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

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 3.48 – Можливі варіанти розміщення виду голки розпилювача

форсунки на кресленні (а) та у вікні графічного редактора при різних

масштабах огляду зображення (б, в)

150

исунок 3.49 – Здатність відрізняти графічні елементи, які є

описом геометрії деталі, від допоміжних елементів креслення:

а – вихідний фрагмент креслення;

б – автоматичне визначення контуру деталі при штрихуванні;

в – зміна масштабу виду без зміни розмірів допоміжних елементів;

г – дзеркальне відображення фрагменту креслення без зміни

напряму розміщення текстової інформації

Другим способом відокремлення геометричних елементів креслення

від інших примітивів є використання техніки шарів. Тут креслення розпо-

діляють на певну кількість “прозорих” шарів (площин), за кожним з яких

закріплюють однотипні графічні елементи. Використання цієї техніки є

зрозумілим з рис.3.50. Загальна кількість шарів, що використовують різні

графічні системи, знаходиться в межах 3 - 3000, найчастіше – 64 - 256.

При

необхідності за допомогою техніки шарів можливе створення

складальних креслень.

Існує достатньо велика кількість вузлів, деталей і їх елементів у ДВЗ,

що відрізняються лише своїми розмірними параметрами. Використання

раніше виконаних фрагментів їх креслень додатково підвищує ефектив-

ність

роботи конструктора. Тут після відтворення фрагменту на кресленні

існує потреба лише в редагуванні значень параметрів певних примітивів

цього фрагменту. Саме такий підхід використано при редагуванні креслен-

ня колеса турбіни турбокомпресора, що було подано на рис.1.12, 1.13.

151

исунок 3.50 – Розподілення графічної інформації між окремими шарами

креслення (а) та загальний вигляд отриманого зображення (б)

Для прискорення виконання креслень, що мають типові фрагменти,

до систем інженерної графіки залучають параметричні графічні елементи.

На основі сукупностей цих елементів утворюють бібліотеки. Тут викорис-

тання певного елементу з бібліотеки параметричних графічних елементів

передбачає введення значень параметрів обраного елемента з подальшою

автоматичною генерацією очікуваного зображення на кресленні.

Приклад використання

параметричних графічних елементів системи

КОМПАС подано на рис.3.51, 3.52. З рис.3.51, а видно, що у вікні “Мене-

джера бібліотек” конструктор вибирає потрібну бібліотеку. Надалі

(рис.3.51, б) у вікні потрібної бібліотеки він вибирає необхідний парамет-

152

исунок 3.51 – Приклади вікон бібліотеки параметричних графічних еле-

ентів:

153

Рисунок 3.52 – Результати використання параметричного

ічного елемента з відмінними заданими па

амет

ами

ричний графічний елемент. І, нарешті, у вікні певного параметричного

графічного елемента (рис.3.51, в) вказує його конкретні параметри. Після

натискання клавіші “ОК” вибраний елемент автоматично вимальовується

на кресленні (див. рис.3.52).

У цілому поняття креслення є набагато складнішим від поняття ри-

сунка систем векторної графіки. Креслення оперує такими елементами, як

вид

, технічні вимоги, штамп, формат аркуша тощо. Тут певна сукупність

графічних примітивів складає вид (viewport). Кожен з видів має свої атри-

бути: номер виду, точку його прив’язки до системи координат аркушу кре-

слення, кут повороту відносно системи координат креслення, масштаб.

Зрозуміло, що зміна значення довільного атрибуту змінює загальне розмі-

щення наданого

виду. Інші елементи креслення також мають свої атрибу-

ти, наприклад штамп має атрибут “тип штампу”. Тоді зміна довільних ат-

рибутів усіх елементів креслення дозволяє ефективно виконувати операції

по його створенню.

При всіх своїх позитивних властивостях двовимірне уявлення і, голо-

вне, система креслярських розмірів є однозначними лише до певного рівня

складності конфігурації

об’єкту проектування. З розвитком машинобуду-

вання, у тому числі і двигунобудування, для виконання складних кресляр-

ських робіт введено поняття неаналітичної кривої – сплайна. Сплайни не-

можливо точно описати системою лінійних, кутових і дугових розмірів.

