Лекция по технической графике: Введение. Общие правила оформления чертежей

Введение. Основные правила выполнения чертежей
Введение
Коллективный характер существования человеческого общества всегда вызывал необходимость обмена информацией между отдельными его членами. Оказалось, что наиболее удобным способом сообщения сведений о форме, размерах и взаимном расположении реально существующих или воображаемых предметов является их графическое изображение на плоскости. Попытки воспроизвести объемные предметы на плоскости предпринимались с незапамятных времен.
Например, в Каповой пещере на Урале были найдены подкрашенные изображения мамонтов и лошадей, выполненные людьми палеолита (25 – 20 тыс. лет до н.э.). В пещере Альтамира (Испания) обнаружены рисунки коней с развивающимися гривами и раненых бизонов, а так же контур прижатой к стене руки относящиеся к 20 – 15 тыс. лет до н.э. Возможно, человек, создавая эти изображения, надеялся добиться успеха на предстоящей охоте или старался запомнить и сообщить обстоятельства состоявшегося события.
Простота и удобство подобной формы обмена информацией позволили ей определить возникновение письменности. Удается проследить влияние исходных изображений на начертание отдельных современных букв. Например, египетский иероглиф «бык» последовательно переходил в начертание финикийской буквы «алеф», греческой буквы «альфа» и нашей буквы «А». Предшественницей нашей буквы «Г» служила греческая «гамма», финикийский «гимель» и египетский иероглиф «угол».
По мере развития материальной культуры расширялась и усложнялась информация, которой следовало воспользоваться при возведении инженерных сооружений, механизмов и машин. Возникла необходимость разработки таких правил их изображения, которые позволили бы при использовании ограниченного числа средств (точек, линий, цифр, знаков и надписей) сделать доступной эту информацию любому специалисту.
Техническая дисциплина, разрабатывающая правила передачи информации об окружающих нас предметах (сооружениях, машинах, отдельных деталях и пр.) путем изображения их на плоскости, называется черчением. Результат воспроизведения пространственного объекта путем проведения линий на плоскости называется чертежом.
По мере усложнения используемых человеком сооружений, а следовательно, увеличении объема и точности передаваемой информации возрастает практическое знание геометрии. При строительстве пирамид в Египте (около 2800 лет до н.э.), Судане (примерно 500 лет до н.э.) и Мексике (100-500 лет н.э.) уже использовали чертежи, достаточно точно передающие не только форму, но и размеры возводимого сооружения. Впечатляет точность соответствия чертежа и реального сооружения. Например, один из найденных чертежей удалось отнести к пирамиде в г. Мероэ (Судан). Боковые грани пирамиды на чертеже наклонены к вертикали под углом 72˚45´. В действительности этот угол составляет 72˚48´, т.е. ошибка менее 0,1%. Погрешность, допущенная в длине сторон основания пирамиды, составила примерно 1%.
Пришедшая на смену египетской культура Древней Греции оставила нам имена не только великих скульпторов, поэтов и философов, но и великих математиков – это Фалес из Милета, Пифагор из Самоса, Евклид из Александрии, Архимед из Сиракуз. Перечень могут продолжить Аппалоний Пергский и Менелай Александрийский, известные своими трудами по геометрии и тригонометрии.
Римский архитектор и инженер Витрувий, обобщая и развивая опыт греческого и римского зодчества, полагал непременным составляющими любого проекта три вида изображений: ихнографию (план сооружения), ортографию (вид спереди) и сценографию (изображение в перспективе).
Новое развитие теории изображений произошло лишь в эпоху Ренессанса (XIII – XVI вв. н.э.). Возрождение культуры античности вызвало потребность достоверного изображения окружающего мира. Поиск сущности правильного изображения заставили обратиться к разработке соответствующих разделов математики, законов геометрии; побудили к открытию закономерностей перспективы.
Выдающийся немецкий живописец и график Альберхт Дюрер (1471 – 1528) не только впервые изложил основы евклидовой геометрии, но и заметно развил теорию изображения пространственных фигур и линий.
Особое место в формировании современных способов отображения объектов окружающего мира занимает французский ученый и инженер Амадео Франсуа Фрезье (1682 – 1773). Его труды можно считать первыми фундаментальными пособиями по основам начертательной геометрии. Фрезье пользовался различными приемами проецирования, проводил примеры проецирования на две взаимно перпендикулярные плоскости, для определения истинного вида фигуры применял способы преобразования чертежа. Многие использованные им понятия и приемы отвечают современным представлениям и существующему ныне уровню.
Возникновение начертательной геометрии как науки связывают с именем французского математика и инженера Гаспара Монжа (1746 – 1818). Выдающиеся способности позволили сыну торговца скобяными товарами в бургундском городке Бон, пробившись через все сословные преграды, стать в 24 года заведующим кафедры математики и физики в Королевской военно-инженерной школе в Мезьере, а в 34 года быть избранным членом Парижской академии наук.
В 1795 г. в Париже для подготовки преподавателей была открыта Нормальная школа, значительный объем в программе которой занимали предметы, связанные с теорией и практическим приложением начертательной геометрии. Первый курс начертательной геометрии в этой школе прочел Монж. Стенограммы его лекций были напечатаны в 1795 г. в «Журнале Нормальной школы», а в 1799 г. вышли отдельной книгой. Это был первый учебник, где начертательная геометрия была заявлена как самостоятельная наука.
Первым русским ученым, связавшим свою судьбу с начертательной геометрией, был Яков Александрович Севастьянов (1796 – 1849) – профессор Корпуса инженеров путей сообщения, автор переведенных и оригинальных трудов.
