И. С. Козлова, Ю. В. Щербакова Начертательная геометрия. Конспект лекций
Лекция № 1. Сведения о проекциях
Понятие проекций
Чтение чертежа заключается в воспроизведении в уме реальной формы объекта и некоторых его частей с использованием при этом чертежа.
Начертательная геометрия основывается на методе проекций.
Проекцией точки М на некоторой плоскости называют изображение, которое строится в нижеследующей последовательности…
Центральная проекция
Представление о центральной проекции можно получить, если изучить изображение, которое дает человеческий глаз.
Для построения центральной проекции объекта нужно между глазом и изучаемым предметом поместить прозрачный экран и отметить на нем точки пересечения лучей, которые идут от глаза человека к отдельным точкам предмета. При соединении всех точек на экране получаем изображение (проекцию) фигуры (рис. 2). Эта проекция называется центральной.
Центральная проекция – это проекция, которая образуется с помощью проецирующихся лучей, проходящих через одну точку.
Изображение предметов при помощи центральной проекции встречается очень часто, особенно для предметов, обладающих большими размерами.
Параллельная проекция
При построении параллельных проекций нужно задать направление проецирующих лучей (рис. 3). На данном примере в качестве направляющего луча выбран…
Параллельные проекции могут быть ортогональными или косоугольными в зависимости от направления проецирующих лучей.
Лекция № 2. Точка
Проекции точки на две плоскости проекций
Проекцию на горизонтальную плоскость называют горизонтальной проекцией точки А, а проекцию а́ на фронтальную плоскость называют фронтальной…
Точки, которые подлежат проецированию, в начертательной геометрии принято обозначать с помощью больших латинских букв…
Отсутствие оси проекций
Совмещая две плоскости проекций с плоскостью чертежа, можно не показывать линию сгиба, т. е. не проводить на эпюре ось пересечения плоскостей.
При построениях на эпюре всегда следует располагать проекции а и а́ точки…
Проекции точки на три плоскости проекций
Третью плоскость проекции проводят так, чтобы она была перпендикулярна одновременно обеим плоскостям проекций (рис. 15). Третью плоскость принято… В таких построениях общую прямую горизонтальной и фронтальной плоскостей…
Координаты точки
Расстояние определяемой точки А до профильной плоскости является координатой х, при этом х = а˝А (рис. 15), расстояние до фронтальной плоскости… На рисунке 15 точка А занимает ширину прямоугольного параллелепипеда, и… х = а˝А = Оах = ауа = azá;
Лекция № 3. Прямая
Проекции прямой
На рисунке 17 показаны проекции (а и á, b и b́) двух точек А и В. С их помощью определяется положение некоторой прямой АВ. При соединении…
На рисунке 18 показаны проекции обеих точек, а на рисунке 19 – проекции проходящей через них прямой линии.
Следы прямой
Горизонтальным следом прямой называется некоторая точка H, в которой прямая встречается с горизонтальной плоскостью, а фронтальным – точка V, в… На рисунке 21а изображен горизонтальный след прямой, а ее фронтальный след, –…
Различные положения прямой
Прямые, которые параллельны одной из плоскостей проекций (перпендикулярны одной из осей). На рисунке 22 показана прямая, которая параллельна…
Из-за того что горизонтальная прямая (рис. 22) параллельна горизонтальной плоскости, ее фронтальная и профильная…
Взаимное расположение двух прямых
1) прямые пресекаются, т. е. имеют общую точку;
2) прямые параллельны, т. е. не имеют общей точки, но лежат в одной… 3) прямые скрещиваются, т. е. не лежат в одной плоскости, т. е. через них нельзя провести плоскость.
Перпендикулярные прямые
Приведем доказательство для прямого угла ABC, одна сторона которого ВС параллельна горизонтальной плоскости (рис. 32).
Плоскость, в которой находится сторона угла АВ и ее проекция ab, перпендикулярна горизонтальной плоскости, так как…
Лекция № 4. Плоскость
Определение положения плоскости
На основании законов стереометрии плоскость определяется, когда известны принадлежащие ей:
1) три точки, не лежащие на одной прямой;
2) прямая и точка, не находящаяся на этой прямой;
Следы плоскости
Линию пересечения плоскости Р с горизонтальной плоскостью называют горизонтальным следом и обозначают Ph, а линию пересечения с фронтальной…
Иногда применяется и профильный след Pw – линия пересечения данной плоскости с профильной плоскостью.
