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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 79

Скачиваний: 0

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

поверхности по ходам точек производящей линии.

Цилиндрические винтовые линии — ходы точек производящей линии ab, a'b' — имеют направляющие конусы их торсов-геликоидов с общей вершиной кк'.

Касательную плоскость в точке 11 ' вин­ товой поверхности определяем касательной к производящей линии и касательной к ходу точки IV. Касательную к винтовому ходу точки определяем, пользуясь направляющим конусом. Искомая касательная параллельна образующей кіг, к'Ii' этого направляющего

конуса.

 

кк' конуса

 

 

Из

вершины

проводим

пря­

м у ю

kh,

k'h',

параллельную касательной

в точке

производящей

линии ab,

a'b'.

П р я м ы е линии kli, k'iïtikh,

k'h' определят

плоскость, параллельную касательной плос­

кости к винтовой поверхности в

точке / / ' .

С плоскостью Qv эта плоскость

пересека­

ется по прямой линии hlz,

h'li.

Плос­

кость khh, k'h'H' является

касательной

плоскостью вспомогательного конуса торсагеликоида, касающегося заданной винтовой поверхности по винтовому ходу точки 11'. Радиус п окружности основания этого вспо­ могательного конуса равен отрезку kl пер­ пендикуляра, опущенного из точки к на

прямую hl2.

Цилиндрическая винтовая ли­

ния радиусом

гі и шагом, одинаковым с

ш а г о м базовой линии, является ребром воз­

врата торса-геликоида, касающегося вин­ товой поверхности по ходу точки 11'.

Угол ai наклона к плоскости

Qv каса­

тельной плоскости khli,

k'h'H'

равен уг­

лу а наклона к плоскости

Qv, образующих

вспомогательного конуса торса-геликоида. Угол ou определен из прямоугольного тре­ угольника (левая сторона фронтальной про­ екции), у которой один катет равен 0,5S, а другой — я п .

П Л О Щ А Д Ь П О В Е Р Х Н О С Т И П Е Р Е Н О С А

Поверхность переноса можно рассматри­ вать как составную поверхность, представ­ ленную бесконечно б о л ь ш и м числом беско­ нечно малых поверхностей цилиндров. На-

§ 100. П л о щ а д ь п о в е р х н о с т и п е р е н о с а

На рис. 503 путем

построений определе38 9

ны радиусы ro, r i , г2,

... цилиндрических

вин­

товых линий — ребер возврата

торсов-гели­

коидов,

касающихся

винтовой

поверхности

по ходам точек 00', IV, 22', ... и определены

углы ао, аі, аг, ... наклона к плоскости

Qv

касательных плоскостей торсов-геликоидов.

Можно принять, что каждый торс-гели­

коид имеет с заданной винтовой

поверх­

ностью общую бесконечно узкую винтовую

ленту п л о щ а д ь ю AF, которая на плоскость

проекций H проецируется бесконечно узкой

кольцевой лентой п л о щ а д ь ю Д/ .

 

 

Между этими площадями имеется сле­

дующая

зависимость:

 

 

 

 

Д/ = AF cos а.

 

 

 

 

 

Воспользуемся этой зависимостью. П р о ­

ведем

внизу чертежа

вертикальную

пря­

м у ю / — / и, отложив на ней горизонтальную

проекцию главного меридионального

сече­

ния, отметим проекции точек 0,

1, 2, ...

про­

изводящей линии. Через эти точки

проведем

прямые линии, перпендикулярные к пря­

мой / — I , и отложим на них отрезки, равные

соответственно длинам дуг горизонтальных

проекций ходов точек 0,

1, 2,

ограничен­

ных данными кривыми линиями тп и cd. Концы этих отрезков наметят кривую ли­ нию ей. П л о щ а д ь контура 04ие0 равна пло­ щади контура mndcm.

Затем строим кривую линию, абсциссы которой (если прямую J—/ принять за ось ординат) равны соответственно величинам

çôjrj. К а ж д у ю из абсцисс кривой линии

увеличиваем в число раз, равное числовой величине соответствующей абсциссы кривой линии ей. Таким путем наметим кривую ли­ нию e\Ui. Площадь контура 04и\е\0 равна площади заданного отсека рассматривае­ мой винтовой поверхности.

§100

правляющими линиями таких цилиндриче­ ских поверхностей являются различные по­ ложения производящей линии, а направ­ ления образующих цилиндров определяются



Г л а в а X V I . П л о щ а д и п о в е р х н о с т е й

390

направлениями соответствующих

касатель­

направления траектории точек производя­

 

ных к траекториям точек производящей ли­

щей линии. Определим кривые линии пере­

 

нии.

