Информатика. Программное обеспечение инженерной графики. Задачи по начертательной геометрии с использованием 3D-моделирования

№ 942

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Êàôåäðà èíæåíåðíîé ãðàôèêè

Î.Í. ×è÷åíåâà
Ð.Â. Ìàðêîñÿí
Ë.Î. Ìîêðåöîâà

Èíôîðìàòèêà

Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå
èíæåíåðíîé ãðàôèêè.
Çàäà÷è ïî íà÷åðòàòåëüíîé ãåîìåòðèè
ñ èñïîëüçîâàíèåì 3D-ìîäåëèðîâàíèÿ

Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì

Ðåêîìåíäîâàíî ðåäàêöèîííî-èçäàòåëüñêèì
ñîâåòîì óíèâåðñèòåòà

Ìîñêâà   Èçäàòåëüñêèé Äîì ÌÈÑèÑ
2008

УДК 744-4 
 
Ч-72 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. С.М. Горбатюк 

Чиченева О.Н., Маркосян Р.В., Мокрецова Л.О. 
Ч-72  
Информатика. Программное обеспечение инженерной графики. Задачи по начертательной геометрии с использованием 
3D-моделирования: Лаб. практикум. – М.: Изд. Дом МИСиС, 
2008. – 30 с. 

Практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу 
«Программное обеспечение инженерной графики». Подробно рассмотрен 
пример создания модели детали с использованием технологии 3Dмоделирования в системе автоматизированного проектирования AutoCAD 
2008 (русская версия) и создание двухмерных многовидовых чертежей по 
построенной 3D-модели. Рассмотрены теоретические вопросы, приведена 
литература для подготовки к лабораторным работам. 
Предназначен для всех специальностей направления 651300 «Металлургия». 

© Государственный технологический  
университет «Московский институт 
стали и сплавов» (МИСиС), 2008 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие..............................................................................................4 
Лабораторная работа 1. Построение 3D-модели детали.......................5 
Лабораторная работа 2. Создание двухмерных многовидовых 
чертежей по построенной 3D-модели...................................................17 
Библиографический список...................................................................24 
Варианты исходных данных..................................................................25 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Курс «Информатика» входит в цикл общепрофессиональных дисциплин и состоит из нескольких разделов, одним из которых является «Программное обеспечение инженерной графики». В этом разделе 
изучаются прикладные программы, предназначенные для работы с 
технической графикой. 
Цель курса состоит в освоении студентами начальных навыков 
работы с прикладными программами Симплекс, Компас 3D и 
AutoCAD. Данный курс читается для всех специальностей направления 651300 «Металлургия». 
AutoCAD – это мощный универсальный пакет программ САПР, 
предназначенный для любого специалиста, работающего с технической графикой. Пакет рассчитан на широкий круг пользователей. В 
настоящее 
время 
наибольшее 
распространение 
приобретает 
3D-технология создания чертежей. Сущность 3D-технологии проектирования состоит в том, что конструктор сразу создает реалистичную, наглядную, виртуальную модель детали, узла или здания, собирая ее из объемных примитивов (призма, цилиндр, конус и т.д., а 
также примитивов на основе вращения или перемещения плоского 
контура), не прибегая к построению чертежа. Модель формируется 
на экране, ее можно осмотреть со всех сторон, разрезать, получить 
произвольное сечение, отредактировать форму. С помощью программных средств модель можно нагрузить и выполнить ее прочностной расчет. Этот привычный для человека вариант проектирования 
стал реально возможным в последние десять лет. 
Чертежи по 3D-технологии получают после того как модель создана, т.е. на завершающей стадии проектирования и в значительной 
мере в автоматическом режиме. «Система» сама строит необходимые 
виды, разрезы, в первом приближении проставляет размеры, хотя за 
конструктором остается задача определения оптимального содержания чертежа. Несомненно, что по мере подготовки специалистов, 
владеющих новыми методами работы, 3D-технология станет преобладающим методом конструирования и проектирования. 
Для выполнения данных лабораторных работ необходимо иметь 
представление об интерфейсе системы автоматизированного проектирования AutoCAD, уметь пользоваться основными командами 
двухмерного построения (меню Рисование, Редактировать, Размеры) и управления изображением на экране. 

