Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Начертательная геометрия курс лекций

..pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
8.1 Mб
Скачать

Министерство высшего и среднего специального образования РСФСР

Л Е Н И Н Г Р А Д С К И Й ОРДЕНА Л Е Н И Н А

П О Л И Т Е Х Н И Ч Е С К И Й

И Н С Т И Т У Т

имени М. И. КАЛИНИНА

В. С. БАСКАКОВ, Н. С. МЕНЬШИКОВ,

Е. Д. РЯБКОВ,

С.Ф. ФЕДОРОВ

НА Ч Е Р Т А Т Е Л Ь Н А Я

ГЕ О М Е Т Р И Я

КУ Р С Л Е К Ц И Й

Издание второе

1 9 7 3

Настоящее переработанное издание содержит разделы курса начертательной геометрии, читае­ мого на факультетах Ленинградского политехни­ ческого института имени М. И. Калинина. Изла­ гается метод прямоугольного (ортогонального) проецирования и разделы аксонометрии, встречаю­ щиеся в практике машиностроения.

Введение,

гл. I

и

II написаны

доцентами

Н. С. Меньшиковым,

гл.

III и IV — Е.

Д. Рябко-

вым,

гл.

V — В.

С.

Баскаковым,

гл. VI —

С. Ф.

Федоровым.

 

 

 

Рецензент — кафедра начертательной геометрии и графики Ленинградской лесотехнической академии

имени С. М. Кирова

Г # # . п у б л и ч н а я

••учие'-техничв-ная \

#м*лиотвка ССоР

\

s Э К З Е М П Л Я Р

I

В В Е Д Е Н И Е

Для понимания 'содержания технических учебников, кон­ струкций сооружений, машин, приборов, аппаратов и пр. бу­

дущему инженеру следует знать ів совершенстве

язык тех­

ники — инженерную

графику.

Все

инженерные

замыслы

прошлого, настоящего

и будущего люди техники

выражают

с помощью чертежа.

Понятие

графики

общее для

техники и

искусства. Художественная графика — изобразительное ис­ кусство, пользующееся комбинациями точек, линий, штрихов и контрастов белого и черного цветов как средством для вы­

полнения

изображений

(например,

гравюра на

металле,

офорт, ксилография—резьба по

дереву и т. п.). Техническая

г р а ф и к а — область прикладной

геометрии, которая

изучает

способы

математических

соотношений

посредством

точек и

линий на поверхности чертежа. Тѳничеакая графика вклю­ чает инженерную графику, графическую математику, дина­ мику, графостатиіку, номографию, фотограмметрию и т. п. Узкая область технической графики, изучающая методы полу­ чения графических изображений — геометрических форм на поверхности (преимущественно на плоскости), называется ин­ женерной графикой. Инженерная графика включает начерта­ тельную геометрию, техническое черчение, рисование, карто­ графию.

Начертательная геометрия дает изложение и обоснование методов изображения пространственных форм, имеющих три измерения, на плоскости, имеющей два измерения, и способы решения задач геометрического характера по заданным изо­ бражениям этиіх форм.

Начертательная геометрия как наука прошла долгий путь, прежде чем ее законы приняли ясный и точный смысл, опре­ деляющий ее содержание в настоящее время.

В процессе производства развивались виды графических изображений, а параллельно с ними совершенствовались при­ емы графических построений этих изображений. Две тенден­ ции наблюдались в развитии этой науки: улучшение нагляд­ ности изображения и улучшение удобоизмеряѳмости изобра-

1*

3

жѳний. Первое необходимо было для живописи, а второе — для инженерного искусства.

Начертательная геометрия как наука была создана фран­ цузским инженером Гаспаром Монжем (1746— 1818 гг.), вы­ пустившим в 1795 году свой курс лекций. В России этот курс впервые был издан ів 1816 году на французском языке препо­ давателем Института для корпуса .инженеров путей сообще­ ний Карлом Потье. В том же году курс был переведен на рус­ ский язык преподавателем этого же института Я. А. Сева­ стьяновым.

Большим недостаткам прямоугольных проекций по методу Г. Монжа является их ненаглядность. Поэтому возникла не­ обходимость создания методов, позволяющих выполнять на­ глядные, понятные івісем изображения. В 1818 г. англичанин Виллиам Фэрич предложил способ изометрических проек­ ций. Другие ученые разработали еще ряд методов, и сейчас составной частью курса начертательной геометрии является раздел «Аксонометрия».

Начертательная

геометрия

тесно

связана с математикой,

с разделом ее — аналитической

геометрией, решает те же за­

дачи, но более наглядным, простым, графическим

путем, при­

годным для

практики

производства

и

других

направлений

приложения

этой

науки. Для

успешного овладения

курсом

необходимо

хорошее

знание геометрии,

особенно ее

втоторй

части — стер еометрии.

