курс лекции по начерательной геометрии
.pdf71
На рис. 8.6 изображен элементарный чертеж призматической поверхности, на рис. 8.7 - основной чертеж её отсека. Контурными линиями отсека являются ломаные a и a1 (границы отсека) и
ребра l1, l2, l3.
l2
a2
l1
a1
Рис. 8.4
l2 l12
g2 |
1 |
|
a2 |
l22
a2
|
a11 |
g1 |
2 |
|
l1 |
l1 l11
a1
Рис. 8.5
l12 a12
|
l2 |
l2 |
l2 |
|
A2 |
|
A2 |
|
l23 |
|
|
|
|
|
|
B2 |
|
|
B2 |
|
D2 |
D2 |
|
a2 |
|
|
|
||
|
D1 |
D1 |
l21 |
a1 |
|
|
|
|
|
A1 |
B1 |
A1 |
|
B1 l3 |
|
|
l11 |
|
1 |
|
l1 |
|
|
|
|
l1 |
|
a11 |
|
|
|
|
Рис. 8.6 Рис. 8.7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРИМЕР 8.1. |
Задана |
призматическая |
|
поверхность |
|
|
||||||||||||||||||
Ô{l(l,a)(li |
a,li |
l)}, a - ломаная (рис. 8.8). 1. Построить проекции произ- |
||||||||||||||||||||||
вольной точки M, принадлежащей Ô. 2. Построить проекцию N2 |
точки |
|||||||||||||||||||||||
N Ô по известной проекции N 1 . |
3. |
|
Определить, |
принадлежит ли |
||||||||||||||||||||
поверхности Ô заданная точка F. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
l2 |
|
i |
|
|
|
|
|
|
Произвольную |
точку |
M строи- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ли с помощью произвольной обра- |
|||||||||||||||||
|
|
|
l2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
M2 |
|
|
|
|
|
|
|
зующей li : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
l12 |
|
|
|
1. li |
|
li |
|
|
|
|
4. li |
|
|
li |
|
|||||
12 |
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
a |
. |
l |
2 |
1 . |
||||||||||
|
|
N2 |
|
|
l22 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
2 |
2 |
|||||
|
|
22 |
F2 |
|
2. 11 =l1i a1. |
|
|
|
5. M1 |
|
l1i. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
32 |
|
|
|
3. 12 |
|
a2. |
|
|
|
|
|
6. M2 |
|
|
i |
|
||||
a2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проекцию N2 точки N искали |
|||||||||||||||
a1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
с использованием образующей l 1 , |
|||||||||||||||
|
|
|
|
31 |
|
|
|
проходящей через точку N: |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1. l11 l1 |
l11 |
|
|
|
N1. 4. l12 l2 l12 22. |
|||||||||||
|
|
21 |
|
|
l11 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
11 |
|
N |
|
F1 |
l2 |
2. 2 |
|
=l1 |
a |
|
. |
|
|
|
5. N |
|
|
l1. |
|
|||||
|
|
|
1 |
|
1 |
3. |
|
1 |
1 |
a2. |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|||
|
M1 |
|
i |
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
l1 |
|
|
|
|
Для |
определения |
принадлежности |
|||||||||||||||
|
|
|
l1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
точки F поверхности Ô делалась попытка |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
Рис. 8.8 |
|
построить образующую l2, проходящую |
|||||||||||||||||||||
|
|
через точку F: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1. l2 |
l l2 |
F . |
|
2. 3 |
=l2 |
a . |
3. 3 |
|
a |
1 |
. |
|
4. l2 |
|
l l2 |
3 |
||||||||
2 |
2 |
2 |
2 |
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
1 |
1. |
Вывод: F1 l21 F l2 F Ô.
