Файл: Котов И.И. Начертательная геометрия курс лекций для слушателей фак. повышения квалификации преподавателей учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 90
Скачиваний: 1
Вращение вокруг прямой, перпендикулярной плоскости проекций
Имеем, (рис. 45) две плоскости проекций чсх и чт2 ; плос
кость уровня р2 ; ось вращения г и ее проекциюі ;вращае —
мую точку М и es проекцию Ait . Вращение фигуры вокруг
оси, перпендикулярной плоскости проекций, представляет со бой плоскопараллельное перемещение относительно этой плос кости.
Таким образом, остается справедливой соответствующая теорема. Кроме того, при повороте фигуры на угол ср гори — зонтальные проекции ее точек тоже поворачиваются на угол
¥•
Пример 1. Определить вращением натуральную величину
отрезка AB (рис. 46).
Рис. 45 |
Рис. 46 |
Рис. 47 |
Проводим ось і |
, перпендикулярную плоскости <іі± и про - |
ходящую через точку А (4^= / ) . Вращаем отрезок до поло - жения фронтали. Фронтальная проекция его дает натуральную
величину. |
AB до положения фронта |
Пример 2. Повернуть отрезок |
|
ли, вращая его вокруг оси, не пересекающей этот отрезок |
|
(рис. 47). |
|
Опускаем из і1 перпендикуляр р |
на Af В}и, вращая его |
вместе с прямой Af , приводим в вертикальное положение р.
27
Прямая At B1 будет горизонтальной проекцией фроятапи А В. Пример 3. Построить фронтальную проекцию а ' тонки А ,
лежащей в плоскости Р , зная положение проекции а, ( рис. 48). (Задача и обозначения Казаря - на Р.А.) На чертеже не показа ны ось проекций и точки.
Сместим плоскость Р по н а правлению горизонтального сле да, пока соответствующая точка а не попадет на фронтальный след плоскости нового положе - ния. Затем плоскость возвратим в прежнее положение. Это дает возможность построить фронталь
ную проекцию а ' . После этого строится ось проекций х .
Вращение вокруг линии уровня
Методом вращения вокруг линии уровня решается задача определения натуральной величины плоской фигуры.
При вращении точки вокруг линии уровня одна из проек - тгстй окружности представляет собой эллипс (рис. 49).
Метод применяется для определения натуральной величины плоской фигуры, так как отпадает необходимость строить эллипсы. К решению остальных задач этот метод обычно не применяется из - за трудностей, возникающих при постро ении эллипсов.
Пример. Определить натуральную ве
личину треугольника вращением его во - крут горизонтали (рйс. 30).
Решение задачи основано на рассмотрении родства полей АГВ} Cf в. Ät B}Cf. Для построения точки Cf предварительно стро
ится натуральная величина радиуса вращения r Qточки О .
28
Осью родства служит прямая Ai Bf. Построение точки Е
эьшолняется, как построение точки, родственной точке Е ,
§ 2. АКСОНОМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАТУРАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ
В пространстве задается натуральная система координат
гс , J/ ,2 (рис. 51) |
со своими |
масштабными единицами. Коор |
|
динатами точки |
М будут: |
____ |
____ |
ОМ, |
Mx Mt |
м 1 м |
|
X = |
У = |
У |
Z = |
|
|
'■'З |
(координатные отрезки дают координатную ломаную). Проекционноеизображение натуральной системы коорди
нат называется аксонометрической системой координат. Про екции натуральных масштабов - аксонометрическими масшта бами.
Чертеж фигуры, отнесенной к натуральной системе коор динат вместе с аксонометрической системой координат;, н а —
29
зывают аксЬнометрическим чертежом. При этом необходимо, чтобы для всех точен фигуры на чертеже можно было но — строить аксонометрические координатные ломаные. Система координат и изображаемая фигура связаны между собой мно жеством координатных ломаных (рис. 52).
Рис. 51 |
Рис. 52 |
Аксонометрия может быть: параллельная; прямоугольная; центральная; линейная; нелинейная.
Основные свойства параллельной аксонометрии
Будем называть аксонометрическими координатами точки следующие числа:
ОМ'х |
S- |
z ' = |
ал' M ' |
p f |
p r |
||
СХ |
|
е'ѵ |
c z |
Из свойств параллельных проекций следуют: |
|
||
первое предложение - |
аксонометрические координаты точ |
ки равны ее натуральным координатам, т.е.
* = * ' ; У * / J z = z ' i
второе предложение (основная теорема аксонометрии, ко торую поучил Полькв в середине XIX в) - теорема Польке (рис. 53): любые три отрезка, исходящие из одной точки и расположенные в одной плоскости, можно принять за парал лельную проекцию трех взаимно перпендикулярных и равных натуральных масштабов.
30
В параллельной проекции положение осей и их масштабы выбираются произвольно, так как всегда найдется в пространстве натуральная система координат и такое направление проецирования, Что данные отрезки будут ее про екциями. В этом и состоит значе ние теоремы Польке. В теореме не говорится о длине натураль - ных масштабов, т.е. если попыта емся реконструировать чертеж, то получим фигуру, подобную данной.
