Фролов - Начертательная геометрия. Инженерная графика
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ
Утверждено
Главным учебно-методичееким управлением высшего образования
НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Для студентов-заочников инженерно-технических специальностей вузов
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1990
Начертательная геометрия. Инженерная графика: Метод указания и контрольные задания для студентов-заочников инж.-техн. спец. вузов/С. А. Фролов, А. В. Бубенников, В. С. Левицкий, И. С. Овчинникова.— М.: Высш. шк., 1990.—112 с; ил.
© Коллектив авторов, 1990
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная дисциплина «Начертательная геометрия. Инженерная графика»
состоит из двух курсов: «Начертательная геометрия» и «Инженерная графика». Программы курсов переработаны с учетом и в соответствии с новыми стандартами ЕСКД, с учетом внедрения в учебный процесс ТСО, ЭВМ и на основе накопленного за последние годы опыта преподавания.
Программы едины для дневной, вечерней и заочной форм обучения и определяют объем знаний, необходимый для студентов машиностроительных специальностей.
В рабочих программах, разрабатываемых кафедрами вузов, следует учитывать место курса в учебных планах, принятых для данного учебного заведения, профиль специальности вуза.
В рабочих программах необходимо указывать содержание и распределение часов учебных занятий (тем), число расчетно-графических заданий, содержание и сроки выполнения работ и рекомендуемую литературу. Инженерную графику целесообразно изучать после изучения начертательной геометрии.
Исторические сведения о развитии начертательной геометрии и инженерной графики можно приводить как в начале изучения учебных дисциплин, так и при рассмотрении отдельных тем. Изложение курса следует увязывать с программой средней школы по геометрии и черчению.
В результате изучения дисциплины студенты должны уметь выполнять и читать чертежи различного назначения и решать инженерно-геометрические задачи.
Принципы, методы и алгоритмы автоматизации решения инженерно-геометрических задач и автоматизации выполнения чертежа изучают в курсах «Вычислительная геометрия» и «Машинная графика».
Нужно обратить внимание преподавателей и студентов на приведение в соответствие обозначений, понятий, терминов, символов и определений начертательной геометрии и инженерной графики с общепринятыми понятиями и обозначениями в современной математике.
НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА
При изучении начертательной геометрии предусматривается: лекционное изложение курса, работа с учебником и учебными пособиями, практические занятия, выполнение домашних заданий и расчетно-графических работ, консультация по курсу. Завершающим этапом является собеседование по домашним заданиям, расчетно-графическим и контрольным работам (выявляется самостоятельность их выполнения). Знания, умения, навыки и способности к представлению пространственных форм проверяются на экзамене.
На лекциях следует рассматривать принципиальные вопросы, формулировать и доказывать основополагающие положения, рассматривать типовые геометрические задачи, пояснять алгоритм их решения и графические построения. На лекциях и практических занятиях необходимо шире использовать раздаточный материал с кратким содержанием лекций и типовыми задачами основных разделов курса.
Рассмотрение частных случаев, вариантов построения, а также детализации предмета должны быть отнесены к практическим занятиям и выполнению домашних заданий. Методика практических занятий должна основываться на активной форме усвоения материала, обеспечивающей максимальную самостоятельность каждого студента в решении задач. В упражнениях и задачах желательно отражать специфику будущей специальности студента.
При изложении курса допустимы изменения последовательности изложения тем, указанных в программе. На практических занятиях учебные группы делятся на подгруппы не более 10—12 человек.
Студенты выполняют ряд комплексных домашних заданий (расчетно-графических работ — РГР) с решением позиционных и метрических задач по основным разделам курса. Содержание заданий и характер их оформления определяются рабочими программами. Домашние работы студент-заочник высылает на кафедру для рецензирования с последующей защитой их перед экзаменом.
По курсу «Начертательная геометрия» предусматривается три контрольные работы. К экзамену допускают студентов, выполнивших все практические и домашние работы и прошедших собеседование.
Кабинет начертальной геометрии должен быть оснащен новейшими техническими средствами обучения (ТСО), кинофильмами, диафильмами, репетиторскими и контролирующими машинами, моделями, плакатами и др. Студентов необходимо также ознакомить с алгоритмами автоматизации решения задач по начертательной геометрии.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ КУРСА НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ
Начертательную геометрию студенты изучают на первом курсе обучения. Перед изучением курса необходимо прежде всего ознакомиться с программой, приобрести учебную литературу и тщательно продумать календарный рабочий план самостоятельной учебной работы, согласуя его с учебным графиком и планами по другим учебным дисциплинам первого курса. Наряду с изучением теории необходимо ознакомиться с решением типовых задач каждой темы курса и выполнить контрольные работы.
