Что такое начертательная геометрия и инженерная графика

Что такое начертательная геометрия и инженерная графика

Контрольные задания по теме:
Рабочая тетрадь задача 7, задача 8, задача 9, задача 10

Начертательная геометрия занимает особое положение среди других наук. Она является лучшим средством развития у человека пространственного мышления и воображения.

Начертательная геометрия – один из разделов геометрии, в котором пространственные фигуры, представляющие собой совокупность точек, линий, поверхностей, изучаются по их плоским изображениям или проекциям.

Основная задача начертательной геометрии заключается в сопоставлении трёхмерного объекта с его плоской проекционной моделью.

Плоское изображение предмета или детали называется её чертежом. Чертёж – это не просто рисунок, а конструкторский документ. Он выполняется по соответствующим требованиям, единым стандартом. Его можно назвать своеобразным языком, в котором используются точки, линии, буквы, цифры, причём этот язык является интернациональным, т.к. он понятен любому инженеру и не зависит от языка.

При помощи этих простых геометрических элементов (точек, линий и т.д.) человек имеет возможность изобразить сложнейшие механизмы, приборы, здания и т.д.

Методы начертательной геометрии находят широкое применение в физике, химии, механике, кристаллографии, архитектуре и применяются практически во всех отраслях промышленности, начиная от лесного хозяйства и заканчивая сложнейшей электроникой космических летательных аппаратов.

Начертательная геометрия, как и другие разделы математики, развивает логическое мышление и поэтому входит в число фундаментальных дисциплин инженерного образования.

Начертательная геометрия и инженерная графика укладываются в рамки одной учебной дисциплины и выполняют одну и ту же задачу – сопоставление трёхмерного объекта с его плоской проекционной моделью. Отличие между ними заключается в том, что в инженерной графике под трёхмерным объектом понимается конкретное, материально воплощённое задание, строительное сооружение или деталь, в то время как начертательная геометрия имеет дело с абстрактными, отвлечёнными моделями. В этом смысле инженерная графика представляет собой очень частное ответвление начертательной геометрии, её узкоспециализированный подраздел. Но, благодаря такой узкой практической направленности инженерной графики, в ней появляются совершенно новые вопросы, к начертательной геометрии отношения не имеющие. Сюда относятся правила оформления чертежей, сведения об использовании технических стандартов и ряд других вопросов.

История развития начертательной геометрии уходит корнями в глубокую древность. Об этом свидетельствуют памятники древнего искусства, строительные и архитектурные формы, сохранившиеся до нашего времени. Ещё древние египтяне пытались изображать объекты в виде плоских проекций, но это всё осуществлялось стихийно, без использования твёрдо установленных правил и закономерностей.

Первое сохранившееся систематизированное изложение инженерного опыта относится к 16-13 годам до н.э.: сочинение под названием «Десять книг об архитектуре» написал римский зодчий и инженер Марк Витрувий Поллион.

Примерно в это же время расцвета культуры древней Греции шло интенсивное накопление геометрических знаний. Появилась вычислительная геометрия. Пифагор, Эвклид и др. систематизировали геометрические сведения. Эвклид издал труд под названием «Начала» –15 книг, куда вошли определения, постулаты, основные аксиомы и теоремы. Он построил науку геометрию так, как она есть сейчас. Мы до сих пор пользуемся ей почти без изменений. Из учёных этой же эпохи можно назвать также Архимеда, Фалеса.

Следующим рывком в развитии наук, искусств и техники явилась эпоха Возрождения. Вопросам построения наглядных изображений (перспективы) уделяли в то время большое внимание многие известные учёные, инженеры, зодчие и художники. Среди них Леонардо да Винчи, Альбрехт Дюрер, Леон Баттист, Гвидо Убальди. Такое повышенное внимание к этой теме было вызвано развитием техники, усложнением архитектурно-строительных задач, а также общим духом времени, направленным на культ научного метода и научного знания.

С тех пор начертательная геометрия пополнилась некоторыми вспомогательными вариантами проекционных изображений (аксонометрия) и постепенно оформлялась жёсткими правилами, требованиями, стандартами. Весь этот материал в совокупности составил основу современной инженерной графики.

Наряду с этим тенденция к обобщению привела к объединению идей Г. Монжа и исследователей эпохи Возрождения. В результате этого возникла классическая начертательная геометрия, предназначенная для изучения геометрических образов трёхмерного пространства. Развивалась проективная геометрия (Х. Винер, Г. Гаук, Э. Мюллер), рассматривались проблемы отображения многомерного геометрического пространства и способы построения нелинейных изображений (В. Фидлер, Е.С. Фёдоров). Эти исследования составили область математически абстрагированной начертательной геометрии.

Русские инженеры и зодчие пользовались на практике проекционными чертежами, в том числе и системой ортогональных проекций задолго до появления Г. Монжа. Об этом свидетельствуют сохранившиеся документы, относящиеся к началу XIX века (изобретатель Кулибин и зодчие С.И. Чевакинский, К.А. Ухтомский, В.И. Баженов). В те времена в инженерных школах преподавалось черчение. В Перновском военно-техническом училище 1731-1733 г. преподавание математических наук, фортификации и черчения вёл А.П. Ганнибал – прадед А.С. Пушкина. В начале XIX века в высших и средних учебных заведениях началось преподавание начертательной геометрии. Шарль Потье читал курс лекций в Московском институте инженеров путей сообщения. Появились первые учебные пособия (Я.С. Севастьянов, Н.И. Макаров, В.И. Курдюмов ) по начертательной геометрии в строго классическом её понимании. И в этом виде дисциплина сохранилась до 20 века.

Примерно с середины 40-х годов началось развитие вычислительной техники, появились ЭВМ. Среди разнообразных функций, доступных компьютеру, могут быть: выполнение графиков, схем и чертежей. Возникла специальная учебная дисциплина – «Машинная графика», которая, с 1987 г. вошла в учебную программу подготовки инженеров.

При выполнении чертежей и изображений в начертательной геометрии приняты следующие условные обозначения:

а) точки обозначаются прописными буквами латинского алфавита или цифрами. Например: A, B, C или 1, 2, 3. Цифры и буквы могут быть снабжены индексами: A1, B2;

б) линии принято обозначать строчными буквами латинского алфавита: а1, в2, m3 и т.д.;

в) плоскости обозначаются заглавными буквами греческого алфавита: Γ, Σ, Ω, Ψ;

г) знак параллельности: //. Например, прямая А параллельна прямой В записывается: А//В;

д) пересечение: а Ç в;

ж) обозначение угла: Ð ABC;

з) принадлежность: Ì

Точка М принадлежит прямой t: М Ì t;

Прямая l перпендикулярна плоскости S: l ^ S.

Для решения основной задачи начертательной геометрии, т.е. для установления адекватного соответствия положения точки в пространстве и её изображения на плоскости применяется конструктивный приём, который именуется операцией проецирования. Для этого вводится некоторая плоскость, которая называется плоскостью проекций, и некоторая точка в пространстве – центр проекций. Через центр проекций и данную точку проводится луч до пересечения с плоскостью проекций.

Рисунок 1

На рисунке 1 точка S- центр проекций; П1- плоскость проекций; точка A1 и B2- проекции точек A и B на плоскость П1.

Однако для того, чтобы проделать обратную процедуру, т.е. по проекции точки получить ее положение в пространстве, недостаточно одной ее проекции. Имея две проекции точки А и два центра проекций, можно получить точку А (рисунок 2).

Рисунок 2

Параллельное проецирование является частным случаем центрального, когда центр проекции удалён в бесконечность. В этом случае задаётся направление проецирования – луч S1 или S2. Проекцией точки А в данном случае будет точка пересечения луча, проведённого через эту точку параллельно направлению проецирования до пересечения с плоскостью проекций (рисунок 3).

Рисунок 3

Для того, чтобы по проекциям точки А получить её истинное положение в пространстве, необходимо иметь две её проекции на плоскость П. Точка пересечения лучей, восстановленных из точки А1 и А2 параллельно S1 и S2, будет являться точкой А.

Частным случаем параллельного проецирования является ортогональное проецирование. При этом направление проецирования всегда перпендикулярно плоскости проекций (рисунок 4).

Рисунок 4

В случае ортогонального проецирования, для того чтобы определить положение точки в пространстве по её проекции, необходимо ввести дополнительную плоскость проекций П2, которая была бы перпендикулярна П 1 (рисунок 5).

Рисунок 5

На рисунке 5 показано построение проекций точки А на две взаимно ортогональные плоскости П 1 и П2. И наоборот, имея две проекции точки А – А1 и А2, мы всегда можем получить положение точки А в пространстве, восстановив перпендикуляры к плоскостям проекций.

Преимущества ортогонального проецирования:

1. Простота графических построений для определения ортогональных проекций.

2. Возможность сохранить при определённых условиях на проекциях форму и размеры проецируемой фигуры.

Рисунок 6

Рисунок 6 представляет пространственное изображение точки А и плоскостей проекций, но в инженерной практике пользоваться такими изображениями не всегда удобно. Поэтому применяется плоский чертёж, на котором совмещены все три плоскости и который носит название Эпюр Монжа. Образуется он следующим образом: горизонтальная плоскость П 1 поворачивается вокруг оси Х на 90 градусов вниз до совмещения с фронтальной плоскостью, а профильная поворачивается вокруг оси Z на 90 градусов вправо. В результате получим плоское изображение всех трёх плоскостей проекций (рисунок 7). Этот чертёж называется эпюром Монжа или комплексным чертежом.

