Инженерная компьютерная графика

КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА Часть I Методические указания к изучению курса и выполнению контрольных заданий

Калининград 2000

УДК 744:621(083) Инженерная компьютерная графика: Методические указания к изучению курса и выполнению контрольных заданий. Ч. 1 / Калинингр. ун-т.; Сост. С.В. Буйлов, С.И. Корягин. – Калининград, 2000. – 26 с. Методические указания разработаны на основе государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по специальностям 240100 – «Организация перевозок и управление на транспорте», 240400 – «Организация дорожного движения» к курсу «Инженерная графика». Рассмотрены средства автоматизированного выполнения чертежно-графических работ, приведены обязательные контрольные задания, даны краткие пояснения по их выполнению. Предназначены для студентов, изучающих дисциплину «Инженерная графика».

Составители: канд. техн. наук, доц. С.В. Буйлов, д-р техн. наук, проф. С.И. Корягин.

Печатаются по решению редакционно-издательского Совета Калининградского государственного университета.

© Калининградский государственный университет, 2000

Инженерная компьютерная графика Часть I Методические указания к изучению курса и выполнению контрольных заданий Составители Сергей Владимирович Буйлов, Сергей Иванович Корягин Лицензия № 020345 от 14.01.1997 г. Редактор Л.Г. Ванцева. Подписано в печать 20.01.2000 г. Формат 60×90 1/16. Гарнитура «Таймс». Бумага для множительных аппаратов. Ризограф. Усл. печ. л. 1,6. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 150 экз. Заказ . Калининградский государственный университет 236041, г. Калининград, ул. А. Невского, 14

ВВЕДЕНИЕ Цель методических указаний – оказание помощи студентам при выполнении лабораторных работ по инженерной компьютерной графике. Тематика работ охватывает традиционные разделы дисциплины: геометрическое и проекционное черчение, начертательная геометрия. Лабораторные работы выполняются в среде автоматизированной графической системы AutoCAD (CAD-Computer Aided Design), которая дает возможность представлять геометрические объекты в виде двумерных проекций и трехмерных моделей. Приведены краткие теоретические сведения и методические рекомендации, необходимые для решения задач. Инструкция по выполнению комплекса лабораторных работ Для запуска AutoCAD в строке задач щелкните Пуск, выберите пункт Программы и затем осуществите запуск из выпавшего меню AutoCAD либо дважды щелкните ярлык AutoCAD на рабочем столе. После запуска AutoCAD выводится диалоговое окно создания нового чертежа. Для установки параметров нового чертежа можно использовать следующие возможности: Вызвать Мастер – в области Выберите Мастер выбрать Быстрая подготовка или Детальная подготовка для использования диалогового окна автоматических установок рабочей среды AutoCAD. Диалоговое окно Быстрая подготовка позволяет выполнить быструю установку параметров рабочей среды AutoCAD – выбрать единицы измерения длины (Единицы) и определить границы области черчения (Область). Диалоговое окно Детальная подготовка позволяет выполнить полную установку параметров рабочей среды AutoCAD – установить единицы измерения длины (Единицы) и угла (Углы), задать начало (Нулевой угол) и направление измерения угла (Отсчет угла), определить границы области черчения (Область рисунка) и выбрать формат (Формат). Установки (Быстрая подготовка) действуют только в пространстве модели, a (Детальная подготовка) – в обоих пространствах – модели и листа. После установок (Детальная подготовка) открывается новый чертеж, содержащий плавающее видовое окно в пространстве листа. После выполнения любого из видов установок изменяются значения некоторых системных переменных. Работа №1. ВВЕДЕНИЕ В ГРАФИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ AutoCAD Цель работы – знакомство с графической системой AutoCAD и наиболее типичными для данной системы командами. 3

Общая характеристика системы AutoCAD – это универсальная графическая система, которая предназначена для автоматизированной разработки и выпуска чертежноконструкторской документации, а также для решения задач геометрического трехмерного моделирования. Система представляет собой пакет программ, с помощью которых можно строить изображения любой сложности, записывать их отдельным файлом, создавать файлы обмена графической информацией для обработки их с помощью других пользовательских программ или для передачи на другие машины, получать бумажные копии созданных рисунков. Рисунок в AutoCAD представляет собой файл описания графического изображения, который используется для отображения его на устройствах графического вывода (экране, принтере, графопостроителе). Рисунки формируются из набора графических примитивов – простых и составных. В качестве простых графических примитивов используют отрезки, окружности и дуги окружностей, точки, текстовые строки, полосы (трассы), плоские закрашенные фигуры и др. К составным примитивам относят такие графические объекты, как блоки, полилинии, размеры, штриховку, а также трехмерные полилинии, грани сети и др. Каждый графический примитив характеризуется цветом и типом линий. Цвета и оттенки кодируются именами от Красного до Белого для основных цветов и целыми числами от 8 до 255 для цветов, которым нет названия. Типы линий, используемые в AutoCAD, по своему начертанию также соответствуют принятым стандартам. Созданный рисунок сохраняется на диске в виде файла и может быть вставлен в любое формируемое изображение в виде блока. При создании изображения всегда возникает необходимость в исправлении или изменении его частей. Система AutoCAD содержит средства редактирования, позволяющие выполнять эти и подобные им операции без особых затруднений. Например, операции преобразования – параллельный перенос, поворот, масштабирование – дают возможность создавать копии объектов, переносить изображение с одного места в другое, уменьшать или увеличивать его. Кроме того, при помощи других операций редактирования можно стереть ненужные объекты, удлинить одни линии или укоротить другие, выполнить скругления, фаски, изменить свойства объектов – такие, как цвет, тип линий и т. д. Интерфейс пользователя На рис. 1 приведен рабочий стол AutoCAD, состоящий из: - падающих меню – самая верхняя строка меню; 4