ПРИМЕР 8.2. Построить основной чертеж отсека цилиндрической поверхности Ô{t(m,t)(t m,ti t)}, границами которого являются
направляющая m, образующие |
t1 и t2, пересекающие m |
в точках |
||
À и Â, и линия k, лежащая в плоскости S |
Ï1 (рис. 8.9, |
а), |
если |
|
заданы элементарный чертеж |
поверхности |
(m, t), точки A,B |
m |
|
и плоскость S. |
|
|
|
|
Проведем проекции образующих t1 A и t2B - линий обреза отсека, а также контурных образующих отсека относительно Ï1 (t3 и t4) и Ï2 (t5). Так как SÏ1 и kS, то на Ï1 линия k проецируется
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
73 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в отрезок k |
1 |
S |
1 |
, расположенный между точками 3 |
1 |
и 4 |
1 |
(3 =t |
3 |
S |
1 |
; |
||||||||||||
|
|
=t4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|||||
4 |
1 |
S ). Проекция k эллипса k строилась с использованием проек- |
||||||||||||||||||||||
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ции k1 |
по точкам M i, ГА построения одной из которых имеет вид: |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
1. |
M i |
|
k |
1 |
. |
4. N |
2 |
m |
2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2. t1i |
|
M1i , t1i t1 . |
5. t2i |
N 2, t2i |
t2. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
3. N |
1 |
= m |
1 |
|
ti . |
6. M i |
ti . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Проекции 12-52 |
характерных точек 1-5, лежащих на контурных |
образующих отсека, определялись по горизонтальным проекциям
точек 11 |
-51 на уже построенных проекциях образующих t1 -t51 . |
||||||||
На рис. 8.9, б показано наглядное изображение отсека (умень- |
|||||||||
шенное). |
|
|
12 |
|
t21 |
t22 |
|
|
|
а) |
|
|
|
|
б) |
k |
|||
|
|
22 |
|
|
|
i |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4 |
3 |
|
|
42 |
t2 |
|
t1 |
|
|
t |
t |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
k2 |
t |
|
|
m2 |
t2 |
|
|
i |
|
|
|||
|
|
M2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
t25 |
52 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 B2 |
N2 |
31 |
t13 |
|
|
|
|
|
|
B1 |
|
|
21 |
k1 |
t12 |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 |
t15 |
|
m |
|
|
|
|
t1i |
|
|
|
|
B |
|
|
|
N1 |
M1i |
t1 |
|
|
|
||
A1 |
|
|
|
11 |
|
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
m1 |
|
|
|
|
41 |
S1 |
t1 |
Рис. 8.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3. Линейчатые поверхности с плоскостью параллелизма (поверхности Каталана)
Формула линейчатой поверхности с плоскостью параллелизма (поверхности Каталана) имеет вид: Ô{(a,b,S)(li a, li b, li S)}. Все образующие этих поверхностей пересекают две направляющие и параллельны плоскости параллелизма.
74
Если направляющие a и b скрещивающиеся прямые, то поверхность называют гиперболическим параболоидом или косой плоскостью; если одна из направляющих прямая линия, а вторая кривая линия, то поверхность называют коноидом; если обе направляющие кривые линии, то поверхность называют цилиндроидом. Элементарные чертежи гиперболического параболоида, коноида и цилиндроида приведены соответственно на рис. 8.10 - 8.12.
b2 |
d2 |
b2 |
d2 |
b2 |
d2 |
b1 |
d1 |
b1 |
d1 |
b1 |
d1 |
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
|
|
Рис. 8.10 |
|
Рис. 8.11 |
|
Рис. 8.12 |
Гиперболический параболоид и коноид называют прямыми, если прямолинейная направляющая перпендикулярна плоскости параллелизма. На рис 8.13 и рис. 8.14 для прямого коноида Ô решается ОПЗ в постановке, когда требуется определить, принадлежит ли поверхности Ô точка М(M1 ,M2). При этом на рис. 8.13 поверхность Ô задана элементарным чертежом (заданы направляющие a и b, плоскость параллелизма S, причем b S), а на рис. 8.14 задан основной чертеж отсека коноида, ограниченный линиями a, b и образующими l1 , l2. В результате выполненных на рис. 8.13 и 8.14 построений оказалось, что точка M принадлежит образующей l поверхности Ô, поэтому M Ô. Проекции образующей l строились согласно ГА:
1. |
l2 M2; l2 S2. |
3. 11 |
a1. |
2. |
12 = a2 b2. |
4. l1 |
11,b1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
|
a |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S2 |
a2 |
|
l22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
l2 |
|
|
M2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
M2 |
|
|
||
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
b2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l2 |
|
|
|
||
|
|
a1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a1 |
|
l21 |
|
|
l1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b1 |
