книги из ГПНТБ / Бубенников, А. В. Начертательная геометрия учебник
.pdfГ л а в а I V . О б о б щ е н н ы е ч е р т е ж и п л о с к и х ф и г у р
70
Р и с . |
95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
построим гармонически расположенные точ - |
Пусть отрезок AB (рис. 96) прямой |
линии |
|||||||||
ки и на обобщенном чертеже прямые углы. |
разделен точками С и |
В внутренним и внеш |
|||||||||
|
ним |
делением |
в |
отношении: |
|
|
|
|
|||
|
|
CA |
DA _ |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cß ~ DB ~ |
Т ~ |
|
|
|
|
|
|||
|
|
Точки А, В, С и D в этом случае называют |
|||||||||
|
гармонически |
|
расположенными, |
а |
точки |
С |
|||||
|
и |
D — гармонически |
сопряженными |
отно |
|||||||
|
сительно отрезка |
AB*. |
|
|
|
|
|||||
|
|
Н а |
рис. |
97 точка |
D, гармонически |
со |
|||||
|
пряженная с точкой С относительно |
отрез |
|||||||||
|
ка AB, найдена следующим образом- |
Через |
|||||||||
|
концы А м В прямой линии AB |
|
проведем |
||||||||
|
параллельные прямые AI и ВЗ. На прямой AI |
||||||||||
|
отложим равные отрезки AI и А2. |
Находим |
|||||||||
|
точку 3 на пересечении прямых Cl |
и |
ВЗ. |
||||||||
|
Прямая 32 пересекается прямой AB в иско |
||||||||||
|
мой точке |
D. |
|
|
|
|
|
|
|
Р и с . 97
* О т г р е ч . apjJ-UUta — с в я з ь . Р а с п о л о ж е н и е че т ы р е х т о ч е к п р я м о й , п р и к о т о р о м д в е т о ч к и д е л я т о т р е з о к , с о с т а в л е н н ы й д в у м я д р у г и м и т о ч к а м и , в н у т р е н н е или в н е ш н е , в о д н о м и т о м ж е о т н о
ш е н и и .
Точки, гармонически сопряженные с точ ками относительно некоторого отрезка, можно найти, основываясь на известной теореме :
Т е о р е м а . |
Биссектрисы |
внутреннего и |
|||
внешнего |
углов |
треугольника |
делят проти |
||
волежащую сторону |
на части, |
пропорцио |
|||
нальные |
прилегающим |
к |
ним |
сторонам |
|
(рис. 98). |
|
|
|
|
|
Через точки А к В проведем дугу окруж ности произвольного радиуса и разделим ее точкой 1 пополам. Находим точку 2 пере сечения прямой 1С с окружностью. Как видно, ^А2С= ^В2С.
В точке 2 восставляем перпендикуляр к прямой 2С и отмечаем точку D его пересе чения с прямой AB.
По теореме имеем:
АС : СБ = А2 : В2
или
АС : СВ = AD : DB.
Таким образом, точка D является гар монически сопряженной с точкой С относи тельно отрезка AB.
На рис. 99 показан также прием построе ния точки D, сопряженной с точкой С относительно отрезка AB. На отрезке AB, как на диаметре, строим дугу окружности и определяем точку К пересечения окружности с перпендикуляром к AB в центре О этой окружности. Проводим прямую КС до пе
ресечения |
ее в точке D с |
перпендикуля |
||
ром BD, |
восставленным к прямой AB в точ |
|||
ке В. Точку |
D по дуге окружности радиусом |
|||
BD переносим на прямую AB. Эта точка |
||||
является |
искомой. |
|
|
|
Приведенные выше построения дают воз |
||||
можность определить геометрическое |
место |
|||
вершин |
углов, биссектрисы |
которых |
про |
ходят через точку С, а стороны — через точки А и В (рис. 100). Строим точку D, гармонически сопряженную с точкой С по
отношению |
отрезка |
AB. |
|
На отрезке CD, как на диаметре, |
строим |
||
окружность. |
Л ю б а я |
точка Е этой |
окруж |
ности является вершиной угла, для которого прямая СЕ — биссектриса.