- необязательных панелей инструментов: • стандартной панели инструментов – вторая строка; • панелей различных инструментов – например, столбец слева на экране; - строки состояния – нижняя строка; - окна командных строк – над строкой состояния; - графического поля, занимающего всю остальную часть рабочего стола; - необязательного экранного меню. Строка падающих меню может быть изменена путем включения или выключения тех или иных пунктов с помощью закладки Активные меню диалогового окна Адаптация меню, которое вызывается из пункта Адаптация меню... падающего меню Сервис или загрузкой другого меню AutoCAD с помощью закладки Группы меню того же диалогового окна Адаптация меню. Меню можно также загрузить с помощью команды МЕНЮ. Строка падающих меню может содержать следующие пункты:

Рис. 1. Рабочий стол AutoCAD для Windows 5

- Файл – меню работы с файлами; - Правка – меню редактирования частей графического поля рабочего стола Windows; - Вид – содержит команды управления экраном, панорамирования, переключения режимов пространства листа и пространства модели, установки «точки зрения», удаления невидимых линий, закраски, тонирования, управления параметрами дисплея; позволяет устанавливать необходимые панели инструментов; - Вставка – обеспечивает вставку блоков, внешних объектов, объектов других приложений; - Формат – обеспечивает работу со слоями, цветом, типами линий; управление стилем текста, размеров, видом маркера точки, стилем мультилинии, установку единиц измерения, границ чертежа; - Сервис – содержит средства управления системой, экраном пользователя, включает установку параметров черчения и привязок с помощью диалоговых окон; обеспечивает работу с пользовательской системой координат; - Рисование – включает команды рисования; - Размеры – содержит команды постановки размеров и управления параметрами размеров; - Редакт – включает команды редактирования элементов чертежа; - Помощь – содержит систему гипертекстовых подсказок. Стандартная панель инструментов приведена на рис. 1. Она содержит следующие инструменты: 1. Новый – создать новый файл. 2. Открыть – открыть существующий файл. 3. Сохранить – сохранить файл. 4. Печать – вывести чертеж на принтер. 5. Предварительный просмотр – предварительный просмотр чертежа перед выводом на печать, позволяющий увидеть размещение чертежа на листе бумаги. 6. Орфография – проверить орфографию. 7. Вырезать – удалить выбранные элементы чертежа в буфер Windows. 8. Копировать – копировать выбранные элементы чертежа в буфер Windows. 9. Вставить – вставить данные из буфера Windows. 10. Копировать свойства – присвоить свойства заданного объекта другому объекту. 11. Отменить – отменить последнее действие. 12. Повторить – восстановить только что отмененное действие. 13. Подключение к Internet – запустить Internet-просмотрщик. 6

14. Отслеживание – набор инструментов для выбора объектной привязки. 15. ПСК – работа с пользовательской системой координат. 16. Расстояние содержит инструменты для вывода информации о примитиве (Список); определения координат указанной точки (Координаты); вычисления расстояния и угла между точками (Расстояние); вычисления площади и периметра объекта (Площадь); вычисления массоинерционных характеристик (Масса). 17. Освежить все – перерисовка всего изображения на экране. 18. Общий вид – вызов диалогового окна Общий вид, содержащего общий вид чертежа и позволяющего определять область чертежа, отображаемого на рабочем столе с помощью панорамирования и управления экраном. 19. Именованные виды – набор инструментов для работы с видами и выбора вида аксонометрических проекций. 20. Панорамирование в реальном времени – панорамирование в интерактивном режиме. 21. Покажи в реальном времени – увеличение/уменьшение масштаба изображения в режиме реального времени. 22. Покажи Рамка – набор инструментов для задания различных способов увеличения/уменьшения. 23. Покажи Предыдущий – возврат к предыдущему масштабу изображения. 24. Помощь – вызов справки. Для работы с редактором AutoCAD используются команды, вводить которые можно различными способами: набрать на клавиатуре, выбрать из меню или щелкнуть соответствующую пиктограмму на панели инструментов. Команда может быть введена только в тот момент, когда в окне командных строк высвечивается подсказка Команда:. Для ввода команды с клавиатуры нужно напечатать имя команды и нажать <ENTER>. Допускается ввод аббревиатуры для тех команд, для которых она определена. Так, для команды КРУГ можно ввести К. Ввод команд может осуществляться с помощью панелей инструментов. Панели инструментов могут быть как плавающими, так и закрепленными, с фиксированным местоположением. Плавающие панели могут перемещаться по графическому полю и менять размер, закрепленные – не могут изменять размер и перекрывать графическое поле. Плавающая панель может стать закрепленной, если переместить ее за пределы графического поля. Закрепленная панель превращается в плавающую, как только путем перемещения попадает в область графического поля. Кнопка-инструмент может иметь в правом нижнем углу небольшой треугольник. Если нажать на левую кнопку мыши при ука7

зании такого инструмента и не отпускать некоторое время, то появится панель инструментов, содержащая различные варианты исполнения выбранной команды. После ввода команды AutoCAD выдает запросы, в ответ на которые необходимо ввести дополнительную информацию: численное значение (например расстояние, угол и т. д.), ключевое слово или точку; или вызывает диалоговое окно. Некоторые команды допускают работу как через командную строку, так и через диалоговое окно. Ввод координат Когда AutoCAD запрашивает точку, он ожидает ввода координат какой-либо точки текущего рисунка. После указания точки на ее месте для лучшей ориентации может появляться небольшой маркер, который исчезает после регенерации или перерисовки. Ввод координат в AutoCAD может быть осуществлен двумя способами: непосредственно с клавиатуры путем задания численных значений; с использованием графического маркера (курсора), который движется по экрану с помощью устройства указания. Ввод координаты осуществляется при нажатии кнопки Выбор (это левая кнопка мыши). В строке состояния отображаются текущие координаты. Числовые значения могут быть: целыми (6;10;24), вещественными, заданными в десятичном формате (-6,22), в экспоненциальном виде (3,6Е-3 для числа 0,0036), в виде дробей (1/2). Числитель и знаменатель дроби должны быть целыми, причем знаменатель должен быть больше числителя. Числовые значения в AutoCAD задают условные единицы. Условная единица может соответствовать любым единицам измерения длины: метрам, дюймам, футам, сантиметрам, ангстремам и т. д. Так, можно при черчении оперировать реальными размерами, не задумываясь о масштабировании. Законченный рисунок можно вычертить в любом заданном масштабе. В двухмерном пространстве точка определяется в плоскости XY, которая называется также плоскостью построений. Ввод координат с клавиатуры возможен в виде абсолютных и относительных координат. Ввод абсолютных координат возможен в следующих форматах: прямоугольных координат X, Y, полярных координат г<А, где г – радиус; А – угол от предыдущей точки. Угол задается в градусах против часовой стрелки. Относительные координаты задают смещение от последней введенной точки. При вводе точек в относительных координатах можно использовать любой формат записи в абсолютных координатах: @dx,dy – для прямоугольных, @г<А – для полярных. 8

