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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 88

Скачиваний: 0

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

Г Л А В А XV

К И Н Е М А Т И Ч Е С К И Е П О В Е Р Х Н О С Т И О Б Щ Е Г О ВИДА

Производящая кинематической поверх­ ности общего вида, перемещаясь в каждое последующее положение, может сохранять определенный характер движения, но пара­ метры перемещений, положения осей и на­ правления бесконечно малых слагаемых пе­ ремещений производящей линии непрерыв­ но изменяются. Эти перемещения имеют следующие виды:

поступательное перемещение переменно­ го направления;

П О В Е Р Х Н О С Т И П Е Р Е Н О С А

Движение производящей линии называ­ ю т поступательным общего вида, если бес­ конечно малые ее перемещения As являются поступательными перемещениями, а угол между направлениями последовательных двух таких перемещений — бесконечно ма­ лая величина.

Поверхности, образованные непрерыв­ н ы м общего вида поступательным переме­ щением производящей линии, называют по­

верхностями переноса.

Поверхность переноса может быть зада­ на производящей линией AB в начальном ее положении и некоторой плоской или про­ странственной кривой линией MN, опреде­ ляющей направление переноса (рис. 483).

Л ю б а я из точек

производящей линии

при ее движении в

заданном направлении

определяет ход производящей линии — кри-

вращательное — с непрерывно изменя­ ющимися в пространстве положением и на­ правлением оси вращения;

винтовое — с непрерывно изменяющими­ ся положением и направлением винтовой оси

инепрерывно изменяющимся параметром . Указанными перемещениями производя­

щей линии образуются кинематические по­ верхности общего вида. Их называют: по­ верхности переноса, ротативные поверхности и спироидальные поверхности.

 

 

 

§

вой

линии, равной и

параллельной

кри­

вой

MN.

 

 

 

Н а рисунке заданная

поверхность

пред­

ставляется сетью, состоящей из ряда после­ довательных положений производящей ли-

И

Р и с . 483



Г л а в а X V . К и н е м а т и ч е с к и е п о в е р х н о с т и о б щ е г о в и д а

360 нии и из ходов ее точек. Каждая ячейка такой сети имеет попарно не только равные, но и параллельные криволинейные стороны. Такую сеть называют предельной чебышев-

ской сетью.

Пусть даны две плоские кривые линии AB и CD, лежащие в одной плоскости (рис. 484). Эти кривые считаем опорными. П о м е т и м на каждой из них некоторое одинаковое число точек. Через каждую точку кривой AB проведем пучок прямых, пересекающих в помеченных точках кривую CD. Отрезки прямых пучка, ограниченные центром, на­ пример точкой А, и точками кривой CD, разделим в заданном отношении т.п. Гео­ метрическим местом точек деления является кривая линия CoDo, параллельная и пропор­ циональная кривой CD.

Коэффициент пропорциональности

Здесь m — расстояние от любой

точки кри­

вой CoDo д о центра

пучка;

п — расстояние от этой же точки кри­

вой

CoDo до

соответствующей

точки опорной

кривой.

Выбрав за центры пучков другие точки

опорной кривой

AB и повторив

указанные

построения, можно найти кривые линии,

тоже параллельные

и пропорциональные

кривой CD,

с коэффициентом пропорцио­

нальности

ki =~^г^

Построенные указан­

ным способом кривые линии не только па­ раллельны между собой, но и равны.

Предельную чебышевскую сеть можно построить и для произвольно заданных опор­ ных кривых и при любых заданных коэффи­ циентах - j ^ = i r -

Сеть поверхности можно рассматривать и как геометрическое место середин отрез-

Р и с. 484

Р и с . 485


§ 93. Р о т а т и в н ы е п о в е р х н о с т и

ков, ограниченных опорными кривыми ли­

ничейных

опорными

кривыми линиями, де- 361

ниями — отрезков,

соединяющих точки од­

лить в заданном отношении

не внутренним,

ной из опорных кривых линий с точками

а внешним образом . В этих случаях предель­

другой опорной кривой. Указанная схема

ная чебышевская сеть расположится не меж­

построения

поверхности переноса

предло­

ду опорными

кривыми, а с

любой

одной

жена

Софусом

Ли,

а

образуемая

поверх­

стороны опорных кривых (рис. 485). И

здесь

ность

называется поверхностью

Ли.

 

 

 

 

 

 

каждая из кривых

линий первого семейства

 

Рассмотренная

поверхность

отличается

 

сети поверхности

пропорциональна

одной

от

многих

других

поверхностей

переноса

из опорных

кривых

с

коэффициентом

про­

тем, что кривые линии семейств, образую­

порциональности

к = ^ г п ' , каждая

из

кри­

щих предельную чебышевскую сеть, имеют

равные коэффициенты

пропорциональности

вых второго семейства сети пропорциональ­

относительно их опорных кривых линий.

 

на второй опорной кривой с коэффициентом

Если коэффициенты

пропорциональнос­

пропорциональности

 

кі = тп_п-

Такие

по­

ти

не равны, можно построить

две

поверх­

верхности

переноса

 

называют

внешними.

ности, удовлетворяющие одному и тому

же

 

Внешняя

поверхность

переноса

имеет

и со­

заданию . Для

этого необходимо

знать,

к

пряженную

с

ней

внешнюю

поверхность

какой именно из опорных кривых относятся

переноса, расположенную по другую сто­

коэффициенты кикі.

Такие две поверхности

называют сопряженными

поверхностями пе­

рону опорных кривых линий.

 

 

 

реноса.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сеть поверхности переноса можно по­

Поверхность Ли называют

изолированной

строить и по одной заданной опорной кривой

поверхностью.

Она

не имеет второй сопря­

линии. Такая сеть может располагаться как

женной с ней поверхности.

