Урок «Мoдeлирoвaниe в прoгрaммe Кoмпaс — 3D LT с примeнeниeм операций “выдавливание” и “скругление”»

Баранов В.Н.
Интегрированный урок по инженерии "черчение + информатика + технология", с применением графической системы КОМПАС
Тема урока: «Сопряжения»

Цели:
формировать знания и умения, необходимые при выполнении сопряжений в системе КОМПАС
расширить сведения о применении сопряжений;
развивать пространственное мышление.
Задачи:
познакомить с внешним, внутренним и смешанным сопряжениями, их применением;
научить выполнять алгоритм построения сопряжений машинным и ручным способами, соблюдая точность при выполнении графических заданий.
Оборудование: плакаты, раздаточный материал, чертежные инструменты и принадлежности, ПК, программное обеспечение КОМПАС.
Ход урока:
1. Организационный момент: проверка готовности к уроку.
2. Мотивация знаний.
Познавательные сведения.
Применение сопряжений (плавный переходов от одной линии к другой) настолько разнообразно и многопланово, что перечислить все примеры их использования очень сложно. Рассмотрим лишь некоторые из них.
Поворот скоростной автотрассы чаще всего имеет форму дуги. Одно направление скоростной трассы должно плавно переходить в другое. Величина радиуса поворота должна быть строго рассчитана с учетом веса и скорости автомашин, едущих по данной дороге. Ведь если автомобилист на скорости не "вписался" в поворот, его отбросит центробежная сила, и тогда произойдет катастрофа. Поэтому каждая категория трасс рассчитана на свою скорость и радиусы вставок-поворотов строго нормированы (рисунок 1).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 1.
Если вы бывали на соревнованиях лыжников по прыжкам с трамплина, то видели плавный переход от стартовой поверхности, на которой спортсмен разгоняется, к другой поверхности, которая дает ему возможность взлететь. Но стоит незначительному дефекту нарушить плавность траектории спуска, и со спортсменом, мчащимся на огромной скорости, случится непоправимое несчастье.
Почему образующие поверхности сверхзвуковых самолетов, высокоскоростных автомобилей и бобслеев (цельнометаллических саней для спуска с гор по специальным ледяным трассам), - плавные? (Учащимся предлагается ответить на этот вопрос).
Однако сопряжения применяются не только в решении таких сложных проблем, они встречаются в нашей жизни повсеместно.
Чтобы создать рукоятки инструментов (отвертка, рубанок, топор и т.д.) (рисунок 2), конструктор, прежде всего думает о том, чтобы они были удобны для руки, т.е. эргономичны.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 2                                            Рисунок 3
Эргономика (от греч. ergon - работа и nomos - закон) - дисциплина, исследующая поведение человека в рабочей среде и факторы, влияющие на его комфорт и удобство во время работы.
Исходя из требований эргономики - рукояткам придают плавные формы. Применение плавного перехода от одной поверхности к другой очень распространено в машиностроении. Во многих случаях сопряжения обусловлены техникой безопасности, технологией изготовления, расчетами на прочность и др. (рисунок 3).
Это относится и к предметам быта. Например, острые выступы на мебели не просто не практичны и не функциональны, а подчас опасны. Поэтому чаще всего мебель изготавливают со скругленными формами.
Если внимательно присмотреться к деталям архитектурных сооружений (рисунок 4), музыкальных инструментов (рисунок 5), то можно увидеть, что многие формы включают в себя циркульные кривые.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 4                                                          Рисунок 5
Назовите предметы, которые также включают в себя плавные переходы линий?
3.Демонстрация этапов построения учителем и построение обучающимися.
Сопряжение двух сторон угла дугой окружности и заданного радиуса, сопряжение прямой с дугой окружности были рассмотрены на уроках черчения.
Сопряжение двух дуг окружностей может быть внутренним, внешним и смешанным.
При внутреннем сопряжении центры сопрягаемых дуг находятся внутри сопрягающей дуги радиуса R.
При внешнем сопряжении центры сопрягаемых дуг радиусов R1 и R2 находятся вне сопрягающей дуги радиуса R.
При смешанном сопряжении центр одной из сопрягаемых дуг лежит внутри сопрягающей дуги радиуса R, а центр другой сопрягаемой дуги вне ее.
Рассмотрим на примере построение сопряжений (демонстрация этапов построения на доске и выполнение в рабочих тетрадях).
Построение внутреннего сопряжения ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]).
Дано:
А. Радиусы сопрягаемых окружностей R 1 и R2.Б. Расстояния l1 и l2 между центрами этих дуг.В. Радиус R сопрягающей дуги.
Требуется:
А. Определить положение центра О2 сопрягающей дуги.Б. Найти точки сопряжения s и s1.В. Провести дугу сопряжения.
Решение:
По заданным расстояниям между центрами l1 и l2 на чертеже намечают центры О и О1 , из которых описывают сопрягаемые дуги радиусов R1 и R2. Из центра О1 проводят вспомогательную дугу окружности радиусом, равным разности радиусов сопрягающей дуги R и сопрягаемой R2, а из центра О – радиусом, равным разности радиусов сопрягающей дуги R и сопрягаемой R1. Вспомогательные дуги пересекутся в точке О2, которая и будет искомым центром сопрягающей дуги.
Для нахождения точек сопряжения точку О2 соединяют с точками О и О1 прямыми линиями. Точки пересечения продолжения прямых О2О и О2О1 с сопрягаемыми дугами являются искомыми точками сопряжения (точки s и s1
·).
Радиусом R из центра О2 проводят сопрягающую дугу между точками сопряжения s и s1.
Построение внешнего сопряжения ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]).
Дано:
А. Радиусы R1 и R2 сопрягаемых дуг окружностей.Б. Расстояния l1 и l2 между центрами этих дуг.В. Радиус R сопрягающей дуги.
Требуется:
А. Определить положение центра O2 сопрягающей дуги.Б. Найти точку сопряжения s и s1.В. Провести дугу сопряжения.
Решение:
По заданным расстояниям между центрами l1 и l2 на чертеже находятся точки О и О1, из которых описывают сопрягаемые дуги радиусов R1 и R2. Из центра О проводят вспомогательную дугу окружности радиусом, равным сумме радиусов сопрягаемой дуги R1 и сопрягающей R, а из центра О1 – радиусом, равным сумме радиусов сопрягаемой дуги R2 и сопрягающей R. Вспомогательные дуги пересекутся в точке О2, которая будет искомым центром сопрягающей дуги.
Для нахождения точек сопряжения центры дуг соединяют прямыми линиями ОО2 и О1О2. Эти две прямые пересекают сопрягаемые дуги в точках сопряжения s и s1.
Из центра О2 радиусом R проводят сопрягающую дугу, ограничивая ее точками сопряжения s и s1.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Деталь "Серьга".       Рисунок 6.
Построение смешанного сопряжения ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])
Дано:
А. Радиусы R1 и R2 сопрягаемых дуг окружностей.Б. Расстояние l1 и l2 между центрами этих дуг.В. Радиус R сопрягающей дуги.
Требуется:
А. Определить положение центра O2 сопрягающей дуги.Б. Найти точки сопряжения s и s1.В. Провести дугу сопряжения.
Решить задачу самостоятельно.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]