Чтобы получить верное представление о каком-либо пред­ мете, существующем или проецируемом, необходимо изобра­ зить его. Изображения бывают рельефные (модели) и поверх­ ностные (панорамы, картины, фото, рисунки, чертежи). Наи­ более употребительными являются изображения на поверхно­ сти и, в частности, на плоскости. К последним относятся ли­ нейные изображения — рисунки и чертежи. Для производст­ венных целей наиболее удобным изображением является ли­ нейное, дающее верное, неискаженное представление о форме, выполненное в соответствии с размерами предмета и назы­ ваемое чертежом. Пользуясь методами начертательной гео­ метрии, начиная с точки, прямой, плоскости, тела, учащийся постепенно усваивает законы построения изображений и, следовательно, приобретает навыки чтения изображений, по­

строенных другими людьми по этим же

(Правилам.

Любой

предмет, видимый

нами, запечатлевается

в нашем сознании

и изображается на

рисунке или чертеже

сочетанием

линий

в форме геометрической фигуры. Положение и размеры от­ дельных линий этой фигуры зависят от размеров и положе­ ния соответственных линий на предмете. У человека, один раз получившего представление о связи предмета с его изобра­ жением, при рассматривании какого-либо изображения в соз- 4

нании возникает геометрическое представление. Оно же воз­ никает и запечатлевается при рассматривании самого пред­ мета. Все это вызывает усиленную работу мышления ,и раз­ вивает пространственное представление, без которого немыс­ лима плодотворная работа инженера, так как всякая новая машина, сооружение, прибор рождается первоначально в соз­ нании человека, а потом переносится на чертеж, по которому воплощается в реальные формы. Для практической деятель­ ности будущего инженера курс начертательной геометрии в приложении к черчению имеет такое же значение, как грамматика для человека, умеющего читать и писать.

Таким образом, начертательная геометрия представляет собой:

1) (систему методов и способов изображения пространст­ венных форім на плоскости;

2)систему способов решения в пространстве задач гео­ метрического характера по заданным изображениям;

3)средство развитии пространственного представления будущего инженера;

4)основу для выполнения изображений курса черчения. При выполнении всех изображений применяется метод про­

екций (латинское слово projicere—бросить вперед; француз­ ское слово projection). Рассматриваются два метода: цент­ ральное (или коническое, полярное) и параллельное (или цилиндрическое) проецирование.

 

Г Л А В А I

 

ТОЧКА И ПРЯМАЯ

ЛИНИЯ

§

1. Методы проецирования

Метод

центрального

проецирования

Пусть .в пространстве

даны точка S и какая-то поверх­

ность К —' это может быть

плоскость, поверхность цилиндра,

шара, сферы и пр. В дальнейшем за поверхность будем при­

нимать плоскость

(рис. 1). Люібая

прямая, проведенная

через

 

точку S, должна пересекать пло­

 

скость

К

в

 

единственной

точке.

 

Возьмем

в

пространстве точку А

 

и проведем

через 5

и

А

прямую

 

до

пересечения

с

плоскостью К

 

в точке а. В этом случае точку а

 

будем

называть

проекцией

точ­

 

ки А, точку А — объектом

проеци­

 

рования, линию Аа — проецирую­

 

щей

прямой,

точку

S — центром

 

или полюсом

проекций, плоскость

 

К — плоскостью

проекций,

а

сам

 

процесс проведения линии Аа и

 

определения

 

точки

пересечения

 

а —

 

проецированием.

 

 

 

 

Если на

прямой

5 а

взять

еще

какие-либо точки

А\ и А2, то, очевидно,

проекции

их

сольют­

ся с точкой а. Следовательно, а есть геометрическое место всех точек проецирующей прямой Sa.

Изменим положение центра или точки А, положение про­ екции а на плоскости К также будет изменяться, если одно­ временно не меняется положение плоскости К. Можно иметь столько проекций одной точки А, сколько будет взято поло­ жений S, А и К.

Пусть дана теперь в пространстве система точек А, В, С (рис. 2). Проведя через стих проецирующие прямые и по­ строив точки .пересечения их с К, получим проекцию системы точек. Очевидно, что осе высказанное относительно одной точки будет действительно и для системы точек. Если между А и В шять еще точки Е и F, лежащие на прямой, то сово­ купность проецирующих прямых линий, проведенных через S, А, Е, F, В, образует плоскость, называемую проецирующей. Линия ab — результат пересечения этой плоскости с К — слу-

 

 

 

 

 

 

Рис. 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж і И І Т проекцией AB

как

геометрическое

место

точек пересече­

ния нсех проецирующих

линий с плоскостью

К.

