Файл: Бубенников, А. В. Начертательная геометрия учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 72

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

НАЧЕРТАТЕЛЬНАЯ ГЕОМЕТРИЯ

И З Д А Н И Е В Т О Р О Е ,

ПЕ Р Е Р А Б О Т А Н Н О Е

ИД О П О Л Н Е Н Н О Е

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР

в качестве учебника для студентов вузов всех специальностей, кроме строительных

М О С К В А

«ВЫСШАЯ ШКОЛА»

1

9

7

3

515

690 УДК 515 (075.8)

Г О С . П У Б Л И Ч Н А Я "" '" і

Н А У Ч ! ! 0 - Т £ Х .МЧЕС'.АЯ (

БИБЛИОТЕКА С С С Р

7 3 - 2/Sï3S~942>

690

Бубенников

А. В и Громов М. Я.

Н а ч е р т а т е л ь ­

н а я г е о м е т р и я . * И з д . 2-е. У ч е б н и к д л я в у з о в . М . ,

« В ы с ш а я

ш к о л а » , 1973.

 

416

с т р . с и л л .

 

П р е д л а г а е м ы й у ч е б н и к п о к у р с у « Н а ч е р т а ­

т е л ь н а я

г е о м е т р и я » в о с н о в н о м

с о о т в е т с т в у е т

п р о г р а м м е M B и С С О С С С Р д л я в ы с ш и х т е х н и ­ ч е с к и х у ч е б н ы х з а в е д е н и й .

В у ч е б н и к е и з л о ж е н ы в о п р о с ы п о с т р о е н и я ч е р т е ж е й п р о с т е й ш и х г е о м е т р и ч е с к и х о б р а з о в — т о ч е к , п р я м ы х , п л о с к о с т е й . Д а н ы о б щ и е с х е м ы

0313255 Б - 74—72

001(01) 73

Р е ц е н з е н т ы :

З а с л у ж е н н ы й д е я т е л ь н а у к и и т е х н и к и

д о к т о р

т е х н . наук,

п р о ф . И. И. /Сотов

Бубенников

Александр

Васильевич

Громов

Михаил

Яковлевич

Н А Ч Е Р Т А Т Е Л Ь Н А Я Г Е О М Е Т Р И Я

р е ш е н и я п о з и ц и о н н ы х з а д а ч о с н о в н ы м с п о с о б о м и с п о с о б а м и п р е о б р а з о в а н и я э п ю р а М о н ж а .

З д е с ь т а к ж е р а с с м о т р е н ы н е к о т о р ы е в и д ы м н о г о г р а н н и к о в , п л о с к и е и п р о с т р а н с т в е н н ы е к р и ­ в ы е л и н и и , п о в е р х н о с т и о с н о в н ы х в и д о в и с л о ж ­ н ы х ф о р м .

У к а з а н ы г р а ф и ч е с к и е м е т о д ы о п р е д е л е н и я п л о щ а д е й к и н е м а т и ч е с к и х п о в е р х н о с т е й и м е т о д ы о п р е д е л е н и я о б ъ е м о в т е л , о г р а н и ч е н н ы х п о в е р х ­ н о с т я м и ; д а н ы п о н я т и я о к р и в и з н е п о в е р х н о с т е й .

П р е д н а з н а ч а е т с я д л я с т у д е н т о в

т е х н и ч е с к и х

в у з о в всех с п е ц и а л ь н о с т е й , к р о м е

с т р о и т е л ь н ы х .

 

515

К а ф е д р а Н а ч е р т а т е л ь н о й г е о м е т р и и и г р а ф и к и Л е н и н г р а д с к о г о и н с т и т у т а в о д н о г о т р а н с п о р т а

Р е д а к т о р

 

С д а н о в н а б о р

1 8 / I X - 7 2 г.

П о д п . к

п е ч а т и

3.

Г.

Овсянникова

 

28/ГѴ-73 г.

Ф о р м а т 7 0 х 9 0 ' / і б .

О б ъ е м

 

26

п. л .

И л л ю с т р а ц и и х у д о ж н и к а - г р а ф и - к а

У с л . п. л. 30,42. У ч . - и з д . л. 28,79. И з д . №

О Т - 1 6 3 / 7 0 .

Т и р а ж

70 000 экз . Ц е н а

1 р .

18 к. Зак . 718.

 

Д.

С.

Котлова

 

 

 

П л а н в ы п у с к а л и т е р а т у р ы д л я в у з о в и т е х н и к у м о в

П е р е п л е т х у д о ж н и к а

и з д а т е л ь с т в а

« В ы с ш а я

ш к о л а »

на 1972

г. П о з и ­

Н.

А.

Седельникова

ция

№ 74.

