УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

по выполнению практических работ по дисциплине

«Основы автоматизированного проектирования машин»

для студентов специальности
1-36 11 01 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»

Минск 2012

УДК 681.3

Котлобай А.А., Котлобай А.Я. Учебно-методическое пособие по выполнению практических работ по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования машин» для студентов специальности 1-36 11 01 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». – Мн.: БНТУ, 20120. – 170 с., ил.

А.А. Котлобай, А.Я. Котлобай

Учебно-методическое пособие предназначено для проведения практических занятий по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования машин» для студентов специальности 1-36 11 01 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».

В пособии приведено поэтапное описание основных возможностей программы AutoDesk AutoCAD 2008, приемов работы с ней, подобраны варианты индивидуальных заданий для студентов, а также даны методические рекомендации по выполнению данных заданий.

Методическое пособие может быть также использовано студентами других специальностей, изучающих курс «Основы автоматизированного проектирования машин».

Рецензент А.Н. Орда

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 7

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №1 Знакомство с AutoCAD. Настройка рабочего места. Просмотр готового чертежа. Создание рабочего шаблона. 9

1.1 Главное окно программы AutoCAD.. 10

1.2 Командная строка AutoCAD.. 12

1.3 Системные переменные. 14

1.4 Панели и палитры инструментов AutoCAD.. 14

1.5 Масштабирование и панорамирование чертежа. 15

1.6 Строка состояния. Отображение координат. 17

1.7 Выбор единиц измерения при работе с чертежом. 17

1.8 Лимиты чертежа. 17

1.9 Привязка и сетка. 18

1.10 Слои. 20

1.11 Типы линий и их загрузка. 22

1.12 Толщина (вес) линий. 23

1.13 Цвет. 23

1.14 Выбор типа линии, толщины линии и цвета объекта. 23

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №2 Рисование простейших изображений. 25

2.1 Режим ортогонального черчения. 26

2.2 Полярная трассировка. 26

2.3 Вспомогательные линии (линии построения) 27

Бесконечная прямая. 28

Луч. 28

Точка. 28

2.4 Рисование объектов. 29

Отрезок линии. 29

Прямоугольник. 29

Многоугольник. 30

Окружность. 30

Эллипс. 31

Дуга окружности. 31

2.5 Простой (однострочный) текст. 32

2.6 Выделение объектов. Группы объектов. 33

2.7 Перемещение, копирование и удаление объектов. 35

Удаление объектов. 36

2.8 Редактирование маркерами (ручками) 36

2.9 Преобразование объектов. 37

Симметричное (зеркальное) отображение. 37

Поворот. 37

Смещение (подобие) 38

Масштабирование. 38

Деформация. 39

Размножение массивом. 39

Изменение длины отрезков и внутреннего угла дуг. 41

Продление и обрезка объектов. 41

Разрыв объектов. 42

Построение фасок и скруглений. 42

2.10 Отмена ошибочных действий. 43

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №3 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3. 44

3.1 3.1 Ввод координат. 45

Ввод абсолютных координат. 45

Ввод относительных координат. 45

Ввод направления. 46

3.2 3.2 Динамический ввод координат при черчении. 46

3.3 3.3 Системы координат. 48

3.4 3.4 Объектная привязка. 51

3.5 3.5 Объектная трассировка. 54

3.6 3.6 Обновление чертежа. 55

Регенерация чертежа. 55

Перерисовка. 56

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4. 57

4.1 4.1 Нанесение штриховки. 57

4.2 4.2 Рисование полилиний. 61

4.3 4.3 Редактирование полилиний. 63

4.4 4.4 Рисование сплайнов. 64

4.5 4.5 Редактирование сплайнов. 65

4.6 4.6 Рисование мультилиний. 66

4.7 4.7 Стиль мультилинии. 66

4.8 4.8 Редактирование мультилинии. 68

4.9 4.9 Кольца и регионы. Выделение исправлений. Рисование «от руки» 69

Кольцо. 69

Спираль. 70

Область. 70

«Заплатка». 71

«Облако рецензирования». 71

Рисование «от руки». 72

4.10 4.10 Операции построения, связанные с точками. 72

4.11 4.11 Блоки. 72

4.12 4.12 Атрибуты.. 75

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №5. 79

5.1 5.1 Виды текста. 80

5.2 5.2 Многострочный текст. 80

5.3 5.3 Специальные символы.. 82

5.4 5.4 Редактирование введенного текста. 82

5.5 5.5 Стили текста. 83

5.6 5.6 Ввод таблиц. 85

5.7 5.7 Редактирование таблиц. 86

5.8 5.8 Стили таблиц и ячеек таблицы.. 87

5.9 5.9 Быстрое редактирование свойств объекта. 90

5.10 5.10 Быстрый выбор объектов. 91

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №6 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №6. 93

