Повышение качества подготовки выпускников является основной задачей высших учебных заведений. Развитие информационных технологий ставит перед современными преподавателями задачу объединения традиций и инноваций при выборе тактики и стратегии развития инженерного образования.

При инженерно-графической подготовке инженеров необходима ориентированность на развитие пространственного воображения, использование методов компьютерного моделирования, применение информационных технологий при разработке конструкторской документации для решения ненормализованных инженерно-графических задач.

Важным  направлением  оптимизации традиционных методов  обучения  при графической подготовке студентов технических направлений является применение информационных технологий в образовании, то есть использование методов компьютерной графики при изучении начертательной геометрии и инженерной графики.

Для того, чтобы студент мог эффективно работать на компьютере в среде графического редактора нужно овладеть рядом упрощений и условностей, воспроизводящих технические объекты (резьба, клейка, пайка, сварка и др.). Студент должен освоить основные правила оформления чертежей (масштабы, линии, шрифты, нанесение размеров и др.). Для этого необходимо дать ему грамотно проработанное задание, найти  примеры использования деталей определенной формы (сферической, конической, цилиндрической, призматической и др.).

Поверхности вращения часто используются в машиносторении, что объясняется простотой их изготовления на станках, где обрабатываемая деталь или инструмент имеют вращательное движение.

Студентам предлагается по проекции образующей поверхности вращения a и оси вращения i построить очерк поверхности вращения. Сначала построить в ортогональных проекциях, а затем модель в AutoCAD или Компас.

Пример выполнения задания представлен на рис. 1.

Рис. 1 Образование поверхности вращения

Поверхности вращения образуются вращением образующей вокруг неподвижной оси. Каждая точка при вращении описывает окружность с центром на оси i – параллель, которая лежит в плоскости перпендикулярной к оси вращения и проецируется в прямую на плоскости π₂ и в окружность на – π₁. Проекция главного меридиана на π₂ дает фронтальный очерк поверхности.

Для построения фронтального очерка поверхности берем точку, принадлежащую образующей и поворачиваем вокруг оси i до положения главного меридиана (фронтальной плоскости), проходящей через ось.

При создании модели используем операцию вращения (построение вращением вокруг оси) (рис. 2, 3).

а)                                                         

 б) 

в)                                                     

г) 

Рис. 2 Образование 3D – модели поверхности вращения

Рис. 3 3D – модель поверхности вращения

Основу 3D–технологии построения чертежа составляет создание виртуальной модели. Известно, что наличие наглядной модели существенно облегчает понимание ее чертежа. Созданная компьютерная модель при желании может быть визуализирована на экране монитора или представлена в виде изображения на бумаге. Студент может вращать и рассматривать со всех сторон полученную объемную деталь.  

Порядок построения модели поверхности вращения в системе AutoCAD:

1) Удаляем все линии построения очерка поверхности вращения (см. рис. 2, а).

2) Изменяем вид на Ю–З изометрический вид (см. рис. 2, б).

3) С помощью команды 3D – поворот поворачиваем очерк и ось вращения на 90° вокруг оси x (см. рис. 2, в).

4) С помощью команды вращения образуем 3D – модель поверхности (визуальный стиль 3D – каркас) (см. рис. 2, г).

5) Для придания вида и формы меняем визуальный стиль на реалистичный (см. рис. 3).

При выполнении задания используются классические методы начертательной геометрии, инженерной графики и современные эффективные компьютерного моделирования. Таким образом, сначала задание выполняется средствами двумерной графики (находится очерк поверхности), а затем по полученному очерку строится модель поверхности вращения.

Выполнив это задание, студент будет готов к моделированию более сложных деталей. Полученные знания и приобретенные навыки при работе с системой AutoCAD, помогают студентам на качественно новом уровне выполнять чертежи по другим дисциплинам, в курсовых работах и проектах, а в последствии и в профессиональной деятельности.

Решение  многих инженерных задач  можно  производить  графически и аналитически, при  этом  всегда нужно предпочитать наиболее  целесообразный  и рациональный метод. Многие задания выполняются графически проще и быстрее, чем аналитически. Метод начертательной геометрии – это графический метод. Знание основных теорем и правил позволяет решать сложные ненормализованные задачи путем разделения процесса их выполнения на однотипные элементарные операции. Эта дисциплина лучше всего развивает у студента логическое мышление, пространственное воображение, пространственного воображения, без которых невозможно вообразить любое инженерное творчество.

Для  успешного  изучения и освоения  данной дисциплины студенты  должны  иметь приличные знания  в  области геометрии. Ещё  в школе они должны были усвоить основные положения, относящиеся  к  взаимному  положению  прямых в  пространстве, относительному расположению плоскости и прямой, двух плоскостей общего и частного положения, определению натуральной величины углов между плоскостью и прямой и двумя плоскостями. Начертательная  геометрия  является  для  студентов  абсолютно новой  дисциплиной, особенно трудно дающейся тем,  у кого не было в школе черчения. Здесь вводится большое  количество  новых терминов, обозначений, условностей.

Для будущего инженера необходимо хорошее пространственное мышление, пространственное воображение. Благодаря начертательной геометрии все это развивается.

Требования, предъявляемые к качеству графической подготовки выпускников, вызывают необходимость поиска путей совершенствования  методов обучения.

Предлагается разрабатывать задания на стыке геометрии и начертательной геометрии.

Например, определение натуральной величины треугольника двумя способами. Графическим способом – с помощью геометрических построений и аналитическим – с использованием формул и вычислений.

Определим натуральную величину треугольника графическим методом.

Натуральная величина отрезка равна гипотенузе прямоугольного треугольника, один катет которого равен одной из проекций отрезка, а другой – разности расстояний концов второй проекции от плоскости проекций.

Для того, чтобы найти натуральную величину стороны AB треугольника (рис. 1) строим прямоугольный треугольник A₁B₁B⁰. Его первый катет A₁B₁ – это горизонтальная проекция стороны AB. Второй катет B₁B⁰ равен разности Δz (z_B – z_A), т. е. разности удаления точек A и B от горизонтальной плоскости π₁. Гипотенуза A₁B⁰ – натуральная величина стороны AB данного треугольника.

Рис. 1

Для наглядности натуральную величину стороны BC определим на фронтальной плоскости проекций, а стороны AC – на профильной (см. рис. 1).

С помощью циркуля построим натуральную величину треугольника ABC, зная длины трех его сторон (см. рис. 1).

Определим длины сторон треугольника аналитически по формуле (см. рис. 1).

где x₁, y₁, z₁, x₂, y₂, z₂ – координаты первого и второго конца отрезка соответственно.

Сравним полученные результаты.

Таким образом мы определили стороны треугольника, используя знания геометрии и начертательной геометрии. Это позволяет студенту вспомнить школьный курс геометрии и быть уверенным в правильности выполнения задания методом прямоугольного треугольника.