Начертательная геометрия

3.5.1. Пересечение прямой линии с плоскостью, перпендикулярной к одной или двум плоскостям проекций

Плоскость, перпендикулярная к плоскости проекций проецируется на последнюю в виде прямой линии. На этой прямой (проекции плоскости) должна находится соответствующая проекция точки, в которой некоторая прямая пересекает такую плоскость. Эта точка также называется точкой встречи прямой с плоскостью.

Рис.,3.33 Рис,3.34 Рис.3.35 Рис.З.З6

На рис. 3.33 плоскость, заданная треугольником CDE, перпендикулярна плоскости V. Она пересекает прямую АВ в точке К. Фронтальная проекция которой К" находится в пересечении С"Е" и А"В", так как треугольник CDE на фронтальную плоскость с проецировался в прямую линию. Найдя К", определяем К'. Так как отрезок KB находится под плоскостью треугольника CDE, то на горизонтальной проекции он будет невидим и наводится штриховой линией.

На рис.3.34 плоскость  является горизонтальной плоскостью, ее фронтальный след является фронтальной проекцией плоскости у.

Проекция К" определяется в пересечении А"В" и у".

На рис. 3.3 5 плоскость а горизонтально - проецирующая плоскость. Горизонтальная проекция точки К' является точкой пересечения а' и А'В'.

На рис. 3,3 б рассматриваются две скрещивающиеся прямые АВ и CD. Определяем видимость этих прямых на горизонтальной и на фронтальной проекциях методом конкурирующих точек.

Конкурирующие точки 1 и 2 расположены на одной, общей

для них, проецирующей прямой (линии связи), перпендикулярной к плоскости V, а конкурирующие точки 3 и 4 расположены на проецирующей прямой, перпендикулярной к плоскости Н.

Точка пересечения горизонтальных проекций данных прямых А'В' и СD представляет собой слившиеся проекции двух точек 3' и 4', из которых точка 4 принадлежит прямой АВ, точка 3 принадлежит прямой CD. Так как точка 3 расположена выше точки 4 (3'3" > 4'4"), то видима относительно плоскости Н точка 3, точка 4 закрыта точкой 3(4' взята в скобки).

Так же и точка пересечения фронтальных проекций прямых А"В" и C"D" представляет собой слившиеся проекции двух конкурирующих точек 1 и 2, Точка 1 принадлежит АВ, точка 2 принадлежит прямой CD. Так как точка 1 расположена ближе к нам, чем точка 2 (1"1> 2'2"), то видима относительно плоскости V точка 1, закрывающая точку 2 (2" взята в скобки).

3.6. Построение линии пересечения двух плоскостей

Прямая линия, получаемая при взаимном пересечении двухплоскостей, определяется двумя точками, каждая из которых одновременно принадлежит обеим плоскостям.

На рис. 3.37 плоскость общего положения, заданную тре-угольником АВС, пересекает фронтально - проецирующая плоскость, заданная треугольником DEF, Так как треугольник DEF проецируется на плоскость V в виде прямой линии D"F", то фронтальная проекция линии пересечения обеих плоскостей представляют собой отрезок K₁"K2". Находим его горизонталь-ную проекцию и определяем видимость.

Рис.3.37 Рис.3.38

Горизонтально проецирующая плоскость а пересекает плоскость треугольника АВС (рис, 3.3 8), Горизонтальная проекция линии пересечения этих плоскостей представляет из себя отрезок M'N', который определяется на следе оси'.

Если плоскости заданы следами на плоскостях проекций, то, токи, определяющие прямую пересечения плоскостей} следует выбирать в точках пересечения одноименных следов плоскостей (рис.3.39); прямая, проходящая через эти точки, общие для обеих плоскостей, - их линия пересечения. Поэтому для построения проекций линии пересечения плоскостей  и  необходимо:

1) найти точку М' в пересечении следов н' и н' и точку N" в пересечении _ и _, а по ним проекции М" и N'.

2) провести прямые линии MN и M'N'.

Рис.3.39

Точки пересечения одноименных следов плоскостей являются следами линии пересечения этих плоскостей.

Рис.3.40

На рис.3.40 пересекаются плоскости  и . Плоскость  плоскость общего положения, Плоскость  - горизонтальная плоскость. Для построения линии пересечения необходимо:

1) найти точку N" в пересечении следов  и v;

2) провести через эту точку прямую, исходя из положения

плоскостей и их следов.

