Инженерная и компьютерная графика
Учебное пособие
Самара
2017
УДК
БКК
К
Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ,
протокол №25 от 08.02.2017
Кордонская, И.Б.
К Инженерная и компьютерная графика /И.Б.Кордонская - Самара: ПГУТИ, 2017.-90с.
Учебное пособие предназначено для студентов дневного и заочного обучения всех специальностей ПГУТИ для изучения курса «Инженерная и компьютерная графика» и соответствует государственным стандартам образования.
Учебное пособие содержит необходимый материал по начертательной геометрии, инженерной и компьютерной графике. Весь материал по начертательной геометрии представлен в алгоритмизированном виде. Приведены классификации метрических и позиционных задач с алгоритмами решения. Раздел по инженерной графике охватывает часть стандартов ЕСКД, необходимых для выполнения чертежей деталей и электрических схем. В разделе компьютерной графики даны основные понятия и виды КГ. В конце каждого раздела приведены вопросы для самоконтроля учащихся, в том числе и практические задания.
©, Кордонская И.Б.,2017
Содержание
Введение……………………………………………….……………………… …… 5
1 Основы инженерной графики................................................................................ 6
1.1 Основные разделы инженерной графики........................................................ 6
1.2 Свойства проецирования.................................................................................. 7
1.3 Способы получения обратимого чертежа....................................................... 8
1.4 Присоединение системы координат к системе плоскостей проекций........... 13
Вопросы для самоконтроля..................................................................................... 13
2 Задание основных элементов на чертеже............................................................. 14
2.1 Определитель основных геометрических элементов и фигур..................... 14
2.2 Прямая. Задание прямой линии на чертеже.................................................. 14
2.3 Задание плоскости на чертеже....................................................................... 15
2.4 Классификация прямых и плоскостей............................................................ 16
2.5 Взаимное расположение прямых и плоскостей............................................. 20
Вопросы для самоконтроля..................................................................................... 21
3 Задание поверхностей на чертеже........................................................................ 24
3.1 Общие понятия................................................................................................ 24
3.2 Призматическая поверхность......................................................................... 25
3.3 Пирамидальная поверхность......................................................................... 25
3.4 Поверхность вращения................................................................................... 27
3.5 Цилиндрическая поверхность........................................................................ 27
3.6 Коническая поверхность................................................................................ 28
3.7 Сфера............................................................................................................... 29
Вопросы для самоконтроля..................................................................................... 31
4 Преобразование чертежа...................................................................................... 32
4.1 Способ замены плоскостей проекций............................................................ 32
4.2 Четыре основные задачи, решаемые заменой плоскостей проекций........... 34
Вопросы для самоконтроля................................................................................. 37
5 Метрические задачи.............................................................................................. 38
6 Позиционные задачи............................................................................................. 43
6.1 Классификация позиционных задач.............................................................. 43
6.2 Взаимное пересечение двух плоскостей (1 группа позиционных задач).... 44
6.3 Взаимное пересечение прямой и плоскости или поверхности (2 группа позиционных задач)............................................................................................................... 46
6.4 Взаимное пересечение плоскости и поверхности (3 группа позиционн. задач) 48
6.5 Взаимное пересечение поверхностей (4 группа позиционных задач).......... 52
Вопросы для самоконтроля..................................................................................... 56
7 Виды, разрезы, сечения......................................................................................... 57
Вопросы для самоконтроля..................................................................................... 60
8 Правила нанесения размеров на чертежах.......................................................... 61
8.1 Общие положения........................................................................................... 61
8.2 Размерные и выносные линии. Размерные числа.......................................... 62
8.3 Условные знаки и упрощенное нанесение размеров..................................... 65
Вопросы для самоконтроля..................................................................................... 69
9. Правила выполнения чертежей электрических схем.......................................... 70
... 9.1 Виды и типы схем ………………………………………………………………..70
9.2 Термины, используемые в электрических схемах......................................... 70
9.3 Условные обозначения элементов электрических схем ……… ………………71
9.4 Схемы электрические структурные ………………………………………..……71
9.5 Схемы электрические принципиальные………………………………….……. 72
9.6 Схемы электрические функциональные ……………………………….……… 73
Вопросы для самоконтроля …….…………………………………………………….74
10. Компьютерная графика ………………………………………………………….….75
10.1Интерактивная машинная графика ……………………….………………...75
10.2 Средства работы с компьютерной графикой ………………...……...……75
10.3 Стандарт машинной графики GKS (ГКС, ЯГС)…………..….………...…76
10.4 Растровая графика …………………………………………….…………….76
10.5 Векторная графика ………………………………………………………….78
10.6 Цвет в машинной графике..…………………………………………………81
10.7 Разрешающая способность ……………………………….……………..…82
10.8 Преобразование форматов графических файлов ……………………….. 86
Вопросы для самоконтроля …………………………………………………………… 88
Источники информации………………………………………………………… 90
Введение
Инженерная графика – дисциплина, необходимая для подготовки инженеров всех специальностей, обучает методам изображения предметов и общим правилам черчения. Для инженера изучение этих вопросов является не самоцелью, а средством проектирования, а так же разработки и выполнения конструкторской документации, в том числе с применением автоматизации.