Г л а в а I V . О б о б щ е н н ы е ч е р т е ж и п л о с к и х ф и г у р
72Рассмотрим несколько примеров. Пример. По известной линии обобщения
построить недостающую проекцию abc тре угольника abc, a'b'c' при условии, чтобы угол при вершине b равнялся заданному углу а, a биссектриса этого угла соответствовала высоте треугольника a'b'c' при вершине Ь' (рис. 101).
Р е ш е н и е . Высоту при вершине V и стороны треугольника a'b'c' продолжим до пересечения их с основной линией обобще ния. Проекции ab и Ьс сторон, а также бис
сектриса угла при вершине b пройдут через полученные точки 22', 33' и 1Г.
На отрезке 23 строим равнобедренный треугольник 2оЗ, имеющий угол 2а при вер шине о. Из точки о, как из центра, радиу сом о2 описываем окружность. Эта окруж ность является геометрическим местом вер
шин всех треугольников, имеющих |
углы а и |
о б щ у ю сторону 23. Определяем |
точку 4, |
гармонически сопряженную с точкой / от
носительно отрезка 23, |
и на отрезке 14, |
как на диаметре, строим |
окружность углов. |
Р и с . 101
§ 25. Позиционные задачи на о б о б щ е н н ы х ч е р т е ж а х
Э та окружность является геометрическим местом вершин углов, стороны которых проходят через точки 2 и 3, а их биссектри сы — через точку 1.
На пересечении построенных окружнос тей находим точку Ь; определяем направле ние обобщения ЪЪ'. Путем таких построений определяем искомые проекции вершин тре угольника.
Пример. Построить недостающую про екцию abc треугольника abc, a'b'c' так, чтобы биссектриса угла при вершине b соответст вовала биссектрисе угла при вершине Ь', а угол при этой вершине равнялся данному углу а (рис. 102).
Р е ш е н и е . Проведем биссектрису угла при вершине Ь'; продолжим ее и стороны треугольника a'b'c' до пересечения их с ос
новной |
линией обобщения. |
На отрезке 13, |
73 |
|||||
как на основании, строим |
равнобедренный |
|
||||||
треугольник с углом при вершине 2а. Из |
|
|||||||
этой вершины, как из центра, проводим ок |
|
|||||||
ружность радиусом оЗ. Определяем точку 5, |
|
|||||||
гармонически |
сопряженную |
с точкой 4 от |
|
|||||
носительно отрезка 13. На отрезке |
45, как |
|
||||||
на, диаметре, |
строим |
окружность, |
которая |
|
||||
является |
геометрическим |
местом |
|
вершин |
|
|||
углов |
со |
сторонами, |
проходящими |
через |
|
|||
точки |
1 |
и 3; |
биссектриса |
проходит |
через |
|
||
точку 4. Точка b пересечения этих окружнос |
|
|||||||
тей является искомой — по ней определяют |
|
|||||||
направление обобщения и остальные верши |
|
|||||||
ны искомого |
треугольника. |
|
|
|
Пример. Построить недостающую про екцию abc треугольника abc, a'b'c' так, чтобы двум высотам треугольника a'b'c' соответ-
Р и с. 102
Г л а в а I V . О б о б щ е н н ы е ч е р т е ж и п л о с к и х ф и г у р
Р и с . 103
ствовали |
две |
высоты |
треугольника |
abc |
|
(рис. 103). |
|
|
|
|
|
Р е ш е н и е . |
Построим |
высоты |
тре |
||
угольника а'Ь'с' при вершинах V и а; |
про |
||||
должим |
их и стороны |
этого |
треугольника |
до пересечения с основной линией обобще ния. Через точку V проводим также прямые, параллельные стороне а'с' и высоте а'е'.
На отрезках 12 и 34, как на диаметрах, стро им окружности.
Углы 2'Ь'Г и 2Ы, а также З'Ъ'4' и ЗЪ4 —
прямые. Поэтому точка Ь находится в точке пересечения построенных окружно стей. По точке Ъ определяют направление обобщения и остальные вершины треуголь ника.
В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и
1. В ч е м с о с т о и т п р и н ц и п д в о й н о г о п а р а л л е л ь н о г о п р о е ц и р о в а н и я н а о д н у п л о с к о с т ь ?