 

 

 

 

 

 

 

 

Х у д о ж е с т в е н н ы й

р е д а к т о р

 

 

 

 

 

 

 

 

М о с к в а , К - 5 1 , Н е г л и н н а я ул . , д. 29/14.

и з д а т е л ь ­

Н.

К.

Гуторов

 

 

с т в о « В ы с ш а я ш к о л а » .

 

 

 

 

 

 

М а к е т и р о в а н и е и т е х н и ч е с к о е

 

 

 

 

 

 

Я р о с л а в с к и й п о л и г р а ф к о м б и н а т « С о ю з п о л и г р а ф -

р е д а к т и р о в а н и е

 

 

п р о м а » пр и Г о с у д а р с т в е н н о м к о м и т е т е

С о в е т а

Э.

М.

Чижевского

 

 

М и н и с т р о в С С С Р по д е л а м и з д а т е л ь с т в , п о л и г р а ­

 

 

 

 

К о р р е к т о р

 

фии

и

к н и ж н о й

т о р г о в л и .

Я р о с л а в л ь ,

 

у л .

С в о ­

В~. В.

Кожуткина

 

б о д ы ,

97.

 

 

 

 

 

 

 

 

£ ) Издательство «Высшая школа» 1973


П Р Е Д И С Л О В И Е

Графические способы исследований пред­ метов окружающего нас мира, присущие начертательной геометрии, широко исполь­ зуются в ряде технических и других наук, обогащая их наглядностью и простотой ре­ шений. Особенно большое практическое при­ менение начертательная геометрия находит

в конструкторской практике. Учитывая

это

и возрастающую в последнее время

роль

математических наук во втузах, начертатель­ ная геометрия как прикладная математиче­ ская дисциплина рассматривает уже значи­ тельно больший комплекс задач, чем те, которые включались раньше в курсы начер­ тательной геометрии. В настоящее время появилась необходимость создания (в пре­ делах существующей программы) учебника, содержащего более полные сведения.

Вэтом учебнике в доступной и строгой форме представлены и некоторые исследо­ вания, направленные на сближение при по­ мощи графических методов теории геомет­ рии с инженерной практикой, что будет способствовать повышению уровня геомет­ рической и конструкторской подготовки ин­ женеров.

Вучебник включен материал, имеющий исключительное практическое значение, как например: определение площадей поверх­ ностей и объемов тел, ограниченных по­ верхностями; приведены начальные сведе­

ния об эталонах и кривизне кривых линий и поверхностей.

Для облегчения изучения курса начерта­ тельной геометрии, особенно студентами заочных втузов, в конце каждой главы даны вопросы для самопроверки. Это поможет

студентам обратить внимание на

основ­

ные положения учебной программы

курса

и контролировать изучение пройденного ма ­ териала.

После первого издания книги (1965 г.) получено много советов и пожеланий чита­ телей как по объему и распределению мате­ риала, так и по содержанию отдельных раз­ делов курса.

При переработке учебника сокращены некоторые разделы, а также включен новый материал, необходимый для более полного изложения и обоснования важнейших во­ просов прикладной геометрии.

При подготовке второго издания учеб­ ника учтены критические замечания про­ фессоров В. О. Гордона, H . Н. Иванова, В. С. Левицкого, H . Н. Рыжова, Н. Ф. Четверухина и особенно И. И. Котова . Б о л ь ш у ю помощь при подготовке рукописи к пе-чати оказал также коллектив кафедры начерта­ тельной геометрии и графики Всесоюзного заочного политехнического института, ко­ т о р ы м авторы выражают глубокую призна­ тельность.

Пожелания и замечания, направленные на улучшение этого издания, просим на­ правлять в издательство «Высшая школа» по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14.


В В Е Д Е Н И Е

Начертательная геометрия является од­

Художнику и архитектору она нужна для

ним из разделов геометрии, в котором про­

построения перспективы предметов, т. е. для

странственные

формы

(совокупности точек,

изображения предметов такими, какими они

линий и поверхностей) с их геометрическими

представляются в действительности нашему

закономерностями изучаются в виде их изоб­

глазу. Скульптору она нужна для определе­

ражений на плоскости.

 

 

 

 

ния очертаний произведений ваяния, кото­

Основной целью начертательной геомет­

рые создаются из бесформенного куска кам­

рии является умение изображать всевозмож­

ня, дерева, глины и т. п.

 

 

 

ные сочетания геометрических форм на плос­

Математические

науки

достигают еще

кости, а также умение производить

исследо­

большего расцвета, когда изучаемые вопро­

вания и их измерения, допуская преобразо­

сы геометрических форм и их сочетаний со­

вания

изображений.

 

 

 

 

провождаются реальным и конкретным их

Начертательная геометрия по своему со­

представлением.