Значения координат независимо от способа ввода всегда связаны с некоторой системой координат. По умолчанию в AutoCAD используется так называемая мировая система координат (МСК) (WCS). Она определена так, что ось ОХ направлена слева направо, ось OY – снизу вверх, ось OZ – перпендикулярно экрану вовне. Для удобства работы может быть определена пользовательская система координат (ПСК) (UCS), которую можно сместить относительно мировой, можно повернуть под любым углом. Используя команду ОТРЕЗОК (LINE), выполнить упражнения. Команда ОТРЕЗОК (LINE) создает графический примитив – отрезок. Запросы: От точки: – начало отрезка; К точке: – конец отрезка. Ключи: Замкни – замкнуть ломаную; Отмени – отменить последний нарисованный отрезок. Упражнения (сохранить файлы рисунков): 1. Через диалоговое окно Установки, которое вызывается через меню Сервис, установить желаемые параметры экрана (вкладка Экран). Используя команды Цвет (Color) и ТИПЛИН (LINE TYPE) выбрать цвет и тип линии. 2. Построить ломаную линию, состоящую из 5 отрезков. Координаты узловых точек: 95, 44; 185, 194; 260, 164; 228, 160; 298, 104; 95, 44. 3. Используя относительные координаты, построить равнобедренную трапецию с основанием 160 и высотой 180. 4. Используя относительные координаты, построить равнобедренный прямоугольный треугольник с катетом 225. Работа №2. БАЗОВЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИМИТИВЫ – ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЧЕРТЕЖА (часть 1) Цель работы – изучение базовых графических примитивов системы AutoCAD, способов их формирования и применения для выполнения чертежей в соответствии с ГОСТами ЕСКД. Краткие теоретические сведения Технический чертеж состоит из геометрических и вспомогательных элементов, содержащих описание объектов на чертеже. К геометрическим элементам относят точку, прямую, окружность, сечения кругового конуса (эллипс, парабола, гипербола). К вспомогательным средствам изображения и пояснения относят различные линии, текст, штриховку, чертежные символы, размерную информацию. 9

В автоматизированных системах проектирования чертеж формируется из графических примитивов (простых и составных), описывающих как геометрию изделия, так и вспомогательные элементы чертежа. Количество простых базовых графических примитивов ограничено. К ним относят такие элементы изображения, которые считаются неделимыми, а именно: точку, прямую, окружность или дугу окружности, текст. Для удобства развитые графические системы дополняются наборами составных графических примитивов, называемых сегментами или блоками, которые представляют собой совокупность базовых графических примитивов; этими примитивами можно манипулировать как единым целым. Геометрические элементы чертежа 1. Точка Графический примитив – точка. Команда ТОЧКА (POINT). Точка определяется указанием ее координат. 2. Отрезок. Графический примитив – отрезок. Команда ОТРЕЗОК (LINE) описана в работе N1. 3. Круг. Графический примитив – круг. Команда КРУГ (CIRCLE). Ключи: 2Т – строит окружность по двум точкам на диаметре; ЗТ – строит окружность по трем точкам, лежащим на окружности; ККР – строит окружность по двум касательным и радиусу; Центр – точка центра. 4. Дуга. Графический примитив – дуга. Команда ДУГА (ARC). Ключи: Центр; Начальная точка; Конечная точка; Угол; Длина хорды; Радиус; Направление. Варианты построения дуги: 3 точки – по трем точкам, лежащим на дуге; Н, Ц, К – по начальной точке, центру и конечной точке. Дуга строится против часовой стрелки; Н, Ц, Угол – по начальной точке, центру и углу. Обычно дуга строится против часовой стрелки от начальной точки, но если задан отрицательный угол, дуга строится по часовой стрелке; Н, Ц, Длин – по начальной точке, центру и длине хорды. Дуга строится против часовой стрелки от начальной точки, причем по умолчанию строится меньшая из двух возможных дуг (та, что меньше 180°). Если же вводится отрицательное значение длины хорды, то будет нарисована большая дуга; Н, К, Рад – по начальной, конечной точкам и радиусу. AutoCAD всегда строит меньшую дугу против часовой стрелки; 10