Рисунок 7

Построим проекции точки А, изображённой на рисунке 6, на эпюре Монжа. Для этого отложим по оси X (рис.7) координату точки А по оси Х – расстояние Ах. Затем из этой точки восстановим перпендикуляры к оси Х на плоскости П 2 и П1.

Вверх, на плоскость П2, отложим высоту точки А или её координату по оси Z, а вниз, на плоскость П1, откладываем глубину точки два раза. Это искажение по оси У получается из-за того, что ось У повернулась на 45 градусов по сравнению с пространственным изображением. Для того чтобы построить профильную проекцию точки А, из её фронтальной проекции А2 проводим перпендикуляр к оси Z и откладываем на нём от оси Z глубину точки или её координату по оси У. Полученные три проекции точки А(А1, А2, А3) дают полное представление о положении точки в пространстве. Этот чертёж называется комплексным чертежом точки. Линии, соединяющие проекции точки, называются линиями связи.

1. Что изучает начертательная геометрия?

2. Что называется чертежом?

3. В чем отличие начертательной геометрии от инженерной графики?

4. Назовите основные этапы развития геометрии.

5. Какие специальные символы существуют для обозначения параллельности, перпендикулярности, пересечения, скрещивания? Какие обозначения вы знаете, кроме этих?

6. В чем сущность центрального проецирования?

7. Как образуется проекция точки при параллельном проецировании?

8. Назовите основные плоскости проекций.

9. Что такое эпюр Монжа? Как он образуется?

© ФГБОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет

Источник

Начертательная геометрия

Начертательная геометрия это наука изучающая методы изображения реальных пространственных объектив – зданий, сооружений, деталей машин – состоящих из совокупности точек, линий, поверхностей и методы решения геометрических задач по данным изображениям.

Содержание:

Начерта́тельная геоме́трия — инженерная дисциплина, представляющая двумерный геометрический аппарат и набор алгоритмов для исследования свойств геометрических объектов.

Начерта́тельная геоме́трия — наука, изучающая пространственные фигуры при помощи их проецирования (проложения) перпендикулярами на некоторые три плоскости, которые рассматриваются затем совмещёнными одна с другой. wikipedia.org

Предмет, задачи и метод начертательной геометрии

В трехмерном пространстве положение точки определяется тремя (декартовыми) координатами А (x_А; y_А; z_А). Совместив декартовую систему координат с осями проекций, получим начало координат – точку О. Ось ОХ совместим с осью x₁₂, ось ОY – с осью y₁₃, ось ОZ – с осью z₂₃. Горизонтальная плоскость проекции П₁ совместится с координатной плоскостью OXY, П2 ≡ XOZ, П3 ≡ YOZ. Тогда точка А и ее проекции определяться координатами:

По чертежу видно, что две проекции точки полностью определяют положение точки в пространстве, так как содержат все три координаты. Для перехода от пространственного чертежа к плоскому, плоскость П₁ повернем вокруг оси х₁₂ до совмещения с плоскостью П₂. При этом звенья ломаной А_ХА₁ и А_ХА₂ образуют прямую А₁А₂ перпендикулярную оси x₁₂. Линия А₁А₂ называется линией связи проекций А₁ и А₂.

Плоский чертеж состоящий из горизонтальной А₁ и фронтальной А₂ проекций точки А, расположенных на линии связи А₁А₂ перпендикулярной оси x₁₂ называется эпюром (ортогональным чертежом) и носит имя основателя начертательной геометрии Г.Монжа (рисунок 1.3).

Иногда возникает необходимость подвум проекциям построить третью. На рисунке 1.4 показано построение профильной проекции А₃ по двум заданным горизонтальной А₁ и фронтальной А₂ с помощью постоянной линии чертежа k₁₂₃.

Плоскости П₁ и П₂ делят все пространство на четыре четверти, отмеченные на рисунке 1.5 римскими цифрами I, II, III и IV. Точки могут находиться в любой четверти, лежать на плоскостях проекций или на осях.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Необходимо освоить две задачи:

Первая – по паре проекций точек находящихся на плоскостях проекций определить положение точки в пространстве.

Вторая – по положению точки в пространстве изобразить ее парой проекций.

На рисунке 1.5 точка А находится в I четверти. Все ее координаты имеют положительное значение – фронтальная проекция находится над осью x₁₂, горизонтальная – под осью.

Точка В, находится во II четверти. Е_е координата y_В – отрицательна – обе проекции находится над осью. У точки С, находящейся в III четверти отрицательными будут координаты y_С и z_С.

Фронтальная проекция находится под осью x12, горизонтальная – над осью. У точки D, находящейся в IV четверти, отрицательная координата z_D – обе проекции находится под осью x₁₂. У точки Е, находящейся на плоскости П₂, координата y_Е = 0, откуда следует, что ее горизонтальная проекция Е₁ лежит на оси x₁₂ (если точка лежит на какой-то плоскости проекций, то одна из ее проекций обязательно лежит на оси). Точка К лежит на оси x₁₂, координаты x_К и y_К равны нулю, а проекции К₁ и К₂ совпадают (К₁ ≡ К₂).

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Изображение прямой линии в ортогональных проекциях

Положение прямой линии в пространстве определяется двумя ее точками. А из свойств параллельного проецирования известно, что проекции прямых авляются прямыми линиями. Поэтому, для построения прямой (m) достаточно построить проекции двух её точек (А и В) и одноименные проекции точек соединить прямыми (рисунок 1.6). Отсюда можно сделать вывод если точка лежит на прямой, то ее проекции лежат на соответствующих проекциях прямой. Если эта точка делит отрезок АВ в каком либо отношении, то в том же отношении проекции точки делят проекции отрезка.

Прямая, не параллельная ни одной из плоскостей проекций, называется прямой общего положения. На чертеже ни одна из проекций такой прямой не параллельна оси (рисунок 1.6). Длина ортогональной проекции отрезка прямой общего положения всегда меньше длины самого отрезка.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Прямые частного положения

Прямые параллельные или перпендикулярные плоскостям проекций называются прямыми частного положения.

Различают два вида прямых частного положения:

Прямые уровня (рисунок 1.7).

На плоскость проекций, которой прямая уровня параллельна, она проецируется в натуральную величину. Проецирующие прямые (рисунок 1.8).

а) горизонтально-проецирующая прямая – прямая перпендикулярная горизонтальной плоскости проекций П ₁ ; б) фронтально-проецирующая прямая – прямая перпендикулярная фронтальной плоскости проекций П₂;

в) профильно-проецирующая прямая – прямая перпендикулярная профильной плоскости проекций П₃.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Следы прямой

Следами прямой АB называются точки пересечения ее с плоскостями проекций (рисунок 1.9). Точка Н – горизонтальный след прямой АВ. Точка F – фронтальный след прямой АВ. Так как следы прямой это точки лежащие на плоскостях проекций, то одна из проекций следа находится на оси x₁₂.

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Взаимное положение прямых. Понятие конкурирующих точек

Две прямые линии в пространстве могут быть параллельными, пересекающимися и скрещивающимися. Их положение в пространстве устанавливается взаимным расположением одноименных проекций.

Если в пространстве две прямые параллельны, то их одноименные проекции также параллельны (рисунок 1.11а).

Параллельность профильных прямых не всегда очевидна. Хотя их горизонтальные и фронтальные проекции параллельны, сами прямые могут быть не параллельны. Для определения их взаимного положения можно построить профильную проекцию. (рисунок 1.11б).

Пересекающиеся прямые – это прямые, имеющие общую точку, следовательно, если прямые в пространстве пересекаются, то точки пересечения их одноименных проекций лежат на одной линии проекционной связи (рисунок 1.12). Скрещивающиеся прямые не имеют общей точки, поэтому точки пересечения их одноименных проекций не лежат на одной линии проекционной связи (рисунок 1.13).

Пары точек, у которых какие-либо одноименные проекции совпали, т.е. они лежат на одном проецирующем луче, называются конкурирующими (одна из них «закрывает» другую). Точки M и N – горизонтально-конкурирующие, точки K и L – фронтально-конкурирующие. Из двух конкурирующих точек видна та, у которой больше одна из координат (две другие совпадают).

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Задание плоскости в ортогональных проекциях. Следы плоскости

Положение плоскости в пространстве определяется тремя не лежащими на одной прямой точками, прямой и не лежащей на ней точкой, двумя параллельными или пересекающимися прямыми, плоской фигурой. Примеры задания плоскости даны на рисунке 1.14.

Все изображенные на рисунке 1.14 плоскости являются плоскостями общего положения. Плоскостью общего положения называется плоскость не перпендикулярная ни одной из плоскостей проекций. Плоскость также можно задать следами. Следами плоскости называются линии пересечения плоскости с плоскостями проекций (рисунок 1.15).

Возможно, вас также заинтересует эта ссылка:

Прямые и точки в плоскости

Точка лежит в плоскости, если она лежит на прямой принадлежащей этой плоскости. Прямая принадлежит плоскости, если две её точки принадлежат этой плоскости.

На рисунке 1.17а. фронтальная проекция точки К выбрана произвольно в плоскости ά (∆АВС). Для построения горизонтальной проекции через К2 проведена произвольная прямая проходящая через точки 1₂ и А₂ принадлежащие плоскости ά. Построив горизонтальные проекции точки 1₁ проведем горизонтальную проекцию прямой принадлежащей плоскости ά и по линии связи найдем на ней горизонтальную проекцию К_1. Аналогично построена точка К принадлежащая плоскости (рисунок 1.17б) и плоскости (рисунок 1.17в).

