«Разработка модели двигателя внутреннего сгорания 3d’s max»

Одно из лидирующих мест среди таких программ занимает 3ds Max. В силу своих уникальных возможностей и доступности в освоении эта программа сегодня имеет наибольшее количество поклонников, как среди любителей, так и среди профессионалов. Пожалуй, осталось очень мало сфер деятельности человека, связанных с трехмерной графикой, в которых не используется 3ds Max. Ее активно применяют для создания игр и фильмов, в архитектуре и строительстве, в медицине и физике, а также во многих других областях.

Трехмерная графика уже настолько прочно вошла в нашу жизнь, что мы, сталкиваясь с ней, порой даже не замечаем ее. Разглядывая интерьер комнаты на огромном рекламном щите, янтарный блеск льющегося пива в рекламном ролике, наблюдая, как взрывается самолет в остросюжетном боевике, многие не догадываются, что перед ними не реальные съемки, а результат работы мастера трехмерной графики. Область применения трехмерной графики необычайно широка: от рекламы и киноиндустрии до дизайна интерьера и производства компьютерных игр.

При создании рекламы трехмерная графика помогает представить продвигаемый товар в наиболее выгодном свете, например, с ее помощью можно создать иллюзию идеально белых рубашек, кристально чистой минеральной воды, аппетитно разломленного шоколадного батончика, хорошо пенящегося моющего средства и т.д. В реальной жизни рекламируемый объект может иметь какие-нибудь недостатки, которые легко скрыть, используя в рекламе трехмерных "двойников". Вы наверняка замечали, что после применения моющего средства посуда блестит гораздо более тускло, чем в рекламе, а волосы после использования шампуня не выглядят так красиво, как на экране телевизора. Причина этого проста: слишком чистая посуда - всего лишь просчитанное компьютером изображение, такие тарелки в реальности не существуют.

Использование компьютерных технологий при проектировании и разработке дизайна интерьера помогает увидеть конечный вариант задолго до того, как обстановка будет воссоздана. Трехмерная графика позволяет создавать трехмерные макеты различных объектов (кресел, диванов, стульев и т.д.), повторяя их геометрическую форму и имитируя материал, из которого они созданы. Чтобы получить полное представление об определенном объекте, необходимо осмотреть его со всех сторон, с разных точек, при различном освещении. Трехмерная графика позволяет создать демонстрационный ролик, в котором будет запечатлена виртуальная прогулка по этажам будущего коттеджа, который только начинает строиться. Что же касается киноиндустрии, то в этой отрасли компьютерная графика сегодня незаменима. Трудно поверить в то, что для одного из первых фильмов серии "Звездные войны" сцену падающего водопада создавали при помощи обыкновенной соли. Сегодня для создания подобных сцен не обязательно заказывать килограммы соли. При помощи редактора трехмерной графики можно без труда смоделировать любой водопад, который зритель не отличит от настоящего.

Объектом исследования данной курсовой работы является моделирование ДВС в редакторах трехмерной графики.

Предметом исследования является концептуальный ДВС, смоделированный в системе Компас - 3D.

ТРЕБОВАНИЯ К СОЗДАВАЕМОЙ МОДЕЛИ

1.Форма объекта должна быть максимально приближена к оригиналу.

2.Дизайн модели ДВС должен совпадать с дизайном

3.Создания анимации ДВС.

Двигатель внутреннего сгорания.

В настоящее время двигатель внутреннего сгорания является основным видом автомобильного двигателя. Двигателем внутреннего сгорания (сокращенное наименование – ДВС) называется тепловая машина, преобразующая химическую энергию топлива в механическую работу.

Различают следующие основные типы ДВС:

поршневой двигатель внутреннего сгорания;

роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания;

газотурбинный двигатель внутреннего сгорания.

Из представленных типов двигателей самым распространенным является поршневой ДВС, поэтому устройство и принцип работы рассмотрены на его примере.

