Проекционные свойства плоских кривых линий

1. Секущая m к кривой l проецируется в секущую m₁ к проекции l₁. 2. Касательная t к кривой l проецируется в касательную t₁ к проекции l₁. 3. Бесконечно удаленные точки кривой проецируются в бесконечно удаленные проекции ее точек. 4. Число точек пересечения кривых равно числу точек пересечения их проекций. На основании перечисленных свойств можно сделать выводы: 1) порядок плоской алгебраической кривой при проецировании не изменяется; 2) эллипс может проецироваться в эллипс или окружность, окружность - в окружность или эллипс, парабола - в параболу, гипербола - в гиперболу. Вышеперечисленные проекционные свойства плоских кривых линий вытекают из инвариантов параллельного проецирования (гл. 1).

Кривые второго порядка

Кривая второго порядка имеет уравнение второй степени в декартовой системе координат. С прямой линией пересекается в двух точках (действительных, совпавших или мнимых). Эллипс - геометрическое место точек, сумма расстояний которых до двух заданных точек (фокусов) - величина постоянная, равная | 2а | (длине большой оси эллипса). Эллипс не имеет несобственных точек. Парабола - геометрическое место точек, равноудаленных от данной точки F (фокуса) и данной прямой d (директрисы). Парабола имеет одну несобственную точку. Гипербола - геометрическое место точек, разность расстояний которых до двух заданных точек (фокусов) - величина постоянная, равная | 2а | (расстоянию между вершинами гиперболы). Гипербола имеет две несобственные точки, по одной на каждой асимптоте. Кривые второго порядка - эллипс, окружность, парабола и гипербола - могут быть получены при пересечении конуса плоскостью и поэтому называются коническими сечениями.

Пространственные кривые линии

Из закономерных пространственных кривых наибольшее практическое применение находят винтовые линии, в частности, цилиндрическая винтовая линия (рис. 2.2.18). Рис 2.2.18

Цилиндрическая винтовая линия представляет собой пространственную кривую, описываемую точкой, совершающей равномерно-поступательное движение по образующей цилиндра вращения, которая в свою очередь вращается вокруг оси цилиндра с постоянной угловой скоростью (рис. 2.2.18). Величина Р, на которую поднимается точка за один оборот образующей, называется шагом винтовой линии. Горизонтальная проекция винтовой линии является окружностью, а фронтальная - синусоидой. На развертке цилиндрической поверхности винтовая линия изобразится в виде прямой. На рис.2.2.19 показан процесс формообразования винтовой линии

Рис. 2.2.19 (анимация)

Угол  называется углом подъема винтовой линии. Этот угол равен углу наклона касательной t в любой точке винтовой линии к плоскости, перпендикулярной ее оси. Цилиндрическая винтовая пиния, подобно прямой и окружности, обладает свойством сдвигаемости. Свойство сдвигаемости состоит в том, что каждый отрезок линии может сдвигаться вдоль нее, не подвергаясь деформации. Это свойство винтовой линии лежит в основе работы винтовых пар (винт-гайка). Винтовая линия является геодезической на цилиндрической поверхности.

Рис. 2.2.20

Геодезической называется линия, принадлежащая поверхности и кратчайшая из всех линий, которые можно провести между двумя точками поверхности. Кроме цилиндрической винтовой линии, геодезическими линиями также являются прямая на плоскости, окружность большого круга на сфере и др. Геодезическая линия изображается на развертке поверхности в виде прямой линии. На рис. 2.2.20 показаны примеры применения винтовых линий в технической практике.

Рассмотрим три случая расположения окружности относительно плоскостей проекции.

Случай 1. Окружность m лежит в плоскости  | | П₁. Проекция окружности m на П₂ – отрезок m₂, причем отрезок m₂ параллелен оси П₂ / П₁. На плоскость П₁окружность m проецируется в натуральную величину.

Случай 2. Окружность m лежит в плоскости   П₂. Проекция окружности m на П₂ – отрезок m₂. Модуль отрезка m₂ равен двум радиусам окружности m. Проекция окружности m на П₁ – эллипс m₁, модуль малой оси которого равен двум радиусам окружности m.

Случай 3. Окружность m лежит в плоскости общего положения. Обе проекции окружности m – эллипсы.  Для построения точек эллипса достаточно знать направление и длины его осей.  Большие оси эллипсов принадлежат линиям уровня, соответственно горизонтали h и фронтали f, длина больших осей равна 2R. Следовательно, большую ось |А₁В₁| эллипса m₁откладываем на h₁, |А₁В₁| = 2R. На П₂ ось эллипсаm₂ – отрезок M₂N₂, |M₂N₂| откладываем на f₂, |M₂N₂| = 2R.  Вторые проекции - |А₂В₂| и |M₁N₁| находим из условия принадлежности точек А, В, М и Nфронтали и горизонтали.  Для построения малых осей эллипсов С₁D₁ иK₂L₂ (С₁D₁ перпендикулярно А₁В₁, K₂L₂перпендикулярно M₂N₂) проводим прямую nперпендикулярно большим осям эллипсов: n₁перпендикулярно |А₁В₁|, n₂ перпендикулярно|M₂N₂|.  Для нахождения величины малых полуосей эллипсов проводим ниже описанные построения в обратном порядке.   По точкамA₁, B₁, C₁, D₁, M₁, N₁ строим эллипс m₁, а по точкам A₂, B₂, M₂, N₂, K₂, L₂ строим эллипс m₂.