Аннотация курса
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1.Цель изучения дисциплины.
Получение:
-представлений о системе геометрических свойствах объектов и процессов, отраженных в графических моделях соответствующих им линий, поверхностей и геометрических тел, а так же о возможностях компьютерной технологии графического моделирования.
-знаний средств графического моделирования трехмерного пространства: комплексного, аксонометрического и «видового» чертежей, а так же графических языков представления информации на изображениях изделий, используемых в традиционной и компьютерной технологиях;
-умений строить и исследовать графические модели линий, поверхностей и геометрических тел, наиболее широко используемых в современной инженерной деятельности, проводить параметрический анализ и передавать информацию на графических моделях средствами традиционной и компьютерной технологий;
-опыта использования графического моделирования при разработке конструкторской документации на простые изделия, используемые в профессиональной деятельности.
Развитие системного образно-геометрического мышления, а так же воспитание графической и геометрической культуры современной научно-технической деятельности.
1.2. Задачи изучения дисциплины:
-формирование основ графической и геометрической культуры научно-технической деятельности, ориентированной на современные интеллектуальные технологии;
-ознакомление со структурой и функциями сборочных единиц общетехнического назначения при разработке соответствующей им проектно-конструкторской документации, с содержанием стадий проектирования и конструирования, а так же с возможностями графического моделирования средствами компьютерной графики в современных САПР;
-освоение теории графических отображений и построенных на её основе языков графического представления информации о линиях, поверхностях и геометрических телах; используемых в традиционной и компьютерной технологиях;
-овладение современной методологией решения задач при использовании системы алгоритмов и эвристик решения задач построения, исследования и передачи информации на графических моделях
-развитие умений применять графические и геометрические знания в решении практических задач.
1.3. Перечень дисциплин и разделов, знание которых требуется для изучения данной дисциплины:
-алгебра, геометрия и черчение в объеме средней школы;
-элементы аналитической и дифференциальной геометрии
-информатика и элементы программирования
-элементы деталей машин, теории машин и механизмов,
-элементы технологии обработки материалов.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание
Графические основы геометрического моделирования –ч.1
2.1.1. Инженерная и компьютерная графика как средство графогеометрического моделирования и как современная учебная дисциплина. Средства и методы графического моделирования трехмерного пространства. Линейные геометрические фигуры, гранные поверхности и многогранники.
Графические основы геометрического моделирования во взаимосвязи традиционной и компьютерной технологий инженерной деятельности, системология геометрических знаний. Трехмерное метрическое пространство, геометрические фигуры и соответствующая им система геометрических отношений и свойств. Система способов образования линейных гф. Виды проецирования и их инвариантные свойства. Основные типы обратимых отображений: комплексный и аксонометрический чертеж. Компьютерные модели аксонометрического (ач) и комплексного чертежей (кч), мировая и пользовательская система координат. Пространство задач (позиционно-аффинные и метрические) графического моделирования линейных г.ф. (точек, прямых и плоскостей) и система способов их решения.
Преобразования комплексного чертежа: вращение вокруг прямой частного положения и введение новой плоскости проекций. Система конечных, основных и модульных задач, решаемых с помощью преобразования кч. Графическое моделирование гранных поверхностей в традиционной и компьютерной технологиях.. Правильные многогранники. Средства 3D технологии компьютерной графики, используемые для моделирования простых и составных линейных гф.
2.1.2. Графогеометрическое моделирование криволинейных г.ф. (поверхностей и пространственных кривых). Система способов образования поверхностей как основа интеллектуальной базы знаний по их моделированию. Система способов построения пространственных кривых в их использовании, выборе и разработке.
Графическое моделирование поверхностей: задание, представление и изображение. Основные способы образования поверхностей: алгебраические, линейчатые и циклические, кинематические поверхности основных видов как представители системы способов их образования. Основы параметрического исследования поверхностей. Исследование геометрических свойств поверхностей по их графическим моделям. Представление моделей поверхностей в компьютерной графике. Работа с параметрическими моделями поверхностей примитивов и конструирование поверхностей средствами аффинных преобразований. Взаимодействие пространства модели и пространства листа.
