Пересечение поверхностей с применением Autodesk® Inventor 2015

Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ с применением Autodesk® Inventor 2015

Методические указания и задания

Казань, Издательство КНИТУ, 2015

Выходные данные

УДК 744.4

Составители: доц. И.Л. Голубева, ст. препод. А.Р. Альтапов

ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ с применением Autodesk® Inventor 2015: методические указания и задания / сост.: И.Л. Голубева, А.Р. Альтапов; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2015. – 37 с.

Составлены в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлениям: 240400 «Химическая технология органических веществ и топлив», 240800 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», 230100 «Информатика и вычислительная техника», 220400 «Управление в технических системах», 140400 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», учебным планом и рабочей программой по дисциплине.

Рассматриваются основы создания поверхностей в среде «Листовая деталь», пересечения поверхностей между собой, создания развертки листовой детали, ознакомление с приемами выполнения и оформления чертежа на базе компьютерной системы геометрического моделирования Autodesk Inventor 2015.

Предназначены для бакалавров очной, очно-заочной форм обучения, изучающих дисциплины «Инженерная графика», «Инженерная и компьютерная графика».

Подготовлены на кафедре инженерной компьютерной графики и автоматизированного проектирования КНИТУ. Печатаются по решению методической комиссии по циклу общепрофессиональных дисциплин.

Рецензенты: д-р пед. наук, проф. В.А. Рукавишников, д-р техн. наук, проф. В.А. Лашков

ВВЕДЕНИЕ

Поверхность, образованная вращением плоской или пространственной кривой вокруг неподвижной оси, называется поверхностью вращения [1]. Для получения поверхности вращения необходимо задать ее ось i и образующую l. При вращении вокруг оси каждая точка образующей l описывает окружность, плоскость которой перпендикулярна к оси вращения.

Наиболее общий способ построения линии пересечения двух поверхностей называется способом вспомогательных секущих поверхностей или способом посредников. Сущность способа заключается в том, что две данные поверхности Φ и Θ (рис. 1а) пересекаются вспомогательными поверхностями или, в частном случае, вспомогательными плоскостями – посредниками. Каждый из посредников пересекает данные поверхности по линиям I и II, лежащим на одной и той же поверхности или в одной и той же плоскости. При взаимном пересечении этих линий получаются общие точки A и В, принадлежащие линии пересечения поверхностей.

Повторяя указанный прием с различными вспомогательными поверхностями, находят такое количество точек, которое вполне определяет линию пересечения. Полученные точки соединяют плавной кривой по лекалу.

Чаще применяют вспомогательные плоскости частного положения и вспомогательные сферы, при этом следует стремиться к тому, чтобы фигуры сечения поверхностей посредниками по возможности были наиболее простыми — окружностями, прямоугольниками, прямыми линиями (рис. 1б).

1. ЗАДАНИЕ НА ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ «ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ»

Построить линию пересечения поверхности прямого кругового конуса (диаметр основания – 100 мм, высота – 150 мм) с заданной поверхностью вращения. Определить видимость, вычертить развертку конуса с нанесением линии пересечения. Задание выполнить по вариантам, приведенным в табл. 1.

Студентам факультетов нефти и нефтехимии и управления и автоматизации предлагается графическую работу «Пересечение поверхностей» выполнить на базе компьютерной системы геометрического моделирования Autodesk Inventor.

Таблица 1. Задание на графическую работу «Пересечение поверхностей»

№ вар.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
А	30	20	15	10	0	20	10	0	10	20	30	0	30	30	10	30
H	90	80	90	90	70	55	70	100	90	100	90	20	90	60	80	100
D	100	90	80	80	80	90	100	90	100	100	90	80	90	100	90	100
B	10	30	0	20	20	20	–	20	30	0	0	30	50	–	20	30

№ вар.	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32
А	20	10	20	0	20	10	20	10	10	40	20	20	10	10	20	20
H	100	110	60	35	80	90	120	30	60	40	30	80	70	90	55	80
D	100	90	80	70	70	90	100	60	70	100	90	100	100	80	90	70
B	40	30	55	40	–	10	10	50	–	–	–	30	–	20	20	–

2. НАЧАЛО РАБОТЫ В AUTODESK INVENTOR

Для построения поверхностей будем использовать среду «Листовая деталь». Технология цифровых прототипов позволяет упростить процесс конструирования сложных деталей из листового материала и повысить его производительность. САПР Autodesk Inventor, предназначенная для машиностроительного 3D-проектирования, добавляет информацию для изготовителей (параметры высечных инструментов, таблицы гибки и т.п.) к точной 3D-модели готовой детали. Инженеры-технологи могут оптимизировать деталь с помощью среды редактирования развертки.

Ключевые возможности Inventor при проектировании деталей из листового материала:

• стили листового материала;
• фланцы для листового материала;
• гнутые профили;
• переходные формы;
• библиотека высечек;
• крепеж для листового материала;
• редактирование развертки;
• чертежи деталей из листового материала.

Для загрузки Autodesk Inventor нажмите ЛКМ на значок

. В появившемся окне выберите кнопку «Создать». В окне загрузки графической системы Autodesk Inventor выберете среду «Листовая деталь» (рис. 2).