 

 

 

Между

 

точками

В

а

С івзят

непрерывный

 

ряд

точек

M, N,...,

С, расположенных по кривой линии, проведены про­

ецирующие

линии

SB,

SM,...,

 

SC

и

построены

проекции

b, т, п,...,с.

 

Геометрическим

местом

проецирующих

прямых

здесь будет проецирующая

поверхность.

BMN...

 

 

 

Точка

S — вершина

конуса;

линия

С — направ­

ляющая;

прямая,

проходящая

через

S и какую-либо точку

М, — образующая.

Такой

метод

проецирования

называют

центральным

(полярным или

коническим), так

как все про­

ецирующие прямые исходят из одной

общей

точки — верши­

ны конической

поверхности

(полюса

или

центра).

 

 

Линии Ьтп... с и aef...

b называют

центральными

или ко­

ническими

проекциями

линий

BMN...

 

С и AEF...

 

В.

 

7

Поместив

точку зрения

(наш

глаз)

в

под юс 5,

 

будем

смотреть на точки А, Е, F, В, М,...,

С. Лучи зрения в этом

случае совпадут с проецирующими

прямыми SA,

SE,...,

SC

и в нашем

сознании

останется представление

о

положении

точек в

пространстве.

Если смотреть

теперь

на

проекции

а, е, /,...,

с при отсутствии

оамих точек Л,

 

С, то в на­

шем сознании

возникнет

представление

о

положении

этих

точек в пространстве. Изображение

на рис. 2 дает

представ­

ление, каким імы видим или /сможем

увидеть предмет из опре­

деленной

точки зрения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел

начертательной

 

геометрии, излагающий

способы

построения

изображений

предметов

такими,

какими

они ка­

жутся человеку при рассмотрении их в пространстве, назы­

вается /перспективой

(от латинского слова perspieere — видеть

насквозь,

или ясно,

хорошо видеть). Перспективой принято

называть

не только

науку, излагающую

'совокупность

спосо­

бов и приемов, используемых для получения таких

изображе­

ний, но и сами эти изображения.

 

 

 

 

 

 

В основе перспективных изображений лежит метод цент­

рального проецирования. Таким образом, центральную

(кони­

ческую, полярную)

проекцию как изображение на плоскости

картины какой-либо

системы точек называют ее линейной

перспективой. Перспективное

изображение

дает

представле­

ние о двух

качествах

предмета: о форме,

о цвете

и

тенях,

какими мы их видим

или сможем

увидеть

из определенной

точки зрения. Чисто геометрическая

сторона — точное

изобра­

жение на плоскости

проекции

(картине)

положения

каждой

воспроизводимой точки,

как імы видим, называется

линейной

перспективой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрение изображения с чисто физической .стороны —•

передача

оттенков

света

и тени каждой

части

изображения

называется

воздушной

перспективой.

 

 

 

 

 

Изображениями, выполненными таким методом, пользу­ ются в архитектуре, рисовании, кино, фотографии, т. е. когда необходимо иметь верное, согласное с действительностью, естественное представление о предмете. На рис. 2 видно, что проекция aefb на плоскости К больше самой линии AEFB. Если же плоскость К\ расположить между полюсом 5 и точ­ ками AEFB, то проекция aefb на эту плоскость будет меньше истинной длины AEFB.

Для целей машиностроения изображения должны давать истинные формы и размеры предмета и быть измеримыми. Изображения, выполненные центральным (коническим) мето­ дом проецирования, не удовлетворяют этим условиям.

8

 

 

 

Метод

 

параллельного

 

 

 

или

цилиндрического

проецирования

 

Предположим в пространстве систему точек ABE,

пло­

скость К и точку 5 — центр

проецирования (рис. 3). Проек­

цией ABE на

плоскость К

будут точки а, Ь, е. Изменим

поло­

жение

центра

S,

удалив

его

от

плоскости К

налево,

в точ­

ку Si.

Тогда проецирующие

прямые SA, SE,

SB и проекции

a, b, е изменят свое положение; проекции a, b, е сблизятся. Удалив теперь точку 5 в бесконечность, можем условно счи-

Рис. 3

тать проецирующие прямые SA, SB, SE взаимно параллель­ ными и параллельными линии Т — направлению перемеще­ ния центра S (рис. 4). В этом случае проекции а, Ь, е на пло­ скости К займут между параллельными проецирующими ли­ ниями «ажое^то одно предельное положение. Проекции а, Ь, е, построенные посредством параллельных проецирующих па­ раллельно данному направлению, называются параллельны­ ми. Направление Т называется направлением проецирования. При изменении направления проецирования Т или положения плоскости К соответственно будет меняться положение про­ екций точек на плоскости К. Проецируя какую-либо линию MN, будем иметь совокупность проецирующих линий, прове­ денных через каждую точку параллельно выбранному направ-

9

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