Прямая, лежащая в данной плоскости
Прямая принадлежит плоскости Р в том случае, если любые две ее точки лежат в данной плоскости.
Например, если следы прямой лежат на одноименных следах плоскости, то прямая лежит в этой плоскости (рис. 39).
Рассмотрим построение прямой, лежащей в данной плоскости Р.
Первый способ. Возьмем на следах Ph и Pv по одной точке (рис. 40) и рассмотрим их как следы искомой прямой.
Рассматривая следы прямой, легко построить ее проекции.
Второй способ. Одну проекцию прямой, например горизонтальную 1, можно провести (рис. 40). Точки ее пересечения со следом Ph и осью х определят горизонтальные проекции h и v следов искомой прямой. Если соединить прямой фронтальные проекции h́ и v́ следов, можно получить фронтальную проекцию 1́.
Горизонтали и фронтали плоскости
Горизонталь плоскости Р (рис. 41) – прямая, которая лежит в этой плоскости и параллельна горизонтальной плоскости. Горизонталь как прямая,…
Три прямые – горизонталь Г, ее горизонтальная проекция г и горизонтальный след Ph плоскости Р – параллельны (рис.…
Точка, лежащая в данной плоскости
Если необходимо построить некоторую точку в данной плоскости Р, то нужно предварительно провести в этой плоскости одну из прямых и на ней взять искомую точку.
Если задача обратная, т. е. необходимо узнать, лежит ли данная точка в плоскости Р, то нужно провести через эту точку какую-нибудь прямую, лежащую в этой плоскости. Если такую прямую провести нельзя, то исследуемая точка М не лежит в плоскости Р.
Часто в качестве вспомогательной прямой применяют горизонталь или фронталь, хотя можно применять и прямые общего положения.
Покажем построение в плоскости Р произвольной точки (рис. 44).
Для выполнения задания необходимо провести любую горизонталь Г этой плоскости и на ней выбрать некоторую точку М. Данная точка принадлежит плоскости, следовательно, задача выполнена.
Построение следов плоскости
Если прямая находится на плоскости Р, то ее следы лежат на одноименных следах плоскости. Поэтому следы плоскости, которые необходимо найти, должны…
Оба следа Ph и Р должны пересекаться на оси х в точке схода Рх или оказаться одновременно ей параллельными. Таким…
Различные положения плоскости
Проецирующие плоскости – это плоскости, которые перпендикулярны одной, и только одной, плоскости проекций.
На рисунке 46 показана горизонтально-проектирующая плоскость Р, которая…
Лекция № 5. Взаимное расположение прямых и плоскостей
Взаимное расположение двух плоскостей
Из стереометрии известно, что две плоскости параллельны, если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум… Если две плоскости являются параллельными, то они пересекают какую-то третью…
Прямая, параллельная плоскости
1. Прямая лежит в некоторой плоскости.
2. Прямая параллельна некоторой плоскости.
3. Прямая пересекает данную плоскость.
Прямая, пересекающая плоскость
Рассмотрим построение точки пересечения плоскостей.
Через некоторую прямую I необходимо провести вспомогательную плоскость Q (проецирующую). Линия II определяется как…
Прямая, перпендикулярная плоскости
Прямая и плоскость перпендикулярны, если на плоскости можно найти две пересекающиеся прямые, перпендикулярные исходной прямой. В качестве подобной пары контрольных прямых легче всего рассматривать следы плоскости Ph и Pv (рис. 55). Это вызвано тем, что прямой угол между перпендикуляром к плоскости и следом Ph дает проекцию на горизонтальную плоскость без искажения, а угол между перпендикуляром и следом Рv проецируется на фронтальную плоскость V.
Итак, признак перпендикулярности можно задать, используя прямую и плоскость на эпюре.
Прямая является перпендикулярной плоскости, когда проекции прямой перпендикулярны одноименным следам плоскости.
