Сборник 70 студ конференции БГТУ

491

Построим центральную проекцию отрезка АВ на плоскость π1 (А1 В1). Найдём точки пересечения проекции отреза с горизонтальной проекцией эллипсоида (). Определим проекции точек D и F на проекции отрезка АˈВˈ (Dˈ Fˈ). Полученные точки будут являться точками пересечения прямой АВ с трехосным эллипсоидом.

Данная задача решена с использованием при построении только линейки.

Рис. 1. Построение точек пересечения прямой АВ с трёхосным эллипсоидом

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Начертательная геометрия и графика» С.Л. Эманова

К.М. Лосицкая, А.А. Рулик КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА И ОБЛАСТИ ЕЕ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Объект исследования: трехмерная графика.

Результаты, полученные лично автором: проведен обзор и сравнительный анализ основных средств трехмерной графики, построена трехмерная твердотельная модель консервного ножа в программе 3d-max.

Трехмерная графика настолько прочно вошла в нашу жизнь, что мы сталкиваемся с ней, порой даже не замечая ее. Разглядывая интерьер комнаты на огромном рекламном щите, наблюдая, за спецэффектами в остросюжетном фильме, многие не догадываются, что перед ними не реальные съемки, а результат работы мастера трехмерной графики. Область применения трехмерной графики необычайно широка: от рекламы и киноиндустрии до дизайна интерьера и производства компьютерных игр.

При создании рекламы трехмерная графика помогает представить продвигаемый товар в наиболее выгодном свете, например, с ее помощью можно создать иллюзию идеально белых рубашек, кристально чистой минеральной воды, аппетитно разломленного шоколадного батончика, хорошо пенящегося моющего средства и т.д. В реальной жизни рекламируемый объект может иметь какие-нибудь недостатки, которые легко скрыть, используя в рекламе трехмерных «двойников». После применения моющего средства посуда блестит гораздо более тускло, чем в рекламе, а волосы после использования шампуня не выглядят так красиво, как на экране телевизора. Причина этого проста: слишком чистая посуда — всего лишь просчитанное компьютером изображение, такие тарелки в реальности не существуют.

Использование компьютерных технологий при проектировании и разработке дизайна интерьера помогает увидеть конечный вариант задолго до того, как обстановка будет воссоздана.

Трехмерная графика позволяет создавать трехмерные макеты различных объектов (кресел, диванов, стульев и т. д.), повторяя их геометрическую форму и имитируя материал, из которого они созданы. Чтобы получить

492

полное представление об определенном объекте, необходимо осмотреть его со всех сторон, с разных точек, при различном освещении.

Трехмерная графика позволяет создать демонстрационный ролик, в котором будет запечатлена виртуальная прогулка по этажам будущего коттеджа, только начинающего строиться.

Что же касается киноиндустрии, то в этой отрасли компьютерная графика сегодня незаменима. Трудно поверить в то, что для одного из первых фильмов серии «Звездные войны» сцену падающего водопада создавали при помощи обыкновенной соли. При помощи редактора трехмерной графики можно без труда смоделировать любой водопад,

четырех элементов, каждый из которых создается при помощи сплайнов. трехмерных кривых

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Начертательная геометрия и графика» М.Н. Левой

Ю.В. Мамаева РАЗВЕРТКА ПОВЕРХНОСТИ

Объект исследования: развертка поверхности.

Результаты, полученные лично автором: выполнен обзор разных способов построения развертки поверхности.

493

Многие технические конструкции изготавливаются из гибкого листового материала. Заготовки этих конструкций представляют собой их развертки. Построение разверток изделий и изделий по их разверткам - важная техническая задача. Умение построения разверток имеет огромное практическое значение при конструировании различных изделий из листового материала.

Разверткой поверхности называется плоская фигура, получаемая совмещением поверхности с плоскостью без складок и разрывов. Поверхности бывают развертываемыми и неразвертываемыми.

Развертываемой называется поверхность, которая совмещается с плоскостью без складок и разрывов: все многогранные поверхности (пирамида, призма), некоторые линейчатые (конус, цилиндр, торс).

Неразвертываемой называется поверхность, которая при совмещении с плоскостью имеет складки и разрывы: нелинейчатые поверхности (сфера, эллипсоид и др.).

Существуют следующие способы построения разверток развертываемых поверхностей: триангуляции, нормального сечения, раскатки.

Способ триангуляции (треугольников) основан на возможности построения единственного (по форме) треугольника по его заданным сторонам.Этот способ используется для построения разверток любых многогранных поверхностей, а также для построения приближенных и условных разверток кривых поверхностей. Развертка боковой поверхности пирамиды представляет собой плоскую фигуру, состоящую из треугольников

– граней пирамиды и многоугольника - основания. Поэтому построение развертки пирамиды сводится к определению натуральной величины ребер и граней пирамиды.