Н, К, Угол – по начальной, конечной точкам и углу. Дуга по умолчанию строится против часовой стрелки от начальной точки. Если значение центрального угла отрицательно, то дуга строится по часовой стрелке; H, K, Haпp – по начальной, конечной точкам и направлению (угол наклона касательной из начальной точки); Ц, Н, К – по центру, начальной и конечной точкам; Ц, Н, Длин – по центру, начальной точке и длине хорды; Ц, Н, Угол – по центру, начальной точке и углу; ПродДуг: – как продолжение предшествующей линии или дуги. Аналогичные действия вызываются, если в ответ на первый запрос нажать клавишу <ENTER>. Происходит построение дуги, подобно варианту «начало, конец, начальное направление». При этом начальной точкой дуги и ее начальным направлением станут соответственно конечная точка и конечное направление последней созданной дуги или отрезка. По умолчанию принят способ вычерчивания дуги по трем лежащим на ней точкам. 5. Полилиния. Графический примитив полилиния – последовательность прямолинейных и дуговых сегментов с возможным указанием ширины. Ломаные используются для вычерчивания линий заданной ширины, сужающихся, а также кривых и дуг по точкам. Полилиния обрабатывается системой, как графический примитив. Команда ПЛИНИЯ (PLINE). Ключи для изменения ширины полилинии: Полуширина позволяет задать полуширину – расстояние от осевой линии широкого сегмента до края; Ширина позволяет задать ширину последующего сегмента. AutoCAD запрашивает начальную и конечную ширину. Введенное значение начальной ширины автоматически предлагается по умолчанию значением конечной ширины. Начальная и конечная точки широких линейных сегментов лежат на оси полилинии. Обычно угловые стыки смежных широких сегментов полилинии подрезаются. Но это не делается, если линейные сегменты не являются касательными к смежным дуговым сегментам, а также при очень острых углах схождения или при использовании штрих-пунктирных линий. Ключ ОТМени используется для отмены последнего созданного сегмента. Ключи в режиме создания прямолинейных сегментов (отрезков): ДУга – переход в режим дуг; Замкни – замкнуть отрезком. Замыкающий отрезок существенно отличается от обычного отрезка, проведенного от конечной точки к начальной Они по-разному обрабатываются при редактировании и сглаживании полилинии, а также при подрезке углов стыков широких сегментов. Практически всегда предпочтительнее использовать замыкающие отрезки; ДЛина – длина сегмента как продолжение предыдущего, в том же направлении. 11

Ключи в режиме дуг: Угол – центральный угол. По умолчанию дуга прорисовывается против часовой стрелки. Если требуется прорисовка дуги по часовой стрелке необходимо задать отрицательное значение угла; Центр – центр дуги; Замкни – замкнуть дугой; Направление – направление (аналогично ДУга); ОТРезок – переход в режим отрезков; Радиус – радиус дуги; Вторая точка – вторая точка дуги по трем точкам. Если дуга не является первым сегментом полилинии, то начинается в конечной точке предыдущего сегмента и по умолчанию проводится по касательной к нему. Дуговые сегменты полилинии можно задавать любым из способов, описанных для команды ДУГА. Кроме того, их можно построить, задав радиус, центральный угол и направление хорды. Это единственный случай, когда дуга, предлагаемая по умолчанию, не строится по касательной. Запрос: От точки – начальная точка полилинии. Сообщение: Текущая ширина полилинии равна 00.00 6. Мультилиния. Графический примитив – мультилиния. Команда МЛИНИЯ (MLINE) из экранного меню РИСУЙ1 и инструмент или пункт Мультилиния соответственно плавающей панели инструментов или падающего меню Рисование. Строит совокупность параллельных (не более 16) ломаных линий, называемых элементами. По одной команде может быть нарисована последовательность мультилиний, подобно последовательности сегментов полилинии. Ключи: Расположение – определение положения точки начала черчения: Верх, Центр, Низ – линия проходит соответственно с максимальным положительным, с нулевым или максимальным отрицательным смещением от заданной точки; Масштаб – коэффициент; смещение между линиями равняется заданному коэффициенту, умноженному на смещение Смещение, определенному в стиле; Стиль – выбор стиля. При построении мультилиний используется стиль мультилиний. Стиль создается в диалоговом окне Стили мультилиний, которое вызывается с помощью команды МЛСТИЛЬ или пункта Стили мультилиний... соответственно из экранного или падающего меню Формат. Можно загрузить существующий (Загрузка), сохранить вновь созданный на диске (Сохранение) или добавить свой стиль (Добавить). Имя добавляемого стиля должно быть задано в текстовом поле Имя. По умолчанию используется стиль STANDARD. Стиль определяет как свойства мультилиний целиком (диалоговое окно Свойства мультилиний), так и свойства каждой линии (диалоговое окно Свойства элемента), заполнение мультилиний цветом (область Закраска), количество линий мультилиний (область 12

Элементы), вид концевых элементов (область Toрцы), величину угла наклона концевого элемента к мультилинии (Угол), смещение линий мультилиний друг относительно друга (Смещение), тип линии (Тип линии...) и цвет каждой линии (Цвет...). Упражнения 1. Выполнить команды, перечисленные в работе, используя все указанные ключи. 2. Построить окружность: центр 40, 20, радиус 70; по двум точкам диаметра – 187, 60 и 10, 95; по трем точкам на окружности – 2401, 12; 50, 20 и 290, -100; по двум касательным и радиусу, которые выбрать произвольно. 3. Построить дугу: по трем точкам на дуге 50, 30; 160, 20 и 35, 115; по начальной точке 130, 20, центру 150,130 и углу 180°; по начальной точке 30, 20, центру 150, 130 и длине хорды 230 и -30. 4. Построить полилинию: использовать ключ: Ширина; 1-я точка – 440, 12, ширина 2,5; 2-я точка – 450, 212, ширина 20. Работа №3. БАЗОВЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ПРИМИТИВЫ – ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЧЕРТЕЖА (часть 2) 7. Эллипс. Команда ЭЛЛИПС (ELLIPSE) строит эллипс как замкнутую полилинию, состоящую из коротких дуговых сегментов, или как эллипс. Кроме того, ключ Дуга позволяет рисовать эллиптические дуги. Структура запросов при построении эллипса в ортогональных координатах: Центр:/<1-и конец оси>. Эллипс по умолчанию строится по двум точкам на главной оси и длине второй оси. 8. Кольцо. Команда КОЛЬЦО (DONUT) строит «закрашенные» круги и кольца. Кольцо строится по внутреннему и внешнему диаметрам и центру и представляет собой замкнутую широкую полилинию, состоящую из дуговых сегментов. Запросы команды КОЛЬЦО (DONUT): Внутренний диаметр<по умолчанию>:;Внешний диаметр <по умолчанию>:;Центр кольца:. 9. Многоугольник. Команда МН-УГОЛ (POLYGON) строит правильный многоугольник с числом сторон от 3 до 1024 как замкнутую полилинию. Ключи: Число сторон; Сторона – задание одной стороны; Описан. – описывающий; Вписан. – вписанный. 10. Сплайн-кривые. Графический примитив – сплайн. Сплайн – это гладкая кривая, проходящая через заданные точки. Команда СПЛАЙН (SPLINE) строит гладкую кривую по заданным определяющим точкам и направлению касательных в начальной и конечной точках. 13