 

 

 

 

сечения слагаемых цилиндров

плоскостями,

 

Н а рис. 504 поверхность переноса

задана

перпендикулярными к о б р а з у ю щ и м этих ци­

 

производящей линией ab, а'Ь' и направлени­

линдров. Они определяются как проекции

 

ем переноса — кривой

ак, а'к'.

Определим

производящей линии ab, а'Ь' на плоскости,

 

площадь поверхности, ограниченную на­

перпендикулярные к о б р а з у ю щ и м таких ци­

 

чальным и конечным положениями произ­

линдрических поверхностей.

Направления

 

водящей линии и ходами крайних ее точек.

образующих цилиндров указывают каса­

 

Пусть

поступательные

бесконечно

малые

тельные к кривой линии ак,

а'к'.

 

перемещения производящей линии ab, а'Ь'

На рис. 504 показаны построения нату­

 

равны

AL, где L — длина кривой ак^ а'к! —

ральной величины проекции

производящей

Р и с . 504


§ 101. П л о щ а д ь к о н и ч е с к о й у л и т к и в р а щ е н и я

линии на плоскость, перпендикулярную к

Аналогичными построениями

определя-

391

касательной кривой ак, а'к' в начальной ее

ются и другие точки пересечения соответ­

 

точке

аа'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ствующих образующих цилиндра плоско­

 

Н а производящей кривой ab, а'Ь' пометим

стью.

Геометрическим

местом

этих

точек

 

ряд точек и проведем через них прямые,

в смещенном положении плоскости является

 

параллельные касательной

к кривой ак, а'к'

кривая

линия

АоВо,

которая

представляет

 

в точке аа'. Выберем некоторую плоскость

собой натуральную величину проекции про­

 

тпе,

т'п'ё,

перпендикулярную

к этой

каса­

изводящей

кривой ab, а'Ь'

поверхности

пе­

 

тельной. Вращением вокруг фронтали

 

те,

реноса

на

плоскость

тпе,

т'п'ё.

 

 

 

т'е' эту плоскость приведем в положение,

Повторяя такие же построения, находим

 

параллельное фронтальной плоскости про­

проекции производящей

линии

поверхности

 

екций

V.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переноса

на

плоскостях,

перпендикуляр­

 

Фронтально - проецирующая

 

плоскость

ных к касательным в соответствующих

 

образующей

цилиндра,

проходящей

через

точках

кривой

ак,

а'к'

— направлении

пе­

 

точку аа' перпендикулярно к плоскости

тпе,

реноса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т'п'ё,

пересекает фронталь

плоскости

в

Выбираем две взаимно перпендикуляр­

 

точке

а

горизонтально-проецирующая

ные прямые и принимаем их за оси коорди­

 

плоскость этой образующей пересекает го­

нат. П о оси абсцисс

откладываем длины L

 

ризонталь плоскости

в

точке

22'.

 

 

 

дуг кривой ак, а'к' направления переноса

 

Определяем

смещенную

фронтальную

поверхности, а

по оси

ординат

длины

LQ

 

проекцию 20'

точки 22'. Из точки 20'

перпенди­

кривых линий, полученных от пересечения

 

кулярно к смещенной горизонтали

плоскости

соответствующих

слагаемых

 

цилиндров

 

проведем прямую линию до пересечения

ее

плоскостями, перпендикулярными к их об­

 

в точке Ао прямой а'Г.

Точка

А0

является

разующим .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

смещенной

фронтальной

проекцией

точ­

Площадь, ограниченная осями коор­

 

ки пересечения с плоскостью тпе,

т'п'ё

динат,

крайней ординатой и кривой ли­

 

образующей

цилиндра,

 

проходящей

 

че­

нией

концов

спрямленных

кривых

L Q ,

 

рез

точку

ad

его

направляющей

 

ли­

равна площадизаданной поверхности пе­

 

нии ab, а'Ь'.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

реноса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П Л О Щ А Д Ь К О Н И Ч Е С К О Й У Л И Т К И В Р А Щ Е Н И Я

 

 

§101

 

 

 

 

Пусть коническая улитка вращения за­

нечным

положениями

производящей

ее

дана аксоидом-конусом и производящей

линии.

 

 

 

 

замкнутой

плоской фигурой,

составленной

Воспользуемся, как

и для

поверхностей

из двух ветвей циклоиды.

 

вращения, теоремой Паппа — Гюльдена. Эта

На

рис.

505

производящая

конической

площадь, согласно теореме, равна длине

улитки вращения представлена в касательной

дуги производящей линии, умноженной на

к аксоиду-конусу плоскости в начальном ее

длину дуги, описанной центром тяжести

положении. В этой же плоскости представ­

производящей линии.

