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

Лекц

.pdf
Скачиваний:
43
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
2.18 Mб
Скачать

МЕТОДИ ПРОЕКЦІЮВАННЯ ТА ОСНОВНІ ЇХ ВЛАСТИВОСТІ.

В основу методу нарисної геометрії покладений метод проекцій, який дозволяє

отримувати відображення просторових фігур на площині або поверхні. Згідно з цим методом

кожній точці тривимірного простору ставиться у відповідність точка двовимірного простору

(площини) (рис.І.1).

 

Ai = Пi SA

 

Елементи проеціювання:

S

 

S називається центром проекціювання;

A

S – проекціюючим променем;

Пi – площиною проекцій;

 

Аi – проекцією точки А на площину

 

проекцій Пі.

 

Πi

 

 

Рис. I.1

Метод проекцій включає два випадки: центральне та паралельне проекціювання.

При центральному проектуванні проекціюючі промені (рис.І.1) виходять з однієї точки – центра проекціювання S, який знаходиться на визначеній (заданій) відстані від площини проекцій Πi.

Для побудови центральної проекції mi кривої лінії m необхідно вибрати на цій лінії деяку кількість точок, побудувати їх проекції і з'єднати відповідною лінією (рис.І.2а). При центральному проекціюванні кривої лінії проекціюючі промені утворюють в просторі конічну поверхню, тому цей вид проекціювання має й іншу назву – конічне проекціювання.

a)

S

б)

 

S

 

 

 

m

m

Πi

 

φ

 

Πi

 

 

 

mi

mi

 

 

 

 

Рис. I.2.

Основні властивості проекціювання:

1.Проекцією точки є точка (А,В,С,М – рис.І.3.).

2.Проекцією прямої є пряма (m – рис.І.3), в окремому випадку, - точка(n – рис.І.3).

3.Проекція площини є площина, в окремому випадку, якщо збігається з напрямком проекціювання, – пряма.

4.Якщо точка належить прямій, то і проекція точки належить проекції прямої.

5.Якщо прямі паралельні, то і їх проекції паралельні між собою.

6.Відношення відрізків прямої дорівнює відношенню проекцій цих відрізків.

7.Точка перетину проекцій прямих, що перетинаються, є проекцією точки перетину цих прямих (М – рис.І.3).

Прямокутне (або ортогональне) проекціювання, крім наведених вище, характеризується ще наступними властивостями:

1.Проекція відрізка не може бути більшою самого відрізка.

2.Якщо відрізок паралельний площині проекцій, то він проектується на неї в натуральну величину (CD – рис.І.3).

3.Проекція геометричної фігури не змінює своєї величини і форми при паралельному переміщенні площини проекцій.

A

 

D

 

 

М

 

n

C

 

 

m

B

 

 

Di

 

 

Ai

 

ni

 

 

mi

 

 

Мi

Bi

 

Ci

 

Пi

 

Рис. I.3.

 

 

ОРТОГОНАЛЬНІ ПРОЕКЦІЇ ТОЧКИ, ПРЯМОЇ, ПЛОЩИНИ. ЕПЮР МОНЖА.

Двохплощинна, трьохплощинна системи, епюр Монжа. Проекція точки.

Метод прямокутних проекцій ґрунтується на тому, що предмет за допомогою прямокутного проекціювання одночасно зображають на кількох взаємно перпендикулярних площинах проекцій.

 

 

 

z

 

 

Π2

S1

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

A

 

 

 

S2

x

ІІ

І

 

 

 

 

 

ІІІ ІV

А1

 

 

 

 

 

П1

y

 

 

 

Рис. I.4.

Розглянемо дві взаємно-перпендикулярні площини, які ділять простір на 4 частини, що називаються чвертями або квадрантами (рис.І.4). Така модель називається двохплощинною. Відповідно площина П1 називається горизонтальною площиною проекцій, а П2 - фронтальною площиноюпроекцій.

