Файл: Каплун Я.Б. Прикладная геометрия для химического машиностроения [Текст] 1974. - 152 с.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.07.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 2
Глава IX |
АКСОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ |
I.
О С Н О В Н Ы Е ЗА К О Н О М Е Р Н О С Т И
АК С О Н О М Е Т Р И Ч Е С К И Х
ИЗО Б Р А Ж Е Н И И
Особенности аксонометрических проекций
Аксонометрия — в дословном переводе означает осеизмерение. Этим термином обозначают графические изображения, по лученные теми же методами проецирования, которые рассма тривались в гл. I, п. 1. Но в отличие от изображений комплекс ного чертежа прямоугольная система координат и связанный с ней объект проецируются на одну плоскость так, чтобы на ней были видны все три оси координат (объект виден «в трех изме рениях»), Этим достигается наглядность, «объемность» аксоно метрического изображения (рис. 122).
Для получения комплексного чертежа был выбран метод ортогонального проецирования и плоскости проекций установ лены параллельно координатным плоскостям прямоугольной системы координат. Благодаря этому на каждой проекции вос производятся без искажений два из трех измерений объекта, т. е. видны в натуральную величину элементы и размеры объ екта, расположенные в одной координатной плоскости или па раллельные ей (на той же проекции две другие координатные плоскости имеют вид прямых линий).
Сочетание метода ортогонального проецирования с описан ным расположением плоскостей проекций обеспечивает наилуч шую измеряемость и воспроизводимость чертежа. Кроме того, изображения комплексного чертежа хорошо дополняются раз личными условными элементами (разрезами и т. п.), преду смотренными стандартами Единой системы конструкторской до кументации.
В проектно-конструкторской документации аксонометричес кие изображения можно с успехом применять для улучшения ориентации в сложных пространственных системах трубопрово дов, изучения создаваемого объекта с позиций технической эс тетики (отдельно или как дополнение к соответствующему ком плексному чертежу).
Для того чтобы ни одна из трех осей выбранной прямоуголь ной системы координат не спроецировалась в точку, т. е. для получения объемного изображения, используют один из двух
128
способов: 1) плоскость аксонометрической проек ции ставят под непрямы ми углами к каждой из трех осей, применяя ме тод ортогонального прое цирования (ортогональ ная аксонометрия); 2) плоскость аксонометриче ской проекции располага ют параллельно двум осям, т. е. параллельно одной координатной плос кости, используя при этом метод косоугольного па раллельного проецирова ния (косоугольная аксо нометрия, рис. 123). В
Рнс. 122. Комплексное (а) и аксономет рическое (б) изображение объекта
Рис. 123. Образование аксонометрической проекции:
а — прямоугольным проецированием; б—косоугольным проецированием
обоих случаях на изображении, естественно, возникают некото рые искажения линейных и угловых размеров.
Ортогональная аксонометрия
Оценить упомянутые искажения можно, получив на некото рой плоскости ГГ ортогональную аксонометрическую проекцию осей прямоугольной системы координат xyz (рис. 124).
Используя метод ортогонального проецирования, проведем перпендикуляр из центра О к плоскости ІГ , в пересечении с которой получим проекцию 0 ' — центр аксонометрических осей. В пересечении координатных осей х, у и г е плоскостью
9— 1399 |
129 |
IT получим точки А = А ' , |
В = В' и С = С', хчерез', у ' |
|
которые прой |
|||||||||||
дут аксонометрические проекции |
осей, т. е. |
|
аксонометрические |
|||||||||||
|
|
|
оси |
|
|
|
|
и г'. Рассмот |
||||||
|
|
|
рим образовавшиеся |
пря |
||||||||||
|
|
|
моугольные треуголы-іики |
|||||||||||
|
|
|
0 0 ' А, 0 0 ' В О О 'С . |
|
||||||||||
|
|
|
Катеты этих треуголь |
|||||||||||
|
|
|
|
|
О'А', |
|
О 'В ' |
|
О 'С ' |
|||||
|
|
|
ников |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
являются |
|
|
аксонометриче |
||||||||
|
|
|
скими |
|
проекциями отрез |
|||||||||
|
|
|
ков 0/1, |
OB |
|
и |
ОС, |
соот |
||||||
|
|
|
ветствующих |
|
осей |
прое |
||||||||
|
|
|
цируемой |
|
|
системы |
коор |
|||||||
|
|
|
динат |
xyz. |
|
Следовательно, |
||||||||
|
|
|
коэффициенты искажения: |
|||||||||||
|
|
|
по оси |
X" |
|
О’А’ |
|
— |
sin а, |
|||||
|
|
|
и = |
|
|
ОА |
|
|
|
|||||
|
|
|
п о о с и |
у |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
V — |
|
|
О'В' |
|
= s in ß , |
||||||
|
|
|
ПО ОСИ 2 |
|
|
OB |
|
|
|
|
||||
Рис. 124. К определению искажений на ор |
|
|
|
|
|
|
|
sin Y, |
||||||
тогональной аксонометрической |
проекции |
|
|
|
О’С |
|
|
|||||||
|
|
|
W |
|
|
ос |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где а, ß и у — направляющие углы между проецирующей пря мой 0 0 ' и соответствующими осями проецируемой системы ко ординат.