 

 

 

лена и развертка аксоида-конуса как отпеча­

Длина одной арки циклоиды равна 8г.

ток поверхности, которую обкатывает без

Центром тяжести периметра производяще­

скольжения плоскость заданной производя­

го контура является точка Ос — центр

сим­

щей линии

улитки вращения. Аксоид-конус

метрии

фигуры.

 

 

 

показан

на

рис.

491. Определим площадь

П р и м е ч а н и е .

Если

производящей

поверхности, ограниченной начальным и ко­

линией является асимметричная кривая

или


§ 102. П л о щ а д ь п о в е р х н о с т и К а т а л а и а

Г л а в а X V I . П л о ш а л и п о в е р х н о с т е й

3 9 4 лизма Qv. При принятом направлении плос­ кости параллелизма, как указывалось выше, горизонтальные проекции образующих по­ верхности являются касательными к гори­ зонтальной проекции линии сужения.

На заданной поверхности намечаем ряд кривых линий, горизонтальные проекции которых — эвольвенты горизонтальной про­ екции ab линии сужения. Касательные к

этим

кривым линиям составляют

прямые

углы

с соответствующими

образующими

поверхности.

 

 

 

Определим площадь отсека

поверхности,

ограниченного кривыми линиями

тп,

т'п'

и ик,

и'к' и образующими — начальной

тп,

т'п' и конечной кп, к'п'. Заданную поверх­ ность рассматриваем состоящей из бесконеч­ но большого числа бесконечно узких лент, ог­ раниченных каждая двумя бесконечно близ­ кими кривыми линиями, горизонтальные проекции которых — эвольвенты кривой ab.

Каждую бесконечно узкую ленту м о ж н о рассматривать принадлежащей торсу, ко­ торый огибает касательные плоскости к по­ верхности, гроведенные в точках построен­ ной на поверхности кривой линии. Касатель­ ные плоскости определяются образующими поверхности, проходящими через точки ка­ сания, и касательными, проведенными в точках касания к кривым линиям, построен­ ным на поверхности.

Каждую бесконечно узкую ленту можно представить прямоугольником, площадь ко­ торого Af = LAs, где L — длина кривой ли­ нии, построенной на поверхности, a As — бесконечно малая ширина ленты. Отрезки As лежат на образующих поверхности и проеци­ руются на плоскость проекций H без иска­ жения.

Для определения площади заданного от­ сека поверхности сначала найдем натураль­ ные длины ряда построенных на поверхности

кривых линий ик, и'к',

тп, т'п'. Длины

этих кривых линий

определены м е т о д о м

развертывания их горизонтально-проециру­ ющих цилиндров. Они представляются кри­ выми линиями UК, MN.

Проведем горизонтальную прямую ли­ нию MU, которую примем за образующую поверхности и отметим на ней точки ее пересечения кривыми линиями, построенны­ ми на поверхности.

Примем эту прямую линию за ось аб­ сцисс.

Ординатами являются длины соответ­ ствующих кривых линий, проведенных на поверхности. Таким построением наметится кривая линия N К.

Площадь, ограниченная этой кривой ли­ нией, осью абсцисс и крайними ординатами, равна площади заданного отсека поверх­ ности.

§1

П Л О Щ А Д Ь П О В Е Р Х Н О С Т И О Д И Н А К О В О Г О

І и З ( Р А В Н О Г О ) С К А Т А

 

 

 

Н а рис. 507 показана поверхность одина­

 

кового ската, образующие которой накло­

 

нены

под углом а к плоскости Q. Поверх­

 

ность

ограничена

крайними образующими,

 

кривой линией AB,

лежащей в плоскости Q,

 

и кривой линией CD. Определим площадь

 

этой

поверхности.

 

 

 

Поверхность одинакового ската пред­

 

ставлена как улитка вращения,

образован­

 

ная производящей прямой, находящейся в

 

плоскости (подвижном аксоиде), касатель­

 

ной к проецирующему цилиндру

(неподвиж­

 

ному

аксоиду).

 

 

Поверхность одинакового ската, как и поверхность каждого из торсов, можно рас­ сматривать как предельную суммарную по­ верхность, составленную из бесконечно боль­ шого числа бесконечно малых треугольни­ ков. На поверхности одинакового ската сла­ гаемые — бесконечно малые треугольни­ ки — составляют один и тот же угол а с плоскостью Q, по которому определяется скат поверхности. Ортогональные проекции таких треугольников на плоскосуи Q опре­ деляют ортогональную проекцию поверх­ ности на эту плоскость.