|
|
l1 |
|
11 |
|
M1 |
|
b1 |
||
11 |
|
M1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l11 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Рис. 8.13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8.14 |
|
|||||||||
ПРИМЕР 8.3. |
|
Построить основной |
|
чертеж |
отсека коноида |
||||||||||||||||
Ô{t(m,b,S)(ti m,ti |
|
b, |
ti |
S)}, заданного элементарным чертежом (за- |
|||||||||||||||||
даны m, b и S |
Ï1, а также 1,2 |
m), если границами отсека являются |
|||||||||||||||||||
линия m, образующие t1 , |
t2 (t1 |
1; t2 |
|
|
2) |
и линия k |
D, D |
Ï2 |
|||||||||||||
(рис. 8.15, а). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На 1-м этапе строился достаточно плотный каркас образующих |
|||||||||||||||||||||
ti, включая линии обреза t1 |
и t2, а также линию t3 |
видимости по- |
|||||||||||||||||||
верхности относительно Ï2 (t3 =Ô |
si |
Ï2). Образующие t i строи- |
|||||||||||||||||||
лись согласно ГА: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1. N i |
|
|
m |
2 |
. |
|
2. N i |
m |
1 |
. |
3. t2i |
N i |
, t i |
S . |
||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
||
|
4. B2i |
= b2 |
|
|
t2i . |
5. B1i |
b1 . |
6. t1i |
N1i ,B 1i . |
|
|||||||||||
На 2-м этапе строилась линия q1 - проекция линии q видимости |
|||||||||||||||||||||
поверхности относительно Ï1 : q =Ô |
si |
|
|
Ï1 . Она является огибаю- |
|||||||||||||||||
щей проекций ti образующих t. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее были найдены проекции k1 |
и k2 |
линии обреза k |
D. |
||||||||||||||||||
Так как D |
Ï2, то |
k1 |
|
и |
D1 |
и |
k1 представляет собой отрезок, огра- |
||||||||||||||
ниченный точками |
Ê |
1 |
|
Ê1. |
Проекция k |
2 |
строилась приближенно |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
по точкам Êi с использованием проекции k1 |
и проекций образующих |
||||||||||||||||||||
ti по ГА: |
1. |
Ê1i = k1 |
|
t1i . |
|
|
|
2. |
|
K2i |
t2i . |
|
|
При определении видимости контурных линий отсека использовался метод конкурирующих точек и учитывалось, что крайние относительно плоскости проекций контурные линии видны всегда, а поверхность является оболочкой (рис. 8.15, а).
76
На рис. 8.15, б дано наглядное изображение построенного отсека.
а)
|
|
|
t32 |
k2 |
t2i |
|
N 2i |
|
|
|
B2i |
m |
2 |
|
|
K2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
b2 |
|
|
t2 |
22 |
|
S2 |
12 |
|
|
|
||
N1i |
m1 |
|
|
|
|
|
21 |
t22 |
|
||
11 |
i |
t13 |
|
|
|
|
|
t1 |
|
|
|
|
|
|
|
q1 |
|
|
t11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
K1 |
D1 |
|
|
|
K11 |
|
|
k1
K1i
t21 b1 B1i
б)
Рис. 8.15
77
На рис. 8.16 приведен основной чертеж отсека гиперболического параболоида Ô{t(a, b, Ï2)(ti a b; ti)}, границами которого являются линии a, b и образующие t1 и t2, проходящие соответственно через точки A, Ba. Для получения чертежа сначала строят
достаточно плотный дискретный каркас образующих |
ti , включая |
||||||||||
образующие t1 |
A и t2 |
B. В результате определяют отрезки линий |
|||||||||
обреза отсека: [A,B] |
a, [D,E] b, [A,D] |
t1, |
[B,E] |
t2 |
и получают |
||||||
возможность провести |
B2 |
|
|
|
|
D2 |
|||||
проекцию p2 |
|
парабо- |
|
|
р2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
лы |
p |
как огибающую |
ti |
|
|
|
|
b2 |
|||
проекций t |
i |
образую- |
|
|
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2 |
|
|
a2 |
|
|
|
|
|
|
щих ti . Парабола p - |
|
|
2 |
E |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
линия касания поверх- |
|
A2 |
t1 |
2 |
2 |
|
|||||
|
|
1 |
|||||||||
ности |
гиперболичес- |
|
A1 |
2 |
|
|
|||||
1 |
|
|
|
t1 |
|||||||
кого |
параболоида |
ti |
|
|
|
|
D1 |
||||
проецирующими луча- |
|
|
|
|
|
||||||
ми, |
перпендикуляр- |
1 |
|
|
|
|
|
||||
a1 |
|
|
|
|
b1 |
||||||
ными Ï2 . |
|
|
|
|
|
t12 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
B1 |
|
|
E1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 8.16 |
|
|
8.4. Линейчатая поверхность с тремя направляющими
В самом общем случае линейчатая поверхность задается тремя направляющими линиями:
Ô{l(a,b,d)(li a, li b, li d)}.
Если две или три направляющие являются кривыми линиями, необходимо проводить дополнительные исследования на предмет существования линейчатой поверхности. Если же кривой линией является только одна направляющая, то линейчатая поверхность
существует всегда.
Если все три направляющие прямые линии, то в общем случае образуется однополостный гиперболоид, а в частном случае, когда направляющие расположены в параллельных плоскостях, - гиперболический параболоид.