Надо учитывать уровень своей математической подготовки, уметь достаточно точно и аккуратно выполнять графические построения при решении конкретных геометрических задач.
Правильно построенные самостоятельные занятия по начертательной геометрии разрешат трудности в изучении этой дисциплины и научат студента уметь представлять всевозможные сочетания геометрических форм в пространстве. Начертательная геометрия способствует развитию пространственного воображения (мышления), умению «читать» чертежи, с помощью чертежа передавать свои мысли и правильно понимать мысли другого, что крайне необходимо инженеру.
При изучении начертательной геометрии следует придерживаться следующих общих указаний:
1. Начертательную геометрию нужно изучать строго последовательно и систематически. Перерывы в занятиях, а также перегрузки нежелательны.
2. Прочитанный в учебной литературе материал должен быть глубоко усвоен. В начертательной геометрии следует избегать механического запоминания теорем, отдельных формулировок и решений задач. Такое запоминание непрочно. Студент должен разобраться в теоретическом материале и уметь применить его как общую схему к решению конкретных задач. При изучении того или иного материала курса не исключено возникновение у студента ложного впечатления, что все прочитанное им хорошо понято, что материал прост и можно не задерживаться на нем. Свои знания надо проверить ответами на поставленные в конце каждой темы учебника вопросы и решением задач.
3. Очень большую помощь в изучении курса оказывает хороший конспект учебника или аудиторных лекций, где записывают основные положения изучаемой темы и краткие пояснения графических построений в решении геометрических задач. Такой конспект поможет глубже понять и запомнить изучаемый материал. Он служит также справочником, к которому приходится прибегать, сопоставляя темы в единой взаимосвязи.
Каждую тему курса по учебнику желательно прочитать дважды. При первом чтении учебника глубоко и последовательно изучают весь материал темы. При повторном изучении темы рекомендуется вести конспект, записывая в нем основные положения теории, теоремы курса и порядок решения типовых задач. В конспекте надо указать ту часть пояснительного материала, которая плохо запоминается и нуждается в частом повторении. При подготовке к экзамену конспект не может заменить учебник.
4. В курсе .начертательной геометрии решению задач должно быть уделено особое внимание. Решение задач является наилучшим средством более глубокого и всестороннего постижения основных положений теории. Прежде чем приступить к решению той или иной геометрической задачи, надо понять ее условие и четко представить себе схему решения, т. е. установить последовательность выполнения операций. Надо представить себе в пространстве заданные геометрические образы.
5. В начальной стадии изучения курса начертательной геометрии полезно прибегать к моделированию изучаемых геометрических форм и их сочетаний. Значительную помощь оказывают зарисовки воображаемых моделей, а также их простейшие макеты. В дальнейшем надо привыкать выполнять всякие операции с геометрическими формами в пространстве на их проекционных изображениях, не прибегая уже к помощи моделей и зарисовок. Основательная проверка знаний студента может быть проведена им же самим в процессе выполнения контрольных работ. Здесь студент должен поставить себя в такие условия, какие бывают на экзамене.
6. Если в процессе изучения курса начертательной геометрии у студента возникли трудности, то он должен обратиться за письменной консультацией на кафедру института или за устной консультацией в учебно-консультативный пункт (филиал) по месту, своего прикрепления. Студент-заочник должен поддерживать самую тесную связь с преподавателем-рецензентом по всем вопросам, связанным с изучением учебной дисциплины.
7. Выполнив все контрольные работы по курсу начертательной геометрии И имея рецензии на них с отметкой «Зачтено», студент имеет право сдавать экзамен. На экзамен представляются зачтенные контрольные работы по каждой теме курса; по ним производится предварительный опрос-собеседование. Преподаватель вправе аннулировать представленное контрольное задание, сообщив об этом на кафедру и на факультет, если при собеседовании убедится, что студент выполнил контрольные работы не самостоятельно.
На экзамене студенту предлагается решить две-три задачи и ответить на один-два теоретических вопроса. Решение задач выполняется на листе чертежной бумаги (ватман) формата A3 (297X420) с помощью чертежных инструментов в карандаше. На экзамен необходимо принести с собой лиcт чертежной бумаги (ватман) формата A3, два треугольника, карандаши (жесткий и мягкий), циркуль-измеритель, резинку.