На рисунках (3.40 - 3.42) показаны случаи, когда известно направление линии пересечения. Поэтому достаточно иметь лишь одну точку от пересечения следов и, затем, провести через эту точку прямую, исходя из положения плоскостей и их следов.

3.7.Пересечение прямой линии с плоскостью общего положения

Построение точки пересечения прямой с плоскостью общего положения выполняется по следующему алгоритму:

1) через данную прямую (MN) провести некоторую вспомогательную плоскость ();

2} построить прямую (ED), линию пересечения данной плоскости (АВС) и вспомогательной плоскости ();

3) определить положение точки (К) пересечения данной прямой (MN) и построенной линии пересечения (ED);

4) определить видимость прямой (MN) относительно плоскостей Н и V.

На рис.3.43 прямая MN пересекает плоскость, заданную треугольком АВС. Через прямую MN проводим

ником АВС. Через прямую MN проводим

горизонтально проецирующую плоскость . Так как вспомогательная плоскость  горизонтально - проецирующая, то и горизонтальной проекцией плоскости  и треугольника АВС является прямая линия E'D'. Находим ее фронтальную проекцию E'D". Затем построим К",в которой E"D" пересекает M"N" и определяем ее горизонтальную проекцию К'. Определяем видимость отрезков МК и

Рис.3.43
N используя конкурирующие точки

Рис.3.44 Рис.3.45 3.46

На рис.3.44 прямая АВ пересекает плоскость а общего положения. Проводим через прямую АВ горизонтально - проецирующую плоскость , находим линию пересечения плоскости а и плоскости  (MN).

Определяем точку К" как точку пересечения M"N" и А"В". Находим точку К' и определяем видимость.

На рис. 3.45 плоскость а задана следами. Прямая, пересекающая плоскость , является горизонталью, Через прямую АВ проводим горизонтальную плоскость (||Н). Плоскость р пересекает плоскость а по горизонтали NK, принадлежащей плоскости  Затем определяем видимость. На рис. 3.46 плоскость а задана следами; прямая АВ, пересекающая плоскость а, горизонтально - проецирующая, на плоскость Н она проецируется в точку и, следовательно, горизонтальная проекция точки пересечения прямой АВ и плоскости (К) находится в этой точке.

A'=B=K', Положение К" определяется при помощи горизонтали.

3.8. Пересечение двух плоскостей общего положения

Рассмотрим общий случай построения линии пересечения двух плоскостей (рис.3.47).

Рис. 3.47

Одна из пересекающихся плоскостей () задана двумя пере-секающимися прямыми (АВ  ВС). Вторая плоскость () задана двумя параллельными прямыми (DE FG). В результате взаимного пересечения плоскостей  и  получена прямая K₁K₂ (== K₁K₂). Для определения положения точек K₁ и К₂ возьмем две вспомогательные фронтально - проецирующие плоскости ₁ и ₂ пересекающие и плоскость , и плоскость . При пересечении плоскостью ₁ плоскости  образуется прямая с проекциями 1"2" и 12'. При пересечении плоскостью ₁ плоскости  образуется прямая с проекциями 3"4" и 3'4'. Пересечение линий12 и 34 определяет первую точку K₁ линии пересечения плоскостей  и .

Введя фронтально-проецирующую плоскость ₂, получаем в ее пересечении с плоскостями  и  прямые с проекциями 5 "б",5'б' и 7"8", 7'8'. Эти прямые, расположенные в плоскости ₂,в

своем пересечении определяют вторую точку К₂ линии пересечения  и . Получив проекции K₁" и К₂" находим на следах ₁v" и ₂v"проекции K₁" и К₂". Проекции K₁"К₂ и K₁'K₂' являются проекциями искомой прямой пересечения плоскостей  и .

3.9. Построение линии пересечения двух плоскостей по точкам пресечения прямых линий с плоскостью

Этот способ заключается в том, что находят точки пересечения двух прямых, принадлежащих одной из плоскостей, с другой плоскостью. Следовательно, необходимо уметь строить точку пересечения прямой с плоскостью общего положения (рис.3.43).