Главные линии плоскости

Фронтали плоскости – это прямые, принадлежащие плоскости и параллельны фронтальной плоскости проекций – f (f₁, f₂). Все фронтали плоскости параллельны между собой и параллельны фронтальному следу плоскости. Горизонтальные проекции фронталей параллельны оси Х₁₂ (рисунок 1.19).

Плоскости частного положения

Плоскости как и прямые относительно плоскостей проекций могут занимать частное положение. Плоскости, перпендикулярные или параллельные одной из плоскостей проекций, называются плоскостями частного положения.

Плоскости, перпендикулярные одной из плоскостей проекций, называются проецирующими (рисунок 1.20).

а) горизонтально проецирующая плоскость ά (∆АВС); б) фронтально проецирующая плоскость δ (∆ DEF); в) профильно проецирующая плоскость θ (∆ KLM). Плоскости, параллельные одной из плоскостей проекций, называются плоскостями уровня (рисунок 1.21).

а) горизонтальная плоскость уровня β, заданная треугольником АВС; б) фронтальная плоскость уровня ε заданная пересекающимися прямыми mn; в) профильная плоскость уровня γ, заданная треугольником KLM.

Изображение простейших геометрических поверхностей

Многогранники представляют собой совокупность отрезков прямых и плоских фигур. На рисунке 1.22 изображены: а) трехгранная прямая призма. б) трехгранная пирамида.

На рисунке 1.23 изображены простейшие кривые поверхности: а) прямой круговой цилиндр. б) прямой круговой конус.

Взаимное положение прямой и плоскости, двух плоскостей. Проекции прямого угла

Величина угла между двумя пересекающимися прямыми в общем случае на проекциях искажается. В натуральную величину этот угол будет проецироваться в том случае, если плоскость угла параллельна одной из плоскостей проекций. Тогда другие проекции сторон угла совпадают и параллельны оси проекций (рисунок 2.1).

Прямой угол проецируется в натуральную величину, если одна из его сторон параллельна одной из плоскостей проекций (рисунок 2.2).

Взаимное положение прямой и плоскости, двух плоскостей

Перпендикулярность прямой и плоскости

Условие перпендикулярности прямой и плоскости: Прямая перпендикулярна плоскости, если она перпендикулярна двум пересекающимся прямым лежащим в этой плоскости. Так как прямой угол между прямыми линиями проецируется на плоскость проекций без искажения, если одна из прямых параллельна этой плоскости проекций, то пересекающимися прямыми плоскости, которые нужно взять для построения перпендикуляра, могут быть только ее горизонталь и фронталь.

Перпендикулярности двух плоскостей

Две плоскости взаимно перпендикулярны, если одна из них содержит перпендикуляр к другой. Пусть через данную прямую m необходимо провести плоскость, перпендикулярную плоскости ά заданной треугольником ∆ВСD (рисунок 2.4). Для решения задачи достаточно на прямой m взять произвольную точку А и провести через нее прямую р, перпендикулярную данной плоскости ά. Пересекающиеся прямые m и р образуют плоскость β, которая содержит прямую р, перпендикулярную плоскости ά, следовательно, плоскости β и ά взаимно перпендикулярны.

Параллельность прямой и плоскости

Условие параллельности прямой и плоскости: Прямая параллельна плоскости, если она параллельна любой прямой, принадлежащей этой плоскости. Рассмотрим пример решения задачи на параллельности прямой и плоскости.

Задача: построить фронтальную проекцию прямой n, проходящей через точку А и параллельной плоскости ά (∆KLM). Для решения задачи: Проводим горизонтальную проекцию прямой l₁ в плоскости

Строим фронтальную проекцию l₂. Через точку А₂ проводим n₂ параллельную l₂. Таким образом получим:

Параллельность двух плоскостей Условие параллельности двух плоскостей: две плоскости параллельны, если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум пересекающимся прямым другой плоскости. Изображенные на рисунке 2.6 плоскости взаимнопараллельны, т.к.

Пересечение прямой и плоскости Задача на нахождение точки пересечения прямой линии с плоскостью является первой основной позиционной задачей курса начертатель- ной геометрии.

Алгоритм решения задачи (рисунок 2.7):

На основании данного алгоритма определим точку пересечения прямой l с плоскостью ά(∆ВСD) (рисунок 2.8) и с плоскостью (рисунок 2.9).

Пересечение двух плоскостей

Две плоскости пересекаются по прямой линии, поэтому для её построения достаточно найти две точки одновременно принадлежащие двум плоскостям. Рассмотрим несколько случаев построения линии пересечения двух плоскостей. 1-й случай – пластины непрозрачные заданы с нахлёстом (рисунок 2.10). Задача сводится к нахождению точек пере-сечения прямых m и n с плоскостью

Соединив точки пересечения К и М получим линию пересечения плоскости с плоскостью Видимость определяется по конкурирующим точкам.

2-й случай – плоскости заданы на некотором расстоянии, что не дает возможность определить линии пересечения двух плоскостей первым способом. В этом случае используется метод плоскостей-посредников.

Алгоритм решения задачи (рисунок 2.11): 1. Заданные плоскости ά и β рассекаем вспомогательной плоскостью посредником ε; 2. Определяем линию пересечения 1-2 плоскости ά с плоскостью σ и линию пересечения 3-4 плоскости β с плоскостью ε; 3. Определяем точку К – точку пересечения линий 1-2 и 3-4, принадлежащую плоскостям ά и β; 4. Аналогичным образом находим точку L с помощью плоскости посредника σ; 5. Соединив две точки К и М, получим линию пересечения двух плоскостей ά и β. Видимость при этом не определяется.

3-й случай – пересекающиеся плоскости общего положения заданы следами пересекающимися в пределах чертежа (рисунок 2.12). В данном случае в качестве плоскостейпосредников могут быть использованы плоскость проекций П₁ и П₂.

Пересечение многогранника проецирующей плоскостью

Так как секущая плоскость горизонтально-проецирующая, то фронтальную проекцию сечения можно построить, определив точку пересечения каждого ребра с плоскостью σ (рисунок 2.13)

Решение метрических задач

Метрические задачи К метрическим задачам относятся задачи на определение натуральной величины отрезков, расстояний углов, площадей плоских фигур. Определение натуральной величины отрезка и углов наклона к плоскостям проекций методом прямоугольного треугольника Натуральная величина отрезка равна гипотенузе прямоугольного треугольника, одним катетом которого является проекция отрезка, а вторым – разность расстояний концов отрезка от той плоскости, на которой ведется построение. При этом угол между гипотенузой и катетом проекций является углом наклона отрезка к той плоскости, на которой ведется построение. На рисунке 3.1 построение натуральной величины выполнено на горизонтальной проекции. Поэтому одним катетом прямоугольного треугольника, является горизонтальная проекция А₁В₁, второй равен разности координат z точек А и В. Угол α между н.в. (натуральной величиной) и катетом проекций равен углу наклона отрезка АВ к плоскости проекций П₁. Если необходимо определить угол наклона отрезка АВ к плоскости П₂, то построение прямоугольного треугольника ведется на фронтальной проекции.

Решение метрических задач методами преобразования проекций

Положения геометрических образов, при которых расстояния и углы не искажаются на плоскостях проекций Метрические характеристики объектов на чертежах не искажаются, если геометрические образы занимают частное положение относительно плоскостей проекций. Приведем некоторые из них. 1. Прямая проецируется в натуральную величину, если она параллельна плоскости проекций (рисунок 3.2). β– угол наклона к плоскости П₂

2. Расстояние от точки до прямой проецируется в натуральную величину, если прямая проецирующая (рисунок 3.3).

3. Расстояние между параллельными прямыми проецируется в натуральную величину, если прямые проецирующие (рисунок 3.4).

4. Расстояние между скрещивающимися прямыми проецируется в натуральную величину, если одна из прямых проецирующая (рисунок 3.5).

5. Угол между плоскостями (двугранный угол) проецируется в натуральную величину, если ребро угла проецирующее (рисунок 3.6).

6. Угол наклона плоскости к плоскости проекций проецируется в натуральную величину, если плоскость проецирующая (рисунок 3.7)

7. Расстояние от точки до плоскости проецируется в натуральную величину, если плоскость проецирующая (рисунок 3.8)

8. Любая плоская фигура проецируется в натуральную величину, если она параллельна плоскости проекций (рисунок 3.9а,б)

Таким образом, для решения метрических задач целесообразно данный объект привести в частное положение с тем, чтобы на одной из новых проекций получить более простое решение задачи. Для такого перехода и служат способы преобразования проекций. Существует несколько способов преобразования проекций: способ вращения вокруг осей перпендикулярных плоскостям проекций, способ плоскопараллельного перемещения, способ замены плоскостей проекций и др.

Четыре основных задачи преобразования проекций. Этими способами решаются четыре основные задачи:

Решение 1-ой и 2-ой задачи преобразования проекций методом вращения, плоскопараллельного перемещения и замены плоскостей проекций Способ вращения Способ вращения заключается в том, что геометрические образы вращаются вокруг осей перпендикулярных плоскостям проекций до занятия ими какого-либо частного положения относительно плоскостей проекций. При этом одна проекция точки перемещается по окружности, вторая – по прямой параллельной оси проекций. На рисунке 3.10 вокруг оси вращаем отрезок АВ до положения параллельного плоскости П₁ (1 задача). Далее вращением вокруг оси

полученный отрезок до положения перпендикулярного плоскости отрезок спроецируется в точку

Способ плоско-параллельного перемещения

Способ плоскопараллельного перемещения является разновидностью способа вращения (вращение без закрепленных осей), т.е. положение объекта можно преобразовывать путем перемещения его параллельно одной плоскости проекций, одновременно изменяя его положение относительно другой плоскости проекций до занятия им какого-либо частного положения.

