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

Подождите немного. Документ загружается.

ЕКВІВАЛЕНТНІ НАПРУЖЕННЯ, МПа

9 – 120

8 – 90

7– 60

6 – 30

5 – 0

4 – - 30

3 – - 90

2 – - 90

1 – -120

Z, см

12.00

10,00

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00

0,00 3,00 6,00 9,00 12,00 15,00 18,00 X,см

Рисунок 3.41 – Візуалізація напруженого стану фрагменту

блока циліндрів двигуна засобами наукової машинної графіки

(ІПМаш НАН України – ХКБД)

Бачимо, що зображення фрагменту геометричної моделі об’єкта дослі-

джень розміщено відповідно до певним чином обраної системи координат.

Графічно розподіленими даними тут виступають лінії рівних напружень, а

умовні позначення, як номери цих ліній, визначають величини встановле-

них напружень. При цьому легенда надає відповідність між номером лінії і

певним значенням напруження. Ясно

, що спосіб подання розглянутої ін-

формації повністю відповідає ознакам наукової графіки.

Таким чином, призначенням наукової графіки є візуальне подання

розподілених на площині та в просторі величин зовнішнього

функціонального опису процесів, що відбуваються при роботі СТС.

Досить часто системи координат при розгляді зовнішнього функціо-

нального опису СТС не показують, а розподілені дані (з метою підвищення

ефективності їх аналізу) подають у вигляді градації кольорів. В останньому

випадку легенда встановлює відповідність між кольором кожної зони по-

верхні або зони перерізу деталі та чисельним значенням параметру, що до-

сліджується. Приклади

використання вказаних можливостей наукової гра-

140

фіки щодо візуалізації температурного стану деталей ДВЗ подано на

рис.3.42.

исунок 3.42 – Візуалізація температурних полів деталей ДВЗ засобами

наукової машинної графіки:

а – головка циліндрів двигуна Д-80 (УкрНДІТМ – КБСД);

б – поршень дослідного двигуна СМД (НТУ “ХПІ”– ХГТУСА)

141

При розгляді напружено-деформованого стану об’єкта проектування роз-

поділені дані, що підлягають аналізу, подають двома способами: на основі

вхідного контурного зображення моделі (див. рис.3.41; 3.43, а) та на основі

отриманого деформованого контуру (рис.3.43, б, в). В останньому випадку

додатково задається масштаб візуалізації деформацій цього контуру. З

рис.3.43, б, в видно, що

такий спосіб суттєво полегшує сприймання інфор-

мації.

З метою полегшення аналізу газодинамічних процесів у ДВЗ резуль-

тати відповідних обчислень найчастіше подають у векторно-графічному

вигляді. Тоді напрям зображеного вектора відповідає напряму потоку ре-

човини в даній точці простору, а розмір або колір цього вектора – швидко-

сті потоку. Приклади візуалізації результатів

розрахунків течії робочого

тіла в циліндрі та впускному тракті ДВЗ подано на рис.3.44.

В цілому з розглянутих прикладів видно, що застосування засобів наукової

графіки є неодмінною умовою ефективного використання САПР. При цьо-

му системи наукової графіки є підсистемами обслуговування відповідних

систем аналізу процесів у ДВЗ. Отримані в процесі такого аналізу дані

основою для прийняття рішень щодо шляхів подальшого проектування.

4. Інженерна графіка. Основний напрям розвитку систем інженер-

ної графіки відповідає дотриманню вимоги автоматизації креслярсько-

конструкторських робіт. Такі системи використовують для виконання ескі-

зів об’єкта проектування, розробки робочих і складальних креслень.

Нагадаємо, що традиційний спосіб плоского геометричного опису

об’єкта проектування

передбачає виконання таких етапів конструкторсь-

ких робіт, як аналіз геометричної форми виробу, проеціювання певного

виду чи перерізу деталі або вузла на певну площину, позначення розмірів.

Основними методами виконання робіт тут є методи нарисної геометрії та

проекційного креслення. Надалі до створеної графічної інформації дода-

ють додаткові відомості (допуски на певні розміри

та відхилення від зада-

ної форми, шорсткість поверхні), у тому числі такі, що не пов’язані з гео-

метрією (спосіб обробки поверхонь, величини твердості, ознаки дефектно-

сті виробу тощо). В цілому надана інформація утворює конструкторський і

технологічний описи об’єкта проектування.

142

0,00 0,40 0,80 X,см

cм

7,10

6,90

6,70

6,50

исунок 3.43 – Використання засобів наукової графіки для візуалізації

напружено-деформованого стану деталей ДВЗ:

а – напруження в головці циліндрів (УкрНДІТМ); б – напружено-деформований

стан циліндру, масштаб деформацій 1000:1(УкрНДІТМ);

в – деформований стан поршневого жарового кільця, масштаб деформацій 10:1

(ІПМаш НАН України)

143

исунок 3.44 – Використання засобів наукової гра-

фіки

для візуалізації результатів розрахунку течії пові-

тря:

–

в циліндрі двотактного двигуна

(ХарДАЗТ);

144

Призначенням систем інженерної графіки є виконання

конструкторсько-технологічного опису об’єкту проектування.

Спочатку перехід до машинних методів виконання креслярсько-графічних

робіт характеризувався практично повним копіюванням вказаних вище

традиційних підходів. Останні лише доповнювались можливостями

розв’язання геометричних задач в аналітичній або алгоритмічній формах

при збільшенні точності будови геометрії з 0,1 мм до 0,001 мм (і точніше)

на базі виміру в 1 м. При цьому відсутність змін у

підходах до

комп’ютерного виконання вказаних робіт сприймалась як важливіша пози-

тивна якість використання САПР.