6.1 6.1 Нанесение размеров. 93

Нанесение размеров. 94

Указание отклонений формы и положения. 96

Создание выносок. 96

Быстрое образмеривание. 98

6.2 6.2 Редактирование размеров. 98

6.3 6.3 Стиль размера. 100

6.4 6.4 Мультивыноски. 105

6.5 6.5 Редактирование мультивыносок. 105

6.6 6.6 Стиль мультивыноски. 107

6.7 6.7 Автоматическое масштабирование аннотаций. 107

6.8 6.8 Порядок прорисовки. 111

6.9 6.9 Быстрые измерения и свойства чертежа. 112

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №7 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №7. 114

7.1 7.1 Рисование изометрических проекций. 115

7.2 7.2 Построение изображений в трехмерном пространстве вводом координат 116

7.3 7.3 Использование высоты и уровня объектов. 116

7.4 7.4 Пространственные полилинии. 117

7.5 7.5 Изменение экранной проекции. 117

Создание именованных видов. 117

Настройка положения виртуальной камеры.. 119

Возврат к виду сверху. 121

7.6 7.6 Изменение экранной проекции в реальном времени. 121

7.7 7.7 Видовые экраны.. 123

7.8 7.8 Пространство модели и компоновка листа. 124

7.9 7.9 Управление видовыми экранами в пространстве листа. 126

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №8 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №8. 128

8.1 8.1 Динамическая пользовательская система координат. 129

8.2 8.2 Построение трехмерных поверхностей. 130

Построение элементарных поверхностей. 130

Другие варианты поверхностей. 131

Поверхности, получаемые путем преобразования. 133

Преобразование объектов в поверхности. 133

8.3 8.3 Создание твердотельных моделей. 134

Построение элементарных твердых тел. 134

Построение тел путем преобразований. 136

Создание и редактирование тел быстрым выдавливанием. 138

Логические операции над телами. 139

Другие возможности при построении твердых тел. 139

Объекты-сечения и псевдоразрезы.. 141

Преобразование твердых тел в другие модели и нетвердотельных объектов в тела. 143

8.4 8.4 Трехмерные геометрические преобразования. 145

8.5 8.5 Редактирование твердотельных объектов. 146

Редактирование маркерами. 146

Дополнительные функции редактирования твердых тел. 147

8.6 8.6 Визуализация трехмерных моделей. 149

8.7 8.7 Рендеринг (тонирование) 151

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №9 Список использованной литературы.. 153

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №10 Основные отличия последующих версий AutoCAD 154

Основные функции AutoCAD 2009 относительно предыдущей версии. 154

Основные функции AutoCAD 2010 относительно предыдущей версии. 155

Основные функции AutoCAD 2011 относительно предыдущей версии. 156

Основные функции AutoCAD 2012 относительно предыдущей версии. 157

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №11 Индивидуальные задания. 159

11.1 Задание №1. 159

11.2 Задание №2. 162

11.3 Задание №3. 165

11.4 Задание №4. 167

11.5 Задание №5. 169

11.6 Образец начертания основной надписи чертежа. 171

11.7 Образец начертания таблицы спецификации. 172

11.8 Чертежи и бланки для Практического занятия №1. 173

Введение

САПР как явление в современной промышленности появилось более 40 лет назад. По мере роста объемов производства, расширения модельных рядов выпускаемой продукции, обострения конкуренции за счет появления на рынке новых игроков производительность труда разработчиков, конструкторов, проектировщиков становилась все более важным критерием успешности промышленного предприятия на мировом рынке.

Первые САПР системы ставили перед собой задачи облегчения и упрощения создания конструкторами чертежей будущей продукции. Применение компьютерной техники в этом отношении имело неоспоримые преимущества: высокую точность построений, возможность бесконечное количество раз исправлять ошибки на чертеже и оптимизировать их, улучшая конструкцию машины, автоматизацию ряда примитивных, но трудоемких операций (простановка размеров, штриховка, перемещение и масштабирование изображения относительно листа), возможность интерактивной работы с электронными справочниками и базами знаний, средства одновременной работы над проектом множества конструкторов.

