Пильов В.О., Шеховцов А.Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників. Том 4. Основи САПР ДВЗ

Подождите немного. Документ загружается.

Сьогодні значного розповсюдження набули табличні процесори Lo-

tus 1-2-3, Quattro Pro, Excel та багато інших. Найчастіше до них залучають

текстовий редактор, засоби обміну даними з іншими програмами, підсис-

тему ділової машинної графіки.

Відображення інформації за допомогою підсистеми ділової графіки

завжди передбачає наявність:

9 двовимірного або тривимірного масиву чисельних даних;

9 графічного відображення чисельних даних у відповідній

системі

координат;

9 роз’яснень графічного позначення (легенди) для даних кожного

стовпчика таблиці;

9 загального текстового коментарю до поданої інформації.

Приклад табличного процесора з даними, що подані в графічному

вигляді, зображено на рис.3.29. Тут зміна довільного значення в таблиці

приводить до автоматичної зміни відповідного графічного зображення, а

редагування вказаного графічного

зображення – до зміни чисельних зна-

чень в таблиці.

Легенда

Масив

чисельних даних

Загальний

текстовий коментар

Кнопка активізації

операції будови

графічного зображення

130

исунок 3.29 – Приклад будови графіків в системі

xce

на основі поданих табличних даних

Найбільш розповсюджени-

ми формами графічного зобра-

ження даних в таких системах є

стовпчикові і кругові діаграми та

різноманітні види графіків, при-

клади яких подан на рис.3.30.

При цьому відмінності між різ-

ними системами в основному

полягають в максимальній кіль-

кості стовпців, колових секторів

або ліній, що можуть бути вико-

нані одночасно

, в особливостях

використання кольорів та інших

зображувальних засобів.

исунок 3.30 – Основні варіанти

подання графічного матеріалу

в системах ділової графіки

В САПР ДВЗ використання систем ділової графіки значно зменшує

рутинну та полегшує творчу частини праці проектувальника, може засто-

совуватись в процесі вибору й обґрунтування основних параметрів об’єкта

проектування, аналізу складових теплового балансу, порівняння даних ва-

ріантних розрахунків, дослідження впливу окремих експлуатаційних

ре-

жимів роботи двигуна на складові критерію якості конструкції тощо. При-

кладам використання систем ділової графіки відповідають наведені раніше

рис.1.9, б; 1.11; 1.18; 1.19; 3.1 та ін. В цілому на основі поданого вище мо-

жна сформулювати призначення систем ділової графіки в САПР.

Призначенням систем ділової графіки є візуальне порівняння

значень складових зовнішнього функціонального опису об’єкта

проектування.

2. Ілюстративна графіка. Системи ілюстративної графіки необхідні

для створення машинних зображень, які виконують роль ілюстративного

матеріалу в процесі проектування. Таким матеріалом виступають схеми,

ескізи, зовнішнє зображення та відображення перерізів різноманітних

об’єктів. В САПР ДВЗ – це, перш за все, зображення елементів конструкції

двигуна і двигуна в цілому.

При створенні систем ілюстративної

графіки основні зусилля спря-

131

мовані на те, щоб графічні об’єкти можна було формувати і перетворювати

так легко, як утворюють і редагують масиви чисел в електронних таблицях

або тексти в текстових процесорах. При цьому щодо внутрішнього подан-

ня інформації виділяють два класи об’єктів ілюстративної графіки. Це зо-

браження на основі регулярних та нерегулярних структур

Зображення на основі регулярних структур передбачають викори-

стання певної кількості геометричних елементів (фігур). Прикладами цих

елементів можуть бути відрізок, дуга, коло, трикутник, прямокутник, ци-

ліндр, тетраедр тощо. Для кожного з елементів задаються його параметри.

До складу параметрів відносять розміри елемента, координати його розта-

шування в прийнятій системі координат, колір. Тоді

для створення зобра-

ження необхідно сформувати сукупність параметрів множини обраних

елементів, а для переміщення, деформування, копіювання, зміни кольору

створеного зображення – надати певним параметрам обраних елементів

нові значення. Приклад формування зображення моделі головки циліндрів,

що ілюструє вказані положення, подано на рис.3.31.

Розглянутий клас зображень ще має назву векторної або координат-

ної графіки

. Найбільш розповсюдженим прикладом системи векторної

графіки є графічний процесор нелінійного редактору документів Microsoft

Word. Іншими прикладами таких систем є програмні комплекси Free Hand

та Illustrator.

Зображення на основі нерегулярних структур фактично відпові-

дають ілюстративному матеріалу типу мальованих чи фотографічних до-

кументів. Такі зображення складаються з множини кольорових точок раст-

ра. Тому даний вид зображень і

відповідно графічних процесорів ще но-

сить назву растрової графіки.

Як приклад на рис.3.32 подано порівняння геометричної моделі блок-

картера автомобільного двигуна, яку синтезовано в системах векторної та

растрової графіки.

Добре видно, що процесори останнього типу значно збільшують реа-

лістичність уявлення щодо створеної конструкції і тим самим підвищують

ефективність роботи проектувальників.

Таким чином, в САПР ДВЗ систе-

ми растрової графіки суттєво полегшують аналіз синтезованих геометрич-

них моделей об’єктів проектування.

132

исунок 3.31 – Формування зображення моделі головки

циліндрів двигуна Д-80 (УкрНДІТМ – КБСД):

а - г – етапи створення моделі

133

исунок 3.32 – Синтез геометричної моделі блок-картера двигуна ВАЗ-2103

(УкрНДІТМ):

а – векторна графіка; б – растрова графіка

Класичним прикладом системи растрової графіки є графічний редак-

тор Microsoft Paint. Вікно цього редактора при збільшенні розміру ілюст-

ративного документу в 800 разів подано на рис.3.33. Тут чітко бачимо точ-

ки растра, що підлягають редагуванню. Іншими прикладами аналогічних

процесорів є системи Picture Publisher та Photo Magic.