2. |
К а к о е |
с о о т в е т с т в и е н а з ы в а ю т р о д с т в е н |
н ы м ? |
|
|
3. |
К а к и е |
ч е р т е ж и н а з ы в а ю т о б о б щ е н н ы м и ? |
4. |
Ч т о н а з ы в а ю т о с н о в н о й л и н и е й о б о б щ е н |
н о г о ч е р т е ж а и к а к ее о п р е д е л я ю т ?
5. |
Ч т о н а з ы в а ю т п о к а з а т е л е м о б о б щ е н и я ? |
6. |
М о ж н о л и о р т о г о н а л ь н ы е ч е р т е ж и р а с |
с м а т р и в а т ь к а к о б о б щ е н н ы е ? Е с л и м о ж н о , т о п о ч е м у ?
7. К а к и е т о ч к и п р я м о й н а з ы в а ю т г а р м о н и ч е с к и р а с п о л о ж е н н ы м и и к а к и е г а р м о н и ч е с к и с о п р я ж е н н ы м и ?
Г Л А В А V
СПОСОБЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ П Р О Е К Ц И О Н Н О Г О ЧЕРТЕЖА
Две ортогональные проекции геометри ческого образа определяют его положение в пространстве. Однако произвольное поло жение такого геометрического образа отно сительно плоскости проекций не всегда удобно для решения ряда позиционных и метрических задач. Здесь происходит иска жение в проекциях проецируемых форм, отсутствует необходимая наглядность как объекта в целом, так и отдельных его эле ментов.
Во многих случаях решение задач зна чительно упрощается, если прямые линии и плоскости геометрического образа явля ются проецирующими относительно плос костей проекций.
Различные требования к чертежу, а так же необходимые условия для упрощения решения ряда позиционных и метрических задач требуют построения новых, дополни тельных проекций, исходя из двух заданных. Дополнительные проекции позволяют полу чить либо вырожденные проекции отдель
ных элементов, либо их натуральные вели чины. Построение новых, дополнительных проекций называют преобразованием черте жа. Такое преобразование может быть вы полнено следующими способами:
п е р е м е н о й ( з а м е н о й ) плоскос |
|
тей проекций с условием, что рассматрива |
|
емый объект или его элементы займут |
одно |
из частных положений относительно |
новой |
плоскости проекций; |
|
п е р е м е щ е н и е м |
( в р а щ е н и е м ) |
геометрического образа в пространстве так, чтобы он занимал, согласно условию по ставленной задачи, какое-то частное поло
жение относительно плоскости |
проекций; |
|
п е р е м е н о й |
н а п р а в л е н и я |
|
п р о е ц и р о в а н и я |
как с |
оставлением |
существующей системы плоскостей проек ций, так и с одновременным введением новой плоскости проекций.
Рассмотрим эти способы преобразования чертежей геометрических образов и покажем их практическое применение.
З А М Е Н Ы П Л О С К О С Т Е Й П Р О Е К Ц И Й |
§26 |
П Р Е О Б Р А З О В А Н И Е П Р О Е К Ц И О Н Н О Г О Ч Е Р Т Е Ж А С П О С О Б О М |
|
Ортогональные проекции на две взаимно перпендикулярные основные (горизонталь ную и фронтальную) плоскости проекций позволяют видеть предмет сверху и спереди.
Однако в некоторых случаях предмет необ ходимо видеть и с других сторон.
При решении геометрических задач за данный чертеж не всегда может быть удоб-
§ 26. Преобразование проекционного чертежа с п о с о б о м замены плоскостей проекций
Проекция а\ точки А на плоскости VJ определяется на перпендикуляре к дополни тельной оси и отстоит от нее на величи ну zA , равную расстоянию от точки А до горизонтальной плоскости проекций Н. Ве
личину zA |
легко |
определить |
из |
основного |
чертежа. |
|
|
|
|
Замена |
одной |
из плоскостей |
проекций |
|
не всегда |
может |
разрешить |
поставленную |
задачу. Иногда приходится менять две и
более |
плоскостей. |
|
|
|
|
||
Пример. |
Определить расстояние от |
точ |
|||||
ки /с/с' |
до |
прямой |
ab, |
a'b' (рис. |
107). |
|
|
Р е ш е н и е . |
Расстояние |
от |
точки |
до |
|||
прямой |
определяем |
отрезком |
перпендику |
ляра, опущенного из точки на прямую. Вы бираем систему плоскостей проекций, где отрезок ab, a'b' является проецирующим относительно какой-то плоскости проекций. Перпендикуляр, опущенный из точки на такую прямую, параллелен плоскости про екций и проецируется на эту плоскость в натуральную величину.