Созданные в начале 80-х годов системы автоматизированного проектирования, несмотря на их значительную стоимость, сильно ускорили процесс разработки машин и оказались настолько перспективными, что процесс совершенствования и усложнения САПР-систем не останавливается ни на день. Наряду с системами так называемого «тяжелого» класса (имеющими высокую стоимость и серверную архитектуру, что делает экономически выгодным установку таких систем минимум на 20-50 рабочих мест) появляются «легкие» системы, устанавливаемые на один персональный компьютер и имеющие невысокую стоимость (но и меньшую, по сравнению с «тяжелыми» системами, функциональность).

Владение базовыми навыками работы в системах САПР для будущих специалистов машиностроительной отрасли очень актуально. Бумажные технологии черчения прошлого века безнадежно устарели, а их применение не позволяет быстро и качественно разработать конкурентоспособную продукцию. Навык работы в САПР системах не приходит мгновенно, поэтому студентам машиностроительных специальностей следует начинать изучать методы автоматизированного проектирования с использованием компьютеров как можно раньше. Полученные знания могут быть закреплены студентами, а навыки – отточены по мере выполнения студентами курсовых проектов на последующих годах обучения.

В пособии описывается программа AutoCAD 2008 американской кампании AutoDesk. Несмотря на то, что это программа не самая удобная (особенно это касается оформления чертежей в соответствии с требованиями ЕСКД) в своем «легком» классе, однако она – наиболее старая и распространенная на территории постсоветсткого пространства. Многие вещи, которые в других программах автоматизированы, в AutoCAD приходится делать вручную посредством более сложных манипуляций. Однако данные недостатки компенсируются улучшенным пониманием студентами основ создания чертежей, что впоследствии позволит им самостоятельно адаптировать полученные знания и быстро начать эффективно работать в других САПР-программах.

Пособие состоит из восьми практических работ. В каждой из них содержится последовательность заданий, которые предстоит выполнить студентам, краткие пояснения по выполнению пунктов задания, а также сведения о работе тех или иных функций программы AutoCAD, имеющих отношение к теме проводимого занятия.

Первые шесть работ посвящены созданию в AutoCAD двухмерных машиностроительных чертежей, так как именно компьютеризация черчения является первым шагом на пути повышения производительности труда разработчиков и проектировщиков машин. Последние две работы посвящены пространственному моделированию. Несмотря на то, что встроенные средства AutoCAD не позволяют трансформировать трехмерную модель в три плоские проекции, построенные по всем требованием ЕСКД, трехмерное моделирование является весьма перспективной технологией, так как трехмерная модель детали может быть экспортирована в пакет инженерного анализа либо в программу автоматизированного построения техпроцесса производства. Данные программы входят в состав САПР-систем «тяжелого» класса, и с ними в дальнейшем молодой специалист столкнется на производстве.

Программы семейства AutoCAD, начиная с версии 2005, оснащаются лицензионным переводом всего пользовательского интерфейса на русский язык.

В приложениях включены индивидуальные задания для студентов (по вариантам), а также краткий перечень нововведений в программах AutoCAD последующих версий и другая полезная информация.

При проведении практических занятий преподавателю следует поощрять работу студентов в других программах (T-Flex, Компас), однако студент в изучении не должен ограничиваться лишь теми функциями программы, которые необходимы для выполнения вариантов заданий; в других программах следует искать аналоги всех функций AutoCAD, описанных в данном пособии.

При изучении программы AutoCAD предполагается, что студент освоил основы компьютерной грамотности на курсе «информатики», умеет обращаться с компьютером, инсталлировать и запускать программы, работать с окнами и элементами интерфейса Windows-приложений, работать с файлами и накопителями информации, а также пользоваться встроенной справкой Windows-программ.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИ №1
Знакомство с AutoCAD. Настройка рабочего места. Просмотр готового чертежа. Создание рабочего шаблона

ЗАДАНИЕ

1) Запустить программу AutoCAD. В качестве рабочего пространства выбрать Классический AutoCAD. По всплывающей подсказке ознакомиться с элементами интерфейса программы

2) Настроить белый цвет рабочего пространства

3) Расположить на экране следующие панели инструментов: сверху – Стандартная и Стили; ниже – Слои и Свойства, слева вертикально – Рисование и Редактировать. Панель «Рабочие пространства» скрыть. Также убрать с экрана инструментальные палитры

4) Открыть предложенный чертеж. Отобразить его на экране целиком.