 

 

 

 

внутри опорной кривой линии, так и вне ее.

 

Если одна из опорных линий прямая,

Опорная же кривая линия в этих случаях

поверхность переноса имеет вид цилиндра

называется

ребром

 

возврата

сети

поверх­

поверхности переноса прямолинейного на­

ности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

правления.

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

поверхность

переноса

находится

Если опорными линиями являются две

внутри опорной линии, ее называют

поверх­

скрещивающиеся прямые, поверхность пре­

ностью переноса с внешним ребром

возврата

образуется в плоскость, параллельную опор­

сети. Если поверхность переноса распола­

ным

п р я м ы м линиям.

 

 

 

 

 

гается вне опорной кривой, ее называют

 

Предельную

чебышевскую

сеть

можно

поверхностью

 

переноса

с внутренним

ребром

получить, если отрезки пучков прямых, огра-

возврата

сети.

 

 

 

 

 

 

 

Р О Т А Т И В Н Ы Е

П О В Е Р Х Н О С Т И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§93

 

Движение производящей линии называ­

возврата подвижного торса всегда касается

ю т ротативным,

если

ее бесконечно

малые

ребра возврата неподвижного торса, а об­

последовательные

перемещения

являются

разующие торсов в точках касания кривых

вращательными вокруг осей, пересекаю­

совпадают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щихся под бесконечно м а л ы м и углами. Про ­

С подвижным торсом можно неизменно

странственные кривые линии как ребра воз­

связать производящую линию. При качении

врата торсов в преобразовании (при раз­

такого торса без скольжения по неподвиж­

вертке их касательных торсов) являются

ному торсу имеем общий случай ротатив-

плоскими кривыми. Если кривые равны, то

ного движения производящей линии. П о ­

касательный торс первой кривой линии мож­

верхность, образованную ротативным дви­

но обкатывать без скольжения по касатель­

жением производящей

линии, называют ро-

ному торсу второй кривой. Очевидно, ребро

тативной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


§ 93. Р о т а т и в н ы е п о в е р х н о с т и

Р и с . 489

Г л а в а X V . К и н е м а т и ч е с к и е п о в е р х н о с т и о б щ е г о в ц д а

366

Совмещая касательные плоскости с го­

производящей линии в заданном положении.

 

ризонтальной плоскостью, строим совме­

Р я д о м положений производящей линии и

 

щенные положения производящей линии и,

ходами точек ее определяется сеть поверх­

 

восстанавливая

эти плоскости,

определяем

ности регулярной ротативной улитки вра­

 

горизонтальную

и фронтальную

проекции

щения.

§ 9 4 с п и р о и Д А Л Ь Н Ь | Е П О В Е Р Х Н О С Т И

Движение производящей линии называ­ ю т спироидальным, если ее бесконечно малые последовательные перемещения являются винтовыми перемещениями, а оси ее двух последовательных бесконечно малых пере­ мещений пересекаются и составляют между собой бесконечно малые углы. П а р а м е т р ы последовательных винтовых перемещений могут непрерывно изменяться или оставать­ ся постоянными.

Представим две пространственные кри­ вые линии и их касательные торсы. Такие кривые, как ребра возврата торсов, в преоб­ разовании (при развертке их касательных торсов) являются плоскими кривыми.

Рассмотрим случай, когда такие кривые являются конформными . В этом случае ка­ сательный торс первой кривой м о ж н о про­ катывать по касательному торсу второй кривой со скодьжением вдоль соприкасаю­ щихся образующих.

Пусть. As и A s i

 

величины

бесконечно

малых дуг

конформных кривых, при одина­

 

 

 

 

ковых

значениях

их углов

смежности;

As—Asi

(здесь s > s i )

 

величина скольже­

 

 

 

 

на бесконечно м а л о м

ния подвижного торса

 

 

участке его ребра возврата. Коэффициентом скольжения подвижного торса по неподвиж­ ному вдоль образующей их соприкасания является величина

m = lim Д s

;

Д si

As

Äs

i s , -->Оо

 

Соприкасающиеся торсы могут распола­ гаться по одну и по разные стороны их об­ щей касательной плоскости. Предположим, что такие торсы, соприкасаясь по общей их образующей, располагаются по разные сто­ роны их общей касательной плоскости.

Прокатываем со скольжением вдоль об­ щих образующих подвижный торс по не­ подвижному. Он совершает винтовое движе­ ние. П а р а м е т р о м такого винтового движе­ ния является величина

р = lim

Д s

. A si

 

Если с подвижным торсом неизменно связать производящую линию, то при про­ катывании его со скольжением по непод­ вижному торсу будем иметь общий случай винтового (спироидального) движения про­ изводящей линии. Поверхность, образован­ ную спироидальным движением производя­ щей линии, называют спироидальной поверх­ ностью. Спироидальная поверхность может быть задана двумя соприкасающимися по общей образующей неподвижным и под­ вижным аксоидами, и неизменно связанной с подвижным аксоидом производящей ли­ нией в начальном ее положении.

Спироидальным движением практически можно получить л ю б у ю желаемую форму поверхности. Спироидальные поверхности называют регулярными, если подвижным аксоидом является плоскость. Производя ­ щая линия регулярной спироидальной по­ верхности неизменно связана с подвижным трехгранником (трехгранником Френе) ребра возврата неподвижного аксоида-торса, ко­ торый совершает, как известно, винтовые движения. Вместе с трехгранником винтовые перемещения совершает и производящая ли­ ния. П а р а м е т р ы этого перемещения равны параметрам ребра возврата неподвижного аксоида.

Спироидальную поверхность называют винтовой улиткой в случае, если производя­ щая линия лежит в плоскости (подвижном