Лабораторная работа 1 

ПОСТРОЕНИЕ 3D-МОДЕЛИ ДЕТАЛИ 

(2 часа) 

1.1. Цель работы 

Изучить основы построения чертежа по 3D-технологии. Смоделировать в AutoCAD одно из заданий, предлагаемых студентам и приведенных в конце практикума. 

1.2. Содержание работы 

Дан чертеж детали, состоящий из трех видов (рис. 1.1). Необходимо построить трехмерную модель данной детали. 

 

Рис. 1.1. Исходные данные для выполнения лабораторной работы 

1.3. Выполнение работы 

1-й этап. Настройка системы для 3D-построений. 
Настройка среды для 3D-проектирования предусматривает настройку пространства модели и пространства листа. Основные действия по настройке следующие: 
1. Загрузить AutoCAD и создать новый рисунок. Для этого необходимо в меню Файл выбрать пункт меню Создать …. В появившемся 
списке шаблонов можно согласиться с предлагаемым образцом, нажав 
кнопку Открыть, а можно выбрать специальный шаблон для 3Dмоделирования – acad3D.dwt. В последнем случае изображение AutoCAD на экране примет вид, представленный на рис. 1.2. 

 

Рис. 1.2. Внешний вид шаблона для 3D-моделирования 

2. Настроить режим работы в пространстве модели. Для этого убедитесь, что в нижней части экрана активна закладка Модель. Задайте для пространства модели шаг 5, сетку 5 (меню Сервис → Режимы рисования …) и лимиты 180х140 (меню Формат → Лимиты 
чертежа), соответствующие с некоторым запасом габаритным раз

мерам моделируемой детали. Отобразите заданную область на весь 
экран (меню Вид → Зумирование → Все). 
3. Перейдем в пространство листа. Для этого в нижней части экрана надо активировать закладку Лист1. Если появилось диалоговое окно с настройками печати, то согласитесь с его предложениями (клавиша [ОК]). 
Удалите на листе дежурное видовое окно. Задайте размеры листа (меню 
Файл → Диспетчер параметров листов … → Редактировать …. → 
Формат листа, в котором следует выбрать ISO А3 (420х297 мм)). 
4. Задайте два новых слоя с именами Разметка и Модель. Для создания новых слоев используется меню Формат → Слой …. 
5. Выведите панель инструментов Моделирование (установить 
курсор мыши на любое открытое пиктографическое меню и нажать 
правую клавишу мыши, выбрать в появившемся меню необходимую 
панель инструментов). Внешний вид данной панели инструментов 
приведен на рис. 1.3. Расположите появившуюся панель инструментов 
в удобном для вас месте, например, в правой части экрана. Можно не 
выводить панель инструментов на экран и пользоваться командами 
Моделирование из главного меню Рисование (рис. 1.4). 

 

Рис. 1.3. Панель инструментов Моделирование 

 

Рис. 1.4. Меню Моделирование главного меню Рисование 

6. Сохраните чертеж с настройками (меню Файл → Сохранить 
как …). 

2-й этап. Создание 3D-модели детали. 
Для построения трехмерной модели детали необходимо мысленно 
разделить модель на поверхности, из которых она состоит. В нашем 
примере моделируемая деталь состоит из основания – прямоугольной призмы, в которой выполнены четыре цилиндрических отверстия; на основании расположен цилиндр, в котором выполнен вырез 
в виде четырехугольной призмы, расположенной перпендикулярно 
оси вращения цилиндра. И в основании, и в стоящем на нем цилиндре выполнены вырезы в виде шестигранной призмы. На основании 
расположены также два ребра жесткости, представляющие собой 
трехгранные призмы. Таким образом, для построения нашей модели 
нам надо построить следующие поверхности: 
1) четырехгранную призму (длиной 140 мм, шириной 100 мм и 
высотой 20 мм); 
2) четыре цилиндра (высотой 20 мм и диаметром основания 
20 мм); 
3) цилиндр (высотой 70 мм и диаметром основания 70 мм); 
4) шестигранную призму (высотой 90 мм, шестиугольник в основании вписан в окружность диаметром 50 мм); 
5) четырехугольную призму (высотой 20 мм, шириной 30 мм и 
глубиной не менее 70 мм); 
6) две трехгранные призмы – клинья (шириной 10 мм, длину и 
высоту клина необходимо определить при помощи дополнительных 
построений). 
Для создания 3D-модели детали используются меню ПСК, Рисование, Моделирование, Редактировать (подменю 3D операции и 
Редактирование тела) и Вид (подменю 3D виды). 
Построение трехмерной модели начнем с того, что создадим в 
слое с именем Разметка вспомогательные линии построения. К ним 
относятся осевые линии чертежа, а также линии, помогающие построить модель детали, но не участвующие в создании тела детали. 
В нашем примере необходимо построить осевые линии, которые 
зададут центр всей детали и центры цилиндрических отверстий в основании детали (рис. 1.5), а также линии, помогающие определить 
положение и длину ребра жесткости. Так как данные линии необходимы только для построения модели, то можно не устанавливать для 
них каких-либо специальных свойств (например, тип линии – центр). 