Достоинствами поршневого двигателя внутреннего сгорания, обеспечившими его широкое применение, являются:

автономность;

универсальность (сочетание с различными потребителями);

невысокая стоимость;

компактность;

малая масса;

возможность быстрого запуска;

многотопливность.

Вместе с тем, двигатели внутреннего сгорания имеют ряд существенных недостатков, к которым относятся:

высокий уровень шума;

большая частота вращения коленчатого вала;

токсичность отработавших газов;

невысокий ресурс;

низкий коэффициент полезного действия.

В зависимости от вида применяемого топлива различают следующие поршенвые ДВС:

бензиновые двигатели;

дизельные двигатели.

Альтернативными видами топлива, используемыми в двигателях внутреннего сгорания, являются природный газ, спиртовые топлива – метанол и этанол, водород.

Водородный двигатель с точки зрения экологии является перспективным, т.к. не создает вредных выбросов. Наряду с ДВС водород используется для создания электрической энергии в топливных элементах автомобилей.

Поршневой двигатель внутреннего сгорания имеет следующее общее устройство:

корпус;

кривошипно-шатунный механизм;

газораспределительный механизм;

впускная система;

топливная система;

система зажигания (бензиновые двигатели);

система смазки;

система охлаждения;

выпускная система;

система управления.

Корпус двигателя объединяет блок цилиндров и головку блока цилиндров. Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Газораспределительный механизм обеспечивает своевременную подачу в цилиндры воздуха или топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

Впускная система предназначена для подачи в двигатель воздуха. Топливная система питает двигатель топливом. Совместная работа данных систем обеспечивает образование топливно-воздушной смеси. Основу топливной системы составляет система впрыска.

Система зажигания осуществляет принудительное воспламенение топливно-воздушной смеси в бензиновых двигателях. В дизельных двигателях происходит самовоспламенение смеси.

Система смазки выполняет функцию снижения трения между сопряженными деталями двигателя. Охлаждение деталей двигателя, нагреваемых в результате работы, обеспечивает система охлаждения. Важные функции отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, снижения их шума и токсичности предписаны выпускной системе.

Система управления двигателем обеспечивает электронное управление работой систем двигателя внутреннего сгорания.

Принцип работы двигателя внутреннего сгорания основан на эффекте теплового расширения газов, возникающего при сгорании топливно-воздушной смеси и обеспечивающего перемещение поршня в цилиндре.

Работа поршневого ДВС осуществляется циклически. Каждый рабочий цикл происходит за два оборота коленчатого вала и включает четыре такта (четырехтактный двигатель):

впуск;

сжатие;

рабочий ход;

выпуск.

Во время тактов впуск и рабочий ход происходит движение поршня вниз, а тактов сжатие и выпуск – вверх. Рабочие циклы в каждом из цилиндров двигателя не совпадают по фазе, чем достигается равномерность работы ДВС. В некоторых конструкциях двигателей внутреннего сгорания рабочий цикл реализуется за два такта – сжатие и рабочий ход (двухтактный двигатель).

На такте впуск впускная и топливная системы обеспечивают образование топливно-воздушной смеси. В зависимости от конструкции смесь образуется во впускном коллекторе (центральный и распределенный впрыск бензиновых двигателей) или непосредственно в камере сгорания (непосредственный впрыск бензиновых двигателей, впрыск дизельных двигателей). При открытии впускных клапанов газораспределительного механизма воздух или топливно-воздушная смесь за счет разряжения, возникающего при движении поршня вниз, подается в камеру сгорания.

На такте сжатия впускные клапаны закрываются, и топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндрах двигателя.

Такт рабочий ход сопровождается воспламенением топливно-воздушной смеси (принудительное или самовоспламенение). В результате возгорания образуется большое количество газов, которые давят на поршень и заставляют его двигаться вниз. Движение поршня через кривошипно-шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, которое затем используется для движения автомобиля.