Разрешая

математические

держанию и методам занимает особое поло­

задачи

в

их графической

интерпретации,

жение среди других наук. Обогащая

точные

начертательная геометрия находит приме­

науки

наглядностью и

простотой

решения

нение в физике, астрономии, химии, меха­

многих задач, начертательная геометрия в то

нике, кристаллографии и многих других

же время является могучим орудием для ра­

науках. Тесно примыкая своими проблемами

ботников

изобразительного

искусства

(ху­

к запросам практической жизни, начерта­

дожников, архитекторов, скульпторов) в соз­

тельная геометрия все же остается по форме

дании их произведений. Она как бы

является

и методам прикладной математической нау­

и грамматикой «языка техники» (чертежа).

кой.

 

 

 

 

 

 

 

Невозможно достаточно полно предста­

Потребность

изображать

на

плоскости

вить себе предмет по его даже самому под­

трехмерные (пространственные) образы по­

робному описанию. Описание не может за­

явилась уже у человека первобытного об­

менить чертежа, построенного по определен­

щества. Позднее, когда начали создавать

ным геометрическим правилам. Начерта­

крепостные укрепления и другие соору­

тельная геометрия является наилучшим сред­

жения

и

машины,

возникла

потребность

ством развития у человека пространственно­

предварительного составления их изобра­

го воображения, без которого немыслимо

жения.

 

 

 

 

 

 

 

никакое творчество.

 

 

 

 

Хотя изображение, как бы оно совершен­

Инженер в своей практической деятель­

но ни было, не может заменить (с точки

ности не может обойтись без знания этой

зрения

представления) самого сооружения,

науки. Она нужна ему при

проектирова­

м а ш и н ы и т. п., пользование

изображениями

нии и при создании по выполненному

про­

во многих

случаях

представляет

большие

екту

того

или

иного

сооружения,

маши ­

преимущества по сравнению с использова­

ны и т. п.

 

 

 

 

 

 

нием самих оригиналов.

 

 

 


Изображения дают возможность пред­ ставить не только существующие, но и вооб­ ражаемые объекты, представить впечатле­ ния, которые воспринимаются от внешнего мира, передать их органам чувств и сохра­ нить их в памяти.

Такой запас представлений служит ма­ териалом для созидательной работы вооб­ ражения. С п о м о щ ь ю изображений можно видеть и изучать не только внешние ф о р м ы существующих, переставших существовать и воображаемых предметов, но и такие их детали, для рассмотрения которых потребо­ валось бы полное разрушение данного пред­ мета, можно непосредственно сравнивать оригиналы, далеко расположенные один от другого, и т. п.

Однако не всякое изображение отражает геометрические свойства оригинала и может быть принято для всестороннего его ис­ следования. Изображение, которое позволя­ ет определять взаимосвязь (взаимопринад­ лежность) элементов объекта, называют

полным.

Изображения, по которым можно опре­ делить размеры объекта, называют метри­

чески определенными.

Изображения бывают рельефные и по­ верхностные (плоскостные).

К рельефным изображениям можно от­ нести всякого рода модели и предметы ваяния.

К поверхностным изображениям можно отнести панорамы, картины, фотографии, рисунки, чертежи. И з поверхностных изобра­ жений наименее совершенными являются

В в е д е н и е

линейные — рисунки и чертежи, однако

эти

7

изображения

наиболее

употребительны

в

 

практике.

 

 

 

 

 

Рисунком

называют

изображение

пред­

 

мета от руки и на глаз с кажущимися относи­

 

тельными размерами и положениями от­

 

дельных его элементов.

 

 

 

 

Чертежом

называют

изображение

пред­

 

мета, построенное по особым правилам при

 

помощи чертежных инструментов, в точной

 

зависимости от размеров и положения в

 

пространстве соответствующих линий пред­

 

мета.

 

 

 

 

 

Чертеж является более точным вырази­

 

телем наших представлений о каком-либо

 

предмете, чем рисунок. В чертеже отража­

 

ются геометрические свойства изображае­

 

мого объекта. В технике

чертежи являются

 

единственным и незаменимым средством вы­

 

ражения человеческих идей. Чертежи необ­

 

ходимы в самых разнообразных проявлениях

 

многосторонней деятельности человека. Они

 

должны не только определять форму и

 

размеры предметов, но

и быть достаточно

 

простыми и точными в графическом

испол­

 

нении, решать вопросы всестороннего ис­

 

следования отдельных частей предмета.

 

Эти требования к чертежам привели к созданию теории изображений, составляю­ щей основу начертательной геометрии.

Правила построений изображений, изла­ гаемые в начертательной геометрии, основа­ ны на методе проекций. Поэтому проекцион­ ный метод построения изображений является основным методом начертательной геомет­ рии.