Начертательная геометрия как фундаментальная дисциплина была введена в программы многих учебных заведений: Инженерного и Артиллерийского училища, Санкт-Петербургского и Московского университетов, Императорского московского технического училища и др. В 1822 г. курс начертательной геометрии в Казанском университете читал Н.И. Лобачевский. Однако ведущие положение в подготовке кадров и развитии начертательной геометрии в России XIX в. Сохранял Корпус инженеров путей сообщения. Здесь учились, передавали знания следующим поколениям внесшие вклад в науку А.Х. Редер (1809 – 1873), Н.П. Дуров (1834 – 1879), Н.И. Макаров (1824 – 1904), В.И. Рынин (1877 – 1942). 14 классических трудов в области начертательной геометрии создал Валериан Иванович Курдюмов (1853 – 1904).
В XX в. Черчение следовало за техническим прогрессом. Существенное и быстрое возрастание потребности в чертежах явилось побудительной причиной совершенствования приемов изображения, технологии и используемого оборудования. Например, если в начале века для хранения и размножения использовали чертежи, выполненные тушью на тонком батисте, то в середине века стало возможным оперативно изготавливать необходимое число копий с оригинала, вычерченного карандашом на листе бумаги.
Качественные изменения в передачу информации геометрического характера внесло использование компьютеров, оснащенных специальными графическими программами. Стало возможным выполнение чертежа, используя компьютер; размножать выполненные таким образом чертежи; вводить в память компьютера чертежи, выполненные вручную; сохранять информацию на магнитном носителе и передавать эту информацию непосредственно на технологическое оборудование, предназначенное для создания моделей или готовых деталей. Компьютер позволяет получить любое изображение объекта, сто позволяет «рассматривать» его со всех сторон.
Однако прогресс никак не умоляет значения начертательной геометрии и черчения, которые В.И. Курдюмов определил следующим образом: «Если чертеж является языком техники, одинаково понятным всем народам, то начертательная геометрия служит грамматикой этого мирного языка, так как она нас учит правильно читать чужие и излагать на нем наши собственные мысли, пользуясь в качестве слов одними только линиями и точками, как элементами всякого изображения».
Умение понимать язык чертежа и передавать на этом языке необходимые сведения обязательны для любого квалифицированного специалиста, связанного с разработкой, изготовлением или эксплуатацией машин. Правильное и глубокое понимание сведений, приведенных в чертеже, является непременным условием изготовления качественных деталей, механизмов и устройств.
Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Классификационные группы стандартов ЕСКД
При выполнении чертежа и других конструкторских документов используются стандарты, позволяющие грамотно их оформить и однозначно читать, которые объединены в комплекс под общим названием «Единая система конструкторской документации» (ЕСКД).
Стандарты ЕСКД подразделяются на следующие классификационные группы, каждой из которых присвоен шифр от 0 до 9:
0 – общие положения (ГОСТ 2.001-93 и последующие);
1 – основные положения (ГОСТ 2.101-68…2.124-85);
2 – классификация и обозначение изделий в конструкторских документах (ГОСТ 2.201-80);
3 – общие правила выполнения чертежей (ГОСТ 2.301-68…2.321-84);
4 – правила выполнения чертежей в машиностроении и приборостроении (ГОСТ 2.401-68 и последующие);
5 – правила обращения конструкторских документов – учет, хранение, дублирование, внесение изменений (2.501-88 и последующие);
6 – правила выполнения эксплуатационной и ремонтной документации (2.601-2006 и последующие);
7 – правила выполнения схем (ГОСТ 2.701-2008 и последующие);
8 – правила выполнения строительных документов и документов судостроения (ГОСТ 2.801-74…2.857-75);
9 – прочие стандарты.
Все стандарты ЕСКД имеют следующую структуру обозначения: ГОСТ 2.ABC–DE, где 2 – номер присвоенный всему комплексу ЕСКД; ABC – номер стандарта (А – шифр классификационной группы, ВС – порядковый номер в данной группе); DE – последние две цифры года регистрации. Например, в обозначении ГОСМ 2.303-68 цифры означают следующее: 2 – принадлежность к ЕСКД; 3 – классификационная группа, выделенная под общие правила выполнения чертежей; 03 – номер стандарта в группе, касающегося линий чертежа; 68 – последние цифры года издания (1968 г.) стандарта.
Стандарты периодически уточняются и изменяются, что необходимо учитывать при их использовании.
ГОСТ 2.301 Форматы
ГОСТ 2.302 Масштабы
ГОСТ 2.303 Линии
ГОСТ 2.304 Шрифты чертежные
ГОСТ 2.305 Изображения – виды, разрезы, сечения
ГОСТ 2.306 Обозначения графические материалов и правила их нанесения на чертежах
ГОСТ 2.307 Нанесение размеров и их предельных отклонений
ГОСТ 2.308 Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей
ГОСТ 2.309 Обозначение шероховатости поверхности
ГОСТ 2.310 Нанесение на чертежах обозначения покрытий, термической и других видов обработки
ГОСТ 2.311 Изображение резьбы
ГОСТ 2.312 Условные изображения и обозначения швов сварных соединений
ГОСТ 2.313 Условные изображения и обозначения неразъемных соединений
ГОСТ 2.314 Указание на чертежах о маркировки и клеймении изделий
ГОСТ 2.315 Изображения упрощенные и условные крепежных изделий
ГОСТ 2.316 Правила нанесения чертежных надписей, технических требований и таблиц
ГОСТ 2.317 Аксонометрические проекции
ГОСТ 2.318 Правила упрощённого нанесения размеров отверстий
ГОСТ 2.320 Правила нанесения размеров, допусков и посадок конусов
ГОСТ 2.321 Обозначения буквенные