Техническое рисование. Методические рекомендации для студентов всех направлений подготовки, изучающих дисциплину «Начертательная геометрия и инженерная графика

Техническим рисунком называют наглядное изображение, об­ладающее основными свойствами аксонометрических проекций или перспективного рисунка, выполненное без применения чер­тежных инструментов, в глазомерном масштабе, с соблюдением пропорций и возможным оттенением формы.

Технические рисунки давно используются людьми для раскрытия творческого замысла. Вглядитесь в рисунки Лео­нардо да Винчи, которые настолько полно раскрывают кон­структивные особенности приспособления, механизма, что по ним можно выполнить чертежи, разработать проект, изготовить объект в материале (рис. 123).

Инженеры, дизайнеры, архитекторы при проектировании новых образцов техники, изделий , сооружений используют техниче­ский рисунок как средство фиксации первых, промежуточных и окончательных вариантов решения технического замысла. Кроме того, технические рисунки служат для проверки правильности прочтения сложной формы, отображенной на чертеже. Технические рисунки обязательно входят в комплект документации, под­готавливаемой для передачи в зарубежные страны. Они исполь­зуются в технических паспортах изделий.

Рис. 123. Технические рисунки, выполненные Леонардо да Винчи

Рис. 124. Технические рисунки деталей, выполненных из металла (а), камня (б), стекла (в), древесины (г)

Технический рисунок можно выполнить, используя метод цен­трального проецирования (см. рис. 123), и тем самым получить перспективное изображение предмета , либо метод параллельного проецирования (аксонометрические проекции), построив нагляд­ное изображение без перспективных искажений (см. рис. 122).

Технический рисунок можно выполнять без выявления объема оттенением, с оттененнем объема, а также с передачей цвета и материала изображаемого объекта (рис. 124).

На технических рисунках допускается выявлять объем пред­метов приемами шатировки (параллельными штрихами), шраффировки (штрихами, нанесенными в виде сетки) и точечным оттенением (рис. 125).

Наиболее часто используемый прием выявления объемов предметов - шатировка.

Принято считать, что лучи света падают на предмет сверху слева (см. рис. 125). Освещенные поверхности не заштриховыва­ются, а затененные покрываются штриховкой (точками). При штриховке затененных мест штрихи (точки) наносятся с наи­меньшим расстояние» между ними, что позволяет получить бо­лее плотную штриховку (точечное оттенение) и тем самым пока­зать тени на предметах. В таблице 11 показаны примеры выяв­ления формы геометрических тел и деталей приемами шатировки.

Рис. 125. Технические рисунки с выявлением объема шатировкой (а), шраффировкой (б) и точечным оттенением (e)

11. Оттенение формы приемами шатировки

Технические рисунки не являются метрически определенными изображениями, если на них не проставлены размеры.

При конструировании деталей машин нередко приходится быстро выполнять наглядные изображения деталей для того, чтобы легче представить их форму. Процесс выполнения таких изображений называется техническим рисованием . Обычно технический рисунок выполняется в прямоугольной изометрической проекции.

Выполнение рисунка детали (рис. 18,а) начинают с построения его габаритного очертания – «клетки», выполняемой от руки тонкими линиями. Затем деталь мысленно расчленяют на отдельные геометрические элементы, постепенно зарисовывая все части детали.

Рис. 18. Построение технического рисунка

Технические рисунки предмета получаются более наглядными, если их покрыть штрихами (рис. 18,б). При нанесении штрихов считают, что лучи света падают на предмет справа и сверху или слева и сверху.

Освещенные поверхности штрихуют тонкими линиями на большом расстоянии друг от друга, а темные – более толстыми, располагая их чаще (рис. 19).

Рис. 19. Нанесение света и тени

1.5. Выполнение простых разрезов

Для представления о внутренней форме предмета на чертеже применяются линии невидимого контура. Это затрудняет чтение чертежа и может приводить к ошибкам. Применение условных изображении – разрезов – упрощает чтение и построение чертежа. Разрезом называется изображение предмета, полученное при мысленном рассечении его одной или несколькими секущими плоскостями. При этом часть предмета, расположенная между наблюдателем и секущей плоскостью, мысленно удаляется, а на плоскость проекции изображается то, что получается в секущей плоскости и что расположено за ней.

Простым разрезом называется разрез, полученный при применении одной секущей плоскости. Наиболее часто применяются вертикальные (фронтальные и профильные) и горизонтальные разрезы.

На рис. 20 выполнены два вертикальных разреза: фронтальный (А-А) и профильный (Б-Б), секущие плоскости которых не совпадают с плоскостями симметрии детали в целом (в данном случае их вообще нет). Поэтому на чертеже указанно положение секущих плоскостей, а соответствующие им разрезы сопровождаются надписями.

Положение секущей плоскости указывается линией сечения, выполняемой разомкнутой линией. Штрихи разомкнутой линии сечения не должны пересекать контур изображения. На штрихах линии сечения перпендикулярно к ним ставят стрелки, указывающие направление взгляда. Стрелки наносят на расстоянии 2-3 мм от внешнего конца штриха линии сечения.

Около каждой стрелки, со стороны выступающего за них на 2-3 мм внешнего конца штриха линии сечения, наносится одна и та же прописная буква русского алфавита.

Надпись над разрезом, подчеркиваемая сплошной тонкой линией, содержит две буквы, которыми обозначена секущая плоскость, написанные через тире.

Рис. 20. Вертикальные разрезы

На рис. 21 показано образование горизонтального разреза: деталь рассечена плоскостью А, параллельной горизонтальной плоскости проекций, а полученный горизонтальный разрез расположен на месте вида сверху.

Рис. 21. Горизонтальный разрез

На одном изображении допускается соединять часть вида и часть разреза. Линии невидимого контура на соединяемых частях вида и разреза обычно не показываются.

Если вид и располагаемый на его месте разрез представляют собой симметричные фигуры, то можно соединить половину вида и половину разреза, разделяя их штрихпунктирной тонкой линией, являющейся осью симметрии (рис. 22).

Рис. 22. Соединение половины вида и разреза

Технический рисунок

Чтобы быстро и наиболее наглядно передать форму предмета, модели или детали пользуются техническими рисунками.

Технический рисунок - это изображение, выполненное от руки по правилам аксонометрии с соблюдением пропорций на глаз, т.е. без применения чертежных инструментов. Этим технический рисунок отличается от аксонометрической проекции. При этом придерживаются тех же правил, что и при построении аксонометрических проекций: под теми же углами располагают оси, размеры откладывают вдоль осей или параллельно им и т.д.

Технические рисунки дают наглядное представление о форме модели или детали, есть возможность так же показать не только внешний вид, но и их внутреннее устройство с помощью выреза части детали по направлениям координатных плоскостей.

Рис. 1. Технические рисунки.

Важнейшим требованием, предъявляемым к техническому рисунку, является наглядность.

Выполнение технических рисунков деталей

При выполнении технических рисунков оси необходимо располагать под теми же углами, что и для аксонометрических проекций, а размеры предметов откладывать вдоль осей.

Технические рисунки удобно выполнять на бумаге, разлинованной в клетку.

Чтобы быстро и правильно выполнить технический рисунок, необходимо получить навыки проведения параллельно расположенных линий под разным наклоном, на разном расстоянии, различной толщины без применения чертежных инструментов, не пользуясь приборами, строить наиболее применяемые углы (7°, 15°, 30°, 41°, 45°, 60°, 90°), и др.Необходимо иметь представление об изображении различных фигур в каждой из плоскостей проекций, уметь выполнить на техническом рисунке изображения наиболее применяемых плоских фигур и простых геометрических форм.

На рис. 2 показаны способы, облегчающие работу карандашом от руки.

Угол 45 легко построить разделив прямой угол пополам (рис. 2, а). Для построения угла 30° нужно разделить прямой угол на три равные части (рис. 2, б).

Правильный шестиугольник можно нарисовать в изометрии (рис. 2, в), если на оси, расположенной под углом 30°, отложить отрезок, равный 4а , а на вертикальной оси - 3,5а . Так получают точки, определяющие вершины шестиугольника, сторона которого равна 2а .

Чтобы описать окружность, сначала нужно на осевых линиях нанести четыре штриха, а затем между ними еще четыре (рис. 2, г).

Овал нетрудно построить, вписав его в ромб. Для этого внутри ромба наносят штрихи, намечающие линию овала (рис. 2, д), а затем обводят овал.

Рис. 2. Построения, облегчающие выполнение технических рисунков

Технический рисунок может быть выполнен в такой последовательности.

1. В выбранном на чертеже месте строят аксонометрические оси и намечают расположение детали с учетом максимальной ее наглядности (рис. 3, а).

2. Отмечают габаритные размеры детали, начиная с основания, и строят объемный параллелепипед, охвативший всю деталь (рис. 3, б).

3. Габаритный параллелепипед мысленно расчленяют на отдельные геометрические формы, составляющие его, и выделяют их тонкими линиями (рис. 3, в).

4. После проверки и уточнения правильности сделанных намёток обводят линиями необходимой толщины видимые элементы детали (рис. 3, г, д).

5. Выбирают способ оттенения и выполняют соответствующую дорисовку технического рисунка (рис. 3, е).

Рис. 3. Последовательность выполнения технического рисунка.

При выполнении рисунка не по чертежу, а с натуры последовательность выполнения остается та же, только размеры всех частей предмета определяют, прикладывая карандаш или полоску плотной бумаги к измеряемой части предмета (рис.4, а).

Рис. 4. Выполнение рисунка с натуры

Если рисунок надо выполнить в уменьшенном размере, то приближенное измерение размеров производят так, как показано на рис. 4, б, карандаш держат на вытянутой руке между глазом наблюдателя и предметом. Чем дальше будет отодвинута деталь, тем меньше получатся размеры.

Штриховка на техническом рисунке

Для повышения наглядности и выразительности, чтобы придать объемность, на выполненный технический рисунок наносят штриховку (рис. 5). Нанесение на технический рисунок светотени, показывающей распределение света на поверхностях изображаемого предмета, называют оттенением . При этом предполагают, что свет падает на предмет сверху слева . Освещенные поверхности оставляют светлыми, затененные - покрывают штриховкой, которая тем чаще, чем темнее поверхность предмета. Штриховку наносят параллельно какой-нибудь образующей или параллельно осям проекций.На рис. 5, а приведен технический рисунок цилиндра, на котором оттенение выполнено параллельной штриховкой (сплошные параллельные линии различной толщины), на рис. 5,б— шраферовкой (штриховка в виде сетки), а на рис. 5, в — с помощью точек (с увеличением освещения расстояние между точками увеличивается).

Оттенение на рабочих чертежах деталей могут быть выполнены также тушевкой — частым, почти сплошным нанесением штрихов в различном направлении, или отмывкой, выполненной тушью или красками.

На каждом рисунке применяют один какой-либо способ оттенения, и все поверхности изображаемого предмета оттеняются.

Рис.5. Нанесение штриховки

На рис. 6 показан технический рисунок детали с оттенением, выполненным параллельной штриховкой.

Рис. 6. Технический рисунок со штриховкой

Можно наносить штриховку не на всю поверхность, а только в местах, подчеркивающих форму предмета (рис. 7).

Рис. 7. Технический рисунок с упрощенной штриховкой

Технический рисунок в законченном виде с нанесением тени и штриховки иногда может быть более наглядным, чем аксонометрическое изображение и с нанесенными размерами может заменить чертеж несложной детали, служащей документом для ее изготовления. Это дает возможность более доступно, доходчиво пояснить чертежи сложных предметов.

Эскиз детали

Конструкторские документы для одноразового пользования могут выполняться в виде эскизов.

Эскиз - чертеж, выполненный без применения чертежного инструмента (от руки) и точного соблюдения стандартного масштаба (в глазомерном масштабе). При этом должна сохраняться пропорция в размерах отдельных элементов и всей детали в целом. По содержанию к эскизам предъявляются такие же требования, что и к рабочим чертежам.

Эскизы выполняются при составлении рабочего чертежа уже имеющейся детали, при конструировании нового изделия, доработке конструкции опытного образца изделия, при необходимости изготовить деталь по самому эскизу, поломке де-тали в процессе эксплуатации, если в наличии нет запасной де-тали и др.

При выполнении эскиза соблюдаются все правила, установ-ленные ГОСТом ЕСКД, что и к чертежу. Различие состоит лишь в том, что эскиз выполняют без применения чертежных инструментов. Эскиз требует такого же тщательного выполнения, как и чер-теж. Несмотря на то, что соотношение высоты к длине и ширине детали определяется на глаз, размеры, проставляемые на эскизе, должны соответствовать действительным размерам детали.

На рис. 8, а и б приведены эскиз и чертеж одной и той же детали. Эскизы удобно выполнять на клетчатой бумаге стандартного формата, мягким карандашом ТМ, М или 2М.

Рис. 8. Сравнение эскизов и чертежа:

а - эскиз; б - чертеж

Последовательность выполнения эскиза

Перед выполнением эскиза надо:

1. Осмотреть деталь и ознакомиться с ее конструкцией (провести анализ геометрической формы, выяснить название детали и ее основное назначение).

2. Определить материал, из которого изготовлена деталь (сталь, чугун, цветные металлы и т.п.).

3. Установить пропорциональное соотношение размеров всех элементов детали между собой.

4. Выбрать формат для эскиза детали, учитывая число изображений, степень сложности детали, количество размеров и т.п.

Выполнение эскиза детали показано на рисунке 9:

1. наносят внутреннюю рамку и основную надпись на фор-мат;

2. выбирают положение детали относительно плоскостей про-екций, определяют главное изображение чертежа и минимальное число изображений, позволяющих полно выявить форму детали;

3. на глаз выбирают масштаб изображений и выполняют компоновку: тонкими линиями отмечают габаритные прямоугольники - места для будущих изображений (при компоновке между габаритными прямоугольниками оставляют место для постановки размеров);

4. при необходимости наносят осевые и центровые линии и выполняют изображения детали (количество видов должно быть минимальным, но достаточным для изготовления детали);

5. наносят контуры изображений: наружные и внутренние (обводят изображения);

6. проводят размерные и выносные линии;

7. обмеряют деталь различными измерительными инструмен-тами (рис. 10-12). По-лученные размеры наносят над соответствующими размерными линиями;

8. выполняют необходимые надписи (технические требования), в том числе и основную надпись;

9. проверяют правильность выполнения эскиза.

Рис. 9. Последовательность построения эскиза

Обмер детали

Обмер детали при выполнении ее эскиза с натуры выполняется с помощью различных инструментов, которые выбирают в зависимости от величины и формы детали, а также от требуемой точности определения размеров. Металлическая линейка (рис. 10, а), кронциркуль (рис. 10, б) и нутромер (рис. 10, в) позволяют измерить внешние и внутренние размеры с точностью до 0,1 мм.

Рис. 10

Штангенциркуль, предельная скоба, калибр, микрометр позволяют выполнить более точный обмер (рис. 11, а, б, в, г).

Рис. 11

Замер радиусов скруглений производят с помощью радиусных шаблонов (рис. 12, а), а шаги резьбы замеряют с помощью резьбовых шаблонов (рис. 12, б, в).

Рис. 12

На рис. 13 показано, как с помощью линейки,кронциркуля и нутромера измеряют линейные размеры детали.

Технический рисунок в практике конструирования имеет большое значение, являясь первичной формой изображения. Инженер или дизайнер, приступая к созданию проекта, чаще всего начинает свою деятельность с построения технического рисунка, ведь он выполняются гораздо быстрее, чем чертеж, и более нагляден, т.е., с такого рисунка, который обладает высокой техникой исполнения и помогает составить чертеж, сделать проект.

Технический рисунок - это рисунок выполненный на глаз, от руки, без применения измерительного и чертежного инструмента. Технический рисунок выполняется по законам аксонометрических проекций начертательной геометрии. Технический рисунок предназначен для быстрого создания наглядного изображения детали или конструкции.

В зависимости от характера объекта и задачи, поставленной в конкретном проекте, технический рисунок можно выполнить либо в центральной проекции (в перспективе), либо по правилам параллельных проекций (в аксонометрии).

Технический рисунок может быть линейным (без светотени) и бъёмнопространственным с передачей светотени и цвета.

Для придания рисунку большей наглядности и выразительности в техническом рисовании применяются условные средства передачи объема с

помощью оттенений - светотени. Светотенью называется распределение света на поверхностях предмета. Светотень играет главную роль при восприятии объема предмета. Освещенность предмета зависит от угла наклона световых лучей. Когда световые лучи падают на предмет перпендикулярно, то освещение достигает наибольшей силы, поэтому та часть поверхности, которая расположена ближе к источнику света, будет светлее, а которая дальше – темнее.

В техническом рисовании условно принято считать, что источник света находится сверху слева и сзади рисующего.

Светотень состоит из следующих элементов: собственной тени, падающей тени, рефлекса, полутона, света и блика.

Собственная тень - тень, находящаяся на неосвещенной части предмета.

Падающая тень - тень, отбрасываемая предметом на какую-либо поверхность. Так как технический рисунок носит в основном условный, прикладной характер, падающие тени на нем не показывают.

Рефлекс - отраженный свет на поверхности предмета в неосвещенной его части. Он по тону немного светлее, чем тень. С помощью рефлекса создается эффект выпуклости, стереоскопичности рисунка.

Полутон - слабоосвещенное место на поверхностях предмета. Полутонами осуществляется постепенный, плавный переход от тени к свету, чтобы рисунок не получился слишком контрастным. Полутоном «лепится» объемная форма предмета.

Свет - освещенная часть поверхности предмета.

Блик - самое светлое пятно на предмете. В техническом рисунке блики показывают в основном на поверхностях вращения.

Тени на техническом рисунке изображаются с помощью тушевки, штриховки или шрафировки (пересекающейся штриховки)

АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО РИСУНКА ДЕТАЛИ

Приступая к выполнению технического рисунка, необходимо предварительно изучить изображаемый объект и расчленить его мысленно на составляющие элементарные геометрические тела. Далее следует определить основные пропорции объекта: соотношение высоты, ширины и длины, а также пропорции отдельных его частей. Затем выбирается соответствующий вид аксонометрии и строятся аксонометрические оси.

Технический рисунок начинают выполнять с общих контуров объекта, а затем переходят к изображению отдельных его частей. Размеры на техническом рисунке не ставят, так как по рисункам, как правило, детали не изготовляют.

Линии невидимого контура на техническом рисунке обычно не проводят; штриховку на техническом рисунке, в отличие от чертежа, выполняют прямыми или кривыми линиями, сплошными или прерывистыми, одинаковой или разной толщины, а также нанесением теней.

Эскизом называется конструкторский документ, выполненный от руки, без применения чертежных инструментов, без точного соблюдения масштаба, но с обязательным соблюдением пропорций элементов деталей. Эскиз является временным чертежом и предназначен для разового использования.

Эскиз должен быть оформлен аккуратно с соблюдением проекционных связей и всех правил и условностей, установленных стандартами ЕСКД.

Эскиз может служить документом для изготовления детали или для выполнения ее рабочего чертежа. В связи с этим эскиз детали должен содержать все сведения о ее форме, размерах, шероховатости поверхностей, материале. На эскизе помещают и другие сведения, оформляемые в виде графического или текстового материала (технические требования и т. П.).

Выполнение эскизов (эскизирование) производится на листах любой бумаги стандартного формата. В учебных условиях рекомендуется применять писчую бумагу в клетку.

Процесс эскизирования можно условно разбить на отдельные этапы, которые тесно связаны друг с другом. На рис. 367 показано поэтапное эскизирование детали «опора».

I. Ознакомление с деталью

При ознакомлении определяется форма детали (рис. 368, а и б)и ее основных элементов (рис. 368, в), на которые мысленно можно расчленить деталь. Повозможности выясняется назначение детали и составляется общее представление о материале, обработке и шероховатости отдельных поверхностей, о технологии изготовления детали, о ее покрытиях и т. п.

II. Выбор главного вида и других необходимых изображений

Главный вид следует выбирать так, чтобы он давал наиболее полное представление о форме и размерах детали, а также облегчал пользование эскизом при ее изготовлении.

Существует значительное количество деталей, ограниченных поверхностями вращения: валы, втулки, гильзы, колеса, диски, фланцы и т. п. При изготовлении таких деталей (или заготовок) в основном применяется обработка на токарных или аналогичных станках (карусельных, шлифовальных).

Изображения этих деталей на чертежах располагают так, чтобы на главном виде ось детали была параллельна основной надписи. Такое расположение главного вида облегчит пользование чертежом при изготовлении по нему детали.

По возможности следует ограничить количество линий невидимого контура, которые снижают наглядность изображений. Поэтому следует уделять особое внимание применению разрезов и сечений.

Необходимые изображения следует выбирать и выполнять в соответствии с правилами и рекомендациями ГОСТ 2.305-68.

На рис. 368, а и б даны варианты расположения детали и стрелками показано направление проецирования, в результате которого может быть получен главный вид. Следует отдать предпочтение положению детали на рис. 368, б. В этом случае на виде слева будут видны контуры большинства элементов детали, а сам главный вид даст наиболее ясное представление о ее форме.

В данном случае достаточно трех изображений, чтобы представить форму детали: главный вид, вид сверху и вид слева. На месте главного вида следует выполнить фронтальный разрез.

III. Выбор формата листа

Формат листа выбирается по ГОСТ 2.301-68 в зависимости от того, какую величину должны иметь изображения, выбранные при выполнении этапа II. Величина и масштаб изображений должны позволять четко отразить все элементы и нанести необходимые размеры и условные обозначения.

IV. Подготовка листа

Вначале следует ограничить выбранный лист внешней рамкой и внутри нее провести рамку чертежа заданного формата. Расстояние между этими рамками должно составлять 5 мм, а слева оставляется поле шириной 20 мм для подшивки листа. Затем наносится контур рамки основной надписи.

V. Компоновка изображений на листе

Выбрав глазомерный масштаб изображений, устанавливают на глаз соотношение габаритных размеров детали. В данном случае, если высоту детали принять за А у то ширина детали В^А, а ее длина С«2Л (см. рис. 367, а и 368, б). После этого на эскизе наносят тонкими линиями прямоугольники с габаритными размерами детали (см. рис. 367, а). Прямоугольники располагают так, чтобы расстояния между ними и краями рамки были достаточными для нанесения размерных линий и условных знаков, а также для размещения технических требований.

Осуществление компоновки изображений можно облегчить применением прямоугольников, вырезанных из бумаги или картона и имеющих стороны, соответствующие габаритным размерам детали. Перемещая эти прямоугольники по полю чертежа, выбирают наиболее удачное расположение изображений.

VI. Нанесение изображений элементов детали

Внутри полученных прямоугольников наносят тонкими линиями изображения элементов детали (см. рис. 367, б). При этом необходимо соблюдать пропорции их

размеров и обеспечивать проекционную связь всех изображений, проводя соответствующие осевые и центровые линии.

VII. Оформление видов, разрезов и сечений

Далее на всех видах (см. рис. 367, в) уточняют подробности, не учтенные при выполнении этапа VI (например, скругления, фаски), и удаляют вспомогательные линии построения. В соответствии с ГОСТ 2.305-68 оформляют разрезы и сечения, затем наносят графическое обозначение материала (штриховка сечений) по ГОСТ 2.306-68 и производят обводку изображений соответствующими линиями по ГОСТ 2.303-68.

VIII. Нанесение размерных линий и условных знаков

Размерные линии и условные знаки, определяющие характер поверхности (диаметр, радиус, квадрат, конусность, уклон, тип резьбы и т. п.), наносят по ГОСТ 2.307-68 (см. рис. 367, в). Одновременно намечают шероховатость отдельных поверхностей детали и наносят условные знаки, определяющие шероховатость.

IX. Нанесение размерных чисел

При помощи измерительных инструментов определяют размеры элементов и наносят размерные числа на эскизе. Если у детали имеется резьба, то необходимо определить ее параметры и указать на эскизе соответствующее обозначение резьбы (см. рис. 367, г).

X. Окончательное оформление эскиза

При окончательном оформлении заполняется основная надпись. В случае необходимости приводятся сведения о предельных отклонениях размеров, формы и расположения поверхностей; составляются технические требования и выполняются пояснительные надписи (см. рис. 368, г). Затем производится окончательная проверка выполненного эскиза и вносятся необходимые уточнения и исправления.

Выполняя эскиз детали с натуры, следует критически относиться к форме и расположению отдельных ее элементов. Так, например, дефекты литья (неравномерность толщин стенок, смещение центров отверстий, неровные края, асимметрия частей детали, необоснованные приливы и т. п.) не должны отражаться на эскизе. Стандартизованные элементы детали (проточки, фаски, глубина сверления под резьбу, скругления и т. п.) должны иметь оформление и размеры, предусмотренные соответствующими стандартами.