Данные линии можно строить командами из меню Рисование → 
Отрезок или Прямая (в этом случае линии будут бесконечными и 
могут строиться как параллельные на определенном расстоянии), а 
также может понадобиться команда Круг, если осевая линия представляет собой дугу или окружность. 

 

Рис. 1.5. Построение вспомогательных линий построения 
(слой Разметка) 

Для определения длины основания клина необходимо настроить 
пользовательскую систему координат (ПСК). Это необходимо, потому что основание клина лежит на верхней грани призмы-основания, 
и для облегчения дальнейших построений мы будем использовать 
линии разметки при построении ребер жесткости. 
В AutoCAD существуют два вида систем координат: мировая и 
пользовательская. Начало мировой системы координат находится в 
точке с координатами 0,0,0 (обычно эта точка соответствует левому 
нижнему углу листа). Отсчитывать координаты точек построения от 
этой точки не всегда удобно, поэтому каждый пользователь может 
установить свою систему координат. Количество ПСК на одном чер

теже не ограничено. ПСК можно сохранять и возвращаться к ним по 
мере необходимости. В нашем примере мы разместим ПСК в центре 
детали. Для этого в главном меню Сервис → Новая ПСК → Начало (рис.1.6) и указываем точку в центре детали; при этом знак ПСК 
переместится из левого нижнего угла чертежа в указанную точку. 
Можно использовать и пиктографическое меню ПСК, а для быстрого 
перехода от одной ПСК к другой меню ПСК-2 (рис. 1.7). 

 

Рис. 1.6. Подменю Новая ПСК 

 

Рис. 1.7. Пиктографические меню для работы с ПСК 

Зададим начало ПСК в точке с координатами 0,0,20. Для определения длины основания клина необходимо построить окружность 
диаметром 70 мм (внешний цилиндр, с которым пересекается ребро 
жесткости) и координатами точки центра 0,0,0 а также вид ребра жесткости на виде сверху по имеющимся в задании размерам. В нашем 
случае длина основания клина составляет 25.36 мм. 
Для определения высоты клина необходимо на свободном поле 
чертежа построить треугольник, у которого длина одного катета со

ставляет 25.36 мм (длина, которая была определена на рис. 1.5) и гипотенуза наклонена к данному катету под углом 60°. Результат построений представлен на рис. 1.8. Высота клина равна 43.57 мм. 

 
Рис. 1.8. Нахождение высоты клина (ребра жесткости) 

Теперь можно приступать к созданию трехмерной модели детали. 
Для этого сделаем текущим слой с именем Модель. 
Начнем с построения основания нашей детали. Основание детали 
– четырехгранная призма. Для построения такой призмы можно использовать команду из меню Моделирование, которая называется 
Ящик. Данная команда позволяет построить параллелепипед двумя 
способами: 
1. Указать диагонально противоположные точки основания (в нашем случае первая точка имеет координаты –70,–50,0; вторая точка 
имеет координаты 70,50,0) и высоту (в нашем случае высота составляет 20 мм). 
2. Указать точку центра параллелепипеда (в нашем случае центр 
параллелепипеда имеет координаты 0,0,10), его длину, ширину и высоту. 
Так как в нашем примере мы не используем специальный шаблон 
чертежа для 3D-моделирования, то изображение тела на экране зависит от настройки вида. Первоначально на экране задан вид сверху на 
деталь. Если необходимо посмотреть на создаваемую модель с какойлибо другой стороны или в изометрии, то необходимо в меню Вид → 
3В виды выбрать необходимую точку зрения на модель (рис. 1.9).