Отсюда следует, что каждый коэффициент искажения в ор тогональной аксонометрии может быть в пределах от 0 до 1. Из аналитической геометрии известно, что для направляющих углов cos2a + cos2ß + cos2Y = 1. Произведя замену, получим
откуда |
1 — s in 2 а -{- 1 — s in 2 ß + 1 — s in 2 у = 1, |
||
s in 2 а + |
s in 2 ß |
s in 2 у = 2 , |
|
T . e . |
|
|
|
|
u2 + |
v2 + |
w 2 = 2 . |
Очевидно, что при одинаковом наклоне трех координатных осей к плоскости аксонометрической проекции
и = V = w,
откуда
3 и2 = 2; |
0,32. |
ЬЗО
Аксонометрическая система с одинаковыми искажениями по трем осям называется изометрической (система одинаковых из мерении) .
Чтобы не пересчитывать размеры при построении аксономет рического изображения, используют приведенные коэффициенты искажения. В изометрии
цп “ ~ аУп = 1.
Следует иметь в виду, что при использовании приведенных коэффициентов изображение оказывается несколько увеличен ным. Так, для изометрии аксонометрический масштаб
Ма= — 1— Ä# 1,22.
0,82
Однако использование коэффициентов, равных единице, по зволяет переносить размеры, направленные параллельно коор динатным осям, непосредственно на аксонометрическое изобра жение или непосредственно измерять на этом изображении раз меры, направленные параллельно аксонометрическим осям *.
Нетрудно представить, что выбранную прямоугольную систе му координат можно расположить относительно плоскости аксо нометрической проекции так, чтобы углы наклона двух осей, например осей х и z, к указанной плоскости были одинаковыми, а угол наклона третьей оси, например оси у, отличался от пер вых двух. Тогда коэффициенты искажения
и — w ф V.
Конкретно," можно выбрать углы наклона с таким расчетом, чтобы
и
и = w, V = — .
2
Такая аксонометрическая система называется диметрической (системой двух измерений).
•Для ортогональной диметрии
и2 + V2 + w 2 = 2 и2 + |
= 2, |
откуда
0,94.
Тогда
w = 0,94; V = — = 0,47.
2
1 Расположение аксонометрических осей рассмотрено ниже при описании стандартных аксонометрических изображений.