На рисунке 3.11 сначала АВ переводим из общего положения в положение горизонтальное. При этом должно быть равно по величина находим в пересечении вертикальных линий связи и линий параллельных оси х₁₂ (1 задача). Далее отрезок перемещаем до положения перпендикулярного оси х_12. При этом На фронтальной проекции отрезок спроецируется в точку (2 задача).

Способ замены плоскостей проекций

Сущность способа замены плоскостей проекций заключается в том, что старая система плоскостей проекций заменяется на новую, с таким расчетом, чтобы относительно новой системы плоскостей, геометрический образ занял какое-то частное положение. При этом нужно помнить, что линии связи будут перпендикулярны относительно новой оси проекций и расстояния от новой оси проекций до новой проекции точки равно расстоянию от старой проекции точки до старой оси. На рисунке 3.12 произведена первая замена – плоскость П₂ заменена на новую фронтальную плоскость П₄ параллельную прямой АВ. При этом новая ось х₁₄ проводится параллельно проекции А₁В₁. Линии связи проводятся перпендикулярно оси х₁₄ и на них от х₁₄ откладываются координаты z точек А и В (1 задача).

Далее прямую АВ преобразуем в проецирующую.

Для этого проводим новую ось х₅₄ перпендикулярно проекции А₄В₄. Т.к. А₁В₁ параллельна оси х₁₄, расстояние до проекций А₅ и В₅ будет одинаковое и прямая спроецируется в точку

Решение 3-ой и 4-ой задачи преобразования проекций методом плоскопараллельного перемещения и замены плоскостей проекций Так как метод вращения является более громоздким, рассмотрим решение 3-ей и 4-ой задачи преобразования методом плоскопараллельного перемещения и методом замены плоскостей проекций. Способ плоскопараллельного перемещения

Для того чтобы плоскость из общего положения перевести в проецирующее, нужно иметь ввиду, что при этом ее горизонталь или фронталь должна быть перпендикулярна плоскости проекций. Поэтому на рисунке 3.13 проведена горизонталь h(h₁,h₂). Далее h₁ располагаем перпендикулярно оси х₁₂. Откладываем на ней отрезок А₁L₁ и циркулем строим треугольник А₁ ‘ В₁ ‘ С₁ ‘ равный по величине А₁В₁С₁. На фронтальной проекции треугольник спроецируется в линию (3 задача).

Чтобы плоскость треугольника перевести в положение плоскости уровня, достаточно полученную фронтальную проекцию А₂ ‘ В₂ ‘ С₂ ‘ расположить параллельно оси х₁₂, при этом на горизонтальной проекции треугольник спроецируется в натуральную величину (4-я задача) Способ замены плоскостей проекций

При решении задачи методом замены (рисунок 3.14) новую ось х₁₄ проводим перпендикулярно горизонтали h₁, тогда на новую фронтальную плоскость П₄, треугольник спроецируется в линию, т.е. станет перпендикулярным (3-я задача). Чтобы плоскость перевести в положение плоскости уровня, необходимо новую ось х₅₄ провести параллельно плоскости А₄В₄С₄. На новую плоскость П₅ треугольник спроецируется в натуральную величину. Для того, чтобы методами преобразования решить любую метрическую задачу, необходимо определить какую из четырех основных задач преобразования необходимо решать в каждом конкретном случае.

Тени в ортогональных проекциях

Проекционные чертежи архитектурных объектов выполненные в одних линиях, не дают достаточно полного представления о запроектированном объекте. Для придания объемности и наглядности ортогональным чертежам зданий и сооружений выполняется построение теней.

Кроме этого может быть использован метод выноса. Особенно важен этот метод при построении теней на фасадах зданий. Вынос – это расстояние от точки до фронтальной плоскости или плоскости фасада, если тень строится на фасаде. На рисунке 4.3 y – это вынос.

Тень прямой общего положения

Тенью прямой на плоскость является линия пересечения лучевой плоскости, проведенной через прямую с заданной плоскостью. Т.е. тенью прямой на плоскость является прямая линия. Поэтому для построения тени прямой на плоскость, достаточно построить тени двух ее точек. Если же тень от прямой падает на две плоскости, то она имеет точку излома, лежащую на линии пересечения плоскостей. В данном случае точка излома лежит на оси (рисунок 4.4). Для ее нахождения, необходимо строить мнимую тень (В1t), т.е. определить горизонтальный след луча проведенного через точку В.

Тени прямых частного положения

Тени прямых частного положения на плоскостях проекций располагаются всегда определенно и часто служат «опорными» при построении теней различных деталей, включающих такие прямые. Рассмотрим эти случаи. Тень от прямой, на плоскость ей параллельную, располагается параллельно прямой, т.е. параллельно проекции прямой на эту плоскость и равна ей по величине (рисунок 4.5).

Тень от прямой на плоскость, ей перпендикулярную, располагается по проекции луча, т.е. под углом 45 0 (рисунок 4.6). Если точка лежит на плоскости, то тень совпадает с самой точкой и такая точка называется сама себе тень. В нашем случае это точка В.

Тень на фронтальной плоскости от горизонтальной прямой, расположенной под углом 45 0 к ней, вертикальна (рисунок 4.7)

Тени плоских фигур

Чтобы построить тень от плоской фигуры, например треугольника, падающую на плоскости проекций достаточно построить тени от вершин (рисунок 4.8). Т.к. тень падает на две плоскости необходимо определять линию излома тени, а, следовательно, построить мнимую тень от вершины В.

Тень от плоской фигуры, на плоскость ей параллельную, изображается фигурой равной ей по величине. Поэтому достаточно построить тень от одной точки и вычертить тень в виде той же фигуры. Так, для построения тени от окружности (рисунок 4.9) достаточно определить тень от центра и вычертить тень в виде такой же окружности.

Тень окружности

Тень окружности обычно строится по восьми точкам. Из них четыре – точки касания окружности к сторонам описанного около окружности квадрата, и четыре – точки пересечения окружности с диагоналями этого квадрата (рисунок 4.10). Тень от квадрата – параллелограмм, диагональ которого BD вертикальна. Точки 1,3,5,7 точки касания к параллелограмму. Точки, лежащие на диагоналях, делят радиус в отношении 0,707. Они могут быть получены без горизонтальной проекции. Для этого на радиусе строим равнобедренный треугольник с углами при основании 45 0 и дугой окружности определяем положение точек 2,8 и 4,6. Проведем из них лучи до пересечения с диагоналями. Полученные восемь точек соединяем плавной линией, которая будет эллипсом. Практически тень окружности по восьми точкам строят без горизонтальной проекции, которая здесь приведена только для пояснения.

Тени поверхностей. Понятие собственной и падающей тени

Для поверхностей характерны следующие понятия: Собственная тень (ф) – неосвещенная часть поверхности (предмета) рисунок 4.11. Контур собственной тени (m) – граница между освещенной и неосвещенной частью поверхности (предмета). Падающая тень (фt) – тень падающая от одного предмета на другой, или на плоскость. Контур падающей тени (mt) – контур, ограничивающий падающую тень.

Фактически контур падающей тени – это тень от контура собственной тени. Поэтому, обычно, сначала определяют контур собственной тени, а затем уже строят падающую.

Рассмотрим примеры построения теней трехгранной призмы (рисунок 4.12) и прямого кругового конуса (рисунок 4.13). Проведя лучи на горизонтальной проекции касательные к крайним ребрам призмы, определяем контур собственной тени. Она является пространственной ломаной 1,2,3,4,5. Т.к. точки 1 и 5 лежат на плоскости П1 они являются тенями. Поэтому для построения контура падающей тени, достаточно построить тени точек 2,3,4.

Проанализировав построенную тень, мы видим, что тени от ребер 1,2 и 5,4 совпадают с направлением лучей, т.к. они перпендикулярны к плоскости П₁. А тени от ребер 2,3 и 3,4 параллельны этим ребрам и равны по величине, т.к. они параллельны плоскости. Учитывая это, построение контуров падающих теней многогранников может быть значительно упрощено.

Для конуса логично сначала построить падающую тень, а затем собственную (рисунок 4.13). Для построения падающей тени, строим тень от вершины конуса (S _1t ). Из полученной точки проводим касательные к окружности основания. Эти касательные образуют, контур падающей тени (она является тенями от образующих конуса). Поэтому, соединив точки А и В с вершиной конуса S получим границы собственной тени конуса. А затем уже строим фронтальную проекцию контура собственной тени. Аналогично строятся тени пирамидальных поверхностей.

Тени в ортогональных проекциях

Необходимо отметить что данную задачу можно решить используя построение мнимой тени от точки S на пластину ESDF (рисунок 5.3).

Тени схематизированного здания, состоящего из призматических форм

Здание состоит из двух призматических форм (рисунок 5.4). Обычно сначала строятся тени от двух этих форм падающие на плоскость П₁ (т.е. на землю).

Для построения падающих теней определяем контур собственной тени каждой из призм (рисунок 5.4б). Высотная часть здания представляет прямую призму, контур собственной тени которой 1,2,3,4,5, причем точки 1 и 5 лежат на плоскости, поэтому тени строим от трех точек 2,3,4. Контур собственной тени второй призмы – 6,7,8,9. Точка 6 лежит на П₁, поэтому строим тени от точек 7,8,9 (рисунок 5.4а). Т.к. две полученные тени пересекаются, определяем общий контур тени. Видим, что точки 2 _t и 9 t являются мнимыми. Поэтому тень от точки 2 очевидно упадет на пристройку, а точка 9 будет в тени и фактически тень не отбросит.