Лекция № 6. Проекции геометрических тел
Призма и пирамида
Ее боковые грани являются частями горизонтально-проецирующих плоскостей, а… Нижнее основание призмы ABC находится в горизонтальной плоскости, поэтому ее можно изобразить на этой плоскости без…
Цилиндр и конус
Прямой круговой цилиндр имеет образующие, направленные перпендикулярно…
Шар, тор и кольцо
Если положение оси другое, в плоскости окружности получается поверхность,… Когда ось вращения не пересекает окружность (рис. 68), то полученную в этом случае поверхность обычно называются…
Лекция № 7. Расположение проекций в черчении
Линии, применяемые в черчении
На рисунке 75 толщина каждой линии в милиметрах указана цифрами.
Рассмотрим более подробно каждый из типов линий и их основное применение.
Расположение видов (проекций)
Три проекции, изученные в начертательной геометрии, образуют следующие три… Виды располагают на чертеже так, как показано на рисунке 85, т. е.:
Отступление от приведенных правил расположения видов
Рассмотрим эти случаи.
Частичные проекции. На рисунке 87 показано колено трубы с тремя фланцами.
Число проекций, определяющих данное тело
Если при изображении проекции какого-то тела обращать внимание не на отдельные его точки, а на построение только контурных линий, то возможны… Это видно из примера.
Рассмотрим прямоугольный параллелепипед. Его грани расположены параллельно плоскостям проекций (рис. 88).
Лекция № 8. Определение натуральных величин
Вращение точки около оси, перпендикулярной плоскости проекций
Обратим внимание на то, что H – это горизонтальная плоскость, а V –… Пусть точка А повернется около оси вращения на некоторый угол. Она перейдет в положение А1, при этом ее горизонтальная…
Определение натуральной величины отрезка путем вращения
На рисунке 93 показано вращение отрезка около оси, которая перпендикулярна…
Лекция № 9. Пересечение поверхности многогранника проецирующей плоскостью
Общие понятия
Если пересечь поверхность многогранника плоскостью, то в сечении получается многоугольник. Первая задача заключается в построении проекций многоугольника, получившегося в сечении, затем следует определить натуральный вид этого многоугольника. Также необходимо построить развертку поверхности данного многогранника, причем нужно указать на его поверхности след секущей плоскости.
Построение проекций фигуры сечения можно выполнить двояко.
2. Построение можно выполнить по-другому: последовательно найти линии пересечения каждой из граней многогранника с секущей плоскостью, тогда… Чтобы определить истинные размеры многоугольника, который получается в секущей… Плоская фигура, которая получается, если все грани вычертить в настоящую величину на плоскости чертежа в том порядке,…
Призма
На рисунке 95 показано пересечение поверхности прямой призмы фронтально-проецирующей плоскостью Р. Первым делом нужно рассмотреть проекции сечения. Ребра призмы перпендикулярны горизонтальной плоскости и проецируются на ней точками. Здесь горизонтальная проекция а точки А является пересечением ребра KK1 с плоскостью Р, она совпадает с проекцией k. Фронтальная проекция а располагается на следе Рv. Следовательно, горизонтальная проекция áb́ć искомого сечения совпадает с проекцией основания klm. При этом фронтальная проекция аbс расположена на следе Рv. Если располагать двумя проекциями и сечениями, то нетрудно построить третью.
Для определения истинных размеров треугольника ABC нужно совместить плоскость Р с горизонтальной плоскостью путем вращения около горизонтального следа Ph.
Чтобы построить развертку, надо иметь все необходимые элементы на эпюре, основание проектируется без искажения на горизонтальную плоскость, а все ребра с точками пересечения – на фронтальную плоскость.
Начинать построение развертки следует с ребра КК1, поместив его где-нибудь в стороне. На рисунке 96 показаны вспомогательные прямые, проведенные перпендикулярно ребру КК1. После этого от точки К вправо откладывается отрезок KL, равный стороне основания kl. Затем проводят второе ребро LL1, завершая построение натурального изображения грани KK1LL1. Далее справа от этой грани строят натуральное изображение следующей грани LL1M1M и продолжают до тех пор, пока не будет целиком построена развертка боковой поверхности призмы.
После этих действий на всех ребрах отмечают точки А, В и С, откладывая на развертке KA = ḱá, LB = ĺb́ и МС = ḿс́.