11. Эскиз Команда ЭСКИЗ (SKETCH) позволяет вставлять в рисунки эскизы, выполненные «от руки». 12. Фигура. Графический примитив фигура – закрашенные треугольники и четырехугольники на плоскости. Команда ФИГУРА (SOLID) находится в подменю Поверхности падающего меню Рисование, или экранного меню РИСУЙ2, или панели инструментов Поверхности. 13. Полоса. Графический примитив полоса – плоская закрашенная линия любой заданной ширины, одинаковой по всей длине. Команда ПОЛОСА – (TRACE). 14. Область Область – это часть плоскости, ограниченная некоторой замкнутой кривой или последовательностью связанных кривых, образующих замкнутую границу, не имеющую самопересечений, и лежащих в одной плоскости. Граница может состоять из отрезков, полилиний, окружностей, дуг, эллипсов, эллиптических дуг, сплайнов, 3D поверхностей, трасс и тел. Область можно штриховать и тонировать. Можно также анализировать такие свойства, как площадь, момент инерции. Команда ОБЛАСТЬ (REGION) создает область из существующих объектов, которые образуют замкнутую границу. Команда КОНТУР (BOUNDARY) создает область из перекрывающихся объектов. Обе команды находятся в падающем меню и на панели инструментов Рисование или в экранном меню РИСУЙ2. 15. Прямая и луч. Графический примитив – прямая. Команда ПРЯМАЯ (XLINE) из экранного меню РИСУЙ1 и инструмент или пункт Прямая соответственно на плавающей панели инструментов или падающего меню Рисование. Строит множество прямых. Ключи: Гор – построение горизонтальной прямой, проходящей через заданную точку; Вер – построение вертикальной прямой, проходящей через заданную точку; Угол – построение прямой по точке и углу; Биссект – по точке и половине угла, заданного тремя точками; Смещение – по смещению от базовой линии. По умолчанию строятся прямые по двум точкам. Графический примитив – луч. Команда ЛУЧ (RAY) из экранного меню РИСУЙ1 и инструмент или пункт Луч соответственно не плавающей панели инструментов или падающего меню Рисование строит множество лучей по двум точкам. 16. Текст. Графический примитив – текст. В AutoCAD можно задавать различные типы текста (стили). Их задание обеспечивает команда СТИЛЬ (STYLE), которая выводит диалоговое окно Текстовые стили. Вызывается из экранного меню ФОРМАТ или пункта Текстовые стили... падающего меню Формат. Для включения в чертеж одной строки текстовой информации (текста) в AutoCAD используется команда ТЕКСТ (TEXT) – пункт Однострочный вторичного меню Текст падающего меню Рисование. 14

Для ввода нескольких строк текста может служить команда ДТЕКСТ (DTEXT) – динамический текст. Для окончания ввода текста необходимо нажать <ENTER>. Для создания многострочного текста служит также команда МТЕКСТ (МТЕХТ) – пункт Многострочный вторичного меню Текст меню Рисование. Команда МТЕКСТ (МТЕХТ) создает абзацы текста, которые вписываются в заданные границы. 17. Блок. Графический примитив – блок. Формирование объектов, которые часто используются, может быть произведено один раз. Затем они объединяются в блок, и чертеж может выполняться с использованием их как «строительных материалов». Упражнения 1. Построить эллипс: по двум точкам на главной оси 30, 10; 150, 30 и длине второй оси 25. 2. Построить кольцо: внутренний диаметр 150, внешний диаметр 180, центр 200, 225. 3. Построить многоугольник: пятиугольник, вписанный в круг радиусом 40; шестиугольник, описанный вокруг круга радиусом 87. 4. Построить сплайн-кривую по пяти точкам; точки и направления касательных выбрать произвольно. 5. Построить замкнутую полосу шириной 2 по пяти произвольным точкам. 6. Построить чертеж по рис. 2 (размеры произвольные). 7. Ввести в чертеж текст – свою фамилию и имя.

Рис. 2. 15

Работа №4. ЭЛЕМЕНТЫ ОФОРМЛЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ 1. Штриховка. Штрихование или заполнение по образцу реализуются в AutoCAD с помощью команд КШТРИХ (ВНАТСН) и ШТРИХ (HATCH). Команда КШТРИХ (ВНАТСН) создает ассоциативную и неассоциативную штриховку. Ассоциативная штриховка имеет связь со своей границей и изменяется при изменении границы. Команда КШТРИХ (ВНАТСН) выводит на экран диалоговое окно, автоматически определяет контур штриховки, дает возможность предварительного просмотра штриховки, позволяет выполнить подгонку штриховки без выхода из команды. Команда ШТРИХ (HATCH) создает неассоциативную штриховку и доступна из командной строки. При штриховании заполняются области, ограниченные отрезками, дугами, окружностями, двухмерными полилиниями, эллипсами, сплайнами, блоками и видовыми окнами в пространстве листа. Команда КШТРИХ (ВНАТСН) позволяет штриховать область, ограниченную замкнутой кривой, как путем простого указания внутри контура, так и путем выбора объектов. Она автоматически определяет контур и игнорирует любые целые примитивы и их составляющие, которые не являются частью контура. По команде КШТРИХ (ВНАТСН) на экран выводится диалоговое окно штриховки по контуру. Все значения по умолчанию в этом окне берутся из значений, определенных при последнем вызове команды КШТРИХ или ШТРИХ (ВНАТСН или HATCH). Для выбора образца штриховки необходимо указать кнопку Образец... На экран выводится диалоговое окно образцов штриховки, которое позволяет выбрать существующий образец штриховки. Для выбора образца штриховки следует указать его изображение. Для использования стандартных образцов штриховок необходимо в области Тип образца из раскрывающегося списка выбрать Стандартный. Для выбора объектов в качестве контура штриховки любым из стандартных способов выбора необходимо указать кнопку Выбор объектов в диалоговом окне штриховки по контуру. Если после выбора области штриховки путем указания внутренней точки образовались незаштрихованные «островки», их можно удалить с помощью кнопки Исключение островков. 2. Нанесение размеров. Типы размеров, предусмотренные AutoCAD: линейные, угловой, диаметральный, радиальный, ординарный (значения X,Y). 16