Окно среды «Листовая деталь»

Перед Вами загрузится окно среды «Листовая деталь» (рис 3.). Окно среды содержит следующие компоненты:

• выпадающее меню;
• главную инструментальную линейку команд;
• ленточное меню;
• браузер;
• плавающие инструментальные линейки команд;
• поле построения, содержащее три взаимно перпендикулярных плоскости координат.

Браузер при активации закладки «Навигатор операций»

помогает увидеть в окне Браузера историю создания модели детали по шагам и выбрать конструктивные элементы для манипулирования.

Ленточное меню шагов служит для управления шагами выполнения операций построения геометрического элемента. Ленточное меню шагов позволяет в любой момент вернуться к уже пройденному шагу.

3. ПОСТРОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ

3.1. Пример построения конической поверхности

1. Выберем в инструментальной линейке «Листовой металл» команду «Создать 2D эскиз»
   

   

   .

2. Выберете в качестве конструктивной плоскости построения плоскость X-Z.
3. Постройте ось вращения из центра. Для этого на ленте в разделе «Создать» выбираем команду «Отрезок»
   

   

   , и строим в визуальном режиме прямую длиной 150 мм, расположив её в центре системы координат, как это показано на рис. 4.

Заменяем эскизную линию на осевую с помощью команды «Осевая линия» (выделите отрезок и нажмите на кнопку

).

Нарисуем образующую конуса с помощью команды «Отрезок» под углом к осевой линии (рис.6).

Наложим необходимые зависимости. На верхние и нижние концы отрезков попарно наложим зависимость горизонтальности

(рис.). Проставим необходимые размеры. Диаметр 1мм между верхней конечной точкой образующей и осью. Диаметр 100мм между нижней конечной точкой образующей и осью (рис.).

Для завершения эскиза нажмите кнопку «Принять эскиз» (рис.).

После нажатия на кнопку «домик»

возле видового куба, получим изображение эскиза в среде «Деталь» (рис.).

Нажимаем кнопку «Ролик»

, появляется окно «Контурный валик» (рис.).

Выставляем угол закругления 359,9 град. Нажимаем кнопку «Ок». Получаем конус (рис.).

Нажимаем на грань куба «Перед»

. Конус поворачивается как на рис.

Затем используя стрелки

, поворачиваем конус в положение главного вида (рис.).

Нажимаем ПКМ на видовой куб. В появившемся окне находим строку «Установить текущий вид» и выбираем «Спереди» (рис.).

Конус построен.

3.2. Пример построения второй поверхности

В качестве второй поверхности в задание использованы конус, цилиндр и сфера.

3.2.1. Пример построения цилиндра, расположенного вдоль оси Z

1. Для создания цилиндра во вкладке «3D-модель» на панели «Примитивы» нажмем кнопку «Цилиндр» (рис.).

Выберем конструктивную плоскость построения. В качестве такой плоскости необходимо выбрать плоскость, на которой цилиндр проецируется в окружность (рис.7). На запрос «Укажите центр окружности» нажмите клавишу «Tab» и в графе Х укажите значение A с минусом. Затем еще раз нажмите клавишу «Tab» и в графе Y укажите значение B. Нажмите «Enter» (рис.).

В синем поле введите значение диаметра «D» и нажмите «Enter» (рис 8).

В появившемся окне в поле «Расстояние» задаем высоту «Н» цилиндра, и выбираем направление формирования поверхности цилиндра (вверх) (рис. 9).

Завершаем операцию нажатием кнопки «Ок» (рис. 10).

Сохраняем полученный результат под именем «ИКГ 0Х.»

3.2.2. Пример построения сферы

1. Выберем в инструментальной линейке «Поверхности и кривые» команду «Поверхность вращения»
   

   

   .

2. Выберем в качестве конструктивной плоскости построения плоскость X-Z.
3. С помощью команды «Окружность по центру»
   

   

   вычерчиваем окружность диаметром «D». Центр окружности привяжем к началу координат, используя размеры «А» и «Н».

С помощью команды «Отрезок»

делим окружность пополам и при помощи команды «Отсечь»

убираем половину окружности (рис.12). Далее задаем ось вращения с помощью команды «Ось вращения»

, указав на вертикальную линию полуокружности (рис.13).

После завершения нажимаем кнопку

и возвращаемся в среду «Деталь».

Зададим угол поворота с помощью кнопки «поворот на 360»

в поле «Расстояние» ленточного меню (рис.14).

Для завершения построения этого элемента нажмем кнопку

(рис.15).

3.2.3. Пример построения конуса

1. Выберем в инструментальной линейке «Поверхности и кривые» команду «Поверхность вращения»
   

   

   .

2. В качестве конструктивной плоскости построения выберем плоскость X-Z, если центры оснований конусов лежат в плоскости, параллельной фронтальной плоскости проекций (т.е. В=0). Если нет, то, используя кнопку
   

   

   «параллельная плоскость» укажем плоскость X-Z, а затем расстояние, на которое эта плоскость смещена (В) (рис. 16).

Построим прямоугольный треугольник с катетами D/2 и H. Для этого в инструментальной линейке «Построения» выбирем команду «Отрезок»

, и построим в визуальном режиме треугольник, расположив его примерно в центре системы координат, как это показано на рисунке.