Алгоритм построения развертки многогранника способом триангуляции:

1.Те грани многогранника, у которых число сторон больше трех разбиваются на треугольники.

2.Определяются натуральные величины сторон треугольников.

3.На плоскости последовательно строятся треугольники, из которых состоят грани многогранника.

Развертка конической поверхности выполняется аналогично развертке пирамиды, предварительно вписав в конус n-угольную пирамиду. Если задана поверхность прямого кругового конуса, то развертка его боковой поверхности представляет круговой сектор.

Алгоритм построения развертки многогранника способом нормального сечения:

1.Пересечь поверхность многогранника плоскостью, перпендикулярной его ребрам.

2.Определить натуральную величину нормального сечения.

3.Найти натуральную величину ребер многогранника.

4.На свободном месте чертежа развернуть контур нормального сечения в отрезок прямой.

494

5.Через концы отрезков провести перпендикуляры, соответствующие натуральной величине ребер.

6.К боковой поверхности призмы достроить ее основания.

Способ раскатки применяется для построения точной призматической поверхности в том случае, когда основание призмы параллельно одной плоскости проекций, а ее ребра параллельны другой плоскости проекций. Этот способ можно использовать для построения приближенной развертки цилиндрической поверхности. В этом случае в цилиндрическую поверхность вписывается n-угольная призма. Чем больше углов в призме, тем точнее развертка.

Сущность метода: вращением вокруг линий уровня (рёбер призмы) последовательно совмещаем все боковые грани призмы в одну плоскость, пристраиваем нижнее и верхнее основания.

Для неразвертываемых поверхностей строят условные развертки. Алгоритм их построения следующий:

1.Поверхность разрезают на несколько частей.

2.Каждую из этих частей аппроксимируют развертываемой поверхностью (гранной, цилиндрической, конической).

3.Строят развертки развертываемых поверхностей, которыми аппроксимируют данную поверхность.

Совокупность этих разверток и будет являться условной разверткой данной поверхности.

Построение условной развертки сферы способом вспомогательных цилиндров состоит в том, что данную поверхность вращения разбивают с помощью меридианов на сравнительно узкие, равные между собой доли. Заменяют каждую долю поверхности сферы отсеком цилиндрической поверхности, касающейся ее по главному меридиану (радиус цилиндра равен радиусу сферы). Границами отсека цилиндрической поверхности будут плоскости меридианов, ограничивающие долю поверхности сферы. Далее строят приближенную развертку отсека цилиндрической поверхности.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Начертательная геометрия и графика» В.А. Герасимова

Р.С. Маркелов ЭЛЕМЕНТЫ ДЕТАЛИРОВАНИЯ ЧЕРТЕЖА ОБЩЕГО ВИДА

СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ

Объект исследования: деталирование чертежа общего вида поворотного стола для фрезерного станка.

Результаты, полученные лично автором: приобретен начальный опыт деталирования чертежа общего вида.

Деталированием чертежа общего вида называется выполнение рабочих чертежей деталей сборочной единицы.

На рис.1 представлена 3D-модель поворотного стола для фрезерного станка, являющаяся червячным редуктором. Наиболее сложным для

495

деталирования были чертежи стола (верхняя деталь) и особенно корпус (нижняя деталь), в котором помещаются детали червяного редуктора.

Рис.1. 3-D модель поворотного стола для фрезерного станка

Проектировать редуктор ещё предстоит на кафедре «Детали машин», а на кафедре «НГиГ» пока выполняется деталирование.

При деталировании приходится работать с изображениями деталей, что всегда сложнее, чем эскизировать с натуры. Необходимо развивать пространственные представления и техническое мышление, чтобы успешно справиться с этим заданием.

В этой работе требуется, прежде всего, разобраться с наружной и внутренней формой деталей, соединенных между собой свинчиванием и сочленением, при этом основываются на изображении чертежа общего вида и описании работы механизма. Усвоив правила выполнения чертежа общего вида, разбираются с работой изделия и изображениями чертежа.

Внешняя и внутренняя форма детали задана поверхностями на разных изображениях. Чтобы представить по ним форму детали надо иметь качественную подготовку по проекционным основам инженерной графики.

С помощью преподавателя разбиралась конструкция гнезд в корпусе под червяк в сборе, определялись линии пересечения его поверхностей, положение и форма ребер для центральной внутренней выступающий части корпуса. Помощь была нужна и при определении расположения и количества отверстий под крепежные винты.