Ряд систем ілюстративної графіки безпосередньо орієнтовані на три-

вимірне моделювання

, наприклад Extreme 3D, 3D Studio, SoftImage 3D,

True Space. Часто в одній системі поєднують засоби векторної та растрової

графіки. Такими системами є Corel Draw, Illustrator, Corel Xara, Rhinoceros

та багато інших. Приклад використання різних видів ілюстративної графі-

ки в єдиному тривимірному графічному редакторі подано на рис.3.34.

Тривимірне моделювання найчастіше застосовують при створенні

геометрично складних об’єктів проектування. Важливе значення воно має

в разі необхідності

забезпечення умов розміщення окремих просторових

компонентів між собою, тобто у випадках виконання перевірок на припус-

тимість існування синтезованої конструкції. Доцільність такого типу моде-

лювання суттєво зростає при необхідності багаторазового редагування

тривимірних об’єктів, а також коли є потреби в подальшому об’ємному їх

аналізі, наприклад визначення температурного та напружено-

деформованого

стану деталей, течій в газоповітряних каналах тощо.

134

Рисунок 3.33 – Фрагмент збільшеного в 800 разів зображення блок-

картера двигуна ВАЗ-2103 в графічній системі Microsoft Paint

Рисунок 3.34 – Поєднання в системі Rhinoceros векторної (ліворуч)

та растрової (праворуч) графіки

135

Методи тривимірного моделювання поділяють на три категорії: каркасне, по-

верхневе і суцільне (твердотільне).

Каркасна модель цілком описується відносно легким способом, в те-

рмінах точок і ліній. Обмеження на її використання пов’язують із втратою

інформації про точки поверхонь і граней, які є укладеними між описаними

точками і лініями. Однак, така модель вимагає істотно менших витрат на

створення та може використовуватися при вирішенні багатьох практичних

задач двигунобудування (див. рис.2.13; 3.31; 3.32, а; 3.35).

Поверхнева модель визначається шляхом опису точок, ліній і поверхонь.

Вона є моделлю більш високого рівня і використовується для опису склад-

ної криволінійної геометрії, навіть корпусів автомобілів. Інтерполяція по-

верхонь тут може бути виконана шляхом використання сплайнів.

Рисунок 3.35 – Каркасні моделі для дослідження теплонапруженості

поршня (а) та газодинаміки в зоні клапана (б)

136

Часто поверхню моделювання

визначають, покривши її сіт-

кою геометричних елементів,

тобто фактично використову-

ючи методи каркасного моде-

лювання. Вказане добре видно

з рис.3.36.

Повний однозначний опис

геометричних моделей дозво-

ляють здійснювати системи

суцільного моделювання. Ме-

тоди такого моделювання мо-

жуть бути засновані на вико-

ристанні даних про поверхне-

ву модель. Водночас

для ефе-

ктивного одержання складних

просторових форм різномані-

тних деталей графічні проце-

сори підтримують аналітичні

описи тривимірних геометри-

чних елементів та апарат бу-

левих операцій. Смисл вико-

нання останніх над аналітич-

ними тілами є зрозумілий з

рис.3.37. Такий спосіб суцільного моделювання в даний час підтримується

більшістю програмних продуктів

фірм-виробників

засобів машинної

графіки.

исунок 3.36 – Виконання поверхневих

оделей:

а – блок-картера (УкрНДІТМ);

б – газоповітряних каналів та циліндра

ДВЗ (Computational Dynamics)

Рисунок 3.37 – Приклад виконання

булевих операцій з аналітичними ті-

Методи суцільного моделю-

вання сьогодні знаходять найпо-

ширеніше використання в двигу-

нобудівних організаціях. Приклади

будови тривимірних моделей еле-

ментів ДВЗ і двигуна в цілому по-

дано на рис.3.38 – 3.40.

137

исунок 3.38 – Приклади суцільного моделювання деталей ДВЗ:

а – розподільчого вала (“Мотор Січ”); б – гільзи циліндра (ХКБД)

Рисунок 3.39 – Суцільне моделювання збиральних одиниць ДВЗ:

а – кривошипно-шатунний механізм двигуна 2ДТ (ХКБД);

б – вузлова зборка двигуна ЗИЛ (УАМЗ)

138

исунок 3.40 – Тривимірні твердотільні

оделі об’єктів проектування:

а – системи повітряпостачання дизель-

генератора 8Д80А для автомобіля БЕЛАЗ

(КБСД);

б – двигуна для човна (“Мотор Січ”)

Таким чином, призначенням систем ілюстративної графіки в САПР

ДВЗ є візуалізація конструкторського опису (геометричної моделі)

об’єкта проектування.

3. Наукова графіка. Графічні системи, що призначені для наукових

досліджень, повинні забезпечувати створення дослідницьких карт. Такі зо-

браження утворюють з використанням сукупності наступних елементів:

d три- або двовимірної системи координат;

d контурного зображення об’єкта досліджень;

d графічного відображення розподілених даних;

d умовних позначень;

d легенди – роз’яснення смислу умовних позначень.

За допомогою таких зображень може вивчатись характер розподілу певних

даних на поверхні чи в об’ємі об’єкта досліджень.

Розглянемо приклад використання засобів наукової графіки для візуалізації

напруженого стану блока циліндрів двигуна, що подано на рис.3.41.

139