Ч т о б ы выбрать плоскость проекций пер пендикулярно к отрезку прямой произволь
ного |
положения, |
необходимо |
произвести |
||||||
две |
замены плоскостей |
проекций. |
|
|
|||||
|
В |
системе плоскостей |
проекций |
Н |
пря- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ѵу и |
|
мая |
параллельна |
плоскости проекций |
|||||||
проецируется на нее в натуральную |
величи |
||||||||
ну |
(ai'W). |
|
|
|
|
|
|
||
|
В |
системе плоскостей |
проекций |
|
пря |
||||
мая |
перпендикулярна |
к |
плоскости |
проек |
|||||
ций |
Н\ и проецируется на нее |
в виде |
точ |
||||||
ки |
йі = |
bi. |
|
|
|
|
|
|
|
|
На |
этой же плоскости проекций |
соответ |
ствующими построениями определяем про
екцию кі |
заданной точки Ick'. |
|
Проекция кіеі является натуральной |
ве |
|
личиной расстояния от точки кк' до |
пря |
|
мой ab, |
a'b'. |
|
Проекции ке и к'е' перпендикуляра ке, |
к'е' |
|
в основной системе плоскостей проекций |
определяем соответствующими построения ми, переходя от конечной системы плоскос тей проекций к начальной.
77
Р и с . 107
Г л а в а V . С п о с о б ы п р е о б р а з о в а н и я п р о е к ц и о н н о г о ч е р т е ж а
78 |
Пример. |
Определить |
расстояние |
между |
прямыми . |
Намечая |
новую |
проекцию |
хіу\ |
||||||||
параллельными |
прямыми |
ab, а'Ь' и cd, e'd' |
перпендикуляра, |
обратными |
построения |
||||||||||||
(рис. 108). |
|
|
|
|
|
|
|
ми |
находим |
его |
основные |
проекции |
|||||
|
Р е ш е н и е . |
Задачу |
решаем |
способом |
ху, |
х'у'. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
двойной замены плоскостей проекций. Одну |
Способом замены плоскостей |
проекций |
|||||||||||||||
из плоскостей проекций выбираем перпен |
определим |
натуральную величину |
плоского |
||||||||||||||
дикулярно к данным прямым . |
Проекции |
геометрического образа, заданного треуголь |
|||||||||||||||
прямых на плоскость, им перпендикуляр |
ником abc, a'b'c' |
в |
горизонтально-проеци |
||||||||||||||
ную, преобразуются в точки. |
Расстояние |
рующей плоскости NH (рис. 109). |
|
|
|||||||||||||
между ними |
определяет |
расстояние |
м е ж д у |
Выбираем дополнительную |
горизонталь |
||||||||||||
прямыми . |
|
|
|
|
|
|
|
но-проецирующую плоскость проекций Vi |
|||||||||
|
Выбирая |
плоскость Vi параллельно пря |
параллельно плоскости геометрического об |
||||||||||||||
м ы м ab, а'Ь' и cd, e'd', определяем их допол |
раза. Направления проецирования (линии |
||||||||||||||||
нительные проекции ai'bi |
и C\â\ . |
|
связи) точек геометрического образа на чер |
||||||||||||||
|
Выбирая |
плоскость Hi перпендикулярно |
теже составляют |
прямой угол со следом |
NH |
||||||||||||
к |
прямым, |
определяем |
их |
проекции афі |
его |
плоскости. |
|
|
|
|
|
|
|||||
и Cidi. |
|
|
|
|
|
|
|
Пусть горизонтальная базовая |
плоскость |
||||||||
|
На плоскость |
Hi |
прямые |
проецируются |
отсчета проходит через точку сс'. Проведем |
||||||||||||
в |
точки. |
|
|
|
|
|
|
|
линию отсчета и отметим величины zA — z c |
||||||||
|
Перпендикуляр, |
опущенный |
из |
любой |
и zB—zc |
разностей |
аппликат |
вершин |
тре |
||||||||
точки одной прямой на другую, |
проециру |
угольника. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ется на плоскость проекций Hi |
без |
иска |
На новом (дополнительном) направле |
||||||||||||||
жения. Он и определяет |
расстояние |
между |
нии |
проецирования |
точки |
сс' |
произвольно |
§ 26. П р е о б р а з о в а н и е п р о е к ц и о н н о г о ч е р т е ж а с п о с о б о м з а м е н ы п л о с к о с т е й п р о е к ц и й
Р и с . 109
намечаем точку- Су — проекцию точки сс на выбранную плоскость проекций. Перпен дикулярно к линиям связи проводим линию отсчета.
