- ма. Диаметр окружности, вписан- ной в шестиугольник основания, равен 80 мм. Две вершины осно- вания лежат на вертикальной оси симметрии. Высота призмы 100 мм. Сквозное отверстие диаметром 25 мм. Вер- тикально расположен- ная ось отверстия про- ходит через центр ше- стиугольника. 8, 12, 20 Сфера диаметром 100 мм. На уровне 30 мм под экватором сфера срезана горизонтальной плоско- стью. Сквозное отверстие диаметром 25 мм. Ось отверстия совпадает с вертикальной осью сферы. 9, 11, 26 Пятиугольная правильная призма. Пятиугольник основания вписан в окружность диаметром 90 мм. Одна из вершин пятиугольника лежит на вертикальной оси сим- метрии основания и является ближайшей к глазу наблюдателя. Высота призмы 100 мм. Сквозное отверстие диаметром 25 мм. Вер- тикально расположен- ная ось проходит через центр пятиугольника. 10, 27 Прямой круговой цилиндр диа- метром 90 мм. Высота цилиндра 100 мм. Вертикально располо- женное отверстие диа- метром 30 мм до верх- ней плоскости призма- тического отверстия. 19 Таблица4 20 Продолжение таблицы 4 Ри с. 3 21 22 Тема 4. Виды соединений 4.1. Общие сведения о видах соединений и параметры резьб При изучении различного вида соединений необходимо четко пред- ставлять себе, что они подразделяются на разъемные и неразъемные. Разъемным соединением называется такое соединение, которое допускает многократную сборку и разборку без нарушения целостно- сти всех деталей соединения (соединения крепежными резьбовыми деталями, штифтами, шпонками, а также зубчатые и шлицевые со- единения). К неразъемным соединениям относятся: сварное, клепаное, со- единения, полученные пайкой, склеиванием, запрессовкой с натягом. В таких соединениях отделение одной детали от другой сопровожда- ется их частичным разрушением. Резьбовые соединения могут быть отнесены к одному из двух типов: 1.Соединения выполняемые непосредственным свинчиванием соединяемых деталей . 2. Соединения, осуществляемые с помощью специальных со- единительных деталей , таких как болты, винты , шпильки и пр. Основным элементом всех резьбовых соединений является резь- ба ,которая имеет следующие основные параметры : Профиль резьбы – контур сечения резьбы в плоскости, прохо- дящий через еѐ ось. Номинальный диаметр резьбы (d) – наружный диаметр резьбы на стрежне. Шаг резьбы (p) – расстояние между соседними одноименными боко- выми сторонами профиля, измеренное вдоль оси резьбы. Ход резьбы (P h ) – относительное осевое перемещение винта (гайки) за один оборот. Для однозаходных резьб ход P h =P, для многозаходных резьб ход ра- вен шагу P, умноженному на число ходов n, то есть P h =P×n. 23 По эксплуатационному назначению резьбовые соединения могут быть неподвижными и подвижными. Резьбы применяемые для неподвиж- ных соединений, называются крепежными. Все крепежные резьбы имеют треугольный профиль с углом при вершине 60 или 55. Резьбы, применяемые в подвижных резьбовых соединениях, называ- ются ходовыми. Эти резьбы служат для преобразования вращательно- го движения (винта) в прямолинейное (гайки). Резьбовые соединения могут быть неподвижными и подвиж- ными. Резьбы, применяемые для неподвижных соединений, называют крепежными. Все крепежные резьбы имеют треугольный профиль с углом при вершине 60 или 55 . В зависимости от эксплуатационного назначения к этим резьбам предъявляются требования по обеспече- нию либо только прочности соединения, либо прочности и герметич- ности (гидро- и пневмосистемы и т.п.). К крепежным резьбам относятся: метрическая цилиндрическая, метрическая коническая и коническая дюймовая резьба с углом про- филя 60 , а также трубная цилиндрическая дюймовая резьба с углом профиля 55 (рис. 4). Сюда же относится и дюймовая резьба, которая в РФ применяется лишь для изготовления запасных частей к импорт- ному оборудованию, а в отечественных разрабатываемых конструк- циях не применяется. Рис. 4 Все конические крепежные резьбы имеют конусность поверх- ности, на которой выполнена резьба, 1:16. Характерной особенностью метрической конической и трубной конической резьб является воз- можность их применения в соединении с одноименной цилиндриче- ской резьбой, что создает преимущество в сравнении с конической дюймовой резьбой. Конические резьбы характеризуются размерами наружного и внутреннего диаметров, измеренными в основной плоскости резьбы, которая перпендикулярна оси конуса. Если деталь с наружной резь- бой (трубу) без натяга завернуть в муфту, то она завернется на неко- 24 торую глубину L(рис. 5), которая определяет положение основной плоскости на трубе относительно ее торца. В основной плоскости наружный и внутренний диаметры конической резьбы равны этим же диаметрам одноименной цилиндрической резьбы. Рис. 5 Резьбы, применяемые в подвижных резьбовых соединениях, называются ходовыми. Эти резьбы служат для преобразования вра- щательного движения (винта) в прямолинейное (гайки). Примером применения ходовой резьбы можно назвать винтовой домкрат и ходо- вой винт токарного станка. К ходовым резьбам относятся: трапецеидальная, имеющая профиль равнобочной трапеции с углом |