Отметим, что на развертке отрезки АВ, ВС и СА имеют натуральные размераы сторон треугольника сечения, который показан на чертеже слева в натуральную величину (треугольник ABC). В связи с этим данные отрезки должны быть равны соответствующим сторонам треугольника. Проверкой точности построения является равенство этих отрезков на чертеже.
Теперь осталось только пристроить к развертке боковой поверхности призмы верхнее и нижнее основания, т. е. два треугольника MKL и M1K1L1. При этом каждый из треугольников строится по трем сторонам.
На рисунке 97 показано пересечение поверхности призмы горизонтально-проецирующей плоскостью Q. Здесь сечением является прямоугольник АА1В1В, одна пара сторон которого АВ и A1B1 проецируется без искажения на горизонтальную плоскость, а вторая пара AA1 и ВВ1 – на фронтальную и профильную плоскости.
Пусть натуральные размеры обеих сторон прямоугольника АА1В1В даны, но в разных местах. Для построения прямоугольника в натуральную величину нужно через а и b провести прямые перпендикулярно q, затем наметить на них где-нибудь положение точек А и В (AB⊥aA). После этого откладываются от точек А к В на вспомогательных линиях натуральные размеры сторон АА1 и ВВ1, при этом их берут с фронтальной проекции.
Строя натуральную величину сечения, мы как бы совместили прямоугольник с горизонтальной плоскостью, вращая его около горизонтального следа АВ (АВ = аb). После чего для удобства немного отодвинули это изображение от линии q.
Построение натурального вида прямоугольника
сечения весьма удобно делать слева от фронтальной проекции призмы (прямоугольник ABB1A1).
Пирамида
На рисунке 98, б показаны натуральные размеры ABC сечения ABC, которые были…
Косые сечения
На рисунке 100 показана правильная четырёхгранная пирамида с призматическим сквозным отверстием, которая пересечена фронтально-проецирующей… На плане представлены размеры сторон параллельных оснований в натуральную… 1) проводят ось симметрии сечения параллельно фронтальному следу секущей плоскости, переносят на нее высоты упомянутых…
Лекция № 10. Пересечение поверхностей тел вращения дважды проецирующей плоскостью
Общие сведения
При пересечении поверхности тела вращения плоскостью Р обычно получают в сечении некоторую кривую линию. Основными задачами являются определение проекции линии, строение натурального вида сечения и развертка рассеченной поверхности тела вращения.
Как правило, кривая линия, полученная в сечении данного тела плоскостью, относится к лекальным кривым. Значит, для точного ее построения необходимо довольно много точек. Чтобы найти точки кривой, применяют метод проведения вспомогательных плоскостей. На рисунке 102 изображен конус, поверхность которого пересекается некоторой фронтальной плоскостью Р. Для получения нескольких точек, которые принадлежат линии сечения (гиперболе), нужно провести вспомогательную горизонтальную плоскость Q. Данная плоскость будет пересекать конус по окружности, а плоскость Р – по прямой линии. Точки, в которых полученная прямая пересекает окружность, принадлежат искомой линии пересечения.
Проведя таким же образом еще несколько вспомогательных горизонтальных плоскостей, будем получаться каждый раз по две точки искомой линии. При получении достаточного числа таких точек, следует соединить их плавной кривой, которая будет являться проекцией искомой линии пересечения.
Следовательно, метод проведения вспомогательных плоскостей заключается в нижеследующем.
1. Проводят вспомогательную плоскость Q так, чтобы линию пересечения ее с данной поверхностью можно было легко построить.
2. Приступают к построению этой линии, а также прямой пересечения плоскостей Р и Q, где Р является данной секущей плоскостью. Здесь общие точки линий пересечения плоскости Q с поверхностью и с данной плоскостью Р относятся к искомому сечению.
3. Выполнив несколько вспомогательных плоскостей, определяют необходимое количество точек сечения таким образом, чтобы искомую кривую можно было строить с помощью лекала.
Для поверхностей вращения любая плоскость, перпендикулярная оси вращения, будет пересекать данную поверхность по окружности. При выполнении чертежа все построения, связанные с нахождением отдельных точек кривой, нужно тонко выполнять карандашом, а после обводки кривой тушью вспомогательные построения удаляются. Благодаря этим линиям можно понять способ получения отдельных точек.
