Начертательная геометрия и компьютерная графика что это
Во всех технических университетах и техникумах есть предметы, которые связаны с черчением. Начертательная геометрия и инженерная графика являются продолжателями двух школьных дисциплин: черчения и геометрии. Все эти науки связаны между собой неразрывно. Но, тем не менее, везде свои требования, программы и методы изучения.
Необходимые инструменты
К сожалению, далеко не во всех школах и техникумах есть черчение. Учащимся будет сложнее освоить инженерную графику, но при желании можно наверстать упущенное. Почему выше говорилось о геометрии? Она нужна обязательно при изучении фигур, для построения, анализа. Как без геометрии можно догадаться, что угол наклона луча 45 градусов? Или что такое прямой угол? Чертежи по инженерной графике не обходятся без необходимых инструментов. Часто встречаются многоугольники, конусы, сферы и другие фигуры из геометрии.
Нужно умение пользоваться линейкой и карандашом, а также циркулем, транспортиром, угольником и офицерской линейкой при необходимости. Начертательная геометрия и инженерная графика требуют иметь при себе все необходимое. Рекомендуется учитывать, что сплошные линии у фигур выделяются карандашом с толстым грифелем. Любой учащийся не должен забывать на такие дисциплины брать с собой набор простых карандашей, обязательно следует взять цветные, потому что в начертательной геометрии некоторые сложные задачи требуют разные цветные выделения линий. Ластик нужно положить рядом с карандашами заранее, чтобы не забыть.
Начертательная геометрия и непонимающие студенты
На первом курсе в первом семестре технической специальности все преподаватели и студенты сталкиваются с неприятностью. По какой-то причине почти 90% учащихся из потока не могут понять эту науку. Им кажется, что происходит какая-то странность: что и откуда берется, как построили эту линию?
Многие преподаватели стараются демонстрировать задачи не только на доске, но и по-настоящему. Например, возьмут в руки пирамиду и попросят студентов сказать, как будут проецироваться точки от пирамиды на доске. Одно слово "проецироваться" уже начинает пугать слушателей. На самом деле все очень просто. Говоря простыми словами, нужно точками отметить на доске углы пирамиды и нарисовать линии, ведущие от пирамиды к поверхности доски. Начертательная геометрия и инженерная графика сильно отличаются в плане освоения студентами. Вторая дисциплина проще.
Как помочь студенту? Нужно ему посоветовать представлять предметы. Например, пусть возьмет непрозрачные линейку и угольник. Линейка будет в левой руке почти у глаз, а угольник на парте. Что он видит? Часть тела угольника стала невидимой. Значит, на чертеже нужно отметить невидимые линии пунктиром.
Инженерная графика и ее особенности
Те, у кого было черчение, нового практически ничего не узнают. Чертить детали намного интереснее, чем фигуры и их проекции на поверхность. Как правило, во втором семестре нелюбимую начертательную геометрию заменяет инженерная и компьютерная графика. Для студентов наступает облегчение.
Здесь также нужно запастись терпением, а ещё важно иметь усидчивость. Начертить грамотно деталь и при этом правильно ее расположить не так-то просто. А чтобы правильно расставить размеры, обозначения, чертежным шрифтом проставить символы, сделать все по ГОСТу, нужно пользоваться справочниками и учебниками.
Инженерная компьютерная графика - вот что привлекает любого студента. Намного проще сделать чертежи в виртуальном пространстве и распечатать на плоттере в компьютерном центре, чем заниматься этим, имея огромный лист ватмана и много свободного места.
Очень важно для успешной сдачи зачета или экзамена изучать не только соответствующую литературу, но и программы. Какие именно? "Компас", "АвтоКад", "АрчиКад" и другие. Все зависит от профиля вуза и программы.
Инженерная графика и доход
В настоящее время в сети интернет можно найти множество вакансий, где требуются инженеры со знанием "Автокада", "Компаса" или "Арчикада". Работу могут предлагать как в офисе, так и удаленно.
Поэтому тому, кто хочет получать приличную зарплату за проекты, стоит всерьез взяться за изучение таких дисциплин, как начертательная геометрия и инженерная графика. Со второй вариант заработка рассмотрен. С первой также можно зарабатывать, обучая студентов на дому или в колледже.
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.
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).
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).
После моделирования композиции примитивов (рис. 5) выполняется 2D-чертеж, состоящий из трех основных видов и аксонометрической проекции.
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.
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.
№ 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.
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.
Командой Вращение из группы команд Операции вращаем дугу на 360° относительно вертикальной оси (рис. 11).
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).
Основные виды на чертеже формируются опцией Создать три стандартных вида команды Проекция, аксонометрическая проекция создается опцией Создать стандартный вид -> Изометрия (рис. 14).
№ 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).
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).
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.
6 Основные виды на чертеже формируются опцией Создать три стандартных вида команды Проекция, аксонометрическая проекция — опцией Создать стандартный вид -> Изометрия (рис. 19).
№ 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).
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).
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.
7 Аксонометрическая проекция создается опцией Создать стандартный вид — Изометрия 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: