Методическая разработка по инженерной графике

ГБПОУ « Самарский политехнический колледж»

Методическая разработка учебного занятия по учебной дисциплине инженерной графике.

Выполнил (а) преподаватель

По инженерной графике Шель Е.С.

Предмет инженерная графика

Тема занятия

Роль чертежа в технике. Основоположники проекционного черчения и начертательной геометрии. Стандарты, Форматы Основная надпись чертежа, линии чертежа. Масштабы. Упражнение- выполнение линий чертежа.

Цель занятия

Дидактическая сообщить обучающимся сведения по истории развития начертательной геометрии и черчения. Рассказать обучающимся правила выполнения чертежа ( форматы, линий чертежа, масштабы, основная надпись)

Воспитательная Способствовать воспитательную у обучающихся настойчивости, терпения при изучении темы.

Литература Боголюбов С.К. Инженерная графика, учебник для средних спец. учебных заведений – 3-е издание. В.П. Куликов стандарты инженерной графики.

Структурные элементы занятия

Организационный момент 5 мин.

Введение.

1. Рабочие документы.

Тетрадь

Для записи по инженерной графике

Студент Ф.И.О.

Группа

1. Графические работы

Выполнил Ф. И. О.

Гр.

СПК

1. Раздаточный материал по темам ( разделам вопросам)инженерной графике.

2. Рекомендуется тетрадь в клетку ( 48 листов) с английскими полями чертежная или миллиметровая бумага формата А3 ( 420х297) или А4 ( 297х210)

3. Для решения задач по начертательной геометрии, графических заданий и графических работ по инженерной графике на занятия приносить чертежные принадлежности и инструменты.

Карандаши простые ___________ ТМ и Т, 2шт.

Карандаши цветные _____________________1 кор.

Линейка масштабная _________________________30 см.1 шт

Угольник_____________________________30х60 1шт, 45х45 1шт.

Циркуль_______________________________1шт.

Лекало___________________________________1комплект.

Резинка для карандаша______________________

Для подготовки к занятиям по инженерной графике рекомендуется литература. Боголюбов С.К. Инженерная графика, учебник для средних специальных заведений.

Лекция.

История развития инженерной графике и начертательной геометрии.

Любая область человеческой деятельности в той или иной мере связана с передачей графической информации, т. е. сведений о предметах или явлениях окружающего нас мира.

Графика всегда была и остается верным помощником в жизни людей.
«Инженерная графика» является уникальным графическим языком человеческой культуры. Будучи одним из древнейших языков мира, она отличается своей лаконичностью, точностью и наглядностью. Если проследить путь развития чертежа от древних времен до наших дней, можно выделить два основных направления: первое — строительные чертежи, предназначенные для строительства жилища, промышленные здания, мосты и другие сооружения; второе — промышленные чертежи, по которым создавали различные инструменты, приспособления, машины [1].

Задолго до того, как люди создали письменность, они научились рисовать окружающие их предметы. Сначала материалом служила земля, стены пещер, камни, на которых выцарапывались рисунки. Затем использовали бересту, кожу, папирус, пергамент, бумагу и другие материалы, на которые изображения наносились чернилами или тушью с помощью гусиного пера. Только в конце 18 века для построения графических изображений стали применять карандаши.

Возникновение строительных чертежей относится к тому времени, когда люди для постройки жилища или помещения для хранения утвари или зимовки скота на земле в натуральную величину разбивали планы помещений и на них возводили постройки. Делалось это с помощью примитивных приспособлений. Линейные размеры откладывали разметочным циркулем, окружности проводили с помощью веревки и двух колышков. Один колышек вбивали в землю, он играл роль центра, а другим, натягивали веревку, проводили окружность.

Рисунок 1. Схема гробницы Рамзеса

В античной Греции графика использовалась при проектировании монументальных сооружений, для иллюстрации математических трудов. Зарождение точных и естественных наук дало большой толчок развитию графики.

В V—IV тыс. до н. э. в Египте и Вавилоне в связи со строительством оросительных систем, начинают использовать некоторые землемерные инструменты и такие приспособления, как измерительный шест, отвес, нивелирование с помощью воды. В этот период развивается и измерение затопленных площадей, заложившее начала геометрии. Для строительства крупных объектов, какими являлись пирамиды, храмы, дамбы, каналы, нужны были рабочие чертежи, эскизы. Самым древним свидетельством появления чертежей служит сохранившийся до сих пор чертеж плана дома XXIV—XXIII вв. до н. э. из района Месопотамии. Древние египтяне имели хорошо развитое представление о планиметрических и пространственных отношениях и навыки составления технических эскизов. Об этом свидетельствуют сохранившиеся строительные и различные вспомогательные планы сооружений того времени, например план гробницы египетского фараона Рамзеса IV (около XII в. до н. э.) или нубийских золотых рудников — XIII в. до н. э [2].

Графический показ архитектуры на плоскости характерен для древнеегипетского искусства, которое, основываясь на своих канонах, следовало принципу ортогональных проекций. Известно, что на этой основе выработанные приемы использовались, например, в форме нанесения прямоугольных сеток, позволявших упорядочивать и размечать планировку, переносить конфигурации, модули и применять правила геометрии. В изображениях на плоскости изначально сложились два подхода представления: пластический, с выявлением объемности, и схематический, с выявлением объективных качеств образа.

А)                                           Б)

Рисунок 2. А) Леонардо да Винчи; Б) Гаспар Монж

Крупный вклад в теорию технического изображения внесли Леонардо да Винчи, гениальный итальянский художник, учёный эпохи Возрождения, французский геометр и архитектор Жирар Дезарг, которому удалось дать первые научные обоснования правил построения перспективы, и французский инженер Гаспар Монж, опубликовавший в 1798 году свой труд «Начертательная геометрия», который лёг в основу проекционного черчения, используемого и в настоящее время. Отдавая должное Гаспару Монжу, обобщившему метод прямоугольного проецирования предметов на две взаимно перпендикулярные плоскости проекций, мы не должны забывать, что задолго до появления начертательной геометрии в отдельных русских чертежах уже применялись некоторые правила, которые обобщил Монж [3].

А)                                               В)

Рисунок 3. А) Чертеж моста; В) Башня Смоленской крепости

В России сведения о чертежах относятся к ХVI веку. Эти чертежи выполнялись для нужд картографии, строительства, промышленности и военного дела.

Русские зодчие умели выполнять достаточно сложные чертежи. По проекту Федора Коня в 1586 году для отражения вражеских нашествий была построена в Москве огромная каменная стена с многочисленными башнями толщиной пять метров и длиной семь километров. Так же впечатляет и Смоленская крепость, созданная по его же проекту.

А)                                                В)

Рисунок 4. А) Псков; В) «Годуновский» чертеж Кремля

Древнейшие чертежи относятся к XYI веку, например, перспективное изображение города Пскова, выполненное в 1518 году.

В XVI веке в Москве по приказу Ивана Грозного был создан «Пушкарский приказ», который ведал инженерным и артиллерийским делом. Там были уже чертежники, которых тогда называли «чертежниками». Чертежи выполнялись с помощью чертежных инструментов: линейки (правило) и циркуля (кружало). По распоряжению Ивана Грозного по всему Московскому государству специальными людьми собирался географический материал, который лег в основу составленного в XVI веке «Большого чертежа» всей Московской Руси.

В начале XVII века при Борисе Годунове был составлен «Годуновский» чертеж Кремля, изображавший дворцовые палаты и оборонительные укрепления, расположенные вокруг Кремля. Все сооружения строились по разработанным чертежам.

Рисунок 5. Чертеж шлюпа

В начале XVIII века в период правления Петра 1 в России бурно развивается кораблестроение, горнорудная промышленность, строятся машины и заводские силовые установки. Все это требовало умелого выполнения чертежей. В связи с этим по указу Петра 1 вводится преподавания черчения в специальных учебных заведениях, появляются первые учебники по черчению: «Приемы циркуля и линейки» и «Практические геометрию». В это время появляются первые чертежи заводских сооружений, где изображения выполнялись в двух видах. Сохранился чертеж двадцати двух весельного шлюпа, выполненный лично Петром 1 в 1719 году.

С развитием производства на смену мелким ремесленным мастерским приходят крупные мануфактуры, где широко применяется разделение труда. Теперь одно изделие выполняется несколькими мастерами. Появились промышленные чертежи. Сначала они выполнялись без размеров, затем на поле чертежа стали делать надписи, указывающие основные размеры.

Рисунок 6. Чертеж паровой машины

С развитием техники чертежи усложнялись, и их выполнение требовало более высокой точности исполнения. Стали применять масштабы, проекционную связь, выполняя разрезы, без которых невозможно было понять внутренние устройство изделия и принцип его работы. Эти чертежи были уже близки к современным чертежам, но на них не было размеров. Они определялись с помощью масштабной шкалы, изображенной на поле чертежа. Примером таких чертежей могут служить чертежи паровой машины И.И. Ползунова, выполненные в 1763 году. Чертеж выполнен в одной ортогональной проекции.

На чертежах изображены поперечный разрез машины, на котором показаны применяемые материалы (кирпич, древесина, грунт), отдельные детали, что является прообразом современного чертежа.

Продолжателями дела И.И. Ползунова в развитии отечественной техники и совершенствовании чертежа были русские механики отец и сын Черепановы. В 1824 году по их чертежам была построена первая паровая машина.

Рисунок 7. И.П. Кулибин

Талантливым механиком — изобретателем, внесшим большой вклад в совершенствование чертежа, был И.П Кулибин. В его проекте однопролетного арочного моста через реку Неву были чертежи поперечного разреза моста, отдельных конструкций, а также вид сверху и сбоку.

Рисунок 8 Чертежи частей моста

С развитием машинного производства чертеж приобретает значение важного технического документа, содержащего данные не только о форме и размерах детали, но и о чистоте обработки поверхностей, термической обработке и сведения, необходимые для изготовления этой детали [5].

Рисунок 9. Рудоподъемная машина

Во второй половине XVIII века встречаются чертежи, выполненные в наглядном изображении. Это уже зарождение будущей аксонометрии. Примером может служить чертеж К.Д. Фролова. «Рудоподъемная машина».

В Советском Союзе новое студенчество подняло значение графических дисциплин.

Рисунок 10. Д.И. Каргин

Вслед за организацией кафедр начался рост научной мысли. В стране резко выросло количество диссертационных работ по теоретической и прикладной графике. Первой такой работой явилась докторская диссертация Д.И. Каргина о точности графических расчетов, применяемых в различных отраслях инженерного дела. Профессор Каргин Д.И. проводил исследования по точности графических расчетов, был выдающимся специалистом в области шрифтовой графики [4].

Большую роль в развитии и совершенствовании теории инженерной графики, методики ее преподавания и в создании учебных пособий сыграли такие отечественные ученые, как И.Г. Попов, С.М. Куликов, A.M. Иерусалимский, Н.А. Попов, В.О. Гордон, В.И. Каменев, Н.Ф. Четверухин.

С началом Второй мировой войны темпы научно-исследовательских работ немного поубавились, но полностью не замерли. К средине 40-х годов ХХ столетия оживление научной мысли поставило вопрос о плановой подготовке научных кадров, в ведущих вузах Москвы, Ленинграда, Киева и др. были организованы специальные секции графики.

В 1925 г. был создан Комитет по стандартизации при Совете Труда и Обороны, а в 1929 г. вышел первый выпуск стандартов по черчению. 1 мая 1935 г. Комитет по стандартизации издает постановление, согласно которому соблюдение стандартов на чертежи становится обязательным. Методам изображения предметов и общим правилам черчения обучает Инженерная графика [1].

Рисунок 11. Современные чертежи

С середины XX века интенсивно развивается машинная графика. Разработанные системы автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для выполнения проектных работ с применением математических методов и компьютерной техники. Современная компьютерная графика дает возможность изучить построение моделей изображений посредством их генерации в соответствии с некоторыми  алгоритмами в процессе взаимодействия человека и ЭВМ. Результатом такого моделирования является электронная геометрическая модель, которая используется на всех стадиях ее жизненного цикла.

Развитие новых технологий постоянно предъявляют все более жесткие требования к современному инженеру-конструктору. Уже давно остались в прошлом те времена, когда все конструкторские расчеты, чертежи и документы выполнялись вручную, а главными инструментами проектировщика были карандаш и кульман. За последних два десятилетия информационные технологии коренным образом изменили принципы конструирования, ускорив при этом процесс разработки изделия, повысив его точность и надежность в десятки раз.

Таким образом, графическая грамотность необходима всем так же, как и умение правильно говорить и писать. Основам этой грамоты обучают в фундаментальной науке «Инженерная графика», которая является одной из составляющих инженерно-технического образования [1]. Независимо от способа выполнения чертежа — ручного механизированного или автоматизированного — знание инженерной графики является фундаментом, на котором базируется инженерное образование, инженерное творчество и система создания технической документации.

Стандарты, Форматы Основная надпись чертежа, линии чертежа. Масштабы.

1.1 Форматы

Чертежи выполняют на листах определенного формата (размера).Форматы листов определяются размерами внешней рамки чертежа, выполненной тонкой линией.

Согласно ГОСТ 2.301- 68* размеры основных форматов получаются последовательным делением формата А0, с размерами сторон 841х1189 мм, площадь которого равна 1 м², на две равные части параллельно меньшей стороне (Рисунок 1.1). Число в обозначении показывает, сколько раз совершалось это действие.

Обозначения и размеры основных форматов должны соответствовать указанным в Таблице 1.