Пространственные кривые – основные свойства, способы образования и направления применения в науке и технике. Базовый способ образования пространственных кривых пересечением поверхностей. Обобщенный алгоритм графического моделирования пространственных кривых в системе способов их построения: конструирование посредника, выбор посредника и использование частных случаев взаиморасположения поверхностей и их положения относительно плоскостей проекций. Развернутый алгоритм решения задач на пересечение поверхностей: задание, представление и изображение пространственной кривой, и его информационное обеспечение. Параметрическое исследование пространственной кривой и выявление её геометрических свойств по графической модели. Технология моделирования пространственных кривых средствами компьютерной графики. Трехмерная полилиния, редактирование трехмерной полилинии.
2.1.3. Алгоритмы построения, параметрического исследования и передачи информации на графических моделях геометрических тел. Графические языки представления информации о форме и положении геометрических тел (виды, сечения и разрезы), а так же о размерах соответствующих им параметров.
Геометрические тела как отсеки пространства ограниченные поверхностями и как совокупность тел «примитивов». Алгоритм построения изображений геометрических тел и их оформления (виды, сечения и разрезы - ГОСТ 2.305-68). Параметризация геометрических тел и нанесения размеров формы (ГОСТ 2.307-68). Оптимизация в построении изображений геометрических тел как основа разработки графических моделей деталей.
Сопоставление 2D и 3D технологий моделирования геометрических тел. Твердотельные примитивы. Особенности работы с Булевыми операциями над моделями геометрических тел. Создание твердотельных объектов путем выдавливания, объединения, вычитания. Формирование разрезов и сечений твердотельных объектов. Технология перехода из пространства модели в пространство листа при разработке графических моделей геометрических тел.
2.1.4. Компьютерная технология графогеометрического моделирования Средства и методы компьютерной графики в сопоставлении с традиционной технологией графического моделирования. Стандартное представление интерфейса в графических пакетах (меню, рабочий стол, командная строка, панель инструментов, строка информации, палитра свойств)
Классификация систем компьютерного моделирования. Анализ базовых систем компьютерной графики(AutoCAD, T-Flex, Компас, Credo). Графические стандарты: программное, математическое и техническое обеспечение. Представление графической информации. Работа с графическими примитивами, меню и панелями инструментов, введение систем координат, команды редактирования и использование объектных привязок, работа со слоями, нанесение размеров, надписи и штриховка. Взаимосвязь 2D и 3D компьютерной графики
Графогеометрическое моделирование в инженерном проектировании и конструировании –ч.2.
2.1.5. Разработка геометрических моделей изделий в проектно-конструкторской деятельности, стадии проектирования и система соответствующей им документации. Графическое моделирование связей объектов и процессов в технических системах как схемотехническая составляющая инженерной деятельности. Современная методология проектирования и конструирования сборочных единиц и её отражение в содержании и структуре базы знаний по системе соединений деталей.
Основные положения системологии инженерных знаний. Стадии проектирования, виды изделий и соответствующие им система конструкторских документов (ГОСТ 2.101 – 68, ГОСТ 2.102 – 68, ГОСТ 2. 103 – 68). Единая система конструкторской документации. Стандарты ЕСКД. Геометрическое ядро САПР. Схемы в проектировании и конструировании и их теоретико-графовое основание. Алгоритмы разработки и чтения схем на примере блок схем, сетевых графиков, кинематических, структурных, функциональных и принципиальных схем. Средства компьютерной графики в схемотехнической деятельности.
Стадии аналогового проектировании: стандартная, параметрическая и типовая., в разработке сборочных единиц и их узлов. Алгоритмы разработки чертежей общего вида и сборочных чертежей. Классификация соединений по совокупности признаков: подвижность – неподвижность, разъемность - неразъемность. Графический язык представления информации о соединениях. Функционально-структурное представление соединений при проектировании сборочных единиц. Основные правила расчета и выбора необходимых соединений при типовом проектировании. Элементы компьютерной графики в учебной САПР.
2.1.6. Конструирование деталей. .Алгоритмы чтения чертежей общего вида и разработки рабочих чертежей с учетом функции и структуры изделий, а так же элементов технологии.