Построение развертки в этом случае возможно только в тех отдельных случаях, когда поверхность относится к числу развертывающихся, т. е. таких поверхностей, которые, будучи разрезаными вдоль какой-нибудь линии, могут быть совмещены с плоскостью (как, например, поверхность цилиндра или конуса). Однако многие поверхности, например шаровая, не могут быть совмещены с плоскостью, в связи с этим построение развертки может выполняться только приближенно.
Гипербола как сечение поверхности конуса фронтальной плоскостью
На рисунке 103 показана фронтальная плоскость Р, параллельная оси конуса и пересекающая его поверхность по гиперболе. Данная кривая проецируется на… Выполняя построение проекций сечения, вначале нужно найти секции характерных…
Лекция № 11. Пересечение поверхности тел вращения проецирующей плоскостью
Сечение поверхности цилиндра
1) окружность, если секущая плоскость Р перпендикулярна оси цилиндра, причем она параллельна основанию цилиндра (рис. 104а);
2) эллипс, если секущая плоскость Р не перпендикулярна и не параллельна оси… 3) пара прямых, если секущая плоскость Q содержит ось цилиндра или параллельна ей (рис. 104в).
Сечение поверхности конуса
Бывают различные случаи сечения поверхности кругового конуса плоскостью.
1. Эллипс, если секущая плоскость не параллельна ни одной образующей (рис.…
Сечение поверхности шара
На рисунке 109 показано пересечение поверхности шара горизонтально-проектирующей плоскостью Р. На горизонтальную плоскость сечение будет…
Если рассматривать эллипс как проекцию некоторой окружности, то его большая ось всегда будет проекцией того диаметра…
Косые сечения
На рисунке 110б показана фронтальная проекция сечения, которая совпадает со следом плоскости. Построим натуральную величину сечения, ограничиваясь… Построение делают следующим образом:
1) цилиндр 1 пересекается секущей плоскостью по дуге эллипса, большая полуось которого имеется без искажения на…
Лекция № 12. Следы прямой на поверхности геометрических тел
Пирамида
Для нахождения точек М и N, в которых прямая I встречает поверхность пирамиды, проделаем следующее.
1. Через данную прямую I нужно провести фронтальнопроектирующую плоскость Р.
…
Конус
Пусть нужно найти точки М и N, в которых прямая I встречает поверхность конуса. Для этого рассмотрим рисунке 112, на котором показано нахождение следов прямой на поверхности конуса. Через вершину S и данную прямую I проводят плоскость Р, что показано на рисунке 112, б, причем плоскость Р будет пересекать конус по двум образующим: AS и BS. Упомянутые образующие встретят данную прямую в искомых точках М и N. Тогда найдём проекции точек пересечения (рис. 112, а):
1) плоскость Р определяется точкой S и прямой I, тогда найдем ее след Рh. При этом одна точка следа Ph определяется следом h1 прямой I. Вторая точка искомого следа Ph находится путем проведения в плоскости Р произвольной прямой до встречи с горизонтальной плоскостью. С этой целью соединим точку S с любой точкой С этой прямой и найдем след h2 прямой SC. Прямая, соединяющая точки h1 и h2, будет представлять собой след Ph;
2) затем нужно приступать к нахождению горизонтальных проекций а и b точек пересечения А и В следа Ph с окружностью основания конуса;
3) после этого проводят горизонтальные проекции as и bs, образующих AS и BS, причем их фронтальные проекции не нужны;
4) далее отмечают точки пересечения m и n горизонтальных проекций образующих as и bs с горизонтальной проекцией данной прямой, они будут горизонтальными проекциями искомых точек М и N;
5) в заключение остается найти фронтальные проекции ḿ и ń на фронтальной проекции Í данной прямой.