9* |
■13)1 |
В этом случае также удобно пользоваться не истинными, а> |
||||||||||
приведенными коэффициентами |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Изображение |
t in = |
& 'п = |
^ |
“ |
0 , 5 . |
увеличенным, |
||||
при этом |
получается |
несколько |
||||||||
т. е. имеющим аксонометрический масштаб: |
|
или им |
||||||||
При этом размеры, направленные |
вдоль осей х и гу |
|||||||||
параллельные, |
переносят |
на |
аксонометрическое |
изображение |
||||||
непосредственно, |
а размеры, направленные вдоль оси |
|
или ей |
|||||||
параллельные, умножают на 0,5. |
|
|
|
|
d, |
|
||||
Рассмотрим, |
как проецируется окружность диаметром |
ле |
||||||||
|
жащая в какой-либо координатной плоскости, например в плос кости ху (см. рис. 124). Поскольку плоскость окружности накло нена к плоскости проекции, то окружность проецируется в эл липс. При этом диаметр 1-2, параллельный плоскости П ', про ецируется на нее без искажений, образовав большую ось эллип
са |
l'-2' = |
d. |
|
|
|
|
|
к |
нему |
диаметр |
3-4 |
проеци |
|||
|
|
l'-2'Перпендикулярный |
|
|
|||||||||||
руется |
в отрезок |
3'-4', |
образующий |
малую ось |
того же |
эллип |
|||||||||
са, т. |
е. |
_L3'-4' |
(в соответствии со свойством проецирова |
||||||||||||
ния прямого угла,3-см. гл. I, п. 7). Если учесть, что прямая |
1-2 |
||||||||||||||
является линией уровня по отношению к плоскости П ' и, следо |
|||||||||||||||
вательно |
прямая |
4 |
|
— линия наибольшего наклона к той же |
|||||||||||
плоскости, то становится очевидным, что малая ось эллипса |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3' - |
4' — d |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
хуcos cp, |
|
|
|
|
|
||
где ф — угол наклона плоскости |
|
к плоскости П'. |
|
стороны |
|||||||||||
|
Нетрудно видеть, |
что ф = у , |
так как у |
этих |
углов |
соответственно перпендикулярны. Следовательно,
3' - 4' = d cos у = d У 1— sin2 у — d V I — w - .
■ Эта несложная зависимость связывает искажение ортого нальной аксонометрической .проекции окружности, т. е. длину малой оси эллипса, с коэффициентом искажения по аксономет рической оси, не «занятой» в плоскости окружности.
При использовании приведенных коэффициентов искажения величины осей эллипса следует умножить на аксонометрический масштаб.
Теперь нетрудно определить для обоих видов ортогональной аксонометрии длины большой а и малой b осей эллипса, в ко торый проецируется окружность, лежащая в любой координат ной плоскости.
В ортогональной изометрии для окружностей в любой из трех координатных плоскостей:
а = 1,22d; ft= l,2 2 d
132
В ортогональной диметрии: для плоскости xz
а = 1,06d, Ь = 1,06с/ V 1 — о2
для плоскостей ху и yz
а = 1,06d, Ь = 1,06с/]/1— и2
Косоугольная аксонометрия
Целесообразное расположение осей прямоугольной системы
координат |
при |
косоугольном проецировании |
показано |
на |
|
рис. 123, |
б. |
Две |
из трех осей ставят параллельно |
плоскости |
ак |
|
сонометрической проекции, благодаря чему элементы, располо,- женные в соответствующей координатной плоскости или ей па раллельные, проецируются без искажений (коэффициенты иска жения по указанным осям равны единице). Третья ось оказы вается перпендикулярной плоскости проекции, а длина проек ции отрезка этой оси зависит от угла наклона ср направления проецирования к плоскости проекций.
Если, например, оси х и z параллельны плоскости ГГ и вы брано направление проецирования под углом ср, то коэффици енты искажения
и = w — 1,
V = ctg ср.
Тогда
гг + Vй+ W- = 2 -{- ctg2 ф.
Следовательно, при указанном положении осей коэффициент искажения по одной из них может быть любым (больше нуля), однако в стандартных аксонометрических изображениях его принимают равным 1 (косоугольная изометрия) или 0,5 (косо угольная диметрия).
2.
СТ А Н Д А Р Т Н Ы Е А К С О Н О М Е Т Р И Ч Е С К И Е П Р О ЕК Ц И И И Р Е К О М Е Н Д А Ц И И ПО ИХ ВЫ БОРУ
ГОСТ 2.317—69 предусматривает пять видов аксонометри ческих проекций: прямоугольные проекции — изометрическая и диметрическая; косоугольные проекции — фронтальная изомет рическая, горизонтальная изометрическая и фронтальная ди метрическая.
На рис. 125— 129 показано расположение осей для каждого вида аксонометрии, а также приведены изображения куба со вписанными в его грани окружностями. При использовании при-
133
веденных коэффициентов искажения изометрические проекции строят без искажении по всем осям, диметрические проекции с коэффициентом искажения 0,5 по оси у и без искажения по осям X и г. Ориентация осей эллипсов, представляющих собой проекции окружностей, и соотношение длин осей с диаметром
Рис. 125. Прямоугольная изо |
Рис. 126. Прямоугольная диметрия |
метрия |
|
Рис. 127. Косоугольная фронталь |
Рис. 128. Косоугольная горизон |
ная изометрия |
тальная изометрия |
Рис. 129. Косоугольная фронталь ная диметрия
проецируемой окружности приведены в таблице {а — большая ось эллипса; Ь — малая ось эллипса).
