Практическая часть. 
Построение винтовой поверхности в графическом редакторе AutoCAD

В дипломной работе необходимо начертить винтовые поверхности в программе AutoCad. Вычертить по размерам основную надпись чертежа, произвести все подписи к чертежу.

Задание выполняется в следующей последовательности:

• 1. Изучить интерфейс AUTOCAD.
• 2. Выполнить начальные установки настройки графического редактора (Раздел 3):
  • · задать границы чертежа (формат A3 — 420×297);
  • · загрузить типы линий (ISO dash, Center);
  • · Установить слои: 0 (тип линий Cotinuous, цвет черный), 1(тип линий Center, цвет любой), 2 (тип линий ISO dash, цвет любой);
• 3. Изучить команды вычерчивания графических примитивов и выполнения надписей (Раздел 4 — Графические примитивы AutoCAD).
• 4. Вычертить рамку, которая задает размеры формата А3:
  • — Щелкнуть на пиктограмме Линия и с клавиатуры ввести координаты начальной точки 0,0 и нажать Enter;
  • — Нажать клавишу F8 и включить режим ОРТО, переместить мышь вправо и ввести с клавиатуры 420 и нажать клавишу Enter;
  • — переместить мышь вверх, ввести с клавиатуры 297 и нажать клавишу Enter;
  • — переместить мышь влево, ввести с клавиатуры 420 и нажать клавишу Enter;
  • — ввести с клавиатуры C (close) и нажать клавишу Enter.
• 5. Прочертить рамку формата А3 (420×297 мм).
• — Щелкнуть на пиктограмме Ломаная и с клавиатуры ввести координаты начальной точки 20,5 и нажать Enter;
• — ввести с клавиатуры W и нажать клавишу Enter;
• — ввести с клавиатуры 1 и нажать клавишу Enter;
• — ввести с клавиатуры 1 и нажать клавишу Enter;
• — переместить мышь вправо и ввести с клавиатуры 395 и нажать клавишу Enter;
• — переместить мышь вверх и ввести с клавиатуры 287 и нажать клавишу Enter;
• — переместить мышь влево и ввести с клавиатуры 395 и нажать клавишу Enter;
• — ввести с клавиатуры C (close) и нажать клавишу Enter. Результат построения показан на рис. 1.13 б.
• 6. Вычертить по размерам основную надпись чертежа

Рекомендуется вначале прочертить габаритный прямоугольник 185×55:

• — щелкнуть на пиктограмме Ломаная и щелкнуть в точке 1(см. Рис. 13 б);
• — переместить мышь влево и ввести с клавиатуры 185 и нажать клавишу Enter;
• — переместить мышь вверх и ввести с клавиатуры 55 и нажать клавишу Enter;
• — переместить мышь вправо и ввести с клавиатуры 185 и дважды нажать клавишу Enter. Результат построения показан на рис. 1.13 в.

Размеры основной надписи чертежа по ГОСТ 2.104−68 (форма 1). (Рис. 1.14).

Рис. 1.14 Размеры основной надписи чертежа

• 5. Заполнить основную надпись, используя команду Рисование Текст Однострочный. Для заполнения граф основной надписи использовать шрифт GOST type B. Для выполнения надписей Изм., Лист, № докум. и других использовать шрифт № 3.5. Если надписи не вмещаются в отведенные для них графы, то фактор ширины задать меньше единицы. Надпись наименования задания А8КГ.01 выполнить шрифтом № 7.
• 6. Сохранить работу как файл Формат А3.
• 7. Смоделировать сферическую поверхности в основном поле программы. Поверхность является сферической и замкнутой, что представлено на следующем рисунке.

Рис. 1.15 Сферическая поверхность

8. Смоделирует поведение поверхности в модуле чертежа основной надписи.

В линейчатых поверхностях выделяют поверхности развертывающиеся, совмещаемые всеми своими точками с плоскостью без разрывов и складок, и неразвертывающиеся, которые нельзя совместить с плоскостью без разрывов и складок.

Практически при нарезании резьбы режущий инструмент (резец, фреза, гребенка, плашка, метчик и дp.) выбирает на цилиндре или конусе вращения винтовую канавку, профиль которой идентичен профилю образующегося при этом винтового выступа. C геометрической точки зрения при винтовом движении плоской фигуры (треугольника, трапеции, квадрата, полукруга) по цилиндрической или конической поверхности вращения и образуется на каждой из них бесконечный винтовой выступ. Часть винтового выступа, которая образуется производящим контуром за один оборот, называется витком.