5) Вне рамки чертежа лежит фрагмент изображения. В выданном бланке описать его.

6) Ответить на вопросы в бланке касательно деталей конструкции, изображенной на предложенном чертеже.

7) Создать новый чертеж

8) Настроить единицы измерения (миллиметры с точностью 3 знака после запятой и градусы угла с точностью до целого)

9) Настройте границы чертежа (в соответствии с размером листа формата А4)

10) Настроить отображение сетки с шагом 5 мм

11) Настроить привязку курсора мыши шагом 2 мм

12) Выбрать масштаб отображения так, чтобы экран захватывал чуть больше, чем заданные границы чертежа

13) Создать следующие слои для черчения:

а) Главная – синяя сплошная линия толщиной 0,5 мм

б) Тонкая – черная сплошная линия толщиной 0,15 мм

в) Осевая – зеленая осевая штрихпунктирная линия толщиной 0,15 мм

г) Скрытая – голубая пунктирная линия толщиной 0,2 мм

д) Размер – красная сплошная линия толщиной 0,15 мм

е) Текст – серая сплошная линия толщиной 0,25 мм

ж) Вспомогательная – розовая сплошная линия толщиной 0,15 мм, непечатаемый слой

14) Создавая слои, загрузить также линии двойного и половинного масштабов

15) Сделайте текущим слой Главная

16) Настроить и включить отображение толщины линий

17) Сохранить чертеж под предложенным именем

18) Сохранить его же в качестве шаблона

19) Создать на базе шаблона новый чертеж, убедиться, что слои, сетка, привязка и другие параметры сохранились

20) Попробовать нарисовать в документе несколько фигур, эксперементируя слоями, цветами, толщиной и типом линии. Ознакомиться с работой сетки и привязки. Результат можно не сохранять. По окончании работы выйти из программы.

Методические указания к выполнению пунктов задания

1. Ярлык для запуска программы находится в меню «Пуск» в программной группе «Autodesk» или на рабочем столе. Найти выпадающий список Рабочих пространств, переключить его с «3D моделирование» на «Классический AutoCAD».

2. Воспользоваться меню: Сервис – Настройка… – вкладка «Экран» – кнопка «Цвета». Поменять цвет «Однородного фона» для «Пространства 2D модели».

3. Щелкнуть правой кнопкой мыши по любой панели инструментов. Выключить ненужные панели и включить необходимые, затем расположить их на экране.

4. Воспользоваться меню: Файл – Открыть….

5. Для отображения содержимого файла использовать инструменты «Масштаб» и «Панорамирование».

6. Щелкнув левой кнопкой мыши по строке состояния с координатами, задействовать постоянное отображение координат. Произвести измерения посредством поля отображения координат.

7. Воспользоваться меню: Файл – Создать…, в качестве основы выбрать предложенный по умолчанию шаблон «Acadiso».

8. Воспользоваться меню: Формат – Единицы…. В открывшемся диалоговом окне выставить необходимые значения.

9. Воспользоваться меню: Формат – Лимиты чертежа…. Для листа A4 ввести координаты «0,0» и нажать «Enter», а затем «210,297» и нажать «Enter».

10. Воспользоваться меню: Сервис – Режимы рисования – вкладка «Шаг и сетка», область управления «Сетка».

11. Воспользоваться меню: Сервис – Режимы рисования – вкладка «Шаг и сетка», область управления «Шаг».

12. Снова воспользоваться инструментами масштабирования и панорамирования.

13. Воспользоваться диалоговым окном «Диспетчер свойств слоев»

14. Лучше всего часть задания выполнить через список в диалоговом окне «Диспетчер свойств слоев», а часть – через меню: Формат – Типы линий….

15. Воспользоваться панелью инструментов «Слои».

16. Воспользоваться меню: Формат – Веса линий….

17. Воспользоваться меню: Файл – Сохранить, или кнопкой панели инструментов «Стандартная».

18. Воспользоваться меню: Файл – Сохранить как….

19. Воспользоваться меню: Файл – Открыть.

20. Воспользоваться панелями инструментов «Рисование», «Слои», «Свойства».