 

У с л о в н ы е о б о з н а ч е н и я

 

 

 

 

 

 

 

g

У С Л О В Н Ы Е О Б О З Н А Ч Е Н И Я

 

 

 

 

 

 

Oxyz — натуральная система коорди­

 

 

 

 

 

нат;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О — начало

координат;

 

 

 

Ох,

Oy, Oz — оси проекций;

 

 

 

 

 

 

 

S — центр проецирования; произ­

 

 

 

 

 

вольно

выбранное

направле­

 

 

 

 

 

ние проецирования показыва­

 

 

 

 

 

ют

отрезком

прямой

или

 

 

 

 

 

стрелкой;

 

 

 

 

 

 

 

 

H — горизонтальная

плоскость

 

 

 

 

 

проекций;

 

 

 

 

 

 

 

 

V— фронтальная

плоскость

про­

 

 

 

 

 

екций;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W— профильная

плоскость

про­

 

 

 

 

 

екций;

 

 

 

 

 

 

А,

В, С,

D, ... I, II, III, ...—точки,

распо­

 

 

 

ложенные в пространстве;

 

 

 

а,

Ь, с, d, ... I, 2, 3, ... — проекции

точек

 

 

 

на плоскости Н;

 

 

 

 

 

 

а',

Ь', с',

d', ... Г, 2',

3', ...—проекции

то­

 

 

 

чек на плоскости V;

 

 

 

 

 

а",

Ь", с", d", ... 1", 2", 3" ...

проекции

 

 

 

точек на плоскости W;

 

 

 

 

AB,

CD,

EF, ... — прямые

линии

в прост­

 

 

 

ранстве,

задаваемые

отрезками;

 

 

ab, a'V; cd, c'd'; ...

проекции

отрезков

 

 

 

прямых

линий;

 

 

 

 

 

 

Р,

Q, Т, R, ... — плоскости, произвольно рас­

 

 

 

положенные

в пространстве;

 

 

АБС

... или (в проекциях)

abc, a'b'c';

... —

 

 

 

плоскость,

заданная

гремя

точками,

 

 

 

двумя

пересекающимися

прямыми,

 

 

 

треугольником;

 

 

 

 

 

 

Рн,

Ру;

QH, QV,

••• — плоскость, заданная

 

 

 

следами;

 

 

 

 

 

 

 

NH, MV,

SV,

... — плоскости,

перпендику­

 

 

 

лярные

к плоскостям

проекций

(про­

 

 

 

ецирующие);

 

 

 

 

 

 

а, ß,

у, Ô, ... — углы;

 

 

 

 

 

 

 

— оси (при замене плоскостей

проекций)

 

 

 

в основной системе плоскостей про­

 

 

 

екций;

 

 

 

 

 

 

 

 

h

h

È'

- и

ні> h

••• -

о с

и в

д ° п о л н и -

 

 

 

тельной

системе

плоскостей

проекций

 

 

 

последовательно;

 

 

 

 

L — прямой угол, обозначаемый в случае необходимости дугой с точкой внутри полученного сектора;

=— совпадение (тождественность) двух гео­ метрических элементов или их проек­ ций, например,

А = В,

M =m,

а'= b',...

или

 

 

 

 

AB = CD,

AB = ab,

a'b's. c'd',...

Латинский

алфавит

 

Аа — а

 

 

Nn

— эн

ВЬ — бэ

 

 

Оо — о

С с— цэ

 

 

РР — пэ

Dd — дэ

 

 

Qq

— ку

Ее — е

 

 

Rr

— эр

F Z - э ф

 

 

Ss

— эс

G g — ге (же)

 

Tt — тэ

H h — xa (аш)

 

Uu

— у

Ii — и

 

 

Vv — вэ

Jj — йот (жи)

 

Ww — дубль-вэ

Kk — ка

 

 

Xx

ИКС

LI — эль

 

 

Yy — игрек

Mm — эм

 

 

Zz

— зет

Греческий

алфавит

 

А а — альфа

 

 

Nv — ни

В ß — бэта

 

 

 

— кси

Г У — гамма

 

 

Oo — омикрон

Л Ô — дельта

 

Пл — пи

Е е эпсилон

 

P P

— ро

Z Г — дзета

 

 

Za

— сигма

Hfj — эта

 

 

T T

— тау

Ѳ Ѳ — тэта

 

 

YD — ипсилон

I J — йота

 

 

Фф — фи

КХ — каппа

 

 

XX — хи

Л А — лямбда

 

уф

— пси

М/і — ми

 

 

Пси — омега

 

Арабские

цифры

 

 

0123456789

 

 

Римские

цифры

 

III III IV V VI VII VIIIIX X