Рис. 1.16.

Для задания поверхностей выбирают такую совокупность независимых геометрических условий, которая однозначно определяет данную поверхность в пространстве. Эта совокупность условий называется определителем поверхности. Определитель состоит из двух частей: геометрической, в которую входят основные геометрические элементы и соотношения между ними, и алгоритмической, содержащей последовательность и характер операций перехода от основных постоянных элементов и величин к переменным элементам поверхности, т. е. закон построения отдельных точек и линий данной поверхности.

Рис. 1.17.

9. Моделирование криволинейной поверхности в поле основной надписи.

Поверхность на комплексном чертеже задается проекциями геометрической части ее определителя с указанием способа построения ее образующих. На чертеже поверхности для любой точки пространства однозначно решается вопрос о принадлежности ее данной поверхности. Графическое задание элементов определителя поверхности обеспечивает обратимость чертежа, но не делает его наглядным. Для наглядности прибегают к построению проекций достаточно плотного каркаса образующих и к построению очерковых линий поверхности (рис. 86). При проецировании поверхности Q на плоскость проекций проецирующие лучи прикасаются к этой поверхности в точках, образующих на ней некоторую линию l, которая называется контурной линией. Проекция контурной линии называется очерком поверхности. На комплексном чертеже любая поверхность имеет: на П₁— горизонтальный очерк, на П₂ — фронтальный очерк, на П₃ — профильный очерк поверхности. Очерк включает в себя, кроме проекций линии контура, также проекции линий обреза.

Рис. 1.18.

10. Создаем элементы на цилиндрической поверхности.

Рис. 1.19.

Поверхности составляют широкое многообразие объектов трехмерного пространства. Инженерная деятельность человека связана непосредственно с проектированием, конструированием и изготовлением различных поверхностей. Большинство задач прикладной геометрии сводится к автоматизации проектно-конструкторского процесса и воспроизведения сложных поверхностей. Способы формообразования и отображения поверхностей составляют основу инструментальной базы трехмерного моделирования современных систем автоматизированного проектирования.

Рассматривая поверхности как непрерывное множество точек, между координатами которых может быть установлена зависимость, определяемая уравнением вида F (x, y, z)=0, можно выделить алгебраические поверхности (F (x, y, z)— многочлен n-ой степени и трансцендентные (F (x, y, z)— трансцендентная функция.

Если алгебраическая поверхность описывается уравнением n-й степени, то поверхность считается поверхностью n-го порядка. Произвольно расположенная секущая плоскость пересекает поверхность по кривой того же порядка (иногда распадающейся или мнимой), какой имеет исследуемая поверхность. Порядок поверхности может быть определен также числом точек её пересечения с произвольной прямой, не принадлежащей целиком поверхности, считая все точки (действительные и мнимые).

• 11. Построение винтовых поверхностей в графическом редакторе основывается на основных принципах черчения. Для построения используются основные примитивы, такие как отрезок, поверхность, линия, луч. Использовались следующие элементы редактирования-вращение, удлинение, вращение поверхности, построение поверхности.
• 12. Создание сложной винтовой модели.

13. Результат отображен на следующих рисунках. И уже не сложно догадаться, что выберем сечение и вытянем бобышку по траектории. Дополнительно можно создать и поверхности на некотором удалении, это позволит создавать более сложные варианты геометрии.

Ниже представлена геометрия, в которой сечение совпадало на траекторией и находилось на некотором сдвиге от нее.

14. При построение винтовых поверхностей особое внимание уделяется моделированию сопряжений сложных примитивов. Моделирование выполняется также при помощи простых примитивов и редактированию объектов на панели инструментов.

Такая деталь может входить в механизм обеспечивающий поворот рабочего элемента при его поступательном движении. Принцип такого механизма используется в автомате Калашникова, для выбрасывания гильзы из патронника. В нашем же примере это деталь прижимного механизма пневмоприспособления.

Особенностью такой детали является винтовой паз. При этом угол подъема должен быть рассчитан так, чтобы не происходило самоторможения перемещающегося по пазу элемента. Примем угол разворота в 900, а высоту канавки с шириной 8 мм. примем 50 мм. Данный размер рассчитывается из соображений не самотормозящего угла подъема.