Министерство образования и науки Российской Федерации

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

________________________________________________________________________________

А.В. ЧУДИНОВ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

НОВОСИБИРСК

2010

УДК 621.7:744(075.8) Ч-842

Рецензенты:

канд. техн. наук, профессор В.Г. Буров; канд. пед. наук, доцент Т.В. Андрюшина

Чудинов А.В.

Ч-842 Теоретические основы инженерной графики : учеб. пособие / А.В. Чудинов. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. – 396 с.

ISBN 978-5-7782-1343-2

Изложены теоретические основы инженерной графики на базе начертательной, аналитической, вычислительной геометрий, а также стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Приведены упражнения и указания к выполнению учебных заданий по геометрическому моделированию в компьютерном графическом редакторе AutoCAD.

Предназначено для студентов, обучающихся по всем инженерно-техничес- ким направлениям и специальностям.

	УДК 621.7:744(075.8)
ISBN 978-5-7782-1343-2	© Чудинов А.В., 2010
	© Новосибирский государственный
	технический университет, 2010

ПРЕДИСЛОВИЕ

В1765 году во Франции произошло событие чрезвычайной важности. Гаспар Монж, девятнадцатилетний ученик Мезьерской инженерной школы, решил одну геометрическую задачу, которая впоследствии открыла ему путь к созданию новой дисциплины. Эту дисциплину он определил так: «Искусство представлять на листе бумаги, имеющем только два измерения, предметы, имеющие три измерения, которые подчинены точному определению» [1].

Первое издание учебного курса, составленного из его лекций, когда он был уже профессором, академиком, было осуществлено в 1798 году с названием «Geometrie Descriptive», что в переводе означает «Описательная геометрия».

Вэтой книге впервые был предложен особенно удобный для инженерной практики частный вариант отображения трехмерного геометрического пространства на плоскость с помощью проекционного метода, сохраняющий свое значение до настоящего времени и известный как «система ортогональных проекций». До этой публикации труд Монжа был засекречен, поскольку имел большое значение в военном деле Франции.

Гаспар Монж самостоятельно пришел к идеям этого геометрического направления, хотя назвать его основоположником нельзя: теория проецирования

иэлементы такой дисциплины уже существовали. Заслуга Монжа в том, что он из разрозненных методов и элементов отдельных задач создал новую отрасль геометрии. С тех пор во всех технических учебных заведениях всех стран мира изучают эту дисциплину как основу инженерных знаний.

ВРоссии новую дисциплину стал преподавать ученик Монжа Шарль Потье в 1809 году в Петербургском корпусе (институте) инженеров путей сообщения, которая получила название «Начертательная геометрия». Это название стало классическим и употребляется до настоящего времени, хотя не совсем точно передает суть дисциплины. Так, профессор К.И. Вальков [2] из Петер-

4	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

бургского архитектурно-строительного университета употребляет название «Геометрическое моделирование» в связи с тем, что предметом начертательной геометрии являются геометрические модели. К.У. Пухальский [3] из Белорусской сельскохозяйственной академии на том основании, что в начертательной геометрии и во всех ее ответвлениях основным методом является метод проекций (за его пределами она перестает быть таковой), предлагает название «Проекционная геометрия» (по методу) или «Инженерная геометрия» (по назначению).

Название настоящего пособия «Теоретические основы инженерной графики» отражает тот факт, что инженерная графика напрямую связана с теорией построения изображений предметов как на плоскости, так и в виртуальном пространстве. А теория, в свою очередь, базируется на методах начертательной, аналитической, дифференциальной геометрий, других математических науках. Инженерная графика основана также на многолетнем опыте конструкторских работ, закрепленном в правилах оформления чертежей и изложенных в государственных стандартах ЕСКД, компьютерной графике и других дисциплинах.

В основу пособия положены лекции, читаемые автором на кафедре «Инженерная графика» Новосибирского государственного технического университета.

Автор выражает свою признательность А.А. Бакулиной за помощь при подготовке рукописи к печати, Ивану Невзорову и Алексею Разумакову – студентам механико-технологического факультета НГТУ, неоднократным призерам олимпиад по компьютерной графике, принявшим большое участие в создании иллюстраций, а также студентам Павлу Троицкому, Евгению Зайцеву и Андрею Истомину за помощь при завершении работы над рукописью.

ВВЕДЕНИЕ

Начертательная геометрия по своей сути является теоретической основой инженерной графики. В ней пространственные формы предметов и соответствующие им геометрические закономерности изучаются при помощи изображений на плоскости (чертеже). В связи с этим содержание начертательной геометрии сводится в основном к двум вопросам:

•разработка способов построения изображений (чертежей) пространственных фигур на плоскости;

•изучение способов решения и исследования пространственных задач при помощи изображений (чертежей).

Начертательная геометрия – это один из разделов геометрии, в котором пространственные фигуры, представляющие собой совокупность точек, линий, поверхностей, изучаются по их проекционным изображениям на плоскости (или какой-либо другой поверхности).

Начертательная геометрия по своему содержанию занимает особое положение среди других наук: она является лучшим средством развития у человека пространственного воображения, без которого немыслимо никакое инженерное творчество. Она своими методами обеспечивает не только инженерную графику, но и, будучи разделом математики, служит базой прикладной геометрии, решающей оптимизационные, многопараметрические, многофакторные задачи конструирования, технологии, экономики, социологии и т. д. Поэтому для решения сложных научно-технических задач, создания условий для подготовки высококвалифицированных инженерных и научных кадров целесообразно использовать взаимодополняющие методы начертательной геометрии и аналитической геометрии. На этом основании

внастоящем пособии содержание и структура курса начертательной геометрии интегрированы с аналитической геометрией, инженерной и компьютерной графикой, что обеспечивает межпредметную связь и позволяет

6	ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

изучать инженерную графику в комплексе вопросов, относящихся к этой области знаний.

Начертательная геометрия – это основа графической грамотности, которая имеет особое значение в условиях современного производства, оснащенного станками с программным управлением, робототехникой и системами автоматизированного проектирования (САПР).