Таблица 1 — Основные форматы

Рисунок 1.1. Образование основных форматов

Допускается применение дополнительных форматов, образуемых увеличением сторон основных форматов на величину, кратную их размерам. При этом коэффициент увеличения должен быть целым числом.

Размеры производных форматов, как правило, следует выбирать из Таблицы 2. Обозначение производного формата составляется из обозначения основного формата и его кратности согласно данных в Таблице  2: например, А0х2, А4х8 и т.д.

Таблица 2 — Дополнительные форматы

Масштаб

Масштабом называется отношение линейных размеров изображения предмета на чертеже к действительным размерам этого предмета.

Масштаб, указанный в предназначенной для этого графе основной надписи чертежа, должен обозначаться по типу 1:1, 2:1 и т.д., а в остальных случаях — по типу (1:1), (1:2), (2:1) и т.д. (Таблица 3).

Согласно ГОСТ 2.302 – 68* масштабы изображений на чертежах должны выбираться из следующего ряда — Таблица 3.

Таблица 3- Масштабы

Линии

Для изображения предметов на чертежах ГОСТ 2.303 – 68* устанавливает начертание, толщину и основные назначения линий на чертеже (Таблица 4).

Толщина сплошной основной линии S  должна быть в пределах от 0,5 до 1,4 мм в зависимости от величины и сложности изображения, а также от формата чертежа. Толщина линий одного и того же типа должна быть одинакова для всех изображений на данном чертеже, вычерчиваемых в одинаковом масштабе.

Длина штрихов у штриховых линий должна быть примерно в 10 раз больше толщины штриха, а длина штрихов штрихпунктирной линии выбирается в зависимости от величины изображения. Штрихи в линии должны быть примерно одинаковой длины. Промежутки между ними также должны быть примерно одинаковыми. Штрихпунктирные линии должны пересекаться и заканчиваться штрихами. Штрихпунктирные линии, применяемые в качестве центровых, следует заменять сплошными тонкими линиями, если диаметр окружности или размеры других геометрических фигур в изображении менее 12 мм.

Таблица 4 — Линии

Основная надпись

Чертеж оформляется рамкой, которая проводится сплошной основной линией на расстоянии 5 мм от правой, нижней и верхней сторон внешней рамки чертежа. С левой стороны оставляется поле шириной 20 мм, служащее для подшивки и брошюровки чертежей (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – Примеры оформления чертежа

Основная надпись помещается в правом нижнем углу конструкторских документов. На листах формата А4 основную надпись располагают вдоль короткой стороны листа, на листах формата А3 и более допускается располагать основную надпись как вдоль длинной, так и вдоль короткой стороны листа. Основные надписи, дополнительные графы к ним выполняют сплошными основными и сплошными тонкими линиями по ГОСТ 2.303 – 68* (Рисунок 1.3).

Основная надпись по форме 1 используется в чертежах приборов и машиностроения.

Основная надпись по форме 2 используется в спецификации и других текстовых документах — первый лист, по форме 3 — последующие листы.

форма 1

форма 2

форма 2а

Рисунок 1.3 – Примеры основных надписей графических и текстовых документов

В графах основной надписи указывают:

• в графе 1 — наименование изделия;

• в графе 2 — обозначение документа;

• в графе 3 — обозначение материала детали;

• в графе 4 — литеру, присвоенную данному документу;

• в графе 5 — массу изделия;

• в графе 6 — масштаб;

• в графе 7 — порядковый номер листа (на документах, состоящих из одного листа, графу не заполняют);

• в графе 8 — общее количество листов документа (графу заполняют только на первом листе);

• в графе 9 — наименование предприятия, выпускающего документ;

• в графе 10 — указываются функции исполнителей: «Разработал», «Проверил»;

• в графе 11- фамилии лиц, подписавших документ;

• в графе 12 — подписи лиц, фамилии которых указаны в графе 11;

• в графе 13 — дата;

• графы 14-18 заполняются на производственных чертежах.

Шрифты

ГОСТ 2.304-81* определяет начертание, размеры и правила выполнения надписей на чертежах и других конструкторских документах.

Наклон букв и цифр к основанию строки должен быть около 75°.

Размер шрифта  (h) — величина, равная высоте прописных букв в мм.

Высота прописных букв h измеряется перпендикулярно основанию строки. Высота строчных букв с определяется из отношения их высоты (без отростков k) к размеру шрифта h, например, с=7/10*h.

Ширина буквы (q) — наибольшая ширина буквы определяется по отношению к размеру шрифта h, например, q=6/10 h, или по отношению к толщине линии шрифта d, например, q=6d.

Толщина линии шрифта (d) — толщина, определяемая в зависимости от типа и высоты шрифта.