Алгоритмы чтения чертежей общего вида и разработки рабочих чертежей деталей с учетом функции и структуры изделий, а так же элементов технологии. Особенности разработки рабочих чертеже в соответствии с основными типами их классификации. Основы параметрического исследования в формировании алгоритмов определения числа и выявления геометрического смысла параметров детали и нанесения соответствующих им размеров.
Разработка графических моделей деталей средствами 2D и 3D компьютерной графики. Параметрические и обобщенные модели деталей. Работа с общесоюзным классификатором.
2.2 Практические занятия.
№ п.п. |
Темы практических занятий |
Очное отд. |
Час. |
№
недели |
№
семестра |
1 |
Решение задач построения комплексного и аксонометрического чертежа точки, прямой и плоскости. Параметрическое исследование общего и частных случаев расположения линейных гф относительно плоскостей проекций. Система способов решения группы позиционно-аффинных задач в пространстве задач на отношения линейных гф. |
4 |
1 |
1 |
2 |
Решение группы метрических задач. Решение комплексных задач без преобразования кч. Ознакомление с моделями кч и ач в компьютерной графике и возможностями компьютерной технологии решения задач на линейные гф. |
4 |
2 |
|
3 |
Использование преобразований к.ч. в решении позиционно-аффинных и метрических задачах на точку, прямую и плоскость (система модульных и основных задач). Алгоритмы графического моделирования гранных поверхностей с использованием преобразований кч. Механизмы получения решающих положений введением ПСК. |
4 |
3, |
|
4 |
Защита листа самостоятельной работы по графическому моделированию гранных поверхностей. Контрольная работа по решению задач на линейные гф. |
4 |
4 |
|
5 |
Алгоритмы построения графических моделей поверхностей второго порядка, линейчатых и циклических. Решение задач на принадлежность точки поверхности. Кинематические поверхности основного вида. Параметризация поверхностей. Построение линии «обреза» поверхностей проецирующими плоскостями. Способы моделирования поверхностей «примитивов» средствами компьютерной графики. |
4 |
5 |
|
6 |
Освоение системы способов построения линии пересечения поверхностей. Алгоритмы построения линии пересечения поверхностей (конечная, основная и модульные задачи). Конструирование и выбор посредника. |
4 |
6 |
|
7 |
Правила использования частных случаев пересечения поверхностей. Плоские сечения. Возможности компьютерной графики в моделировании линии пересечения поверхностей. |
4 |
7 |
|
8 |
Обобщенный алгоритм решения задач на графическое моделирование пространственной кривой. Параметрическое исследование кривой по её графической модели. Исследование свойств кривой средствами компьютерной графики |
4 |
8 |
|
9 |
Решение задач на построение изображений геометрических тел (виды, разрезы и сечения предмета). Изучение основных положений ГОСТ 2.305 –68. |
4 |
9 |
|
10 |
Нанесение размеров на изображениях геометрических тел. Изучение основных положений ГОСТ 2.307-68. Моделирование геометрических тел средствами 2D и 3D компьютерной графики. |
4 |
10 |
|
11 |
Решение задачи построения 2D модели геометрического тела средствами компьютерной графики. |
4 |
11 |
|
12 |
Защита самостоятельной работы по графическому моделированию геометрического тела. Контрольная работа. |
4 |
12 |
|
13 |
Решение задач разработки и чтения схем: блок схем, сетевых графиков, кинематических, функциональных и структурных схем по их графовым моделям. Разработка структурной и функциональной схем изделия. Компьютерная графика в разработке электрических принципиальных схем. |
4 |
13 |
|
14 |
Разработка графические модели соединений деталей, в соответствии с их системным представлением по признакам: разъемность - неразъемность, подвижность – неподвижность по схеме заданной сборочной единицы. Расчеты основных конструктивных параметров узлов сборочной единицы и составляющих её деталей. Освоение стадий аналогового проектирования при разработке конструкции сборочной единицы на основе взаимодействия с графическими базами данных. |
4 |
14 |
|
15 |
Освоение алгоритмов чтения и разработки чертежей общего вида и сборочных чертежей на сборочную единицу в разработке сборочного чертежа и спецификации традиционными средствами и средствами компьютерной графики. |
4 |
15 |
|
16 |
Алгоритмы чтения чертежей сборочной единицы и разработки рабочих чертежей деталей с учетом их функциональных особенностей, структуры и технологии обработки.. |
4 |
16 |
|
17 |
Использование средств компьютерной графики при разработке рабочих чертежей деталей в САПР |
4 |
17 |
|
ВСЕГО (часов) |
68 |
2.3. Темы самостоятельных заданий студентов
2.3.1. «Графическое моделирование гранной поверхности».