Развитие аппаратных и программных средств вычислительной техники привело к тому, что при общении с ЭВМ основным носителем информации становится изображение. Компьютерная графика находит самое широкое применение в различных отраслях науки и техники, экономики и управления, в промышленности и в учебном процессе.
Наряду с улучшением восприятия информации компьютерная графика позволяет моделировать на экране дисплея изучаемые процессы и явления, а также создаваемые технологические процессы и объекты.
В настоящее время разработано достаточно много специализированных программных графических пакетов, с помощью которых возможно создание изображений - рисунков и чертежей. Для овладения ими, кроме знания основ программирования и использования ЭВМ, необходимо владение аппаратом инженерной графики.
Цель настоящего курса - дать навыки использования современных компьютерных графических средств на базе ознакомления с основами инженерной графики.
1 Основы инженерной графики
Основные разделы инженерной графики
| Инженерная графика |  Разделы:
 1.Начертательная геометрия
2.Техническое черчение
3. Компьютерная графика
| Задачи: 1.Метод проекций. Решение пространственных задач (метрических и позиционных). 2.Способы построения и чтения чертежей. Законы построения чертежей (ГОСТы ЕСКД, ЕСПДС и др.) 3.Графические пакеты |
Начертательная геометрия - это раздел математики, в геометрии изучающий теорию методов отображения пространств различных структур и размерностей друг на друга (пространства Евклида, Лобачевского, Римана, в том числе и многомерные). Основным методом начертательной геометрии является метод проекций или отображений.
Использование разнообразных групп преобразований лежит в основе построения различных геометрий:
- топологические преобразования (многопараметрические);
- бирациональные (проецирование косыми лучами);
- проективные (центральное проецирование, проективная геометрия);
- аффинные (параллельное проецирование, аффинная геометрия);
- движение (геометрия Евклида).
Наше изучение будет ограничено аффинными преобразованиями в трехмерной геометрии Евклида, т.е. частью начертательной геометрии, необходимой для построения и чтения технических чертежей изделий. Ее основоположником является французский геометр и инженер XVIII века Гаспар Монж, который сказал: "Чертеж-язык техники², а русский геометр и инженер XX века Курдюмов С.П. уточнил: ²Начертательная геометрия - грамматика чертежа².
Основу "Начертательной геометрии" составляет элементарная геометрия - наука, изучающая пространственные формы тел и их отношения. К основным формообразующим элементам пространства относятся точка, прямая, плоскость. Ими определяются простые трехмерные фигуры, из которых создаются сложные объекты. В начертательной геометрии принято точки обозначать прописными буквами А,В,С,... или арабскими цифрами 1, 2, 3...; прямые - строчными буквами латинского алфавита: а,в,с,...; плоскости - прописными буквами греческого алфавита: G, L, P, S, F, Y, W.
В начертательной геометрии решаются два основных вида задач:
1) Позиционные задачи - на взаимное расположение геометрических элементов.
2) Метрические задачи - на определение натуральных величин расстояний или углов между геометрическими фигурами, определение истинных размеров геометр. фигур (отрезков, треугольников, многоугольников и т.п.).
Свойства проецирования
Метод начертательной геометрии - метод проекций. Аппарат проецирования включает в себя проецирующие лучи, проецируемый объект (оригинал или прообраз) и плоскость проекций, на которой получается изображение объекта (проекция оригинала или образ) (рис.1.1).
Различают три вида проецирования: центральное (а), параллельное (б) и ортогональное (перпендикулярное) (в). При центральном проецировании все лучи выходят из одной точки S (например, фотографирование).
Если центр проекций S удален в бесконечность, то все лучи становятся параллельными - параллельное проецирование.
Частный случай параллельного проецирования - ортогональное проецирование, когда проецирующие лучи перпендикулярны плоскости проекций.
а) б) в)
Σ - плоскость проекций; l - проецирующий луч; А - оригинал;
А1 - проекция оригинала или точка пересечения проецирующего луча с плоскостью
Рисунок 1.1
Все виды проецирования обладают следующими свойствами:
1) Проекция точки есть точка (исключение - центр проекций S).
2) Проекция прямой есть прямая; частный случай - точка, если направление прямой совпадет с направлением проецирующего луча.
3) Если точка принадлежит прямой, то и проекция точки принадлежит проекции этой прямой.
Параллельное и ортогональное проецирование обладает кроме этого дополнительными свойствами:
4) Если прямые параллельны, то и их проекции параллельны.
5) Сохраняется величина отношения длин отрезков, лежащих на одной прямой или на параллельных прямых (рис.1.2а). 
И, наконец, ортогональное проецирование обладает только ему присущими свойствами:
6) Для отрезка | АВ | и его ортогональной проекции | А1В1 | справедливо соотношение (рис.1.2б): | А1В1 ê=| АВ ê × соs j
где j - угол между отрезком и его ортогональной проекцией.
|
| 
| Ð АВС= Ð А1В1С1=90 ° |
| 
| 
|
| а) | б) | в) |
Рисунок 1.2
7) Прямой угол проецируется в прямой угол, если одна сторона прямого угла параллельна плоскости проекций, а вторая ей не перпендикулярна (рис.1.2 в).
Метод ортогонального проецирования лежит в основе изучаемого нами раздела начертательной геометрии. Однако, полученное изображение на одной плоскости проекций не позволяет однозначно определить форму и размеры изображенного предмета (рис.1.3).
Рисунок 1.3