При построении теней зданий очень важно помнить положение теней прямых частного положения, это значительно упрощает процесс построения.

Тени фрагментов зданий

К фрагментам зданий относятся ниши, козырьки, трубы, лестницы и т.п. Рассмотрим построение теней некоторых из них.

Две изображенные ниши относятся к нишам с плоским днищем, т.е. контур ниши отбрасывает тень на плоскость днища ниши параллельной контуру. Поэтому тени в нишах с плоским днищем повторяют контур ниши. Для построения таких теней достаточно построить тень одной точки, как показано на примере (рисунок 5.5). Если дан лишь фасад здания, необходимо знать глубину ниши и тень построить методом выноса.

В цилиндрической нише (рисунок 5.6) сначала определяем собственную тень. Для чего удобнее провести нормаль (т.е. радиус под углом 45 0 ). Получим контурную образующую собственной тени. Падающую тень будет отбрасывать две прямые кромки ниши – вертикальная и продольная. Тень от вертикальной прямой падает на ось ниши. Тень от продольной прямой будет представлять четверть окружности.

Из этого чертежа можно сделать вывод: тень от продольной прямой на фасаде с вертикальными образующими зеркально повторяется план. Этот вывод позволяет построить тень на фасаде от свеса крыши, построив тень одной точки (тень точки 1 на рисунке 5.7). Остальной контур тени зеркально повторяет план.

Тень падающая от трубы на крышу

На рисунке 5.8 дана труба призматической формы. Тень строится методом лучевых сечений. Если отсутствует план здания, то нужно иметь ввиду, что тени от вертикальных прямых на фасаде имеют угол наклона равный углу наклона ската крыши

Тень от барьера на ступенях лестницы

Контур собственной тени барьера (рисунок 5.9), отбрасывающий тень на ступени представляет собой две прямые – горизонтально- проецирующую 1,2 и фронтально-проецирующую 2,3. Из точек 1 и 3 начинается тень. Следовательно, необходимо построить тень точки 2. Для построения падающей тени используется метод лучевых секущих плоскостей.

Аксонометрия

Ортогональные проекции, обладая рядом достоинств, имеют также и определенные недостатки, главным из которых является отсутствие наглядности полученных изображений.

Более наглядными, достаточно простыми по начертанию и позволяющими выполнять измерения, являются аксонометрические проекции. Аксонометрические проекции, также как и ортогональные, строятся по принципу параллельного проецирования, но на одну плоскость. Аксонометрией называется метод отображения пространства на плоскость вместе с системой координат и изображение, полученное этими методом.

На рисунке 6.1, показан принцип получения аксонометрии, точки А. Точка А связана с системой прямоугольных координат OXYZ. На осях отложены единичные отрезки Это натуральные масштабные единицы. – направление проецирования. – плоскость аксонометрических проекций (иногда называется картинной плоскостью). По направлению проецирования, спроецируем единичные отрезки на аксонометрическую плоскость проекций, получим аксонометрическую систему координат Точка – аксонометрическая проекция точки А, Точка – аксонометрия горизонтальной проекции А₁, называемой вторичной проекцией. Отрезки на аксонометрических осях могут быть не равны между собой и не равны е. Они являются единицами измерения по аксонометрическим осям – аксонометрические масштабные единицы. Отношения аксонометрических единиц к натуральным называются показателями искажения по аксонометрическим осям.

Основной теоремой аксонометрии является теорема «Польке-Шварца»: всякий невырождающийся полный четырехугольник можно считать параллельной проекцией тетраэдра наперед заданной формы. С доказательством теоремы можно познакомиться в учебнике (1, 2). Эта теорема позволяет установить зависимость между углом проецирования и коэффициентами искажения. Типы аксонометрических проекций В зависимости от угла проецирования аксонометрия делится на два типа: прямоугольная и косоугольная. Если направление проецирования является перпендикулярным к плоскости аксонометрических проекций – аксонометрия называется прямоугольной в противном случае – косоугольной

По показателям искажения аксонометрия делится на три типа. Если все показатели искажения равны, т.е. аксонометрия называется изометрией. Если два показателя искажения равны, т.е. то аксонометрия называется диметрией. Если все показатели искажения различны, т.е. то аксонометрия называется триметрией. Натуральные показатели искажения по аксонометрическим осям в прямоугольной изометрии одинаковы и равны 0,82. В прямоугольной диметрии

Однако, при построении аксонометрии натуральные коэффициенты заменяют приведенными, т.е. выраженными целыми числами, что дает увеличение аксонометрического изображения, но на наглядность не влияет.

Стандартные виды аксонометрических проекций

В таблице 6.1 приведены наиболее применяемые стандартные виды аксонометрических проекций.

Построение аксонометрического изображения

Задача 1.

Даны ортогональные проекции схематизированного здания (рисунок 6.2). Построить прямоугольную изометрию.

Прежде всего, выбираем положение ортогональных осей для получения более наглядного изображения (рисунок 6.2). Строим оси аксонометрических проекций под углом 120 0 (рисунок 6.3). Построение аксонометрии начинаем с плана, т.е. со вторичной проекции. Так как коэффициенты искажения равны 1, то измеряем, координаты X и Y каждой точки плана и откладываем их на аксонометрических осях. Прямые параллельные в ортогональных проекциях будут оставаться параллельными и в аксонометрии. После построения плана откладываем все высоты параллельно оси Z, т.е. вертикально. Соединив полученные точки с учетом видимости, получим аксонометрию здания.

Тени в аксонометрии

Для придания более наглядного и реалистического изображения архитектурным объектам строят тени. Для построения теней задается положение луча света и его вторичной проекции. В принципе направление лучей выбирается произвольным.

На рисунке 6.4 показано построение тени точки А. Через горизонтальную проекцию А₁ проводим луч параллельный вторичной проекции луча ℓ₁. Через саму точку А – луч параллельный лучу ℓ. В пересечении лучей получаем A _t – тень точки А падающую на горизонтальную плоскость. Так как аксонометрия является параллельной проекцией, как и ортогональные проекции, то все закономерности, отмеченные в разделе тени в ортогональных проекциях справедливы и для аксонометрии.

Например: Тень от прямой перпендикулярной плоскости совпадает с направлением проекции луча на эту плоскость. Тень от прямой параллельной плоскости ей параллельна и равна по величине. Тень от прямой на плоскость, которую она пересекает, проходит через эту точку пересечения и т.п.

Задача 2.

Задача 3.

Построить тени козырька на плоскость стены (рисунок 6.6)

Классификация, образование и изображение кривых поверхностей

В архитектурно-строительной практике широко применяются пространственные криволинейные формы, основу которых представляют различные кривые поверхности в их «чистом» геометрическом виде или составленные из нескольких поверхностей. При выборе исходной поверхности архитектор должен в совершенстве знать геометрию этих поверхностей: их основные характеристики, свойства, принципы образования и изображения и др. Классификация поверхностей на протяжении длительного периода была предметом научных исследований, но пока не удалось установить единую систему, так как за ее основу могут быть взяты разные критерии: характер образующей, признак развертывания и прочее.

В данной лекции приводится один из примеров классификации.

Линейчатые поверхности

Поверхность можно представить образованной перемещением какой-либо линии (образующей) по второй линии (направляющей). Если образующая прямая линия, то поверхность называется линейчатой, в противном случае – нелинейчатой или кривой. Линейчатые поверхности делятся на развертываемые и не развертываемые.

Развертываемые линейчатые поверхности

К развертываемым линейчатым поверхностям относятся: цилиндрическая, коничеcкая и поверхность с ребром возврата Цилиндрическая поверхность образуется параллельным перемещением прямой – образующей по какой-либо криволинейной направляющей (рисунок 7.1).

Если направляющая – замкнутая линия, поверхность называется замкнутой. Линия пересечения плоскостью, перпендикулярной образующим, называется нормальным сечением. Все виды нормального сечения уточняют название поверхности: круговая, эллиптическая, параболическая и др.

Коническая поверхность образуется перемещением прямой (образующей), проходящей через одну неподвижную точку – вершину, по криволинейной направляющей (рисунок 7.2). Неподвижная точка делит образующую на две полупрямые и поэтому поверхность образует две полости. Коническая поверхность, как и цилиндрическая, может быть замкнутой. Если направляющая является окружностью, а вершина расположена на перпендикуляре, восста- новленном в центре окружности, то поверхность называется прямым круговым конусом или поверхностью вращения. В противном случае коническая поверхность называется поверхностью второго порядка.

Поверхность с ребром возврата (торс) образуется при перемещении прямой линии в пространстве, которая все время остается касательной к некоторой пространственной кривой линии, называемой ребром возврата (рисунок 7.3). Эта поверхность двупольная, так как точка касания образует две полупрямые.

Неразвертываемые линейчатые поверхности

К неразвертываемым линейчатым поверхностям относятся поверхности с плоскостью параллелизма: цилиндроиды, коноиды и гиперболические параболы и др. Цилиндроид – поверхность, полученная перемещением прямой образующей, которая все время остается параллельной определенной плоскости, называемой плоскостью параллелизма, по двум кривым направляющим (рисунок 7.4).

Коноид – поверхность, полученная перемещением прямой образующей, которая все время остается параллельной плоскости параллелизма, по двум направляющим, одна из которых прямая, вторая кривая (рисунок 7.5).