Характерним прикладом тут є опис бічної поверхні поршня (рис. 3.53), яка

в загальному випадку є відмінною в

різних площинах, що проходять через

154

вісь поршня. Не менш складними є ситуації опису геометрії газоповітря-

них каналів, профілів кулачків тощо.

Вказана проблема привела до використання такого методу підготовки ви-

робництва і подальшого виробництва деталей, де основою відтворення

геометрії є шаблони і копіри. В доповнення до двовимірного креслення

вони надавали однозначний опис складної частини геометрії

деталі. При

цьому тиражування технології виробництва деталі з неаналітичними пове-

рхнями обов’язково супроводжувалось копіюванням відповідних шаблонів

і копірів.

Креслення (аналогічно до каркасної моделі об’єкта проектування) в

загальному випадку утворює неповний конструкторський опис

СТС.

исунок 3.53 – Приклад опису бічної поверхні поршня на кресленні

в системі КОМПАС (НТУ “ХПІ”)

Крім цього слід додати, що навіть коли тривимірна геометрія певної деталі

відображена на площині безпомилково (а отримання перетинів і перерізів

таких складних деталей як головка або блок циліндрів ДВЗ відповідає най-

вищий кваліфікації конструктора), наступна задача відновлення тривимір-

155

ної форми виробу за обмеженою кількістю його проекцій, перетинів і пе-

рерізів є набагато складнішою.

Найбільш повно відповідають завданню конструювання деталей три-

вимірні моделі. При цьому ідеологія систем інженерного об’ємного моде-

лювання базується на використанні об’ємної майстер-моделі. Обмін дани-

ми на базі цієї моделі дозволяє уникнути повторного введення

інформації,

помилок різночитання видів та перерізів, випадків неможливості з’єднання

окремих деталей між собою тощо.

Об’ємна модель, на відміну від двовимірного креслення, однозначно

описує геометрію усієї спроектованої поверхні.

Важливо, що розвитку систем об’ємного моделювання сприяє те, що

сучасні технічні засоби САПР досягли рівня, необхідного для підтримки

тривимірної математики як інструмента інженера. Значні об’єми розрахун-

ків з моделювання складних поверхонь на сьогодні вже виконуються з та-

кою швидкістю, що не стримують робочий ритм конструктора.

Інженерні системи тривимірної графіки

розвиваються в двох напря-

мках. Перший – поверхневе моделювання, другий – твердотільне (суціль-

не). В поверхневому моделюванні (наприклад, система Simatron) основни-

ми елементами моделі є поверхні, а базовими операціями над поверх-

нями – продовження, обрізування, з’єднання. Таким чином, конструктору

пропонується описати об’єкт сполученням цих поверхонь. При твердотіль-

ному способі (наприклад, система SolidWorks) основними

елементами є ті-

ла, що обмежені поверхнями, а основними операціями – булеві операції

над цими тілами (див. рис.3.37).

Аналогічно до графічного примітива двовимірної системи, тривимі-

рні графічні комплекси оперують атрибутами об’ємних елементів. Важли-

во, що поверхні елементів тут можуть мати атрибут “чистота поверхні”.

Тоді при генерації креслення відповідні символи позначення шорсткості

поряд з розмірними примітивами цього креслення, проставляються авто-

матично. Тим самим закладаються основи двостороннього асоціативного

зв’язку між тривимірною моделлю деталі та її кресленням. Цей зв’язок по-

значають рівнянням

′

≡

′

, (3.1)

156

де – вектор конструктивних параметрів об’ємної

моделі деталі;

)...,,,(

21 n

xxxx

′′′

′

)...,,,(

21 m

xxxx

′′′′

′

′′

– вектор конструктивних параметрів двови-

мірного конструкторсько-технологічного опису деталі.

Ілюстрацію двостороннього асоціативного зв’язку між кресленням і

тривимірною моделлю об’єкта проектування подано на рис.3.54. Тут зміна

значень атрибутів креслення або моделі приводить до автоматичної пере-

будови математично зв’язаних зображень.