78
На рис. 8.17 элементарным чертежом задана линейчатая поверхность с тремя направ-
ляющими a, b, d, причем одна из них (b) является проецирующей прямой, и показано построение проекций произвольной точки M, принадлежащей поверхности. Для этого строились проекции образующей l, начиная с l2b2.
12
d |
2 |
l2 a2
a1
|
l1 |
|
11 |
d |
1 |
|
|
Рис. 8.17
d2
М2
22
2 |
1 |
М1 |
|
d1
Л Е К Ц И Я 9
ВИНТОВЫЕ И ЦИКЛИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ
9.1. Винтовые поверхности
В учебном курсе будут рассматриваться только линейчатые винтовые поверхности - геликоиды. Их формула имеет вид:
Ô{t(j,k,f)(ti k,ti j;tj=f)},
где k - цилиндрическая винтовая линия; j - прямая, ось винтовой линии и геликоида; f - постоянный угол наклона образующей t i к оси j. Задавая геликоид, необходимо указать направление винтовой линии (геликоида). Если при вращении точки вокруг оси по часовой стрелке, точка удаляется от наблюдателя, то винтовая линия называется правой, а если приближается, то левой. Обычно ось j располагают перпендикулярно одной из ПП. В этом случае винтовая линия k проецируется на эту ПП в окружность, а на другую - в синусоиду.
Если угол f наклона образующей к оси равен 90О, то геликоид называют прямым, а если f = 90О, то наклонным. Формулу прямого
геликоида можно записать так: Ô{t(k,j)(t i k,ti |
j;t j)}. |
|
|
Точки на геликоидах, как поверхностях линейчатых, строятся с |
|||
помощью их образующих прямых. |
|
|
|
На рис. 9.1, а |
приведен элементарный чертеж |
прямого |
|
геликоида - заданы |
проекции оси j, винтовой |
линии k, |
а также |
79
точка A и направление вращения, определяющие направление винтовой линии (на рис. 9.1, а она правая). На рис. 9.1, б дано наглядное изображение отсека этой поверхности, на котором для
большей выразительности показан дискретный каркас образующих |
||||||||||||||||
` |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линий. На рис. 9.1, а в соответствии с приведенными ниже ПА и ГА |
||||||||||||||||
построены проекции произвольной точки M прямого геликоида: |
|
|||||||||||||||
ПА: . ti |
F. |
Г А: . 1. 11 |
k1. |
|
|
|
|
. 1. M 1 |
t1i. |
|
||||||
. M |
ti. |
2. |
12 |
=(11,12) k2. |
|
|
2. M |
2 |
=(M |
1 |
,M ) |
ti . |
||||
|
|
3. |
ti |
j |
|
,1 |
|
. |
|
|
|
|
2 |
2 |
||
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
а) |
j |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ti |
1 |
|
; |
ti |
j |
|
. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
4. |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
k2 |
|
12 t2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
A2
õ12
t1i
11
M 1
A1 |
j1 |
k1 |
Рис. 9.1 |
|
На рис. 9.2, а представлен элементарный чертеж наклонного геликоида Ô, а на рис. 9.2, б - наглядное изображение отсека этой поверхности.
Элементарный чертеж включает в себя проекции винтовой линии k, её оси j, а также точки À k, определяющей направление винтовой линии (на рис. 9.2, а винтовая линия левая). Однако этих образов не достаточно для построения проекций образующих t
80
наклонного геликоида, так как угол f их наклона к оси j искажается, причем для каждой образующей различным образом (исключение - углы наклона контурных образующих).
а) |
j2 |
|
б) |
|
|
|
|
k2 |
|
|
|
T |
M2 |
|
|
2 |
|
22 |
|
|
|
|
|
f |
|
t2 |
|
A2 |
|
|
l2 |
õ1 2 |
m2 |
12 |
|
A1 |
|
|
|
|
|
11 |
21 |
l1 t1 |
|
M1 |
|
j1 |
T1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
k1 m1 |
|
|
|
Рис. 9.2 |
При построении образующих наклонного геликоида принимают, |
|||
что любая его образующая t |
параллельна соответствующей обра- |
зующей l конической поверхности вращения, образующие которой наклонены к оси вращения под тем же углом f. Для упрощения построений оси конической поверхности и геликоида совмещают, а отсек конической поверхности, ограниченный вершиной T и окружностью m, задают так, чтобы проекции m и винтовой линии k на плоскость проекций, перпендикулярную оси j, совпадали, а вторая проекция окружности m находилась на оси проекций (на рис. 9.2, а
m1 k1 |
и m2 õ1 2 ). Перед построением образующей t геликоида |
строят |
параллельную ей образующую l конической поверхности. |