У 1984 р. Міжнародна організація по стандартизації (ISO) прийняла

перший стандарт на базову графічну систему. Цим стандартом стала роз-

роблена в ФРН система GKS. Надалі роботи були спрямовані на створення

стандартів CGI (Computer Graphics Interface) – інтерфейс машинної графі-

ки, CGM (Computer Graphics Metafile) – метафайл машинної графіки, IGES

(Initial Graphics Exchange Specification) – інтерфейс між даними графічної

моделі і прикладною програмою тощо. Розробка сучасних систем машин-

ної графіки обов’язково враховує досвід використання вказаних стандар-

тів.

Базовим елементом систем інженерної графіки є примітив. При цьо-

му система GKS передбачає наявність шести типів примітивів:

1) “полімаркер” – скінченна множина точок;

2) “ломана” – ломана зі скінченною кількістю вузлів;

3) “багатокутник” – багатокутник зі скінченною кількістю вершин,

можливо заповнений кольором, штриховкою тощо;

4) “масив чарунок” – прямокутні ґратки з чарунками, що заповнені

певним кольором;

5) “текст” – рядок тексту, що складається з символів одного шрифту,

розміру і кольору;

6) “узагальнений графічний примітив” – елемент довільної конфігу-

рації, що визначається можливостями конкретної графічної системи. Кіль-

кість різноманітних

узагальнених графічних примітивів не є регламентова-

ною.

145

Останнє дозволяє утворювати достатньо складні графічні примітиви, на-

приклад “розмірний елемент”, що складається з виносних ліній, розмірної

лінії з розмірними стрілками, тексту, який вказує величину та інші ознаки

цього розміру. Приклади розмірних примітивів були подані на рис.1.16.

Атрибути примітива – це параметри, що визначають його конкрет-

ний вигляд. Кожен примітив має

достатньо велику кількість таких параме-

трів. Наприклад, ломана визначається кількістю вузлів, їх координатами,

кольором і товщиною лінії, що з’єднує вузли, її типом (суцільна, пунктир-

на, хвильова тощо). Повертаючись до рис.1.16, нагадаємо, що його було

подано як приклад виконання операції проставлення розміру. Тоді зрозу-

міло, що дії користувача, що залучаються до

виконання цієї операції, пе-

редбачають завдання атрибутів обраного примітиву.

На рис.3.45 подано приклади деяких узагальнених графічних примі-

тивів. З них видно, що таких примітивів в системі інженерної графіки є не-

зрівнянно більше, ніж примітивів інших типів. У цілому це дозволяє ефек-

тивно утворювати конструкторсько-технологічні описи довільної складно-

сті, від

робочих креслень окремих деталей (див. рис. 1.12) до загальних ви-

дів і перерізів двигунів (рис.3.46, 3.47).

исунок 3.45 – Приклади узагальнених графічних примі-

тивів

146

исунок 3.46 – Результат виконання в системі інженерної

графіки повздовжнього виду дизеля 11Д80Е (КБСД)

147

Рисунок 3.47 – Результат виконання в системі інженерної

графіки поперечного перерізу двигуна 2ДТ (ХКБД)

148

Базовими операціями над графічними примітивами є продовження примі-

тиву, обрізування примітиву, з’єднування примітивів. На цій основі усі су-

часні системи інженерної графіки дозволяють з’єднувати обрану користу-

вачем групу примітивів у фрагмент та виконувати над окремим приміти-

вом або фрагментом такі операції як зміна масштабу, деформування, дзер-

кальне відображення, переміщення

, копіювання, знищення тощо.

Екран монітора, як правило, є меншим за розміри об’єкта проектування та

виду цього об’єкта на кресленні. Екрани, що призначені для виконання

креслярсько-графічних робіт найчастіше мають розмір по діагоналі 19″.

Подальше збільшення розміру екрану практично не приводить до покра-

щення умов роботи користувачів САПР. З

цього приводу недоліки, що

обумовлені обмеженими розмірами екрану, долають за допомогою наступ-

них допоміжних функцій роботи з вікном огляду зображення:

• збільшити-зменшити (наблизити-віддалити, zoom) – збільшується

або зменшується зображення об’єкта на екрані без зміни реальних розмірів

креслення;

• зрушити (roam) – переміщується вікно огляду, яким є екран, від-

носно самого креслення;

•

обертати (rotate) – обертається зображення об’єкта відносно обра-

ної точки на екрані.

Приклад використання перерахованих допоміжних функцій подано на

рис.3.48.

Основною вимогою, що висувається до систем інженерної графіки, є

здатність відрізняти графічні елементи, які є описом геометрії деталі, від

допоміжних (пояснювальних) елементів креслення. Така властивість вкрай

необхідна при штрихуванні перерізів, зміні

масштабу креслення, утворенні

складальних одиниць, створенні програм керування для верстатів з ЧПК

тощо. Так, на рис.3.49, а, б виносний елемент “п.1” пересікає контур зо-

браження деталі, але не заважає, наприклад виконанню операції автомати-

чного штрихування. Водночас зміна масштабу креслення залишає без змі-

ни масштаб відображення розмірної інформації (рис.3.49, в). Так само

дзе-

ркальне відображення графічної інформації, яка у своєму складі має текс-

тові атрибути, не приводить до перевертання символів на кресленні

(рис.3.49, г).

149