Прямоугольные аксонометрические изображения больше со ответствуют зрительному восприятию объектов. Однако при ортогональном проецировании возникают угловые искажения, связанные с тем, что прямые углы между координатными осями проецируются в тупые углы. В изометрии эти искажения одина ковы для всех координатных плоскостей. В диметрии угловые искажения минимальны для фронтальной плоскости. Исходя из этого прямоугольное изометрическое изображение следует при менять в случаях, когда наиболее важные или сложные эле менты расположены в плоскостях, параллельных каждой из координатных плоскостей. Этот способ предпочитают и в случа-
134
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
||
Вид аксонометричес |
|
Значения а и 6 и расположение большой оси для |
|
|
||||||||
|
|
|
координатной плоскости |
|
|
|
|
|
|
|||
кой проекции |
xz |
(эллипс /) |
ху |
(эллипс 2) |
IJZ |
(эллипс |
3) |
|||||
Прямоугольная |
|
0=1,224 |
|
а = 1 ,224 |
|
я = 1 ,22d |
|
|||||
иэометрия |
(под углом 90° |
(под углом 90° |
(под углом 90°, к оси |
|||||||||
(см. рис. 125) |
|
к оси |
у) |
|
к оси |
Z) |
|
|
|
X) |
|
|
|
|
6=0,714 |
/.5=0,7 1 |
6 = 0 ,71d |
|
|||||||
Прямоугольная |
|
a = l , OGd |
|
|
d |
|
0=1,064 |
|
||||
|
|
о=1,0б4 |
|
|
||||||||
днметрня |
(под углом 90° |
(под углом 90° |
(под углом 90° |
|||||||||
(см. рис. 126) |
|
к оси |
у) |
|
к оси г) |
|
к |
|
|
|
|
|
|
6 = 0 ,95d |
/>=0,354 |
|
|
ОСИ X) |
|
||||||
♦ Косоугольная |
|
6=0,354 |
|
|||||||||
Окружность |
|
а = 1,3 4 |
|
n = l,3 d |
|
|||||||
фронтальная изомет |
проецируется |
(под углом 22°30' к |
(под углом |
|||||||||
рия (см. рис. 127) |
без искажений |
|
оси je) |
22°30' |
к осп г) |
|||||||
Косоугольная |
|
а = 1 ,37 d |
6=0,544 |
|
6 = 0 ,54d |
|
||||||
|
Окружность |
|
а = 1 ,2 2d |
|
||||||||
горизонтальная |
(под углом 15° |
проецируется |
(под углом 30° |
|||||||||
изометрия |
|
к оси г) |
без искажений |
|
к оси г) |
|
||||||
(см. рис. 128) |
|
6=0,374 |
|
0=1,074 |
|
6=0,71 d |
|
|||||
Косоугольная |
Окружность |
|
|
а = 1 ,07d |
|
|||||||
фронтальная |
проецируется |
(под углом 7е 14' |
(под углом 7° 14' |
|||||||||
днметрня |
без искажений |
|
к ОСИ .V) |
|
к оси |
г) |
|
|||||
(см. рис. 129) |
|
|
|
|
6=0,334 |
|
6 = 0 ,33d |
|
ях, когда одинаково интересны элементы, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях разреза, показанного на изображении.
Прямоугольное диметрическое изображение применяют в случаях, когда хотят выделить на изображении элементы, рас положенные параллельно фронтальной координатной плоскости, т. е. как бы выделить «вид спереди». Если в изображение вклю чен разрез, то прямоугольная диметрия позволяет зрительно выделить одну из его плоскостей.
Косоугольные аксонометрические изображения больше отли чаются от естественного зрительного восприятия, но обладают важным достоинством: благодаря расположению плоскости ак сонометрической проекции параллельно одной из координатных плоскостей элементы объекта, параллельные этой координатной плоскости, проецируются без линейных и угловых искажений.
Так, во фронтальной изометрии плоскость аксонометрической проекции параллельна фронтальной координатной плоскости, и в аксонометрическое изображение включаются без искажений элементы, расположенные в плоскостях фронтального уровня.
В горизонтальной изометрии плоскость аксонометрической проекции параллельна горизонтальной координатной плоскости,
135