ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ СОПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КРОНШТЕЙНА ФАСАДА НА БАЗЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ПРОГРАММЫ AUTOCAD 2017

В очертаниях различных геометрических форм часто встречаются плавные переходы от одной линии к другой. Такие переходы обычно выполняются на базе промежуточной линии - дуги окружности, которая называются сопряжением [3, с. 448]. Для построения линии сопряжения необходимо знать центр (точка O), точки и радиус сопряжения (рис. 1). Центром сопряжения является точка, равноудаленная от со­прягаемых линий (прямых или кривых). В точках сопряжений (К₁, К₂) происходит переход (касание) линий. Радиусом сопряжения на­зывается радиус дуги сопряжения, на базе которой строится сопряжение (R).

Рисунок 1. Сопряжение двух окружностей

Если подробно рассмотреть плавные очертания геометрических форм различных деталей [1, с. 53], то можно выделить несколько разновидностей сопряжений: сопряжение двух пересекающихся прямых линий, сопряжение прямой и окружности, а так же сопряжение двух окружностей, причем данный вид сопряжения  может быть внешним, внутренним 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 располагается за ее пределами.

Стоит отметить, что использование плавных переходов многофункционально, технологию построения сопряжений используют для проектирования деталей или объектов, применяемых в различных отраслях. Например, при создании рукояток инструментов (отвертка, рубанок, топор и т.д.) когда необходимо сделать их удобными в эксплуатации. Так же распространено применение такого плавного перехода от одной поверхности к другой и в машиностроении. Известным представителем такой детали, разработанной с применением сопряжения является кулачок. Кулачок - это деталь кулачкового меха­низма с профилированной поверхностью скольжения, передающая сопряженной детали (толкателю или штанге) движение с заданным законом изменения скорости [3, с. 448] . Профиль кулачка сам по себе очень плавный, малейшая неточность при проектировании такой детали может привести к техническому сбою всего механизма и даже оборудования. Так же и в музыкальных инструментах можно увидеть формы, включающие в себя циркульные кривые, например скрипка, рояль, гитара – все эти инструменты несут в себе сопрягаемые формы.

В архитектуре на базе техники сопряжения выполняются различные архитектурные элементы (рис. 2). Причем, почти все архитектурные элементы содержат сопряжения прямого угла, острого или тупого углов, параллельных прямых и даже внутренне и внешнее сопряжение дуг окружностей. С помощью сопряжений стены плавно перетекают в потолок, а колонны в арки, составляя неразделимое целое [2, с. 186-193].

Рисунок 2. Пример сопряжения в архитектуре

При проектировании бытовых предметов, например, мебели применяют технику сопряжения. Это может быть связано с соблюдением условий безопасности, а так же проектированием современных плавных форм  элементов мебели. Например, острые выступы могут быть опасны. По этой причине часто изготавливают детскую мебель или мебель для офисов со скругленными формами, что является более безопасным и с органолептической точки зрения более выгодным.

Так же сопряжение является главной составляющей распространенных крепежных деталей, такой как кронштейн.

Кронштейн - это консольная опорная деталь или конструкция, служащая для крепления на вертикальной плоскости (стене или колонне) выступающих или выдвинутых в горизонтальном направлении частей машин или сооружений. Кронштейн используют во многих сферах. Данную конструкцию можно встретить как в строительстве и архитектуре, так и в машиностроении и технике.

Кронштейны используются для крепления облицовочной кладки при строительстве зданий и сооружений. В архитектуре такая деталь является поддерживающим элементом выступающих частей здания и представляет собой выступ в стене, часто профилированный и декорированный (с декоративными завитками или другими украшениями). Подобные кронштейны служат для поддержки балконов, сильно выступающих декоративных или функциональных карнизов.

Кронштейн в технике используется в основном для закрепления на вертикальных плоскостях деталей и узлов машин и устройств (к примеру, подшипников). Данная конструкция в нефтедобывающей отрасли является одной из наиболее распространённых деталей, так как именно кронштейны приваренные к поперечным балкам служат опорой мачтовой вышки основания буровой установки.

Целью данной исследовательской работы является моделирование кронштейна, применяемого в архитектуре на базе графической программы AutoCad - 2017. Форма кронштейна основана на базе сопрягаемых элементов и выстраивается по технологии построения сопряжений.

В процессе данной работы был разработан алгоритм построения кронштейна с использованием графической программы AutoCad - 2017.

Первым шагом (рис. 3) строим на определенном межцентровом расстоянии окружности. Для построения прямых линий необходимо использовать команду «Отрезок» (в окне Рисование), а для построения окружностей – «Круг».  Центры окружностей программа находит автоматически при включенной вкладке «Объектная привязка – Центр». Далее от центров окружности на определенном расстоянии прочерчиваем прямые линии, создавая каркас будущего чертежа.

Рисунок 3. Построение отрезков и окружностей

Второй шаг – построение сопряжения с внешним радиусом. Чтобы начертить внешнее сопряжение, следует задать команду «Сопряжение» (в окне Редактирование), ввести радиус сопряжения и выбрать два сопрягаемых объекта (рис. 4).

Рисунок 4. Построение сопряжения с внешним радиусом

Третий шаг – строим сопряжение с внутренним радиусом (рис.5). Для данного построения необходимо выполнить следующие действия: вычислить центр сопряжения, для этого нужно из радиуса сопряжения вычесть радиус сопрягаемой окружности и полученным радиусом провести вспомогательную окружность от соответствующего центра. Точка пересечения этих вспомогательных окружностей будет центром сопряжения. Соединяем его с исходными центрами и продлеваем их дальше, до пересечения с исходными окружностями, эти точки будут точками сопряжения. Строим сопряжение из построенного центра от точки до точки с помощью команды « Дуга» (в окне Рисование).

Рисунок 5. Построение сопряжение с внутренним радиусом

Следующим этапом начинаем строить сопряжение между другими элементами детали. С помощью команды «Сопряжение» (в окне Редактирование) осуществляется построение сопряжения окружности и прямой (рис.6).

Рисунок 6. Построение сопряжение окружности и прямой

Аналогичное построение сопряжения для крепежной и угловой частей кронштейна (рис.7).

Рисунок 7. Чертеж кронштейна

С помощью команды «Размер» (в окне Аннотации) осуществляется расстановка размеров детали. Отдельно выбираем в окне «Аннотации» и вычерчиваем линейные размеры, размеры диаметров и радиусов (рис.8).

Рисунок 8. Готовый чертеж кронштейна

Рисунок 9. Итоговый чертеж кронштейна

Далее вводим команду «полилиния» для создания контуров чертежа в соответствии с ГОСТом [3, с. 448]. На рис. 9 представлен итоговый вариант кронштейна, выполненный на базе программы AutoCad 2017.

Список литературы:

1. Игнатьев С.А., Мороз О.Н.  Рабочая тетрадь для аудиторных упражнений по курсу «Инженерная Графика»: Методические указания к практическим занятиям / - СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2015.- 53с.: ил.45.
2. Кобер О.И. Некоторые особенности стиля модерн в архитектуре Оренбурга / Вестник Оренбургского государственного университета,  2014. № 5 (166) - с.186-193.
3. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение: Справочник. – СПб.: Политехника, 2008. – 448 с.