Команды прорисовки размеров Команда РЗМЛИНЕЙНЫЙ (DIMLINEAR) позволяет создавать горизонтальный, вертикальный или повернутый размеры. При этом необходимо выполнить следующую последовательность действий. 1. Нажать <ENTER> для выбора объекта для образмеривания или определить точки начала первой и второй выносных линий. Выдаются запросы на формирование выносных линий: Начало первой выносной линии или ENTER – для выбора:. Возможны два ответа: первый – точка, которая определяет начало первой выносной линии, за которым следует запрос: Начало второй выносной линии:, второй – <ENTER>, в этом случае указывается объект: отрезок, мультилиния, дуга, круг или сегмент полилинии, и тогда AutoCAD выбирает начало выносных линий в ответ на запрос: Выберите объект для нанесения размера:. 2. Задать, если необходимо: - поворот размерной и, соответственно, выносных линий – ключ Повернутый. Выдается запрос на угол поворота размерной линии: Угол поворота размерной линии <0>: – ориентацию размера – ключи Горизонтальный и Вертикальный – соответственно построение линейного размера с горизонтальной и вертикальной размерными линиями и редактирование размерного текста – ключ Текст, что позволяет изменить размерный текст в ответ на запрос: Размерный текст – измеренное значение-:. 3. Задать положение размерной линии в ответ на запрос: Положения размерной линии (Мтекст/Текст/Угол/Горизонтальный/Вертикальный/Повернутый): – указать точку, через которую пройдет размерная линия. Обычно текст центрируется между выносными линиями; если текст не умещается, то он выносится и размещается около второй линии. Можно разместить часть размерного текста над размерной линией, а часть – под размерной линией, для этого необходимо между частями текста ввести символы \Х. Можно размещать части размерного текста на разных строках, для этого необходимо между частями текста ввести символы \Р. Можно вывести в размерном тексте альтернативные единицы, они задаются в квадратных скобках [ ]. Команда РЗМПАРАЛ (DIMALIGNED) наносит линейный размер с размерной линией, параллельной указанным начальным точкам выносных линий, что позволяет выровнять размерную линию по объекту. Создается подобно горизонтальным, вертикальным и повернутым размерам. Последовательность связанных размеров в AutoCAD проставляется с помощью команд: РЗМБАЗОВЫЙ (DIMBASELINE) – продолжение ли17

нейного размера от базовой линии (первой выносной линии) предыдущего размера; РЗМЦЕПЬ (DIMCONTINUE) – продолжение линейного размера от второй выносной линии предыдущего размера. Команда РЗМУГЛОВОЙ (DIMANGULAR) строит дугу, показывающую угол между двумя непараллельными линиями, или угол, образованный вершиной и двумя другими точками. Команда РЗМДИАМЕТР (DIMDIAMETER) строит диаметр окружности или дуги с необязательным маркером центра или осевыми линиями. Команда РЗМРАДИУС (DIMRADIUS) строит радиус круга или дуги с необязательным маркером центра или осевыми линиями. Выполняется аналогично команде простановки диаметрального размера, с той лишь разницей, что текст начинается с символа «R». Команда РЗМЦЕНТР (DIMCENTER) рисует маркер центра или осевые линии окружности либо дуги. Команда ВЫНОСКА (LEADER) – построение выноски. Строится единый объект – выноска – как последовательность сплайновых или прямолинейных сегментов, первый из которых может быть дополнен стрелкой, с возможностью задания после последнего сегмента текста как самостоятельного объекта. Если наклон последнего сегмента перед текстом больше 15° от горизонтали, то добавляется короткий сегмент выноски к последнему сегменту. Упражнения 1. Заштриховать фигуры, выполненные в упражнениях 2 и 3 работы №1 и упражнении 2 работы №3. 2. Проставить размеры на указанных выше фигурах, а также на чертеже упражнения 6 работы №3. Работа №5. РЕДАКТИРОВАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ (часть 1) AutoCAD позволяет вносить в чертеж различные изменения. Большинство команд редактирования сосредоточено в экранных меню РЕДАКТ1 и РЕДАКТ2, падающем меню Редакт или панелях инструментов Редактирование и Редактирование2. Для редактирования необходимо произвести выбор объектов. В AutoCAD можно сначала выбрать объекты, а затем ввести команду для работы с ними; можно сначала ввести команду, а затем выбрать объекты в ответ на ее запрос; можно использовать команду ВЫБЕРИ (SELECT) для создания текущего набора и ссылки на него в последующих действиях по редактированию. 18