Отсюда следует вывод: по задан ной аксонометрической системе
координат всегда можно найти тот натуральный масштаб ,
который изображен на данном чертеже. Эта единица окажет ся не.-ра&ной единице эпюра Монжа вп Ф ем , поэтому изобра
жение предмета при произвольно выбранной аксонометричес кой системе получается с точностью до подобия. Коэффиди —
ент подобия 1с - |
, |
ем
Схема построения аксонометрического чертежа:
1.В пространстве задается (выбирается) натуральная си стема координат, связанная с изображаемым предметом.
2.Выбираются характерные точки предмета, определяю -
щие его форму.
3. Осуществляется координация характерных точек пред - мета.
4. Задается аксонометрическая система координат.
5. Натуральные координаты характерных точек переводят ся в аксонометрические.
6. По аксонометрическим координатам точек строятся их изображения.
7. По изображениям точек дорисовывается(с помощью ин струментов) изображение предмета.
Пример (рис. 54). Дан эпюр Монжа детали. Построить аксонометрию.
31
Задаемся прямоугольной системой координат (совершен - но произвольно) и произвольно - масштабами. Приучаем ак сонометрию детали (рис. 65).
Прямоугольная аксонометрия
Теорема. Польке для прямоугольной аксонометрии неверна. Это значит, что произвольно выбрать оси и масштабы нель зя.
Основные теоремы прямоугольной аксонометрии (рис. 56). Плоскость проекций выбирается так, чтобы она пересекла положительное направление осей. Треугольник АВС—тре — угольник следов.
Рис. 56
32
Первая теорема. Прямоугольная проекция |
о' точки О на - |
холится внутри треугольника следов. |
^ |
Д о к а з а т е л ь с т в о : |
|
1. Предположим, что точка 0 спроедируется в точку О , |
|
расположенную вне треугольника следов. |
|
2. Соединим точку О с вершиной В . |
|
3. Рассмотрим треугольник 00*В. В этом |
треугольнике |
угол В00 >90 , так как угод В00 больше утла В 00 .
4. Рассмотрим угол 00 В . Он прямой, потому что речь идет о прямоугольном проецировании. Получаем, что в тре -
угольнике 0 ОБ сумма двух углов больше 180 . Точка 0 не может быть вне треугольника. Не может она находиться и
на границе, например, в положении 0**, так как тогда в
УX
треугольнике 0 0В имеется два прямых угла, что невозмож но. Значит, проекция точки 0 расположена внутри треуголъ — ника.
Вторая теорема. Аксонометрические оси в прямоугольной аксонометрии образуют тупые утлы.
Справедливость данной теоремы вытекает из формулы о
проецировании произвольного и прямого угла
л
cos х ' у ' = - igoi tg |Ь .
Третья теорема. Аксонометрические оси являются высо тами треугольника следов.
Эта теорема является следствием теоремы о трех перпен
дикулярах: проекция на
клонной, перпендикуляр -
ной к. прямой,, перпенди -
кулярна к этой прямой
(рис. 67):
tn JLtt —>- r n r 1 f t .
Четвертая теорема;
Треугольник следов -
Рис. 57
остроугольный треуголь ник.
33
Углы А -а С входят в прямоугольные треугольники |
ВО |
А |
|||||||||
*■* |
|
|
|
|
|
|
|
_ |
|
|
|
и ВО С , значит, они острые. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Если рассмотреть прямоугольный треугольник |
А ОВ, |
полу |
|||||||||
|
|
|
чим |
(рис. 5Б), что угол |
В - |
ост |
- |
||||
|
|
|
рый. ОА является высотой треуголь |
||||||||
|
|
|
ника АВС. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Величина отношения |
-CDSVL-U |
||||||
|
|
|
называется коэффициентом искаже |
||||||||
|
|
|
ния масштаба. Можно аналогично |
|
|||||||
|
|
|
ввести коэффициенты искажения по |
||||||||
|
|
|
осям j / n z |
(рис. 58): |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
: cosß = v |
|
= COSY = Ul. |
||||
Пятая теорема. Для прямоугольной аксонометрии справед |
|||||||||||
лива следующая формула, связывающая косинус угла между |
|
||||||||||
осями с |
искажениями по этим осям: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
V l - U 2iV l- V 2 ' |
|
|
|
|
||
|
|
COSO) Л |
= |
-----------------. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 х у ' |
|
|
их> |
|
|
|
|
|
Д о к а з а т е л ь с т в о : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
COStf^ |
|
V/-cos2a:' V/-cos2ß |
і / 1~и2'V 1- V2 |
|
|||||||
= - t6 o d tö ß = - |
|
cos |
|
|
|
|
|
|
|||
|
X'yi |
|
cos а |
|
|
|
U V |
|
|
||
Аналогично имеем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
cos Cf |
/ч =• |
t o |
2 ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
и XV |
i |
C0SCі л |
= ~ |
|
vzu |
|
|
||||
|
|
X'Z' |
|
|
г'у' |
|
|
|
|||
Коэффициенты искажения и |
, у и zu произвольно выбирать |
||||||||||
нельзя, так как на их выбор накладываются ограничения |
|
||||||||||
(рис. |
5 9 ,а,б): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
Коэффициенты искажения должны быть меньше 1: и < 1; |
|||||||||
V < 1 |
и ха < 1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2: и 2 + v 2 + VU2 =2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Обозначим углы |
а . и |
, опустим на ось X |
перпенднку- |
34