2.3.2. «Моделирование поверхностей и построение линии их пересечения
2.3.3. «Изображение геометрических тел».
2.3.4. «Схема электрическая принципиальная»
2.3.5. «Изображение соединений деталей. Сборочный чертеж»
2.3.6. «Разработка рабочих чертежей деталей»
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Основная литература
3.1.1. Чекмарев А.А. «Инженерная графика». М.: Высшая школа, 1998.-315 с.
3.1.2. ГОСТы «Единая система конструкторской документации» (ЕСКД).
3.1.3. Потемкин А. «Инженерная графика». М.: ЛОРИ, 2000.- 492 с.
3.1.4. Горшков Г.Ф. «Основы геометрического моделирования» М.: «МИРЭА», 1995.-104 с.
3.1.5. Хейфец А.Л. «Инженерная компьютерная графика». М.: Диалогмифи, 2002.-431 с.
3.2. Дополнительная литература
3.2.1. Иванов Г.С. Начертательная геометрия. М.: Высшая школа, 1995.-224 с.
3.2.2. Пеклич В.А. «Упражнения и задачи по начертательной геометрии». М.: Издательство АСВ, 2002.- 332 с
3.2.3. Красильникова Г., Самсонов В., Тарелкин С. «Автоматизация инженерно-графических работ». СП б: Издательство ПИТЕР, 2000.- 256 с.
3.3. Пособия и методические указания
3.3.1. Бобов П.Г., Гриднева З.М., Корн Г.В., Потапова Г.С. «Методические указания по выполнению курсовой работы»
3.3.2. «Рабочая тетрадь по инженерной графике». М.: МИРЭА, 2001.- 32 с.
3.3.3. Горшков Г.Ф., Бобов П.Г. «Рекомендации по решению задач графического проектирования». М.: МИРЭА, 1996.- 32 с.
3.3.4. Бобов П.Г., Быченко В.П. «Рекомендации по выполнению и оформлению схем». М.: МИРЭА,1999.-32 с.
3.3.5. Горшков Г.Ф.,Смолянинова Т.А., Чернилевская Э.С. «Методические указания по решению задач геометрического моделирования поверхностей». М.: МИРЭА, 1998.-32 с.
3.3.6. Осипова Л.И., Горшков Г.Ф., Савина С.Н. и др.»Методические указания по выполнению самостоятельных работ». М.: МИРЭА, 2002.-46 с.
3.3.7. Горшков Г.Ф., Осипова Л.И., Корн Г.В. и др. Рабочая тетрадь по «Инженерной и компьютерной графике». М.: МИРЭА, 2002.- 32 с.
Рабочую программу составил зав. кафедрой Инженерной графики МИРЭА
Горшков Г.Ф.
Программа подготовлена в рамках деятельности консорциума "Геометрическое образование в новых информационных технологиях".
Программой предусматриваются четыре лабораторных работы по графическому моделированию средствами компьютерной графики, а также курсовой проект с элементами САПР, которые могут быть проведены на дополнительно отведенных факультативных занятиях.
В рабочей тетради (задачнике для упражнений) для каждой темы отведено по четыре страницы (около десяти задач), первая группа задач предназначена для их решения на лекциях, вторая для подготовки к решению задач самостоятельной работы.
Отводимое для освоения каждой темы время: лекция – 2 часа, упражнение по решению задач рабочей тетради – 2 часа и практические занятия по решению задач самостоятельной работы – 6 часов, обеспечивает уровень отработки необходимый для освоения предусмотренных темой алгоритмов в последующих темах.
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры - протокол № 10 от 5.05.2002.
|