4. Демонстрация построения в системе КОМПАС
В системе КОМПАС нет отличительных особенностей между внутренним, внешним или смешанным сопряжениями. Чтобы построить сопряжение необходимо точно определить и указать центр, радиус и точки сопряжений. Существует несколько способов вызова инструмента Сопряжение – щелкнуть левой кнопкой либо на значке инструмента в панели Редактирование, либо на пункте Сопряжение падающего меню Редакт, либо ввести соп или сопряжение в командной строке. Процесс сопряжения аналогичен процессу создания фаски.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  кнопка "Скругление" или "Сопряжение"
5. Закрепление. Выполнение графических заданий.
Форма работы – индивидуальная.
1. Задание выполняется машинным способом в графической системе КОМПАС – 3D.Скруглить углы R 20 мм, полученный результат сохранить на дискетах. (Рисунок 8).

Рисунок 8.
2. Задание выполняется машинным способом.Выполнить чертеж детали "Серьга", применив геометрические построения, в том числе сопряжения и сохранить решение задачи в ПК.

3. Задание выполняется ручным способом на карточках-заданиях с применением чертежных инструментов.Дочертить контур сахарницы, радиус сопряжения указан в задании. Линии построения сохранить. Выполнить надпись чертежным шрифтом (рисунок 9).
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рисунок 9.
6. Подведение итогов занятия.
7. Домашнее задание
Построение смешанного сопряжения ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])
Дано:
А. Радиусы R1 и R2 сопрягаемых дуг окружностей.Б. Расстояние l1 и l2 между центрами этих дуг.В. Радиус R сопрягающей дуги.
Требуется:
А. Определить положение центра O2 сопрягающей дуги.Б. Найти точки сопряжения s и s1.В. Провести дугу сопряжения.
Решить задачу самостоятельно.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
3. Закрепление. Выполнение графических заданий.
1. Задание выполняется машинным способом в графической системе КОМПАС.Скруглить углы R 20 мм, полученный результат сохранить в ПК. Открыть файл «Скругление»
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
2. Задание выполняется машинным способом.Выполнить чертеж детали "Серьга", применив геометрические построения, в том числе сопряжения и сохранить решение задачи в ПК. Открыть файл «Серьга»
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
3. Задание выполняется ручным способом на карточках-заданиях с применением чертежных инструментов.Дочертить контур сахарницы, радиус сопряжения указан в задании. Линии построения сохранить. Выполнить надпись чертежным шрифтом
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Построение смешанного сопряжения ([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])
Дано:
А. Радиусы R1 и R2 сопрягаемых дуг окружностей.Б. Расстояние l1 и l2 между центрами этих дуг.В. Радиус R сопрягающей дуги.
Требуется:
А. Определить положение центра O2 сопрягающей дуги.Б. Найти точки сопряжения s и s1.В. Провести дугу сопряжения.
Решить задачу самостоятельно.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]