1. Удаление и восстановление объектов. Для удаления (стирания) сформированного набора объектов используется команда СОТРИ (ERASE). Разновидностью команды СОТРИ (ERASE) является команда СОТРИ Последний (ERASE Last), предназначенная для стирания объекта, который был построен последним. Для выполнения этой команды можно в ответ на запрос Выберите объекты: команды СОТРИ (ERASE) ввести П. Для восстановления удаленных с помощью команды СОТРИ (ERASE) объектов используется команда ОЙ (OOPS). 2. Перемещение набора объектов. Команда ПЕРЕНЕСИ (MOVE) обеспечивает перемещение набора объектов. Запросы: Базовая точка или перемещение: – указывается точка, относительно которой предполагается смещение набора объектов; Вторая точка перемещения: – указывается новое положение базовой точки. 3. Копирование набора объектов. Команда КОПИРУЙ (COPY) обеспечивает копирование созданных объектов. Запросы команды почти совпадают с запросами команды ПЕРЕНЕСИ (MOVE):. После получения требуемого числа копий в ответ на запрос необходимо нажать <ENTER>. 4. Поворот набора объектов. Команда ПОВЕРНИ (ROTATE) обеспечивает поворот набора объектов. Запросы: Базовая точка: – центр вращения; <Угол поворота>/Ссылка:. Kлюч Ссылка используется для поворота относительно существующего угла. При этом выдаются следующие запросы: Угол ссылки <0>: – задается угол, определяющий текущее положение объекта; Новый угол: – задается новое положение объекта. 5. Масштабирование набора объектов. Команда МАСШТАБ (SCALE) обеспечивает изменение размера существующих примитивов. Запросы: Базовая точка: – задается центр масштабирования; <Масштаб>/Ссылка: – указывается коэффициент масштабирования. Задается число, которое воспринимается как относительный масштабный коэффициент, на который умножаются все размеры выбранных объектов, либо ключ Ссылка для определения коэффициента масштабирования с применением существующих объектов. При этом задается исходная длина в ответ на запрос Длина ссылки: и требуемая новая длина в ответ на запрос Новая длина:. Можно «показать» AutoCAD исходную длину (указав два конца отрезка, масштаб которого нужно изменить), а затем задать требуемую новую длину, причем это можно сделать путем указания или отслеживания объектов. Одной из наиболее эффективных возможностей использования ключа Ссылка команды МАСШТАБ является изменение 19

масштаба всего рисунка. Если выбранные единицы рисунка не соответствуют заданным требованиям, то для выбора всех объектов на рисунке (например рамкой) можно воспользоваться командой МАСШТАБ, затем, используя ключ Ссылка, указать два конца объекта, требуемая длина которого известна, и ввести эту длину. При этом масштаб всех объектов на рисунке изменится соответствующим образом. 6. Выравнивание объектов. Можно перемещать, поворачивать или наклонять объект так, что он выравнивается с другим объектом, с помощью команды ALIGN (вторичное меню пункта 3M операции падающего меню Редакт). Запросы: 1-я исходная точка: – задать первую точку совмещаемого объекта, 1-я целевая точка: – задать точку, с которой должна совместиться первая точка, 2-я исходная точка: – задать вторую точку совмещаемого объекта (если нажать <ENTER>, то исходный объект переместится в точку совмещения первой точки), 2-я целевая точка: – задать точку, с которой должна совместиться вторая точка, 3-я исходная точка, или <продолжить>: – задать третью точку совмещаемого объекта или <ENTER> для продолжения, 3-я целевая точка: – задать точку, с которой должна совместиться третья точка, Масштабировать объекты по точкам выравнивания? (Да/Нет) <Нет>: – ответ Да позволяет масштабировать совмещаемый объект; ответ Нет – объект переместится и повернется относительно точки, с которой должна совместиться первая точка, но не смасштабируется. Таким образом, объект выравнивается (перемещается и поворачивается) и затем масштабируется. Точка, с которой должна совместиться первая точка, является базовой точкой масштабирования; расстояние между первой и второй точками совмещаемого объекта – исходная длина; расстояние между точками, с которыми должны совместиться первая и вторая точки, – новая длина. 7. Зеркальное отображение набора объектов. Команда ЗЕРКАЛО (MIRROR) обеспечивает формирование зеркальных отражений существующих на рисунке объектов, удаляя или сохраняя при этом оригиналы. Команда работает в плоскости, параллельной XY текущей системы координат. Упражнения 1. Удалить фигуры, выполненные в упражнениях 2, 3 работы №1; восстановить эти фигуры. 2. Скопировать фигуры, выполненные в упражнениях 2, 3 работы №1. 3. Переместить полученные фигуры вдоль оси Х на 20 единиц. 20

4. Повернуть полилинию, выполненную в упражнении 4 работы №2, на 90°. 5. Изменить масштаб окружностей, выполненных в упражнении 2 работы №2, увеличив изображение в 2 раза. 6. Сформировать зеркальные отображения дуг, выполненных в упражнении 3 работы №2. Работа №6. РЕДАКТИРОВАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ (часть 2) 8. Рисование подобных объектов. Команда ПОДОБИЕ (OFFSET) строит объект, подобный существующему объекту, с заданным смещением или «проходящий» через заданную точку с сохранением ориентации. Запросы: Величина смещения или Точка <Точка>: – смещение (число или пара точек) или ключ Через точку; Выберите объект для создания ему подобных: -выбрать объект для смещения, Сторона смещения? – показать курсором, в какую сторону смещать (вправо или влево, внутрь или наружу), если было указано смещение, Через точку: – указать точку, через которую будет проходить смещенный объект, если был выбран ключ Через точку. 9. Повторение набора объектов. Команда МАССИВ (ARRAY) обеспечивает получение нескольких копий выбранных объектов, размещенных в прямоугольной или круговой структуре. Объекты, размещенные таким образом, называются прямоугольным или круговым массивом. Когда массив получен, каждым из составляющих его элементов можно манипулировать независимо от остальных. 10. Редактирование с помощью ручек. Выбранными объектами можно манипулировать с помощью ручек – маленьких квадратиков, которые высвечиваются в определяющих точках объектов – таких, как четверти или центр круга или конечные и средняя точки отрезка. При приближении графического курсора к ручке он автоматически привязывается к соответствующей ей точке примитива, что позволяет указывать точное положение курсора на соответствующих примитивах без объектной и шаговой привязок или ввода координат. Для удаления ручек из набора необходимо дважды нажать комбинацию клавиш /; первое нажатие удаляет из набора объекты, но не удаляет ручки. Для редактирования с помощью ручек необходимо указать какую-либо ручку. Точка, соответствующая этой ручке, рассматривается как базовая точка операции редактирования. При необходимости для каждой операции может быть выбрана базовая точка, расположенная в любом месте рисунка. 21