При двох напрямах проекціювання, що прийняті в системі прямокутних проекцій, довільна точка Азображується парою точок (А1 – горизонтальна проекція, А2 – фронтальна проекція).

Відстань точки простору (А) до площин проекції П1 дорівнює відстані її фронтальної проекції (А2) до осі ОХ, а відстань доП2 – від А1 до осі

 

Креслення, що маєпроекції на двох полях проекцій, позиційно повне та метрично визначене.

 

Але іноді крім двох основних проекційнеобхідно дати ще проекцію на третю площину.

 

В ролі третьої площини (поля проекцій) найчастіше вибирають профільну площину проекцій

П3, перпендикулярну до П1

та П2 (рис.І.5), тому третя проекція точкиА3

називається профільною.

Така модель називається трьохплощинною.

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

б)

z(-y)

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П2

 

П3

 

 

Π2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А2

А3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

А3

Π3

 

х(-y)

 

y(-x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

ІІ

І

 

 

VI

V

А1

 

 

 

ІІІ

ІV

А1

 

VII VIII

 

 

 

 

 

 

 

45

k

 

 

 

 

 

 

 

П1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Π1

 

y

 

 

y(-z)

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.I.5.

 

При побудові комплексного креслення або епюра Монжа з трьох прямокутних проекцій

площину П2

приймають нерухомою, а площини П1

та П3 суміщують з нею обертанням

навколо осей x та z. Площини /поля/ проекцій П1, П2

та П3, перетинаючись по трьох лініях,

задають просторову декартову систему координат (рис.І.5а). Точка О є початком координат,

вісь х - віссю абсцис, вісь у - віссю ординат та вісь z - віссю аплікат. Проекції А1

та А2 лежать

на одній вертикальній лінії, а проекції А2

та А3 – на одній горизонтальній лінії, які

називаються лініями зв’язку.

 

 

 

 

 

 

Розгорнемо площини, які утворюють просторову декартову систему координат після

суміщення їх з площиною П2 (рис.І.5б). Побудуємо бісектрису k кута у(-z), О, у(-x) та

зобразимо проекції точки А в площинах П1, П2 і П3. Ламана лінія зв’язку, яка з’єднує

проекції А1 та А3 складається з двох відрізків (горизонтального та вертикального) з вершиною

на бісектрисі кута у(-z), О, у(-x). Частину цієї ламаної інколи замінюють дугою кола. Таким

чином, між горизонтальною та профільною проекціями існує ламана горизонтально-

вертикальна лінія зв’язку.

 

 

 

 

 

 

 

Бісектрису k називають постійною прямою комплексного креслення.

 

 

Площини проекцій П1, П2

та П3 ділять тривимірний простір на вісім частин, які

називаються октантами. Знаки координат, які відповідають томучи іншому октанту, наведені в

таблиці 1.

 

 

 

 

Таблиця 1

 

 

 

 

 

 

 

Знаки координат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Октанти

1

2

3

4

5

6

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+

+

+

+

-

-

-

-

y

+

-

-

+

+

-

-

+

z

+

+

-

-

+

+

-

-

Якщо одна з проекцій точки знаходиться на осі, то точка простору належить одній із площин проекцій і розташована на границі чвертей.

Якщо відстані від проекцій точок до осі рівні, то точка простору належить бісекторній площині. Бісекторна площина – це площина, яка ділить чверті навпіл. Площина, яка проходить через 1 і 3 чверті, називається 1 бісекторною площиною і позначається буквою К, площина, яка проходить через 2 і 4 чверті – 2 бісекторною площиною і позначається буквою U.

 

 

D II

 

K П2

 

C1

D1

M1≡ M2

K2

A2

N2

 

 

 

x12

 

D2 P1≡ P2

 

K1 T2

B1

 

M U

A1

 

 

C2

 

 

 

A I

C III N1

 

T1

B2

 

 

N k

T П1

 

B IV

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. I.6.

