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

геометрия

.pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
26.07.2016
Размер:
556.58 Кб
Скачать

Ì1-13 Второе свойство: теорема о проецировании прямого угла

Если одна сторона прямого угла параллельна какой - нибудь плоскости проекций, а вторая сторона не перпендикулярна ей,Σто на эту плоскость проекций прямой угол проецируется без искажения.

Φ

Â

Ñ

s

Äàíî:

ÀÂÑ = 90°, ÂÑ Π1 ,

 

 

Доказательство: плоскость Φ=ÀÂ ÂÂ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плоскость Σ=ÂÑ ÂÂ1

À

 

 

Ï1

ÂÑ Φ, ò.ê. ÂÑ ÀÂ

è ÂÑ ÂÂ1 , íî

 

 

 

Â Ñ ÂÑ Â Ñ Φ Â Ñ À  ,

À

 

Ñ1

 

1

1

1

1

1

1

1

1

 

 

значит А1 Â1 Ñ1

- прямой

 

 

 

1

 

Â1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ðèñ 1.12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Третье свойство: ортогональная проеция окружности в общем случае есть эллипс.

 

 

 

 

Ï2

D

 

Â

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

À

Î

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Ñ1 î

 

 

Â1

Ï1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

k1

 

 

 

 

 

 

 

À

 

D1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 1.13

 

 

 

 

 

 

 

Заключим окружность в плоскость Σ,

Σ Π1 = α,

åñëè

0 < α < 90 °, òî

окружность (k)

-

эллипс (k1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АВ СD - сопряженные диаметры, пусть АВ Π1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

À1 Â1

= АВ - большая ось эллипса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ñ1 D1

= ÑD • Ñîs α- малая ось эллипса.

 

 

 

 

 

 

 

 

Все хорды окружности параллельные СD проецируются с коэффициентом сжатия Соs α и делятся осью А1 Â1 пополам, т.е. ортогональная проекция окружности, в общем случае, есть замкнутая центрально симметричная кривая второго порядка, имеющая две взаимно перпендикулярные оси.

Частные случаи:

1.Åñëè Σ Π1 , то окружность (k) - проецируется без искажения.

2.Åñëè Σ Π1 , ò.å. α = 90°, то окружность (k) - прямая линия, равная диаметру.

Ì1-14

Метод Монжа

В машиностроительных чертежах используется метод прямоугольных проекций. Поэтому дальнейшее изучение курса будем вести, используя метод ортогонального проецирования.

Чтобы однозначно решить две основные задачи курса начертательной геометрии, чертежи должны удовлетворять следующим требованиям:

1.Простота и наглядность;

2.Обратимость чертежа.

Рассмотренные методы проецирования с использованием однокартинных чертежей позволяют решать прямую задачу (т.е. по данному оригиналу построить его проекцию). Однако, обратную задачу (т.е. по проекции воспроизвести оригинал) решить однозначно невозможно. Эта задача допускает бесчисленное множество решений, т.к. каждую точку А1 плоскости проекций П1 можно считать проекцией любой точки проецирующего луча l À, проходящего через А1 . Таким образом, рассмотренные однокартинные чертежи не обладают свойством обратимости.

Для получения обратимых однокартинных чертежей их дополняют необходимыми данными. Существуют различные способы такого дополнения. Например, чертежи с числовыми

отметками.

Способ заключается в том, что наряду с проекцией точки А1 зада¸тся высота точки, т.е. е¸ расстояние от плоскости проекций. Задают, также, масштаб. Такой способ используется в

 

строительстве, архитектуре, геодезии и т. д. Однако, он не

À1 (5)

является универсальным для создания чертежей сложных

 

пространственных форм.

Ï1

В 1798 году французский геометр-инженер Гаспар Монж

обобщил накопленные к этому времени теоретические

Ðèñ. 1-14

знания и опыт и впервые дал научное обоснование общего

метода построения изображений, предложив рассматривать плоский черт¸ж, состоящий из двух проекций, как результат совмещения двух взаимно перпендикулярных плоскостей проекций. Отсюда вед¸т начало принцип построения чертежей, которым мы пользуемся и поныне.