На рис. 3,48 дано построение линии пересечения двух треугольников АВС и DEF. Прямая K₁K₂ построена по точкам пересечения сторон АС и ВС треугольника АВС с плоскостью треугольника DEF Вспомогательная фронтально-проецирующая плоскость ₁ проведенная через АС, пересекает треугольник DEF по прямой с проекциями 1."2" и 1'2'; в пересечении проекций А'С' и 1'2' получаем горизонтальную проекцию точки K₁' - пересечения

прямой АС и треугольника DEF. Затем строим фронтальную проекцию K₁^//

Рис.3.48
Вспомогательная фронтально-проецирующая плоскость ₂, проведенная через ВС, пересекает треугольник DEF по прямой с проекциями 3"4" и 3'4', В пересечении проекций 3'4' и В'С' получаем горизонтальную проекцию точки К₂ - пересечения прямой ВС и треугольника DEF. Затем строим фронтальную проекцию точки К₂. Видимость на чертеже определяем методом конкурирующих точек (см, рис.3.36),
40

4. СПОСОБЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧЕРТЕЖА

Задание прямых линии и плоских фигур в частных положениях относительно плоскостей проекций значительно упрощает построения и решение задач, позволяет получить ответ или не- посредственно по данному чертежу, или при помощи простейших построений. Такое частное взаимное расположение прямых линий, плоских фигур и плоскостей проекций может быть обеспечено преобразованием чертежа. Достигается это:

1) введением дополнительных плоскостей проекций так, чтобы прямая линия или плоская фигура, не изменяя своего положения в пространстве, оказалась в каком - либо частном положении в новой системе плоскостей проекций (способ перемены плоскостей проекций).

2) изменением положения прямой линии или плоской фигуры, путем поворота вокруг некоторой оси так, чтобы прямая или фигура оказалась в частном положении относительно неизменной системы плоскостей проекций (способ вращения и частный случаи его способ совмещения).

3) изменением положения прямой линии или плоской фигуры путем перемещения их в частное, положение так, чтобы траектории перемещения их точек находились в параллельных плоскостях при неизменной системе плоскостей проекций (способ параллельного перемещения).

4.1 Способ перемены плоскостей проекций

Сущность способа перемены плоскостей проекций заключается в том, что положение точек, прямых линий, плоских фигур, поверхностей в пространстве остается неизменным, а система Н, V дополняется плоскостями, образующими с Н или с V, или между собой системы двух взаимно перпендикулярных плоскостей, принимаемых за плоскости проекций,

Каждая новая система выбирается таким образом, чтобы получить положение наиболее выгодное для выполнения требуемого построения.

41

4.1.1. Введение в систему Н, V одной дополнительной плоскости проекции

В большинстве случаев дополнительную плоскость в систему Н, V вводят согласно определенному условию, отвечающему цели построения. Примером может служить плоскость V₁ на рис.4.1.

Так как требовалось определить величину отрезка АВ и угол между АВ и плоскостью Н, то плоскость Vi расположена перпендикулярно к плоскости Н (образовалась система Н, V₁) и параллельно АВ

Рис.4.1

ледовательно в системе Н, V₁ отрезок АВ является фронталью (А'В' || оси X₁) и величина A₁"B₁" равна натуральной величине отрезка АВ, угол ₁ равен углу наклона ка АВ к плоскости Н.

Рис.4.2 Рис.4.3

На рис.4.2 выбор плоскости H₁ также подчинен цели: определить угол между прямой CD и плоскостью V, а также натуральную величину отрезка CD. Поэтому плоскость H₁ выбрана перпендикулярно V и в тоже время параллельно отрезку CD (ось H₁/V || C"D") Следовательно, в системе V, H₁ отрезок CD является горизонталью

(C"D" оси V/H₁), величина C₁'D₁' равна натуральной величине

отрезка CD , а угол ф₂ равен углу наклона отрезка CD к плоскости V.
42

В случае, изображенном на рис. 4.3, выбор плоскости H₁ вполне зависит от задания.

Необходимо определить натуральный вид треугольника АВС. Так как в данном случае плоскость, определяемая треугольником, перпендикулярна к плоскости V, то для изображения его без искажения необходимо ввести в систему H₁, V дополнительную плоскость, отвечающую двум условиям: Н_1,V (для образования системы V,Н₁) и H₁ || АВС (H₁ || А"В"С"), что дает возможность изобразить треугольник АВС на плоскости Hiбез искажения. Новая ось V/H₁ || А"В"С". Для построения проекции A'₁B₁'C'₁ от новой оси откладываем отрезки, равные расстояниям точек А', В', С' от оси V/H. Натуральный вид треугольника АВС выражается новой его проекцией A'₁B'₁C'₁.

Введение дополнительной плоскости проекции дает возможность преобразовать чертеж таким образом, что плоскость общего положения, заданная в системе Н, V, становиться перпендикулярной к дополнительной плоскости проекций.

'с'

Рис.4.4 Рис.4.5

На рис.4.4 плоскость общего положения, заданная треугольником АВС в системе Н, V, становится перпендикулярной к дополнительной плоскости проекций V₁. Для этого в треугольнике АВС проведена горизонталь AD, Плоскость, перпендикулярная к AD, перпендикулярна к АВС и в то же время к плоскости Н (так как .ADН). Этому соответствует плоскость V₁ и треугольник АВС проецируется на нее в отрезок B"₁C"₁, Угол ф₁ соответствует углу наклона треугольника АВС к плоскости Н.

43

Если же взять плоскость H₁ (рис. 4.5), перпендикулярную к плоскости V и плоскости, заданной треугольником АВС (для чего необходимо провести ось V/H₁ перпендикулярно к фронтали треугольника АВС), то определим угол ф₂ - наклона плоскости треугольника АВС к плоскости V.

4.1.2.Введение в систему H.V двух дополнительных плоскостей проекций

Рассмотрим следующий пример (рис.4.б, 4.7): прямую общего положения АВ, заданную в системе Н, V, требуется расположить перпендикулярно к дополнительной плоскости проекций.

Рис.4.7

В этом случае придерживаемся такой схемы:

1) от системы H,V переходим к системе Н, V₁ в которой дополнительная плоскость V₁  Н и V₁ || АВ,

2) от системы H,V₁ переходим к системе V₁H₁ где H₁V₁ и H₁AB. Решение сводится к последовательному построению проекций А₁ и A₁" точки .А, В₁ и B₁" точки В.

Прямая АВ, общего положения в системе H,V, становится параллельной плоскости V₁ в системе Н, V₁ и проецируется в точку на плоскости H₁ в системе V₁, H₁ т.е. АВ  H₁,

На рис.4.8 дан пример построения натурального вида треугольника АВС.

Рис. 4.8

Решение такой задачи проводится по следующей схеме:

1) от системы H,V переходим к системе H,V₁, в которой V₁  Н и V₁  AD (AD - горизонталь треугольника АВС), V₁  АВС.

2) от системы Н, V₁ переходим к системе Vi, Hi, в которой H₁ 1 V₁ и H₁ || АВС,

В первой части задачи дополнительная плоскость V₁ перпендикулярна плоскости треугольника АВС. Это построение повторяет показанное на рис, 4.4.

Во второй части построения на рис.4.8 сводятся к проведению оси V₁/H₁ C'₁"A₁"B₁" т.е. плоскость H₁ проведена параллельно плоскости АВС, что приводит к определению натурального вида, выражаемого проекцией C'₁'A₁'B₁'.

45

4.2.Способ вращения вокруг оси, перпендикулярной к плоскости проекций

При вращении вокруг некоторой, неподвижной прямой i (ось вращения) каждая точка вращаемой фигуры перемещается в плоскости, перпендикулярной к оси вращения (плоскость вращения). При этом точка перемещается по окружности, центр которой находится в точке пересечения оси с плоскостью вращения (ценmр вращения). Радиус окружности равняется расстоянию от вращаемой точки до центра (это радиус вращения). Если какая-либо точка данной системы находится на оси вращения i, то при вращении системы эта точка считается неподвижной. Ось вращения может быть, задана и выбрана. Если ось вращения выбирается, то ее выгодно располагать перпендикулярно к одной из плоскостей проекций, так как при этом упрощаются построения.

4.2.1.Вращение вокруг заданной оси

Рис.4.9 Рис.4.10

Пусть точка А вращается вокруг оси i, перпендикулярной к плоскости Н (рис.4.9). При вращении точка А описывает окружность радиуса R, плоскость которой находится в плоскости  и перпендикулярна к плоскости V, а, следовательно, параллельна плоскости Н Величина радиуса R выражается длиной перпендикуляра, проведенного из точки А на ось вращения. Окружность, описанная в пространстве точкой А, проецируется на плоскость Н без искажения, Так как плоскость а перпендикулярна к V, то проекции точек окружности на плоскость V расположатся на v" , т.е. на прямой, перпендикулярной к фронтальной проекции

оси вращения. Нарис.4.9 справа: окружность, описанная точкой А при вращении ее вокруг оси i, спроецирована без искажения на плоскость Н. Из центра О проведена окружность радиуса R=OA. На плоскость V эта окружность спроецировалась в виде отрезка прямой, равного 2R,

На рис,4.10 изображено вращение точки А вокруг оси i, перпендикулярной к плоскости V. Окружность, описанная точкой А, спроецирована без искажения на плоскость V. Из точки О проведена окружность радиуса R==OA". На плоскости Н эта окружность изображена отрезком прямой, равным 2R.