 

 

Приклад 1. Побудувати комплексне креслення точок А(-30,-20,40) та В(10,30,-10) і визначити октанти простору, в яких вони розташовані. Комплексне креслення точок наведене на рис. І.7. В практиці користуються І чвертю, тому подальший матеріал буде

подаватися стосовно неї.

 

 

z (-y)

A VI

 

 

 

 

A3

40

A2

 

 

 

 

20

A1

 

 

 

Π2

10

 

-30

 

 

x (-y)

 

 

y (-x)

Π1

B2

 

 

B3

 

10

 

 

 

 

B1

30

B IV

 

 

 

k

Рис. I.7.

 

y (-z)

 

Приклад 2. Побудувати точку В, симетричну заданій точці А(30, 25, 15) відносно горизонтальної площини проекцій, та накреслити наочне зображення цих точок (рис.І. 8а,б).

Точка А знаходиться у першому октанті а симетрична до неї точка В знаходитиметься у четвертому октанті на тій самій відстані від П1, що і задана точка. Тому координати точки В залишаться тими ж що і у точки А, зміниться лише знак координати z на від`ємний. Отже, нам залишається побудувати проекції точки А з координатами (30, 25, 15), В – (30, 25, -15). Побудова проекцій точок показана на рис.І.8.

а)

 

z

 

б)

 

 

z'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А3

 

 

 

15

 

 

А2

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А2

 

 

А3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х12

30

 

 

 

 

 

А

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

В3

 

 

 

 

y'

В2

 

 

х'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В3

 

 

 

 

 

 

В2

А1В1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А1В1

25

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. I.8.

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ізометрію починаємо будувати з осей, кут між якими1200 (рис.І.8б). На осях ox, oy, oz

відкладаємо задані координати та прямими, паралельними до відповідних осей, добудовуємо

призми, ребра яких є перпендикулярами до площин проекцій. Позначаємо точки А, В та їх

проекції на П1 1 В1), П2 2 В2), П3 3 В3). Горизонтальні проекції точок збігаються.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проекції прямої.

 

 

 

 

По відношенню до площин проекцій пряма може займати як загальне, так і окреме

положення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пряма, яка не паралельна жодній з площин проекцій, називається прямою загального

положення (рис.І.9).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точки перетину прямої з площинами проекцій називають слідами прямої.

На рис. 9

показаний епюр прямої та знаходження її слідів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

F2≡ F

 

Π2

 

 

 

 

F2≡F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2

 

 

 

 

 

 

 

 

B2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

 

 

 

 

H2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F1

x

H2

 

 

 

 

F1

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1

1

 

 

 

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H1≡ H

 

 

 

 

 

 

H1≡H

 

 

 

Π1

y

 

 

 

 

Рис.I.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Натуральна

величина

відрізка

прямої

П2

 

 

 

 

а)

загального положення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В0

 

 

Для

 

визначення

натуральної

величини

 

 

 

 

 

відрізка прямої загального положення (рис.І.12)

 

 

 

 

 

 

скористаємося

методом

 

прямокутного

 

 

 

 

В2

П3

трикутника.

Розглянемо

трикутник

АВ1

 

 

β

 

 

А2

 

В

 

(рис.І.12а),

 

який

є прямокутним (кут

В1А

 

 

 

 

 

х12

2

 

12

 

 

прямий), А1 – горизонтальна проекція відрізка

 

1

 

 

 

 

 

АВ (катет), В1=ZB-ZA (катет), АВ – натуральна

 

21

 

 

В1

 

величина (гіпотенуза). Якщо обернути цей

 

А

α

В0

 

 

 

 

трикутник

навколо відрізка

А1

до

положення

 

 

А1

 

 

 

паралельного П1, на г

оризонтальній проекції

 

 

 

 

 

 

 

П1

 

 

 

(рис.І.12б)

отримаємо

прямокутний

трикутник

 

 

 

В0

 

б)

 

 

 

 

А1В1В0, де А1В1– горизонтальна проекція

 

 

 

 

 

 

 

 

 

відрізка (перший катет), В1В0 ZB-ZA

(другий

 