Гиперболический параболоид – поверхность, полученная перемещением прямолинейной образующей, которая все время остается параллельной плоскости параллелизма по двум прямым направляющим (рисунок 7.6)

Поверхности вращения

Поверхности вращения образуются вращением какой-либо линии вокруг прямой, называемой осью вращения. Поверхности вращения делятся на линейчатые, когда образующая прямая и нелинейчатые, когда образующая кривая. Точки образующей при вращении дают окружности, называемые параллелями, из которых наибольшая – экватор, наименьшая – горловина. Плоскости, проходящие через ось вращения, пересекают поверхность по меридианам. Меридиан, лежащий в плоскости параллельной плоскости проекций называется главным.

Линейчатые поверхности вращения

В зависимости от положения прямой образующей по отношению к оси вращения, линейчатые поверхности делятся на цилиндрическую, коническую и однополостный гиперболоид вращения. Цилиндрическая поверхность образуется вращением вокруг оси прямой – образующей, параллельной оси вращения (рисунок 7.7).

Коническая поверхность образуется вращением вокруг оси прямой – образующей, которая пересекает ось (рисунок 7.8).

Однополостный гиперболоид вращения образуется вращением прямой – образующей, скрещивающейся с осью вращения. На рисунке 7.9 построен однополостный гиперболоид вращения.

Для построения этой поверхности изображено двенадцать положений образующей. Главным меридианом гиперболоида вращения будет гипербола.

Поэтому если гиперболу вращать вокруг оси, также получим гиперболоид вращения.

Нелинейчатые поверхности вращения (криволинейные)

В зависимости от формы образующей и положения оси вращения получается тот или иной вид поверхности: сфера (рисунок 7.10а), тор (рисунок 7.10б), эллипсоид (рисунок 7.10в) и т.п.

Винтовые поверхности образуются винтовым движением прямой или кривой линии. В первом случае поверхность будет линейчатой, во втором – криволинейной. Рассмотрим построение некоторых из них. Винтовой коноид (прямой геликоид) – образуется перемещением прямой – образующей по двум направляющим – оси и винтовой линии. Плоскостью параллелизма в этом случае является плоскостью проекций П₁ (рисунок 7.11). Для построения взято двенадцать положений образующей.

Винтовой коноид является основой для построения винтовой лестницы. Развертывающийся геликоид (эвольвентный геликоид) – относится к поверхностям с ребром возврата. Ребром возврата является винтовая линия. Прямая-образующая перемещается по винтовой линии, оставаясь к ней касательной. Известно,

что если соединить следы касательных к винтовой линии на плоскости перпендикулярной оси, получим эвольвенту окружности. Поэтому, определив фронтальное положение этих следов мы можем построить фронтальные проекции касательных к винтовой линии (рисунок 7.12). Наклонный геликоид – образуется перемещением прямой образующей, которая все время остается параллельной направляющему конусу, по двум направляющим – винтовой линии и оси (рисунок 7.13).

Для построения поверхности наклонного геликоида сначала строим направляющий конус с образующими, а затем уже строим ряд образующих поверхностей, параллельных образующим конуса.

Поверхности переноса

Поверхности переноса образуются поступательным переносом одной кривой линии вдоль другой (рисунок 7.14). Каркасные поверхности, задаются некоторым числом дискретных каркасов. Примером, является обшивка автомобилей, самолетов, кораблей и т.п.

Топографическая поверхность представляется рядом горизонталей поверхности (рисунок 7.15).

Пересечения поверхностей с прямой и плоскостью

В пересечении поверхности плоскостью образуется линия называемая сечением. Сечением многогранника является многоугольник. Для его построения необходимо определить точку пересечения каждого ребра с плоскостью и соединить полученные точки с учетом ви- димости. Фактически решение такой задачи рассматривалось в лекции 2 (рисунок 2.13).

В данной лекции рассмотрим построение линии сечения пирамиды плоскостью Ϭ (рисунок 8.1). Так как плоскость Ϭ фронтальнпроецирующая, фронтальная проекция сечения совпадает с плоскостью Ϭ. Точки 1,2,3 – точки пересечения боковых ребер пирамиды с плоскостью Ϭ. Поэтому достаточно построить горизонтальные проекции этих точек. Точки 1₁ и 3₁ находятся по вертикальным линиям связи на ребрах A₁S₁ и C₁S₁. Так как ребро SB профильное, для нахождения точки 2₁ через проекцию 2₂ проведем прямую 2₂4₂, лежащую на грани ASB и параллельную AB. Построив, горизонтальную проекцию определим положение проекции 2₁. Соединив, полученные точки, получим треугольник. Треугольник видимый, т.к. все грани пирамиды видимые.

Пересечение кривых поверхностей плоскостью

В зависимости от положения секущей плоскости, различают следующие виды конических сечений (рисунок 8.2):

Построение линии сечения конуса по окружности и треугольнику не вызывает затруднений. Для окружности – замеряем радиус, для треугольника – находим точки пересечения с основанием. Построения показаны на рисунок 8. 2. Для построения сечений конуса по эллипсу, параболе, гиперболе, необходимо определить несколько точек, принадлежащих линии сечения. Для нахождения этих точек используется метод плоскостей посредников.

Алгоритм решения задачи состоит в следующем:

Для примера рассмотрим построение конуса по эллипсу (рисунок 8.3). Т.к. плоскость Ϭ фронтально-проецирующая, необходимо построить горизонтальную проекцию сечения. В первую очередь строятся опорные точки сечения, в данном случае высшая и низшая точка сечения, лежащая на контурных образующих (1 и 2). 1,2 – большая ось эллипса. Чтобы сечение получилось правильным, необходимо найти положение малой оси 3,4. Для нахождения горизонтальной проекции 3₁, 4₁, через фронтальные проекции точек проводим вспомогатель- ную горизонтальную плоскость посредник, которая рассекает конус по окружности. Таким же образом строим промежуточные точки 5,6,7,8. Полученные точки соединяем плавной кривой линией.

Аналогично строятся линии пересечения других поверхностей плоскостями. Гораздо проще строить сечения поверхностей, проецирующими плоскостями, поэтому, если задана плоскость общего положения, имеет смысл выполнить замену плоскостей проекций, перпендикулярно заданной плоскости, а затем уже строить сечение.

Пересечение прямой линии с поверхностью

Для определения точек пересечения прямой линии с поверхностью применяется метод вспомогательных секущих плоскостей (рисунок 8.4) Алгоритм решения задачи следующий:

Нужно подчеркнуть, что вспомогательная плоскость выбирается такой, чтобы сечение поверхности было простейшим

Рассмотрим несколько примеров на определение точек пересечения прямой с поверхностью.

Примеры построения пересечение прямой с различными поверхностями

Пример 1.

Построить точки пересечения прямой ℓ с поверхностью наклонной трехгранной призмы (рисунок 8.5). Последовательность решения следующая: 1. Через прямую ℓ проводим вспомогательную фронтально-проецирующую плоскость Ϭ. 2. Строим линию пересечения плоскости Ϭ и призмы. Сечением является треугольник 1, 2, 3. 3. Определяем точки пересечения прямой ℓ с треугольником сечения (точки L и М). 4. Определяем видимость прямой ℓ.

Пример 2.

Поострить точки пересечения прямой ℓ с поверхностью наклонного цилиндра (рисунок 8.6). Ход решения:

1. Через прямую ℓ проводим вспомогательную плоскость параллельную образующим цилиндра. Плоскость α – общего положения, где m параллельна образующим цилиндра. 2. Строим линию пересечения плоскости α с поверхностью цилиндра. Плоскость параллельная образующим цилиндра рассечет цилиндр по параллелограмму. Для его построения определяем линию пересечения 1,2 плоскости α с плоскостью основания цилиндра. Из точек пересечения линии 1,2 с

окружностью основания проводим образующие цилиндра. 3. определяем точки пересечения К₁ и М₁ прямой ℓ₁ с линией сечения. Фронтальные проекции точек К₂ и М₂ определяем по линиям связи. 4. Устанавливаем видимость прямой.

Пример 3.

Построить точки пересечения прямой с поверхностью конуса (рисунок 8.7) Ход решения. 1. Через прямую ℓ проводим плоскость общего положения проходящую через вершину конуса. Такая плоскость пересекает конус по треугольнику. 2. Строим линию сечения конуса плоскостью α. Для этого определяем линию пересечения плоскости α с плоскостью основания конуса (точки 1 и 2, соответственно точки пересечения прямых ℓ и m с плоскостью основания). Горизонтальная проекция линии пересечения 1,2 пересекает окружность основания. Полученные точки соединяем с вершиной конуса. 3. Определяем точки К₁ и М₁ пересечения прямой ℓ₁ с полученным сечением. Фронтальные проекции определяем по линиям связи. 4. Устанавливаем видимость прямой ℓ. Пример 4. Построить точки пересечения прямой ℓ с поверхностью сферы (рисунок 8.8) Последовательность решения: 1. Через прямую ℓ проводим горизонтально-проецирующую плоскость δ. 2. Для построения линия пересечения сферы плоскостью α выполняем замену фронтальной плоскости проекций П₂ на П₄ параллельную плоскости δ. Строим окружность радиуса R (фигура сечения) и новую проекцию прямой А₄В₄. 3. Определяем точки пересечения К₄ М₄ прямой ℓ₄ и окружности сечения. Далее, используя линии проекционной связи строим проекции точек К₁, М₁ и К₂, М₂.

4. Определяем видимость прямой ℓ,

Взаимное пересечение поверхностей

Общие положения При пересечении поверхностей образуется линия, которую принято называть линией взаимного пересечения поверхностей. Эта линия пересечения принадлежит одновременно двум поверхностям. Поэтому построение линии пересечения сводится к определению точек одновременно принадлежащих обеим поверхностям. Для нахождения таких точек используется в общем случае метод вспомогательных секущих поверхностей. Сущность способа заключается в следующем: Пусть задано две поверхности (рисунке 9.1)

Общий алгоритм построения линии пересечения поверхностей:

В качестве посредников могут быть приняты как поверхности, так и плоскости, но целесообразно выбирать такие, которые дают наиболее простые линии пересечения с заданными поверхностями.