Контрольные работы.
Контрольные работы по начертательной геометрии представляют собой эпюры (чертежи), которые выполняют по мере последовательности прохождения курса. Каждый контрольный эпюр сопровождается планом его решения, т. е. кратким описанием хода решения задачи.
Задания на контрольные работы индивидуальные. Они представлены в вариантах. Студент выполняет тот вариант задания, номер которого соответствует сумме двух последних цифр его Кода. Если, например, учебный код студента 788133, то он во всех контрольных работах выполняет шестой вариант задания.
Каждая контрольная работа представляется на рецензию в полном объеме (необходимое число эпюров с объяснительными записками к ним). Представление контрольных работ по частям (отдельным эпюрам) не разрешается. На каждую контрольную работу преподаватель кафедры составляет рецензию, в которой кратко отмечает достоинства и недостатки работы. Контрольную работу вместе с рецензией возвращают студенту, и она хранится у него до экзамена. Пометки преподавателя должны быть приняты студентом к исполнению. Если работа не зачтена, преподаватель в рецензии указывает, какую часть контрольной работы надо переделать или же выполнить всю контрольную работу вновь. На повторную рецензию следует высылать всю контрольную работу полностью. К выполнению следующей контрольной работы приступить, не ожидая ответа на предыдущую.
Контрольные работы представляются на рецензию строго в сроки, указанные в учебном графике. Эпюры контрольных работ выполняются на листах чертежной бумаги формата A3 (297X420 мм). На расстоянии 5 мм от линии обреза листа проводится рамка поля чертежа. С левой стороны линия рамки проводится от линии обреза листа на расстоянии 20 мм. В правом нижнем углу формата вплотную к рамке помещается основная надпись. Размеры ее и текст на ней показаны на чертежах-образцах настоящего пособия.
Задания к эпюрам берутся в соответствии с вариантами из таблиц. Чертежи заданий вычерчиваются в заданном масштабе и размещаются с учетом наиболее равномерного размещения всего эпюра в пределах формата листа.
Все надписи, как и отдельные обозначения в виде букв и цифр на эпюре, должны быть выполнены стандартным шрифтом размером 3,5 и 5 в соответствии с ГОСТ 2.304—68. Эпюры выполняются с помощью чертежных инструментов: вначале карандашом с последующей обводкой всех основных построений пастой шариковой ручки.
На тщательность построений должно быть обращено серьезное внимание. Небрежно выполненные построения «е только снижают качество чертежа, но и приводят к неправильным результатам. При обводке пастой характер и толщина линий берутся в соответствии с ГОСТ 2.303—68. Все видимые основные линии — сплошные толщиной s = 0,8...1,0 мм. Линии центров и осевые — штрихпунктирной линией толщиной от s/2 до s/3 мм. Линии построений и линии связи должны быть сплошными и наиболее тонкими.
Линии невидимых контуров показывают штриховыми линиями. На это следует обратить внимание при выполнении всех контрольных работ, имея при этом в виду, что заданные плоскости и поверхности непрозрачны.
Желательно при обводке пользоваться цветной пастой. При этом все данные линии обводятся черной пастой, искомые линии красной пастой, линии построений — синей или зеленой (пастой). Все основные вспомогательные построения должны быть сохранены.
Точки на чертеже желательно вычерчивать в виде окружности диаметром 1,5...2 мм с помощью циркуля «балеринки» (см. чертежи-образцы в учебниках). Рекомендуется отдельные видимые элементы геометрических тел и поверхностей покрывать бледными тонами красок, используя акварель, разведенную в воде тушь, чай или цветные карандаши. Всегда, однако, следует помнить о том, чтобы тона были очень бледными, не затемняли линий построений, надписей и обозначений.
Каждый эпюр сопровождается пояснительной запиской, в которой на одном листе писчей бумаги формата А4 (297X210 мм) кратко излагаются план решения задач и последоаательность графических построений.
Эти лист писчей бумаги приклеивается с левой стороны чертежного листа на полосе между краем листа и рамкой. Листы выполненной контрольной работы складывают до формата А4, вкладывают в конверт и высылают на рецензию в институт.