Представить несложные детали можно в полном объёме. Для таких, как корпус, на первом этапе удается представить его по частям, которые в дальнейшем соединяются в единое целое.

После того как форма детали выявляется, выбирается главное изображение и намечается необходимое количество изображений. В этом также нужна помощь преподавателя, особенно, при выполнении чертежа корпуса. Не всегда понятно, какое изображение целесообразнее использовать для показа того или иного элемента детали, а в корпусе таких элементов немало.

496

С выбором масштаба изображений и формами чертежа вопросов значительно меньше. Впрочем, иногда ошибочно выбирается нестандартный масштаб.

Много вопросов по нанесению размеров и особенно обозначению шероховатости поверхностей. Сказывается отсутствие производственной практики.

При выполнении смежного с корпусом стола в первую очередь надо иметь в виду, что эти детали работают в одном изделии и имеют соприкасающиеся поверхности.

В этом деталировании закладываются основы для дальнейших графических работ, среди которых и первый конструкторский проект по деталям машин и основам конструирования.

Рабо выполнена под руководством доц. каф. «Начертательная геометрия и графика» В.Ф. Цыпленкова

М.А.Новиков СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ БКШМ

ПРИ ПОМОЩИ 3D ГРАФИКИ

Объект исследования: 3D модель двигателя МТ-11.

Результаты, полученные лично автором: создана 3D модель двигателя МТ-11, с бескривошипно-шатунным механизмом.

Компьютерное 3D моделирование получило широкое распространение в машиностроении. Это позволяет с минимальными затратами проработать всю деталь и произвести ее расчет без представления в твердотельном исполнении. В настоящий момент комплекс программ, позволяющих произвести моделирование очень широк – начиная от любительских программ и заканчивая промышленными.

В настоящее время все двигателестроительные фирмы в условиях постоянной конкуренции стремятся к повышению качества своей продукции: технико-экономических и экологических показателей двигателей, их ресурса, надежности. Поэтому периодически возникает необходимость модернизации или создания новых двигателей, отвечающих тем или иным требованиям.

Одним из вариантов повышения мощности ДВС является замена преобразующего механизма (ПМ). Достойной заменой данного преобразующего механизма может служить реечно-зубчатый механизм преобразования энергии возвратно поступательно движения поршня во вращательное движение приводного вала.

Для изучения данного ПМ была проработана возможность конструктивной установки его на двигатель МТ-11. При помощи 3D графики в графическом пакете КОМПАС 3D были смоделированы все узлы и агрегаты данного двигателя с новым БКШМ.

Было проведено моделирование нагрузок, действующих на реечный блок ПМ. Результаты расчета представляются в виде изображения на конструкции эквивалентных напряжений.

497

Для натурного исследования, а также снятия механических динамических характеристик была проработана 3D модель преобразующего механизма. Данная модель приводится в действие от сжатого воздуха и состоит из цилиндра с оппозитно расположенными поршнями и жестко соединенными между собой двумя зубчатыми рейками. Между рейками на осях цилиндра расположен зубчатый сектор с приводным валом.

Для обеспечения работоспособности физической модели двигателя с бес-кривошипно - шатунным преобразующим механизмом (БКШМ) была разработана и смоделирована система газораспределения.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Начертательная геометрия и графика» Е.В .Афониной, ст. преп. каф. «Тепловые двигатели» С.А. Киселева

М.С. Постникова РЕШЕНИЕ ПОЗИЦИОННЫХ ЗАДАЧ СПОСОБОМ

КОМБИНИРОВАННОГО ПРОЕЦИРОВАНИЯ

Объекты исследования: трехосный эллипсоид и прямая общего положения.

Результаты, полученные лично автором: построены точки пересечения прямой общего положения с трёхосным эллипсоидом.

При решении задач на построение точек пересечения прямой с поверхностью используется способ вспомогательных секущих плоскостей. В сечении трёхосного эллипсоида плоскостью будет получаться лекальная кривая - эллипс. Чтобы избежать необходимости строить эллипс применим способ косоугольного проецирования на дополнительную плоскость проекций, при котором эллипс преобразится в окружность.

На рис. 2 заданы трёхосный эллипсоид и прямая общего положения. Необходимо построить точки пересечения.

Рис. 2. Нахождение точек пересечения прямой АВ с трёхосным эллипсоидом

498

Решение задачи.

Через вертикальную ось эллипсоида проведём горизонтальнопроецирующую плоскость ,параллельную заданной прямой.

Через точку D проведем горизонталь DD1 – касательную к горизонтальной проекции эллипсоида. Примем эту горизонталь (DD1) за направление проецирования.