Лекция № 13. Пространственные линии
Цилиндрическая винтовая линия
Допустим, что и сама окружность движется равномерно вверх или вниз по поверхности цилиндра. При этом плоскость Р, которая содержит окружность, будет… Вследствие этих двух равномерных движений данная точка М пройдет некоторую… Особое внимание следует уделить рассмотрению способности линии перемещаться по самой себе. Прямая линия и окружность…
Два тела вращения
Лучше всего начинать построение с нахождения характерных точек, к которым…
Лекция № 14. Сечения и разрезы
Сечения
Сечение – это плоская фигура, которая была получена в результате пересечения данного тела некоторой секущей плоскостью. При этом след секущей… Площадь сечения покрывается штриховкой, причем линии штриховки должны… На рисунке 116 показано, что контур детали и контур вынесенного сечения имеют одинаковую толщину: а) расположение…
Разрезы
Разрез – это такое условное изображение предмета, когда его часть, находящаяся между глазом наблюдателя и секущей плоскостью, мысленно удалена, и… Площадь сечения должна покрываться штриховкой, которая при различных сечениях… Классификация разрезов. В зависимости от положения секущей плоскости различают следующие разрезы (рис. 118):
Частичный разрез или вырыв
Частичный разрез симметричных фигур. В случае, если на оси симметрии проекции…
Простые и сложные разрезы
Разрезы различают в зависимости от числа секущих плоскостей, при помощи которых получается разрез на данной проекции. Они бывают:
1) простыми, когда имеется только одна секущая плоскость;
2) сложными, когда имеются две или более секущие плоскости, которые совмещаются с данной плоскостью проекций.
Ступенчатым называется разрез в том случае, если сложный разрез получается при помощи параллельных плоскостей.
На рисунке 122 сложный ступенчатый разрез показан при помощи трёх фронтальных плоскостей.
Линия разреза. Если след секущей плоскости на сложных разрезах не совпадает с осью симметрии проекции, то он отмечается штрихами в начале, в местах излома и в конце линии разреза (рис. 122). Буквы для обозначения разрезов берут в алфавитном порядке и не допускают их повторения на одном и том же чертеже.
Оглавление
· Лекция № 1. Сведения о проекциях
· 1. Понятие проекций
· 2. Центральная проекция
· 3. Параллельная проекция
· Лекция № 2. Точка
· 1. Проекции точки на две плоскости проекций
· 2. Отсутствие оси проекций
· 3. Проекции точки на три плоскости проекций
· 4. Координаты точки
· Лекция № 3. Прямая
· 1. Проекции прямой
· 2. Следы прямой
· 3. Различные положения прямой
· 4. Взаимное расположение двух прямых
· 5. Перпендикулярные прямые
· Лекция № 4. Плоскость
· 1. Определение положения плоскости
· 2. Следы плоскости
· 3. Прямая, лежащая в данной плоскости
· 4. Горизонтали и фронтали плоскости
· 5. Точка, лежащая в данной плоскости
· 6. Построение следов плоскости
· 7. Различные положения плоскости
· Лекция № 5. Взаимное расположение прямых и плоскостей
· 1. Взаимное расположение двух плоскостей
· 2. Прямая, параллельная плоскости
· 3. Прямая, пересекающая плоскость
· 4. Прямая, перпендикулярная плоскости
· Лекция № 6. Проекции геометрических тел
· 1. Призма и пирамида
· 3. Цилиндр и конус
· 3. Шар, тор и кольцо
· Лекция № 7. Расположение проекций в черчении
· 1. Линии, применяемые в черчении
· 2. Расположение видов (проекций)
· 3. Отступление от приведенных правил расположения видов
· 4. Число проекций, определяющих данное тело
· Лекция № 8. Определение натуральных величин
· 1. Вращение точки около оси, перпендикулярной плоскости проекций
· 2. Определение натуральной величины отрезка путем вращения
· Лекция № 9. Пересечение поверхности многогранника проецирующей плоскостью
· 1. Общие понятия
· 2. Призма
· 3. Пирамида
· 4. Косые сечения
· Лекция № 10. Пересечение поверхностей тел вращения дважды проецирующей плоскостью
· 1. Общие сведения
· 2. Гипербола как сечение поверхности конуса фронтальной плоскостью
· Лекция № 11. Пересечение поверхности тел вращения проецирующей плоскостью
· 1. Сечение поверхности цилиндра
· 2. Сечение поверхности конуса
· 3. Сечение поверхности шара
· 4. Косые сечения
· Лекция № 12. Следы прямой на поверхности геометрических тел
· 1. Пирамида
· 2. Конус
· Лекция № 13. Пространственные линии
· 1. Цилиндрическая винтовая линия
· 2. Два тела вращения
· Лекция № 14. Сечения и разрезы
· 1. Сечения
· 2. Разрезы
· 3. Частичный разрез или вырыв
· 4. Простые и сложные разрезы