Поставим перед собой задачу построить проекции отрезка [AB] на две взаимно

перпендикулярные плоскости проекций П1 è Ï2.

 

 

 

Ï2

Â2

1. Пространственная модель.

À2

Â

Ï1 Ï2 . AA1

Ï1 ; |AA1 | - расстояние от А до П1 .

 

À

 

AA2

Ï2 ; |AA2 | - расстояние от А до П2 .

 

 

 

Ï1

- горизонтальная плоскость проекций;

õ1 2

À

 

Ï2

- фронтальная плоскость проекций.

 

1

 

À1 Â1

- горизонтальная проекция отрезка;

 

Â1

 

 

 

À2 Â2

- фронтальная проекция отрезка.

 

Ï1 совмещ.

Ðèñ. 1-15

õ1 2

- линия пересечения плоскостей проекций.

 

 

 

 

 

 

 

Ì1-15

 

Однако, в таком виде черт¸ж неудобно читать. Поэтому Гаспар Монж предложил совместить

эти плоскости проекций, прич¸м, П2

принимается за плоскость чертежа, а П1 - поворачивается

до совмещения с П2 . Такой черт¸ж называется комплексным чертежом.

Ï2

Â2

 

2. Плоская модель.

Рассмотрим совмещение плоскостей проекций со всем их

À2

 

содержимым на плоском чертеже. Совокупность проекций

õ

 

множества точек пространства на П1 называется

 

горизонтальным полем проекций, а на П2 - фронтальным

1 2

 

полем проекций.

 

Â

À

õ1 2 - ось проекций, база отсч¸та.

1

1

 

}

 

 

Ï1

À1 À2

- линия связи - это прямая, соединяющая две

Ðèñ. 1-16

 

 Â

 

 

 

1 2

 

проекции точки на комплексном чертеже. Линия связи перпендикулярна оси проекций.

Свойства двухкартинного комплексного чертежа Монжа:

1.Две проекции точки всегда лежат на одной линии связи установленного направления.

2.Все линии связи одного установленного направления параллельны между собой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Безосный черт¸ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Â

 

 

Если совмещ¸нные плоскости П1 è Ï2 перемещать

À2

 

 

}2

 

Ζ

параллельно самим себе на произвольные расстояния ( см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

õ1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

положение осей х1 2, õ1 2, õ1 2 на рис. 1-17), то будут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

меняться расстояния от фигуры до плоскостей проекций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

õ1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Однако, сами проекции фигуры (в данном случае - отрезка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

õ1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

АВ) при параллельном перемещении плоскостей проекций не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

}

 

 

меняются (согласно 7 свойству параллельного проецирования).

À1

 

 

 

 

y

 

 

 

 

Из рис. 1-17 видно. что при любом положении оси х, величины

 

Ðèñ. 1-17

Â1

 

 

Ζ - разность расстояний от концов отрезка до П1 , è y -

 

 

 

 

 

разность расстояний от концов отрезка до П2, остаются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неизменными. Поэтому нет необходимости указывать

положение оси х1 2

на комплексном чертеже и тем самым предопределять положение плоскостей

проекций П1 è Ï2 в пространстве.

Это обстоятельство имеет место в чертежах, применяющихся в технике, и такой черт¸ж называется безосным.

Проиллюстрируем вышесказанное на конкретном примере. Задача: Составить черт¸ж для изготовления стола (рис. 1-18).

 

 

Ì1-16

 

z

 

 

 

à)

 

 

1500

2000*

A-A

 

 

 

 

 

 

 

 

õ

À

À

 

 

 

 

ó

 

 

 

 

 

 

 

 

2000

 

 

Î

1.Построить три проекции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стола, учитывая свойства

 

 

 

 

 

 

эпюра Монжа.

 

 

 

 

 

 

2. Что не хватает для

 

 

 

 

 

ó

выполнения по чертежу

 

 

 

 

 

данного изделия?

 

 

 

 

 

 

3. Да, конечно, размеров.