При указании ручек происходит переход в режимы ручек (в режимы редактирования с помощью ручек), то есть режимы Растяни, Перенеси, Поверни, Масштаб и Зеркало. 11. Отсечение части объекта по заданной границе. Команда ОБРЕЖЬ (TRIM) обеспечивает частичное стирание отрезка, полосы, дуги и двухмерной полилинии точно по режущей кромке. Запросы: Выберите режущие кромки: – режущей кромкой могут служить отрезки, дуги, круги, двухмерные полилинии, эллипсы, сплайны, прямые, лучи и видовые экраны в пространстве листа, <Выберите объект, который нужно обрезать>/Проекция/Кромка/Отмени: -необходимо указать часть объекта, предназначенную для удаления. 12. «Вытягивание» объектов до границы. Команда УДЛИНИ (EXTEND) удлиняет существующие объекты до граничной кромки. Запросы: Выберите граничные кромки: – кромками могут служить отрезки, дуги, двухмерные полилинии, <Выберите объект, который нужно удлинить>/Проекция/ Кромка/Отмени/ – объекты выбираются указанием той части, которая должна удлиняться. 13. Изменение длины объекта. Можно изменить угол дуги или длину открытых линий, дуг, открытых полилиний, эллиптических дуг и открытых сплайнов с помощью команды УВЕЛИЧЬ (LENGTHEN). Изменить длину объекта или угол дуги можно, задавая приращение от конечной точки (ключ ДЕльта), процент от существующей длины или угла (ключ Процент), полную длину или угол (ключ Всего), динамически изменяя длину или угол (ключ ДИнамика). 14. Рисование cкруглений. Команда СОПРЯГИ (FILLET) осуществляет плавное сопряжение отрезков, дуг, окружностей или линейных сегментов двухмерной полилинии дугой заданного радиуса. Если выбранные объекты являются отрезками или линейными сегментами двухмерной полилинии, команда СОПРЯГИ (FILLET) сначала удлиняет или подрезает линии до пересечения. Затем в зависимости от значения ключа РЕЖим обрезаются (Обрежь) или нет (Необрежь) сопрягаемые концы по конечной точке дуги сопряжения и создается дуга сопряжения. Можно сопрягать две окружности, две дуги, отрезок и окружность, отрезок и дугу или окружность и дугу, прямые, лучи, эллипсы. Правила сопряжения в этом случае такие же, как при сопряжении отрезков. Однако при сопряжении дуг и окружностей можно построить более одной дуги сопряжения. AutoCAD выберет сопряжение, конечные точки которого ближе всего к точкам выбора объектов для сопряжения. 22

15. Вычерчивание фасок. Команда ФАСКА (CHAMFER) «подрезает» два пересекающихся отрезка на указанном расстоянии от точки пересечения и соединяет концы отрезков новым линейным сегментом. Для «настройки» выбирается ключ Длина – расстояние. 16. Редактирование размеров. Команда РЗМРЕД (DIMEDIT) служит для изменения текста и угла наклона выносных линий. 17. Редактирование текста. Команда ДИАЛРЕД (DDEDIT) позволяет редактировать содержание текста. Упражнения 1. Сформировать подобные изображения для фигур, выполненных в упражнениях 5, 6 работы №5. 2. Сформировать набор объектов – прямоугольников (10×20) в прямоугольном массиве с числом строк 2, числом столбцов 3, расстоянием между строками 18, расстоянием между столбцами 27. Сформировать набор объектов – кругов (∅40) в круговом массиве. Центр массива – 48,15; количество кругов – 8, угол заполнения – 270°. 3. Построить круг ∅60. Используя редактирование с помощью ручек, преобразовать круг в овал. 4. Отрезать половину овала, построенного в предыдущем упражнении. 5. Увеличить длину полилинии, выполненной в упражнении 4 работы №5, в 2 раза. 6. Нарисовать скругление для двух перпендикулярных пересекающихся прямых. 7. Вычертить фаску для двух перпендикулярных пересекающихся прямых. Работа №7. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ РАЗРАБОТКА И ВЫПОЛНЕНИЕ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ В СРЕДЕ AutoCAD Основное назначение САПР, включающих обработку двухмерной геометрической информации и систем АКД, – изготовление чертежей на ЭВМ. Создание чертежа средствами AutoCAD можно разбить на два этапа: подготовительные действия и само черчение. На первом этапе подготовительных действий необходимо: 1) задать формат чертежа, например формат А4: 23

Команда: ЛИМИТЫ (LIMITS) Вкл/Откл/<Левый нижний уголх0.0000,0.0000>:; Правый верхний угол <12.0000,9.0000>: 210.297 2) задать привязку графического маркера к узлам сетки, например с шагом 5 мм: Команда: ШАГ (SNAP) Интервал привязки или Вкл/Откл/Аспект/Поворот/Стиль: 5 Команда: ШАГ (SNAP) Интервал привязки или Вкл/Откл/Аспект/Поворот/Стиль:Вкл. 3) установить режим вывода на экран координатной сетки, например с шагом 5 мм: Команда: СЕТКА (GRID) Интервал сетки (X) или Вкл/Откл/Шаг/Аспект <0.000>: 5. 4) задать масштаб, максимально увеличивающий выводимое на экран изображение: Команда: ПОКАЖИ (ZOOM) Все/Центр/Динамика/Границы/Предыдущий/Масштаб(Х/ХЛ)/ Рамка/ <Реальное время>: В. Второй этап составляет собственно черчение. Упражнения Выполнить чертеж, показанный на рис. 3. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Романычева Э.Т. Autocad: Практическое руководство. – M.: ДМК, 1997. 2. Романычева Э.Т., Сидорова Т.М., Сидоров С.Ю. Autocad 14. М.: ДМК, 1999. 3. Бергхаузер Т., Шлив П. Система автоматического проектирования Autocad: Справочник. М.: Радио и связь, 1989. 4. Момджи Т.Д. Инженерная графика на ЭВМ: Методические указания к лабораторным работам. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. 5. Вельтищев В., Золотова Г., Момджи Т. Использование системы Автокад для выполнения учебных чертежей в курсе машинной графики. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1988. 6. Вельтищев В., Момджи Т. Практические основы геометрического моделирования на базе системы Автокад. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1991

24

Рис. 3. Чертеж зубчатого колеса