На направлениях проецирования других точек ad и ЬЪ' заданного геометрического об раза от линии отсчета откладываем соответ
ствующие им величины zA—zc |
и |
zB—zc |
||
разностей аппликат. Определяем |
точки |
а / |
||
и Ъ\'. Проекция я / е / с У |
представляет |
собой |
||
натуральную величину |
треугольника |
abc, |
||
a'b'c'. |
|
|
|
|
Если отсек плоскости занимает произ вольное положение относительно плоскостей проекций, то натуральная величина опреде
ляется |
с |
помощью |
замен |
двух |
плоскостей |
79 |
||||||||
проекций. Дополнительно к основному |
чер |
|
||||||||||||
тежу последовательно строятся два чертежа |
|
|||||||||||||
отсека |
плоскости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Первый дополнительный чертеж пред |
|
|||||||||||||
ставляет |
собой |
положение |
отсека |
плоско |
|
|||||||||
сти |
в |
проецирующей |
плоскости; |
второй |
|
|||||||||
(с помощью известных построений) опре |
|
|||||||||||||
деляет натуральную |
величину |
отсека |
плос |
|
||||||||||
кости. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассмотрим построение первого допол |
|
|||||||||||||
нительного |
чертежа. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Пусть отсек произвольно расположенной |
|
|||||||||||||
плоскости |
|
представляется |
треугольником |
|
||||||||||
abc, a'b'c' (рис. 110). В плоскости |
треуголь |
|
||||||||||||
ника строим |
горизонталь Ы, Ь'Г или фрон- |
|
||||||||||||
таль |
Ь2, Ь'2'. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Если дополнительная плоскость проек |
|
|||||||||||||
ций перпендикулярна к горизонтали, то тре |
|
|||||||||||||
угольник перпендикулярен к этой |
плоскости |
|
||||||||||||
проекций, т. е. он занимает |
положение |
про |
|
|||||||||||
ецирующей |
плоскости. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Если дополнительная плоскость проек |
|
|||||||||||||
ций перпендикулярна к фронтали, то тре |
|
|||||||||||||
угольник перпендикулярен к этой |
плоскости |
|
||||||||||||
проекций и занимает также относительно ее |
|
|||||||||||||
положение |
проецирующей |
плоскости. |
|
|
||||||||||
При перезадании плоскости из общего |
|
|||||||||||||
положения |
в |
проецирующую |
горизонталь |
|
||||||||||
и фронталь |
плоскости |
указывают |
направ |
|
||||||||||
ления дополнительных плоскостей проек |
|
|||||||||||||
ций. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На чертеже горизонтальная проекция Ы |
|
|||||||||||||
горизонтали Ы, Ь'Г определяет |
направление |
|
||||||||||||
проецирования |
в дополнительной |
системе |
|
плоскостей проекций -^. На соответст вующем направлении проецирования (ли нии связи) намечаем проекцию с\ точки сс'. Перпендикулярно к линиям связи строим линию отсчета. Пользуясь разностью zB —zc аппликат точек ЪЪ' и сс', строим дополни тельную проекцию Ьі точки bb'.
Проекции Ci и Ьі точек сс' и ЬЪ' опреде ляют положение следа МѴІ плоскости, ко торая является проецирующей относительно плоскости проекций К. Угол а наклона следа МѴІ плоскости к направлению оси проекций
является углом наклона плоскости