б а

исунок 3.54 – Приклад асоціативного зв’язку між двовимірним

кресленням шатуна (а) і його тривимірною моделлю (б)

Нажаль, повного асоціативного зв’язку між двовимірними і

тривимі-

рними описами СТС в системах інженерної графіки не існує. Це пов’язано

з наступними причинами:

1. Креслярські стандарти не тільки допускають, але й передбачають

умовне позначення геометрії. Наприклад, неприпустимим є точне зобра-

ження лінійних розмірів, що є меншими за 1 мм.

2. Креслення має велику кількість додаткової інформації, для якої

безпосередній зв

’язок з геометричною моделлю відсутній (мова про техно-

логічний опис СТС вже йшла вище).

Водночас саме об’ємні моделі ефективно вирішують усі питання з

компонування СТС. З цього приводу системи інженерної графіки мають

двовимірний та тривимірний модулі синтезу геометрії з наявністю асоціа-

тивного двостороннього зв’язку між моделлю і її

кресленням.

157

Використання тривимірної моделі також є базою для ефективного

функціонування інших автоматизованих систем підтримки життєвого цик-

лу конструкції і, в першу чергу, автоматизованої системи технологічної

підготовки виробництва.

Сучасним методом отримання конструкторсько-технологічного

опису об’єкта проектування в САПР ДВЗ є надання

креслярсько-графічної інформації в поєднанні з тривимірною мо-

деллю СТС.

Перерахуємо основні можливості систем інженерної графіки:

1) твердотільне та поверхневе моделювання, використання інструме-

нтарію щодо перетворення поверхневих моделей до твердотільного мате-

матичного опису;

2) використання бібліотек стандартних і типових конструкторських

рішень (фрагментів креслень і параметричних графічних елементів);

3) моделювання збиральних одиниць;

4) імітація роботи механізмів, пошук статичних і динамічних конф-

ліктів;

5) автоматичне

створення креслярських видів, перетинів та перерізів

по тривимірній моделі;

6) повна підтримка оформлення креслень на основі систем стандар-

тів, наприклад ЄСКД;

7) підтримка багатоаркушних креслень;

8) експорт та імпорт даних у форматі IGES та інших форматах збері-

гання графічної інформації.

Остання можливість відповідає принципу сумісності програм. При-

клад активізації меню імпорту даних в

систему інженерної графіки

КОМПАС подано на рис.3.55. Детально це питання буде розглянуто в гл.4

(п.4.2.1).

У цілому підсистеми машинної графіки створюються за принципом

блочності, що дозволяє залучати до їх складу інші підсистеми САПР, які

потребують даних щодо геометричного чи (і) технологічного опису

об’єкта проектування.

За приклади систем інженерної графіки

можна навести Pro/Engineer,

SolidWorks, Unigraphics, Euclid, Simatron, КОМПАС, AutoCAD,

Visio Technical, CADdy, MicroStation та багато інших.

158

исунок 3.55 – Меню імпорту графічної інформації, що зберігається в

ізноманітних форматах

За ефективність використання системи SolidWorks при створенні

об’ємних моделей двигунів можна подати наступне. Досвід розробки дво-

тактного карбюраторного двигуна потужністю 30 кВт, тривимірну модель

якого зображено на рис.3.40, б, свідчить, що час проектування по відно-

шенню до традиційних методів виконання конструкторських робіт скоро-

тився на 50 % при зменшенні вартості проекту в 3

рази.

Разом з вказаним треба усвідомити, що на деяких підприємствах, що

впроваджують автоматизовані системи, відзначають відсутність помітного

ефекту від використання систем інженерної графіки. Вказаний факт пояс-

нимо наступним. Розглянемо три відмінні види креслярських робіт, які по-

дано на рис.3.56. Добре видно, що виконання операцій, пов’язаних з оригі-

нальними інженерними змінами

, може зменшити ефективність праці конс-

труктора. При цьому ясно, що ефективність системи зростатиме при зрос-

танні обсягів виконання типових процедур. Наведені дані повністю узго-

джуються з вимогами принципу типізації.

159