Пересечение двух многогранников

Для построения линии пересечения двух многогранников необходимо определить точки пересечения ребер первого многогранника с гранями второго, затем ребер второго с гранями первого. Полученные точки соединить отрезками прямой с учетом видимости. На рисунке 9.2 заданы поверхности трехгранной призмы DEFD ‘ E ‘ F ‘ и трехгранной пирамиды SABC. Так как призма фронтальнопроецирующая, фронтальная проекция линии пересечения совпадает с гранями призмы, поэтому необходимо построить только горизонтальную проекцию. Для этого определяем точки пересечения ребер пирамиды с гранями призмы. Ребро SС пересекает грани призмы в точках 1 и 2, ребро SB – в точках 3 и 4, ребро SA не пересекает призму. Затем определяем точки пересечения ребер призмы с гранями пирамиды.

По чертежу видим, что только ребро DD ‘ пресекает поверхность пирамиды. Для определения точек пересечения 5 и 6 через ребро DD ‘ про- водим горизонтальную плоскость, которая пересекает пирамиду по треугольнику. Точки 5 и 6 получаем, как пересечение DD ‘ с построенным треугольником. Полученные точки соединяем с учетом видимости. Видимой считается тот отрезок прямой, который принадлежит двум видимым граням поверхностей.

Как видим, линия пересечения двух многогранников представляет собой пространственную ломаную линию. В том случае, когда обе гранные поверхности общего положения, последовательность соединения точек вызывает затруднение. Поэтому для соединения точек используется диаграмма Ананова – условные развертки поверхностей (см. учебник).

Пересечение гранной и кривой поверхности

Линия пересечения гранной и кривой поверхности, представляет собой пространственную кривую линию, с точками излома на ребрах многогранника.

Пересечение двух кривых поверхностей

Линия пересечения двух кривых поверхностей, представляет пространственную кривую линию. Поэтому для ее построения необходимо определить ряд точек принадлежащих этой лини.

На рисунке 9.4 заданы поверхности конуса и сферы. Точки строятся при помощи горизонтальных плоскостей посредников, которые рассекают обе поверхности по окружностям. Обязательно находим опорные точки, к которым относятся высшая и низшая точки линии пересечения и точки границы видимости. Так как оси поверхностей лежат в одной

Пересечение поверхностей вращения. Метод вспомогательных секущих сфер

Способ вспомогательных секущих сфер применяется при следующих условиях:

Перед рассмотрением этого способа разберем понятие соосных поверхностей. Соосными называются поверхности вращения, имеющие общую ось. Соосные поверхности пересекаются по окружностям перпендикулярным оси вращения. На рисунке 9.5 приведены некоторые из них. Именно то, что поверхности пересекаются по окружностям, которые проецируются в линии и используется в методе сфер.

Рассмотрим пример на рисунок 9.6. Даны поверхности вращения – конус и цилиндр. Так как оси лежат в одной плоскости, можно определить точки пересечения контурных образующих в точках 1 и 2, как в предыдущем примере. Однако, для нахождения промежуточных точек, вспомогательные секущие плоскости не подходят, т.к. горизонтальные плоскости рассекут цилиндр по эллипсам, фронтально-проецирующие – конус по эллипсам. А сам эллипс строить непросто. Поэтому именно в этом случае удобно использовать в качестве посредников – сферы. За центр вспомогательных сфер, принимается точка пересечения осей заданных поверхностей. Далее необходимо определить, размеры радиусов вспомогательных секущих сфер.

Максимальный радиус сферы

R max – это расстояние от центра сфер до наиболее удаленной точки пересечения контурных образующих (в данном случае точка 1). Минимальный радиус сферы R min – радиус сферы, которая вписана в одну из поверхностей, а другую пересекает. В данном случае минимальная сфера вписана в конус. Минимальная сфера касается поверхности конуса по окружности, а цилиндр пересекает по окружности. Нужно, иметь ввиду, что проекции окружностей пересечения перпендикулярны осям вращения. Эти две окружности пересекаются в точке 3₂. Фактически таких точек две, они совпадают на фронтальной проекции. Для построения промежуточных точек берем

Теорема Монжа

Рассмотрим вариант, когда минимальная сфера касается двух поверхностей вращения. В этом случае для построения линии пересечения поверхностей используется теорема Г.Монжа, которая формулируется так: Если две поверхности вращения второго порядка описаны около третьей или вписаны в нее, то линия их пересечения распадается на две плоские кривые второго порядка. Плоскости этих кривых проходят через прямую, соединяющую точки пересечении линий касания. В соответствии с этой теоремой линии пересечения конуса и цилиндра описанного около сферы (рисунок 9.7) будут плоскими кривыми – эллипсами, фронтальные проекции которых изображаются прямыми 1₂4₂ и 2₂3₂, проходящими через 5₂5₂ ‘ – точки линий пересечения окружностей касания.

Развертка поверхностей

Развертка поверхностей

Общие сведения Разверткой поверхности называется плоская фигура, полученная путем совмещения элементов поверхности с плоскостью. Если для поверхности можно построить её развертку точно без складок и разрывов, то поверхность называется развертываемой, в противном случае – неразвертываемой. К развертываемым поверхностям относятся все гранные, а из линейчатых только – цилиндрические, конические и поверхности с ребром возврата.

Построение разверток развертываемых поверхностей

Существуют следующие способы построения разверток развертываемых поверхностей:

Способ триангуляции (треугольников) применяется для построения разверток пирамидальных и конических поверхностей. Они выполняются по одному принципу. Каждая грань пирамиды представляет треугольник и для построения развертки необходимо определить натуральные величины всех сторон треугольника. По найденным натуральным величинам сторон вычерчиваются последовательно треугольные грани. Коническая поверхность, заменяется вписанной в нее, пирамидальной и решение задачи ведется аналогично пирамиде. Рассмотрим пример, построения развертки, конической поверхности (рисунок 10.1) Для построения развертки в конус вписываем двенадцатигранную пирамиду. Т.к. по условию конус расположен симметрично относительно оси, построим половину развертки.

Образующие конуса имеют разную длину, поэтому натуральную величину определяем вращением до положения параллельного фронтальной плоскости проекций. Только образующие S1 и S7, проецируются в натуральную величину. По полученным натуральным величинам образующих и размерам хорд окружности основания, между образующими, строим половину развертки, состоящую из шести треугольников вписанной в конус пирамиды. Точки основания соединяем плавной кривой линией.

Способ раскатки применяется для построения разверток призматической и цилиндрической поверхности. И если поверхность цилиндрическая, то в нее вписывается призматическая поверхность. Поэтому принцип построения этих разверток одинаков.

Рассмотрим пример построения развертки наклонной треугольной призмы (рисунок 10. 2)

Способ нормального сечения используется также для построения разверток призматической и цилиндрической поверхностей. Рассмотрим построение развертки призмы изображенной на рисунке 10.3а. Для этого построим нормальное сечение – сечение перпендикулярное боковым ребрам призмы (∆1,2,3).

Определим натуральную величину этого сечения, расположив его параллельно плоскости проекций П₁. Для построения развертки боковой поверхности призмы, строим периметр треугольника нормального сечения (рисунок 10.3б). Через точки сечения 1,2,3,1 проводим боковые ребра перпендикулярно сечению и откладываем на них натуральную величину, которая берется из фронтальной проекции рисунка 10.3а.

Соединив построенные точки, получим развертку боковой поверхности данной призмы (рисунок 10.3б).

Построение приближенной развертки неразвертываемых поверхностей

Когда надо развернуть неразвертывающуюся поверхность ее заменяют развертывающейся (цилиндрической, конической, одной или несколькими), имеющей общие линии с данной. Такая замена называется аппроксимацией, а полученная развертка – условной или приближенной. Рассмотрим построение такой развертки на примере полусферы (рисунок 10.4).

Полусферическую поверхность разделим меридиональными плоскостями на дольки (на 12 частей). По высоте сферу делим на несколько частей параллелями. Возьмем одну дольку, ось которой параллельна фронтальной проекции и развернем ее в плоскую фигуру, ось которой будет равна 1 /₄ длины окружности (рисунок 10.5).

Через точки 1,2,3,4 проводим перпендикуляры к оси дольки и на них откладываем от оси в обе стороны половину ширины каждой дольки измеренную на горизонтальной проекции. Полная развертка составит двенадцать таких долек.

Если развертывающаяся долька начинается с экватора, то на развертке линия экватора изобразится прямой (рисунок 10.5). Если же долька начинается какой-то параллелью, то на развертке эта параллель изобразится окружностью. Например, параллель, проходящая через точку 3. Для нахождения радиуса этой окружности на фронтальной проекции необходимо провести касательную прямую в точке 3, к окружности до пересечения с осью сферы И при построении дольки через точку 3 проводим дугу радиуса (рисунок 10.6).

Решение задач с примерами посмотроения по начертательной геометрии

Задача 1.

Построить развертку усеченного прямого кругового цилиндра (рисунок 10.7а)

Развертка боковой поверхности цилиндра строится фактически методом нормального сечения, т.к. основание цилиндра перпендикулярно оси. Окружность основания развертывается в прямую линию равную длине окружности (πD). Можно ее построить, отложив размер хорд, соединяющих точки основания. Конечно, длина будет тем точнее, чем на большее число частей разбита окружность. Кривая сечения на развертке изобразится синусоидой (рисунок 10.7б) Для построения полной развертки необходимо к развертке боковой поверхности добавить основание и натуральную величину сечения.