Из этого следует, что при вращении точки вокруг оси, перпендикулярной к какой-нибудь из плоскостей проекций, одна из проекций вращаемой точки перемещается по прямой, перпендикулярной к проекции оси вращения.

4.2.2.Вращение вокруг выбранной оси

В ряде случаев ось вращения может быть выбрана. При этом, если ось вращения выбрать проходящей через один из концов отрезка, то построение упрощается, так как точка,, через которую проходит ось, будет неподвижной и для поворота отрезка необходимо будет построить новое положение проекции только одной точки - другого конца отрезка.

Рис.4.11 Рис.4.12

На рис. 4.11 необходимо определить натуральную величину отрезка АВ и угол наклона его к плоскости Н. Ось вращения i выбрана перпендикулярно к плоскости Н и проходит через точку А. Поворачивая отрезок АВ вокруг оси i переводим его в положение,

параллельное плоскости V (т.е. АВ становится фронталью). Величина А В равна натуральной величине отрезка АВ, а угол А^//В^//В^// равен углу наклона отрезка АВ к плоскости Н.

Аналогично определяется натуральная величина отрезка CD и угол наклона его к плоскости V (рис.89). Ось вращения i выбрана перпендикулярно к плоскости V и проходит через точку С. Поворачивая отрезок CD вокруг оси i переводим его в положение, параллельное плоскости Н (т.е. CD становится горизонталью). Величина С D равна натуральной величине отрезка CD и угол С^/D равен углу наклона отрезка CD к плоскости V.

Рис.4.13

На рис 4.13 необходимо определить натуральный вид треугольника АВС и угол наклона его к плоскости Н. Т.к.. плоскость треугольника АВС является плоскостью общего положения, то данную задачу решаем по схеме:

1 Вращением вокруг оси i , перпендикулярной к плоскости Н и проходящей через точку С, переводим треугольник АВС из общего положения в положение фронтально - проецирующей плоскости.

2.Вращением вокруг оси i₁, перпендикулярной к плоскости V и проходящей через точку А, переводим треугольник АВС из положения фронтально- проецирующей плоскости в положение плоскости, параллельной плоскости Н.

Для того, чтобы треугольник АВС перевести в положение фронтально- проецирующей плоскости, в плоскости треугольника АВС проводим горизонталь плоскости СК, Ее фронтальная проекция С^//К^// параллельна оси X. Горизонтальная проекция С^/К^/равна натуральной величине отрезка СК. Ось вращения i выбираем перпендикулярно Н и проводим через точку С, Плоскость АВС становится в положение фронтально- проецирующей плоскости, если горизонталь данного треугольника (СК) займет положение, перпендикулярное к плоскости V и, следовательно, отрезок СК станет перпендикулярен к оси X, а фронтальная проекция С^//К^// проецируется в точку. Из центра i^/С^/ радиусом, равным С^/К^/, проводим дугу и строим новую проекцию К .Т.к. при вращении любой точки вокруг оси, перпендикулярной к плоскости проекций, траектория перемещения точки расположена в плоскости, перпендикулярной к оси вращения, то проекция К^// расположена на прямой К^// К^// , параллельной оси X.

Методом засечек находим В^/ и А^/. Фронтальная проекция В'' лежит на прямой В^//В^// и параллельной оси X, фронтальная проекция А^/ лежит на прямой А^/А^/, параллельной оси X. В результате данного вращения плоскость АВС стала фронтально проецирующей и угол (р равен углу наклона плоскости АВС к плоскости Н.

Ось вращения i₁ выбираем перпендикулярно V и проводим через точку А . Вращаем точку К и точку С радиусом А К , точку В радиусом А В до тех пор, пока плоскость АВС не займет положение, параллельное плоскости Н и, следовательно, отрезок А₁^//К₁^//В₁^// параллелен оси ОХ. Т.к. траектории перемещения точек С ,В и К при этом на горизонтальную плоскость Н с проецировалась в прямые, параллельные

оси X,. то

С^/ лежит на прямой С^/С^/,

В^/₁лежит на прямой В^/В^/₁,

К^/₁лежит на прямой К^/К^/_1.

Проекция A^/B^/C^/ определяет натуральный вид треугольника АВС.

<предыдущая страница | следующая страница>