Новую плоскость проекций выберем так, чтобы диаметральное сечение эллипсоида, проходящее через точку D, проецировалось в окружность диаметром, равным большой оси эллипсоида.

Принимаем точку D1 за точку схода следов новой плоскости проекций. Из точки D1 проводим дугу радиусом равным большой оси эллипсоида до пересечения с касательной проходящей через точку F и получаем точку F1. Новая ось X1 проходит через точки D1 F1. На новой плоскости проекций строим центр эллипсоида. Строить проекцию эллипсоида нет необходимости, сразу строим линию пересечения эллипсоида горизонтально-проецирующей плоскостью – окружность m1. Затем на новой плоскости проекций строим прямую А1 В1. Находим точки их пересечения K1 и N1 .

Осуществляем построение проекций точек K и N на плоскости проекций π1 π2. Определяем видимость прямой.

Работа выполнена под руководством доц. каф. «Начертательная геометрия и графика» С.Л. Эманова.

Д.С. Саврухин МОБИЛЬНЫЕ ПРИЛОЖЕНИЯ АСКОН: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В

УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Объект исследования: мобильные приложенияASCON.

Результаты, полученные лично автором: произведен краткий обзор мобильных приложений ASCON, предложены варианты их использования в учебном процессе.

КОМПАС:24 — новый просмотрщик 3D-моделей и чертежей, созданных в КОМПАС-3D или КОМПАС-График.КОМПАС:24 позволяет просматривать на смартфонеили планшете сборочные модели *.a3d, модели деталей *.m3d, чертежи и фрагменты документов в форматах *.cdw и *.frw.

Основные функции приложения: вращение, перемещение, масштабирование и панорамирование изображения. Имеется возможность выбора стандартных видов отображения загруженной модели. КОМПАС:24 имеет функцию динамическогосечения плоскостью,позволяющую постепенно проникать вовнутрьспроектированного изделия, просматривая взаимноерасположение в конструкции всех деталей.

Приложение обеспечивает быстрый и удобный доступ к пользовательским чертежам и моделям свозможностью просмотра содержимого файла приоткрытии.

499

КОМПАС:24 может использоваться студентами для демонстрации преподавателю выполненных чертежей и моделей. Это позволит экономить аудиторное время, затрачиваемое на проверку работ.

При организации коллективной работы над общим проектом существуют определенные сложности, связанные с информационным «отрывом» от рабочего места, для преодоления которых компанией ASCONсоздано приложение ЛОЦМАН:24. Данное приложение позволяет просматривать документы из базы данных,создавать и получатьзадания, а также вестипереписку, касающуюсявыполнения текущегозадания.Таким образом, ЛОЦМАН:24 позволяет проектировщику быть мобильнее и быстрее

идержать все задания и деловые коммуникации не в голове, а в базе данных.

Спомощью приложения SubDivFormer попробовать себя в свободном моделировании могут обладатели устройств с ОС Android и iOS.SubDivFormer выполняет простейшие функции 3D-моделирования, и, хотя и не позволяет производить операции с точным заданием параметров, тем не менее, может быть успешно применен при разработке внешнего облика будущего изделия, создании общей концепции внешнего вида, промышленном дизайне. Приложение развивает пространственное воображение и творческие способности инженера.

Работа выполнена под руководством ст. преп. каф. «Начертательная

геометрия и графика» М.А. Притула

Д.А. Сащенко НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ

СИГНАЛИЗАЦИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕЕЗДАХ

Объект исследования: неохраняемый железнодорожный переезд. Результаты, полученные лично автором: собрана статистика

происшествий, разработана функциональная схема сигнализации.

Пересечение железнодорожных путей на одном уровне с ними (переезд) является объектом повышенной опасности. Несмотря на принимаемые меры безопасности, столкновения железнодорожных составов с автотранспортом не исключены. Так, например, в 2013 году произошло 273 столкновений, в которых пострадал 209 человек, а для 64 человек происшествие закончилось летальным исходом. За 2014 года произошло 263 столкновения, в которых пострадали 222 человека и 57 погибли.

За полтора века эксплуатации железнодорожного транспорта накоплен большой опыт по предотвращению столкновений. В частности – предприняты мероприятия по обустройству переездов разными типами сигнализации и предохранительных устройств. При наезде локомотива на соответствующие датчики включается звуковая и световая сигнализация, заранее предупреждающая участников движения о возникновении опасности столкновения с железнодорожным составом и запрещающая их дальнейшее движение. Кроме того, на большинстве переездов опускается шлагбаум, а на