Первая страница контрольных работ должна быть оформлена по образцу, приведенному в настоящем пособии.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ*
Тема 1. Введение. Центральные и параллельные проекции
Центральное (коническое) проецирование. Параллельное (цилиндрическое) проецирование. Основные свойства параллельного проецирования.
Восприятие (представление) предмета по его изображению в параллельных проекциях. Пространственная модель координатных плоскостей проекций. Эпюр Монжа.
Тема 2. Точка. Прямая.
Плоскость на эпюре Монжа Чертежи точек, расположенных в различных углах координатных плоскостей проекций. Чертежи отрезков прямых линий. Деление отрезка прямой в заданном отношении. Следы прямой линии. Определение длины отрезка прямой и углов его наклона к плоскости проекций. Взаимное положение прямых линий. Задание плоскости. Прямые линии и точки плоскости. Проекции плоских фигур.
Т е м а 3. Позиционные и метрические задачи
Пересечение прямых линий и плоскостей проецирующими плоскостями. Пересечение прямых линий плоскостями произвольного положения. Взаимно пересекающиеся плоскости произвольного положения. Прямые линии и плоскости, параллельные плоскости. Прямые линии и плоскости, перпендикулярные к плоскости. Взаимно перпендикулярные прямые произвольного положения.
Тема 4. Способы преобразования эпюра Монжа
Преобразование эпюра Монжа способом замены плоскостей проекций и способом вращения.
Тема 5. Многогранники
Чертежи многогранников и многогранных поверхностей. Пересечение многогранников плоскостью и прямой линией. Взаимное пересечение многогранников. Развертки многогранников.
Т е м а 6. Кривые линии
Плоские кривые линии. Касательные и нормали кривых. Кривизна плоской кривой. Эволюта и эвольвента. Составные плоские кривые. Вершины кривых линий. Задание плоских кривых в естественных координатах. Кривые линии второго порядка. Эллипс. Гипербола. Парабола. Рулетты. Преобразование плоских кривых линий. Конхоидальное преобразование. Преобразование инверсии. Конформное преобразование. Графики функций. Пространственные кривые линии. Гелисы.
Тема 7. Поверхности. Образование и задание поверхностей
Торсовые поверхности. Поверхности вращения. Поверхности вращения криволинейной производящей. Линейчатые поверхности вращения. Циклические поверхности вращения второго порядка.
Винтовые поверхности. Винтовые поверхности с криволинейной производящей. Линейчатые винтовые поверхности (геликоиды). Циклические винтовые поверхности.
Поверхности Каталана. Линейчатые поверхности с направляющей плоскостью. Косые цилиндры с тремя направляющими. Поверхности второго порядка общего вида. Поверхности переноса. Ротативные поверхности, спироидальные поверхности. Поверх общего вида образования с переменной производящей.
Тема 8. Пересечение поверхности плоскостью и прямой линией
Пересечение плоскостями и прямыми линиями торсовых поверхностей, поверхностей вращения, винтовых поверхностей, поверхностей второго порядка общего вида.
Тема 9. Взаимное пересечение поверхностей
Пересечение поверхностей кривыми линиями. Пересечение поверхностей проецирующими цилиндрами (призмами). Взаимное пересечение линейчатых поверхностей. Пересечение конической поверхности с конической. Пересечение конической поверхности с цилиндрической поверхностью. Пересечение цилиндрической поверхности с цилиндрической. Пересечение поверхности Каталана с цилиндрами и конусами.
Взаимное пересечение поверхностей вращения. Пересечение поверхностей вращения с другими поверхностями. Взаимное пересечение винтовых поверхностей. Пересечение винтовых поверхностей с другими поверхностями.
Взаимное пересечение поверхностей второго порядка. Особые случаи пересечения.
Тема 10. Плоскости и поверхности, касательные к поверхности
Плоскости, касательные к поверхностям. Поверхности, касательные к поверхности. Построение очертания поверхностей.
Тема 11. Развертки поверхностей Развертки торсовых поверхностей.
Условные развертки неразвертывающихся поверхностей.
Тема 12. Аксонометрические проекции
Прямоугольные изометрические проекции. Прямоугольные диаметрические проекции. Косоугольные аксонометрические проекции. Позиционные и метрические задачи в аксонометрии.
Тема 13. Автоматизация инженерно-графических работ с помощью ЭВМ
Основные понятия о машинной графике. Геометрически ориентированный алгоритмический язык ФАП-КФ.
Составление машинных алгоритмов решения геометрических задач.
...