 

 

 

 

 

катет), А1В0 – шукана натуральна величина

 

 

 

 

 

 

відрізка АВ

(гіпотенуза). Висновок: натуральна

 

 

β

 

В2

 

величина

 

відрізка

прямої

 

загального

 

А2

 

12

 

положення

гіпотенуза

прямокутного

 

 

 

 

х12

 

 

 

 

трикутника, один з катетів якого – проекція,

 

 

 

В1

 

другий катет – різниця координат, що

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

відсутні на проекції, де проводиться побудова

 

 

 

α

 

 

(при побудові натуральної величини на

 

 

 

 

В0

 

 

 

 

 

горизонтальній проекції –

ZB-ZA,

 

на

 

А1

 

 

 

Рис.І.12

фронтальній проекції – YA-YB).

 

Натуральна

 

 

 

 

 

 

величина на фронтальній проекції будується аналогічно.

 

 

 

 

 

Одночасно визначається і кут α нахилу прямої до горизонтальної площини проекцій П1.

Щоб знайти кут нахилу прямої до фронтальної площини проекцій, відповідну побудову

треба виконати на полі П2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямі окремого положення – це прямі, які паралельні або перпендикулярні площинам проекцій.

Прямі, паралельні до однієї з площин проекцій – прямі рівня і називаються горизонтальною (h), якщо вона паралельна до горизонтальної площини проекцій П1; фронтальною (f), якщо вона паралельна до фронтальною площини проекцій П2; профільною прямою (р), якщо вона паралельна до П3. Відрізки прямих зображуються в натуральну величину на площині проекцій, якійвони паралельні, інша проекція завжди буде паралельною до осіох, oy, oz.

 

 

 

 

Прямі рівня

 

 

 

 

Рис.І.10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П2

 

 

 

f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

 

 

M2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h2

A2

C2

F2 ≡F

 

A

 

 

p2

 

М

 

p3

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

M3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

 

 

 

 

α

 

 

 

A2

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

B2

 

 

A

 

 

 

 

х12

 

 

 

 

H2

B

 

 

A3

 

 

 

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

β

 

 

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

C1

f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1 A1

 

 

A1

B1 H1 ≡H

p1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M1

 

 

 

 

П1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h2

A2 C2

F2 ≡F

f2

A

2

 

 

 

M2

 

β

p3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

 

 

 

 

 

α

B2

 

 

 

A3

α

 

 

 

 

 

 

 

A2

 

х12

 

F1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H2

 

 

F1≡ H2

H3

 

 

 

х12

 

 

х12

 

 

β C1

 

 

 

 

F2

H1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F3

 

 

 

 

 

f1

 

 

 

 

 

A1

 

 

 

h1

A1

 

 

 

 

H1 ≡ H

 

 

p1

 

 

 

 

 

A1

B1

 

 

M1

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) горизонтальна пряма (h)

б) фронтальна пряма (f)

 

в) профільна пряма (р)

На рис.І.10 представлені наочні зображення та ортогональні проекції прямих окремого положення. Побудовані також сліди цих прямих, позначені кути нахилу прямих до площин проекцій. Пряма АС (рис.І.10,а) горизонтальна, оскільки вона паралельна до П1, горизонтального сліду (Н) не матиме, в натуральну величину відрізок проекціюється на П1, кут нахилу прямої до П2 β. АВ (рис.І.10,б) – відрізок фронтальної прямої, в натуральну величину проектується на П2, знаходиться під кутом α до П1, фронтальний слід відсутній. АМ (рис.І.10,в) – відрізок профільною прямої, натуральна величина його проектується на П3, кут нахилу до П1 α, до П2 β.

Прямі, перпендикулярні до площин проекцій, називають проекціюючими: АК (рис.І.11,а)

відрізок горизонтально проекціюючої або вертикальної, АР (рис.І.11,б) відрізок фронтально проекціюючої або глибинної, АТ (рис.І.11,в) відрізок профільно проекціюючої або поздовжньої прямої. Такі прямі зображуються точкою на площині проекцій, до якої вони перпенди-кулярні. При цьому вони паралельні двом іншим площинам проекцій, де і знаходяться натуральні величини відрізків цих прямих.