 

á)

 

 

1500

z

200

A-A

 

 

À

À

 

800

100

 

õ

 

 

100

ó

 

 

 

 

 

 

 

2000

1900

500 Î

700

100

 

 

 

 

Теперь, когда есть три изображения

 

 

 

 

1000

 

 

 

 

изделия и его размеры, имеют ли значение

 

 

 

для изготовления изделия расстояния от

 

 

 

изделия до плоскостей проекций, т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

3000

 

привязка к осям x, y и z (размеры 1500,

 

 

 

ó

2000, 2000* на чертеже).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет не имеют!

 

 

 

 

 

По данному чертежу изделие создается,

 

3000

 

 

а на каком расстоянии его установить

 

â)

 

200

îò ñòåí (Ï23) - это уже другая задача.

 

 

 

 

A-A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

À

À

 

800

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

1900

500

700

 

100

100

 

 

 

 

 

 

 

1000

Безосный чертеж позволяет, не привязываясь к осям,

 

 

располагать изображения в удобном для исполнителя

 

 

положении, но с соблюдением проекционной связи,

 

 

 

 

т.е. построение чертежа происходит по законам,

 

 

Ðèñ. 1-18

 

установленным Гаспаром Монжем

 

 

 

 

 

 

 

 

Ì1-17

Доказательство обратимости чертежа Монжа..

Если по плоскому изображению можно определить натуральную длину отрезка и его ориентацию в пространстве, значит реконструирование пространства возможно, то есть однозначно решается вторая (обратная) задача курса начертательной геометрии.

 

Â

1. Пространственный черт¸ж.

 

 

AB - отрезок прямой в пространстве.

À

a

A1 B1 - горизонтальная проекция отрезка.

Â

Через точку А провед¸м AВ || А1 Â1 .

a

 

 

Тогда получим: 1. АВВ - прямоугольный;

 

Â1

À1

2. АВ - гипотенуза треугольника - натуральная величина

 

отрезка;

Ï1

 

3. ÀÂ = À1 Â1 - один из катетов равен проекции отрезка АВ

Ðèñ. 1-19

на плоскость проекций П1 .

4. Второй катет BВ есть разность удалений концов отрезка от плоскости проекций П1 . Проведя аналогичные рассуждения для плоскости проекций П2 , можно сделать вывод, что

натуральная величина отрезка есть гипотенуза прямоугольного треугольника, одним из катетов которого является одна из проекций отрезка. Другой катет есть разность удалений концов отрезка от той плоскости, проекцию на которую взяли за первый катет.

Такой метод нахождения натуральльной величины отрезка общего положения называют

методом прямоугольного треугольника.

 

 

 

Â2

2. Плоский черт¸ж.

 

 

 

 

 

 

Дано: две проекции отрезка AB - А2 Â2 è À1 Â1 (ðèñ. 1-20).

À2

 

 

Требуется определить натуральную величину этого отрезка..

 

 

1. Исходя из вышесказанного, A1 B1 является одним из катетов

 

 

 

Â1

 

 

 

прямоугольного треугольника.

À

 

 

 

 

 

 

 

линиям связи

 

Ðèñ. 1-20

 

2. Чтобы найти второй катет, провед¸м A2 Â

1

 

(ðèñ.1-21). B2 B - это разность удалений концов отрезка от П1 .

 

 

 

Â2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Откладываем расстояние |B2 В| на перпендикуляре к A1 B1 ñ

 

 

 

 

À2

 

 

любой стороны.

 

Â

5. Отрезок A1 B0 - это натуральная величина |AB|, а угол α - åñòü

 

 

 

 

угол наклона AB к П1 .

 

 

 

Â1

 

 

a

Аналогично, можно найти угол наклона данного отрезка к П2 ,

À1

 

 

 

 

построив прямоугольный треугольник на П2 .

 

 

Ðèñ. 1-21

Â0

Вывод: Двухкартинный черт¸ж Монжа обратим.

 

 

 

 

 

 

 

Ì1-18

Тр¸хкартинный комплексный черт¸ж точки.

Двухкартинный черт¸ж является метрически определ¸нным чертежом, то есть он вполне определяет форму и размеры фигуры и е¸ ориентацию в пространстве. Однако, часто комплексный черт¸ж становится более ясным, если помимо двух основных проекций дана ещ¸ одна проекция на третью плоскость. В качестве такой плоскости применяют профильную плоскость проекций П3.