Вспомогательная сетка — сетка, образованная вспомогательными линиями, в которые вписываются буквы. Шаг вспомогательных линий сетки определяется в зависимости от толщины линий шрифта d (Рисунок 1.4).

При оформлении чертежей и других конструкторских документов рекомендуется применять шрифт типа Б с наклоном 75° (d=1/10h) с параметрами, приведенными в Таблице 5.

Таблица 5 — Шрифты

Устанавливаются следующие размеры шрифта:  (1.8); 2,5; 3,5; 5; 7; 10; 14; 20; 28; 40.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Чтобы чертеж был выразительным и легко читался, он должен быть оформлен линиями различной толщины и начертания, установленными ГОСТ 2.303-68

Основная линия – линия видимого контура, сплошная, толстая, толщиной S = 0,5…1,4 мм, остальные линии выбираются в зависимости от основной (от S).

Линии должны быть с четкими и ровными краями, одинаковой толщины на всем протяжении.

Все линии одного типа должны быть одной толщины. В конце задания для приобретения навыков работы с угольниками предлагается заштриховать нижнюю деталь сплошными тонкими линиями под углом 45 градусов.

Цель задания.

Научиться вычерчивать в карандаше по линейке и циркулем линии различного типа, точно соблюдая соответствие их конфигурации и толщине.

Упражнение. Вычертить орнамент из прямых линий и окружностей.

Пример выполнения упражнения

Самоанализ

Уважаемые коллеги, я хотела бы представить вам самоанализ занятия.

Тема занятия «Роль чертежа в технике. Основоположники проекционного черчения и начертательной геометрии. Стандарты, Форматы Основная надпись чертежа, линии чертежа. Масштабы. Упражнение- выполнение линий чертежа.»

Данный занятие проходило в группе Т-2. Обучающиеся имеют хорошие прочные знания, владеют терминологией, на занятии активны.

Если говорить о месте занятия в курсе учебной дисциплины «Инженерная графика», то это раздел «Графическое оформление чертежей». В рамках данной темы необходимо было изучить вопрос о трубопроводной арматуре.

Следовательно тип урока – комбинированный, хотя можно считать и синтетическим. Изучение нового материала органически объединяется с его закреплением, повторение ранее пройденного опирается на известные обучающимся знания и проводится не только изложения и объяснения учителем, но и в форме разнообразной работы учащихся. Отличается от комбинированного размытостью этапов, более сложной структурой и более сильным развивающим влиянием на личность.

Цель урока:

• обучающие:

- создать условия для активизации практической деятельности, расширения и закрепления знаний студентов по теме «Роль чертежа в технике. Основоположники проекционного черчения и начертательной геометрии. Стандарты, Форматы Основная надпись чертежа, линии чертежа. Масштабы. Упражнение- выполнение линий чертежа.»

;

- организовать проверку знаний, умений и навыков студентов, полученных в ходе изучения предмета «Инженерная графика»;

- сформировать профессиональные компетенции;

- развивающие:

- развивать профессиональные компетенции;

- развитие логического мышления, воображения, различных видов памяти, качеств ума, речи, познавательного интереса.

• воспитательные:

- способствовать расширению общего кругозора студента;

- понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес - создать положительную мотивацию к изучению дисциплины.

- формирование нравственно-ценностных ориентиров; воспитание нравственных качеств личности; формирование опыта общения между учащимися и сотрудничества с учителем и между собой в учебном процессе, формирование нравственного воздействия личности учителя как примера.

Цели деятельности студентов:

- систематизировать и закрепить полученные знания по данной теме;

- развивать умения работы на занятии;

- воспитывать интерес к профессии «техник».

В структуре урока можно выделить несколько этапов:

Организационный момент 1 мин

Приветствие. Отмечание отсутствующих.

Проверка знаний студентов 13 мин

По теме «Роль чертежа в технике. Основоположники проекционного черчения и начертательной геометрии. Стандарты, Форматы Основная надпись чертежа, линии чертежа. Масштабы. Упражнение- выполнение линий чертежа.»

На уроке использовались следующие методы обучения:

объяснительно – иллюстративный.

Предлагались разные формы работы: фронтальная, индивидуальная.

Использовались средства обучения: демонстрационное оборудование, учебно-наглядное пособие (карта занятия), технические средства обучения.

Активность была на хорошем уровне. Такая активность, на мой взгляд, обусловлена тем, что структура занятия, его содержание, методы и приемы обучения соответствовали данному типу занятия и возрастной категории. Все что планировалось, было усвоено, поэтому, я считаю, что поставленные цели достигнуты. Результаты на мой взгляд оптимальны.