 

 

Проекціюючі прямі

 

 

 

Рис.І.11

 

 

 

 

 

 

 

 

П2

К2

 

 

 

 

 

 

 

 

A2≡P2≡F2 ≡F

 

 

 

 

 

 

 

A2

P

 

A2

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А3≡Т3

 

 

 

 

A

A

 

T

 

 

A

 

 

 

 

 

 

х12

F1

 

 

 

 

 

 

H2

 

 

 

 

 

 

 

A1≡К1≡H1≡H

P1

 

A1

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П1

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K2

 

A2 ≡P2

 

 

A2

T2

A3 ≡T3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2

х12

P1

 

 

х12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1

T1

 

 

x12

 

 

 

 

k

 

A1≡K1

 

 

 

 

 

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

а) горизонтально проекціююча

 

 

 

в) профільно проекціююча

б) фронтально проекціююча

Проекціювання площини.

Якщо

 

точка

є

нульовимірною

 

 

 

 

 

 

 

геометричною

фігурою,

пряма

П2

 

FbFb2

 

 

 

 

одновимірною, то площина – двовимірна

 

 

 

 

 

 

геометрична фігура .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Площини

в просторі

можуть займати

 

Fa Fa2

b

 

0

 

 

загальне

положення

(розташовані

під

 

 

2

П3

 

a

 

 

p

довільними кутами до площин проекцій),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

окреме

положення

площини

рівня

f0≡f02

 

 

 

 

 

 

(паралельні до однієї з площин проекцій), або

 

h02≡f0

 

 

 

 

 

проекціюючі площини (перпенди-кулярні до

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

однієї з площин проекцій).

 

 

h0≡h01

Hb Hb1

 

 

 

 

 

На рис.І.13 показано площину загального

 

Ha Ha1

 

 

 

положення, задану двома прямими a і b, що

Рис.І.13. ПВ1 2

 

 

 

 

 

перетинаються. Побудовані сліди цих прямих

 

 

 

 

 

(Hb; Ha; Fb; Fa) та сліди площини (h0; f0; p0 ).

 

 

 

 

 

 

 

Сліди площини – це лінії перетину площини з площинами проекцій. Задання площини її слідами - найпростіший спосіб задання. Для побудови слідів площини необхідно побудувати сліди двох довільних прямих цієї площини, а потім сполучити H1b з Ha1, отримати h01; F1b з F1a, отримати f02. Горизонтальна проекція фронтального сліду f01 та фронтальна проекція горизонтального сліду h02 проекціюються на вісь ox.

Методи задання площин:

а) трьома точками , що не лежать на одній прямій (рис.І.14а); б) двома паралельними прямими (рис.І.14б); в) двома прямими, що перетинаються (рис.І.14в); г) точкою і прямою (точка не належить прямій) (рис.І.14г); д) будь-якою плоскою фігурою (рис.І.14д); е) слідами площини (рис.І.14е).

а)

 

B2

 

б)

а

в)

 

в2

 

 

С2

 

 

А2

 

 

в

 

 

М2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а2

х12

 

 

 

х12

 

х12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А1

 

С1

 

а

 

а1

в1

 

 

 

 

 

 

 

В1

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М1

 

 

 

 

 

 

В2

 

г)

 

 

 

д)

 

 

 

А2

 

 

 

е)

 

 

 

 

а2

А2

12

С2

 

 

 

 

 

 

ƒ2

 

 

 

 

 

 

 

х12

 

 

 

х12

D2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D1

 

 

h2≡ƒ1

 

А1

 

 

 

х12

 

 

 

а1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h1

 

 

 

 

А1

11

С1

 

 

 

 

 

 

 

Рис.І.14.

 

 

 

 

 

В1