 

 

 

 

z

1. Пространственный черт¸ж.

 

Ï

 

 

 

 

х, поэтому П3 Ï1 è Ï3 Ï2 .

 

 

 

 

 

Ï3

 

2

 

 

 

 

Три плоскости проекций образуют в пространстве

 

 

À2

 

3

 

 

 

 

 

прямоугольный тр¸хгранник, то есть систему

 

 

 

 

3

 

 

 

 

À

 

 

 

 

õ

 

 

À3

 

тр¸х взаимно перпендикулярных плоскостей.

 

 

 

 

 

 

1

 

Î

 

Р¸бра этого тр¸хгранника будем обозначать х, y, z.

 

 

 

 

Ï3

- профильная плоскость проекций.

 

 

 

À1

2

 

 

 

 

 

À3

- профильная проекция точки А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

|AA3 | = |3A2 | = |2A1 | - удаление точки А от П3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 1-22

 

2. Плоский черт¸ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

A1 A2 - линия связи в системе П1 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

Ï2

À2

 

 

Ï3

 

|3A3 | = |1A1 |.

 

3

À3

 

A2 A3 - линия связи в системе П2 3 .

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

y

2

- высота расположения точки,

1

 

 

 

 

1

- глубина расположения точки,

 

 

 

Î

 

 

2

- ширина расположения точки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х - абсцисса; y - ордината; z - аппликата.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ï1

À1

 

 

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 1-23

 

 

 

y

Связь ортогональных проекций точки с е¸

прямоугольными координатами.

Если в точку О поместить начало декартовой прямоугольной системы координат, то линии пересечения плоскостей проекций совпадут с соответствующими осями координат, и задание точки двумя ортогональными проекциями будет равносильно заданию е¸ тремя

прямоугольными координатами.

 

 

À2

x =x

z

1

2

1

 

 

 

y x À1

Ðèñ. 1-24

Ì1-19

 

 

 

z2 =z3

 

Так, по заданным:

 

 

À1

- определяем (x,y);

 

 

A2

- определяем (x,z).

 

y3

И наоборот.

 

Например: Даны координаты точки

o=x3 =y2 =z1

 

 

А(18, 24, 18), построить ортогональные

проекции точки А(А1 2 ). По заданным координатам зада¸м две проекции точки А (рис. 1-24). При необходимости можно

построить А3 .

y1

Рассмотрим подробно тр¸хкартинный черт¸ж точки. Зададим на чертеже (рис. 1-25) точки с координатами: А(15, 20, 10); В(15, 20, 30); С(25, 10, 15); D(25, 30, 15); Е(35, 20, 10); F(45, 35, 0); М(55, 0, 40); N(65, 0, 0).

 

M2

 

 

z

M3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Â2

 

 

Â3

 

 

 

 

(C2 )=D2

 

C3

D

 

 

 

E2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

À2

 

(A3 )=E3

 

 

N1 =N2

F

 

N3

y

 

 

2

 

 

O

 

F3

x

M

 

 

 

 

 

 

1

 

Ñ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E1 D

1 )=Â1

 

Ðèñ. 1-25

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

F1

 

 

y

 

z

 

 

 

 

 

 

 

Â2

Â3

Точки А и В, у которых совпадают

 

 

 

 

 

 

 

 

горизонтальные проекции,

 

 

 

 

 

 

называются горизонтально

 

 

À2

 

À

конкурирующими (рис.1-26).

õ

 

 

 

3

 

 

 

y

Из двух точек на П1

видна та,

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

что выше. Расположение точек

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"выше - ниже" определяют по

 

 

 

 

 

Ðèñ. 1-26

фронтальной проекции.

 

 

 

1 )=Â1

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

Ì1-20

 

 

Точки С и D, у которых совпадают фронтальные

2 )=D2

Ñ3

D3

проекции, называются фронтально

конкурирующими (рис. 1-27). Из двух

 

 

 

x

 

 

точек на П2 видна та, что ближе к наблюдателю.

 

 

Расположение точек ближе - дальше

C1

 

 

y определяют по горизонтальной проекции.