При такте выпуск открываются выпускные клапаны газораспределительного механизма, и отработавшие газы удаляются из цилиндров в выпускную систему, где производится их очистка, охлаждение и снижение шума. Далее газы поступают в атмосферу.

Рассмотренный принцип работы двигателя внутреннего сгорания позволяет понять, почему ДВС имеет небольшой коэффициент полезного действия - порядка 40%. В конкретный момент времени как правило только в одном цилиндре совершается полезная работа, в остальных – обеспечивающие такты: впуск, сжатие, выпуск.

2.2 Разработка модели ДВС

Дизайнеры разрабатывают дизайн модели, которую планируется выпускать на производстве. Но обычная иллюстрация не позволяет увидеть все плюсы и минусы данной модели

.

Рис3. Модель ДВС

Проект был создан с использованием объектов:

Line – Создание линий и кривых по заданным точкам;

Box – Создание прямоугольного параллелепипеда по заданным параметрам;

Cylinder – Создание цилиндра по заданным параметрам;

Circle – Создание круга по заданным параметрам;

Plane – Плоскость с заданными параметрами;

Ngon – Многоугольник с заданными параметрами.

Необходимо построить трехмерную модель ДВС, на основании которой можно сделать выводы для запуска модели в производство.

Основой модели служит (cylinder) размером (27х51) количеством сегментов по ширине (Width Segs) равным двум и по длине (Length Segs) равным пяти.

Рис.4 модель цилиндра

Далее при помощи инструментов Cut и Slice Plane создаются новые грани, вершины и ребра фигуры. Тем самым создаются новые вершины, положение которых необходимо сразу же редактировать по всем проекциям, иначе ошибки в положениях вершин будут накапливаться

Рис.5 готовая модель цилиндра

Построение основы почти закончено, далее переходим к построению шатуна.

Рис.6 модель шатуна

Создаем модель коленвала при помощи цилиндра (Cylinder) и инструментом (Vertex) вытягиваем цилиндр придаем вид коленвала. Инструментом (Polygon) удалили ненужные детали коленвала.

Рис.7 модель коленвала

Рис.8 Готовый проект

В конечном счете, практическая работа состояла в создании объектов и формирования их размера и ширины с последующим их соединением в одну фигуру. Модификаторы помогали подгонять получающиеся фигуры друг к другу по форме и смысловому содержанию.

В результате проделанной работе мы добились выполнения поставленных целей. Мы изучили теоретическую составляющую трехмерного моделирования и создали собственную 3d модель ДВС что и стало квинтэссенцией наших целей и задач

10. Ким Ли - 3D Studio MAX для дизайнера. – 224с.

11. Маров М. Н. - Эффективная работа: 3ds max 7.5. – 150с.

12. Марк Джамбруно - Трехмерная (3D) графика и анимация. – 311с.

13. Иванов В. П., Батраков А. С. - Трехмерная компьютерная графика. – 212с.

14. Петров М., Молочков В. - Компьютерная графика. – 428с.

15. Е. В. Шикин, А. В. Боресков - Компьютерная графика. Полигональные модели. – 310с.

16. Е.В.Шикин, А.В.Боресков. - Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. – 410с.

17. Джим Блинн - Секреты программирования трехмерной графики для Windows. – 133с.

18. Стэн Трухильо - Программирование графики с использованием Direct3D. – 200с.

19. Климачева Т. Н. - трехмерная компьютерная графика и автоматизация проектирования на VBA в AutoCAD. – 350с.

20. Рита Семак - 3ds Max 2008 для дизайна интерьеров. – 228с.

21. А. Шишанов - Ландшафтный дизайн и экстерьер в 3ds Max. – 170с.

22. А. Орлов - Проектирование, дизайн, строительство. – 330с.

23. М. Маров - Энциклопедия 3ds Max 2008. – 611с.

24. Л. Сиденко - Компьютерная графика и геометрическое моделирование [Текст]: Учебное пособие Л. Сиденко. – 424с.