 

 

Точки А и Е (рис. 1-28), у которых совпадают

 

 

 

 

 

 

профильные проекции, называются профильно

D

 

 

конкурирующими. Из двух точек на П3

1

 

 

 

y

видна та, что левее. Расположение точек

левее - правееопределяют по фронтальной

 

Ðèñ. 1-27

Точки F и M (рис.1-29), у которых по две проекции расположены на координатных осях, принадлежат одной из плоскостей проекций (F П1 ;Ì Ï2).

проекции.

 

z

 

Å2

 

 

À

(À )=Å

 

2

 

 

3

3

y

x

Точки, у которых две проекции расположены

Å

À1

Ðèñ. 1-28

на координатных осях, а третья проекция

1

 

y

 

 

 

совпадает с началом координат, принадле-

 

z

 

жат одной из осей координат ( N x ).

 

 

Ì2

 

M

 

 

 

3

 

 

N1 =N2

F2

N3

F3

x

M1

 

0

y

 

 

F1

y

 

Ðèñ. 1-29

Ì1-21

Выводы:

1. Комплексным чертежом принято называть совокупность двух

или более взаимосвязанных ортогональных проекций оригинала,

расположенных на одной плоскости чертежа.

2.Двухкартинный комплексный черт¸ж Монжа является метрически определ¸нным чертежом, следовательно, он обратим.

3.Имея две проекции оригинала, можно построить сколько угодно адекватных проекций данного оригинала, что широко используется в технических чертежах.

Контрольные вопросы.

1.Какой вид проецирования используется при построении машиностроительных чертежей?

2.Что означает понятие "обратимость чертежа"?

3.Что называется линиями связи, и как они располагаются относительно осей проекций?

4.Как найти натуральную величину отрезка общего положения?

5.Какими координатами определяется расстояние от точки до плоскостей проекций П1 , Ï2 , Ï3 ?

6.Какие точки называются конкурирующими?

Òåñò ¹ 1.

1

 

2

3

4

 

5

6

À (Ñ )

À2

Â2

À2

 

Â2

Ñ2

2

2

Ñ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ñ2

 

À2

 

 

 

 

À(20, 20, 0)

 

 

À(20, 0, 0)

 

 

 

 

 

 

Ñ

 

 

Â1

 

 

 

 

1

 

À1

 

 

 

 

Ñ1

À1

 

 

 

 

À1 Â1

 

Ñ1

 

(Ñ )À

 

 

 

 

 

1

1

 

 

1.На каком чертеже точка В расположена дальше от наблюдателя, чем точки А и С?

2.В каком случае точка А принадлежит оси ОХ?

3.На каком чертеже точка С расположена выше точек А и В и дальше от наблюдателя?

4.Укажите черт¸ж фронтально конкурирующих точек.

5.На каком чертеже точки А и В одинаково удалены от плоскости проекций П2?

6.В каком случае точка А принадлежит П1 .

7.Укажите черт¸ж горизонтально конкурирующих точек.

8.На каком чертеже точки А и В одинаково удалены от плоскости проекций П1 ?

Ì1 - 22

Кто совсем свободно знает (умеет проецировать) прямую и плоскость, тот не встретит затруднений в начертательной геометрии.

Ã. Ìîíæ

Комплексный чертеж линии

В этом разделе Вы узнаете, что линии подразделяются на прямые и кривые. Проекции прямой линии могут занимать общее или частное положение относительно плоскостей проекций. Различают кривые линии плоские и пространственные; закономерные и незакономерные.

Как Вы думаете?

1. Как расположена прямая k в

2. Какая задана кривая на чертеже,

пространстве, если k1 k2 ? (ðèñ. 1.31)

плоская или пространственная? (ст. М1-29)

k2

ò2

k

ò1

1

 

3. Как расположена прямая относительно плоскостей проекций, если сумма равных углов, которые она образует с Π1 è Π2 равны 90°? (ðèñ. 1.32)

4. Сколько проекций должен иметь чертеж отрезка, чтобы его можно было назвать обратимым?

Задание прямой на комплексном чертеже

Прямая в пространстве может занимать общее и частное положение.

Прямые

Уровня

Общего Частного

положения положения

Проецирующие

Соседние файлы в предмете Геометрия