Задача 2.

Построить развертку усеченного прямого кругового конуса (рисунок 10.8а). Так как в прямом круговом конусе все образующие одинаковой длины, развертка представляет собой сектор окружности с радиусом равным длине образующей конуса ℓ, а длина дуги равная длине окружности основания конуса (рисунок 10.8б). Поэтому, разделив окружность основания на 12 частей и затем, отложив на дуге сектора таких же 12 частей, получим развертку.

Угол α также можно определить по формуле:

где d – диаметр основания.

Тени основных геометрических форм – цилиндра и конуса

Мы уже рассматривали построение собственных теней простейших геометрических поверхностей – цилиндра и конуса. Для цилиндра теневые образующие определяются двумя лучевыми плоскостями касательными к поверхности цилиндра. Для конуса теневые образующие определяются после построения падающей тени на плоскость основания. В данной лекции рассмотрены рациональные приемы определения границ собственной тени прямого кругового цилиндра (рисунок 11.1) и кругового конуса (рисунок 11.2).

Для перевернутого конуса, обратного, построения аналогичны предыдущему (рисунок 11.2б). Отличаются тем, что из точки 1 проводится прямая 1,2 параллельная правой образующей конуса.

Следует обратить внимание на величину части поверхности, находящейся в собственной тени: для прямого конуса она меньше половины, для обратного – больше.

Круговые конусы с наклоном образующих под углом 45 0 и 35 0 имеют важное значение при построении собственных теней поверхностей вращения.

Построение теней конуса с углом наклона образующей 45 0 приведено на рисунке

При построении падающей тени на плоскость основания фронтальная проекция луча совпадает на фронтальной проекции с контурной образующей конуса. Для дальнейшего использования необходимо запомнить, что тень занимает: у прямого конуса – четверть поверхности, у обратного – три четверти поверхности.

Тени поверхностей вращения. Способ касательных конусов и цилиндров

Построение контура собственной тени поверхностей вращения осуществляется при помощи способа касательных конусов и цилиндров. Этот способ заключается в следующем: берется конус или цилиндр касательный к поверхности вращения (т.е. описанный или вписанный в данную поверхность); на окружности касания отмечаются точки границы собственных теней касательных поверхностей; эти точки будут принадлежать и границе собственной тени заданной поверхности на той же окружности прикосновения, т.е. на той же параллели. Используя, таким образом, несколько конусов и цилиндров, определяется необходимое количество точек контура собственной тени. Для поверхностей второго порядка достаточно восьми точек, используя один цилиндр (2 точки), прямой и обратный конус с образующей под углом 45 0 (4 точки), прямой и обратный конус с углом наклона образующей 35 0 (2 точки)

Промежуточные точки 6 и 7 найдены на линии касания конуса произвольного угла наклона образующей. Построение выполнено аналогично рисунку 11.2а. Тени форм, применяемых в архитектурном проектировании Тени сферы (рисунок 11.7)

Тени тора (валика) (рисунок 11.8).

Построение контура собственной тени на торе осуществляется по восьми точкам.

Построение падающих теней на комбинированных поверхностях вращения

Метод биссекторного экрана

В некоторых случаях для построения падающих теней на поверхностях вращения удобно использовать вспомогательный биссекторный экран. Эта биссекторная плоскость удобна тем, что тень на нее от горизонтальной окружности проецируется также окружностью радиуса 0,707 данной. Способ биссекторных экранов применяется в сочетании со способом обратных лучей. Для примера рассмотрим построения тени от круглой плиты на круглую колонну (рисунок 12.2). Тень от окружности плиты на биссекторный экран – окружность радиуса R. Тень от левой контурной образующей колонны падает на середину левого радиуса цилиндра

Тень от бликовой образующей колонны 2 падает на ось цилиндра. Тень от средней образующей 3 падает на середину правого радиуса цилиндра. Тень образующей 5 совпадает с тенью образующей 3 при обратном луче. Находим точки пересечения теней образующих, падающих на биссекторный экран, с тенью от плиты и обратными лучами, определяем их положения на соответствующих образующих. На рисунке 12.2 горизонтальная проекция дана только для пояснения построений. Фактически построения могут быть выполнены только по фронтальной проекции.

Тень от квадратной плиты на колонну

Тень от квадратной плиты на цилиндрическую колонну (рисунок 12.3) фактически является тенью от двух прямых 1-2 – фронтально-проецирующей и 2-3 – профильно-проецирующей (по отношению к фасаду – продольной). Нам из предыдущего материала известно, что тень от продольной прямой зеркально повторяется план, т.е. является окружностью того же радиуса, что и колонна. А тень от проецирующей прямой совпадает с направлением луча. Поэтому очевидно, что построение тени можно выполнить по одной фронтальной проекции, т.е. фасаду.

Построение падающих теней на архитектурных деталях

Метод цилиндрических экранов Метод глубинных координат • Тени капители колонны. Способ цилиндрических экранов. Способ глубинных координат. • Тени в цилиндрической нише со сферическим верхом.

Построение тени капители (рисунок 13.1) представляет собой комплексную задачу, объединяющую ранее построенные тени на отдельных частях. Собственные тени на цилиндре и на валике (тор), падающая тень от валика на колонну (цилиндр) выполнена аналогично рисунку 12.1. А построение падающей тени от квадратной плиты на валик строится способом цилиндрических экранов или глубинных координат. Сначала построим тень, от квадратной плиты падающую на колонну.

Построение выполняется аналогично рисунку 12.3. В итоге, контур падающей тени на цилиндрической колонне, складывается из тени падающей от валика и квадратной плиты. Тень от продольной стороны квадрата представляет часть окружности радиуса R. Тень от проецирующей стороны квадрата совпадает с направлением луча, как на колоне, так и на валике. Необходимо построить тень от продольной стороны квадрата на валик. Точки 1₂ t и 2₂ t – точки исчезновения тени находим обратным лучом с фронтального осевого экрана.

Высшую точку 3₂ t и низшую – 4₂ t (мнимую) находим на параллелях проведенных из точек пересечения тени от проецирующей стороны квадрата на валике. Для построения промежуточных точек контура тени применяем вспомогательные цилиндрические экраны. Теневые точки 5₂ t и 6₂ t находим на линии пересечения цилиндрического экрана I с валиком, построив тень как на цилиндре радиуса R₁. Аналогично строим теневые точки 7₂ t и (8₂ t ), применив цилиндрический экран II радиуса R₂. Полученные точки соединяем плавной кривой, учитывая, что в точках 1₂ t и 2₂ t лучи будут касательными к полученной кривой.

Полученные точки соединяем плавной кривой линией.

Проекции с числовыми отметками. Область применения и сущность способа проецирования

Архитектор, проектируя здания и сооружения, всегда учитывает условия их расположения на отдельном участке местности. Нередко эти условия в определенной степени влияют на композиционные решения. Кроме чертежей, относящихся к зданию – планов, разрезов, фасадов и др. – проект должен включать все соображения по организации участка связи здания с рельефом местности. Эта часть проекта называется проектом вертикальной планировки. При разработке проекта вертикальной планировки требуется знания особого метода изображения объектов (рельефа), который получил название проекции с числовыми отметками. Сущность этого метода заключается в том, что объект (рельеф) ортогонально проецируется на одну горизонтальную плоскость. У проекций точек и линий ставятся числа, показывающие расстояния этих точек и линий от условно принятой плоскости проекции, которая называется нулевой. Эти числа и называются числовыми отметками.

Проекции точек

На рисунке 14.1 изображена горизонтальная основная плоскость П₀. Точка А находится над плоскостью на высоте четырех единиц масштаба. А₃ – проекция точки А на плоскость П₀, где 3 – числовая отметка.

Точка С лежит на плоскости П0, поэтому ее проекция – С₀. Точка В находится под плоскостью, поэтому ее проекция – В-2, где отметка 2 со зна- ком (-). Для перехода к плоскому чертежу, плоскость П₀ совмещается с плоскостью чертежа, граница плоскости не указывается. На чертеже обязательно указывается масштаб. Числовая отметка каждой точки, по сути, заменяет фронтальную проекцию, т.е. соответствует коорди- нате Z (рисунок 14.2).

Проекции прямых. Определение натуральной величины и следа отрезка прямой

Прямая линия в проекциях с числовыми отметками задается своей проекцией на основную плоскость и отметками двух ее точек (рисунке 14.3). Эта прямая является прямой общего положения. Для нее можно, как и в ортогональных проекциях, определить натуральную величину, след на плоскости П₀ и углом наклона к плоскости. Если прямую АВ совместить с плоскостью П₀ вращением вокруг проекции А₂В₅, получим натуральную величину. При этом высоты точек необходимо в масштабе чертежа отложить на перпендикулярах к проекции прямой. Прямая, соединяющая полученные точки равна истинной величине отрезка. Точка пересечения натуральной величины отрезка с ее проекцией является горизонтальным следом Н₀.

Угол между натуральной величиной и проекцией (φ), является истинной величиной угла наклона прямой к плоскости П. Градуирование прямой Градуирование прямой – построение на проекции прямой последовательного ряда точек с разностью отметок равной единице.

Если концы отрезков имеют целые числовые отметки, то градуирование можно произвести делением отрезка на равные части (рисунок 14.4). В противном случае лучше использовать способ “палетки“. Для этого параллельно прямой, проводим ряд прямых, отстоящих друг от друга на равном расстоянии произвольной величины (рисунок 14.5). Принимаем их за линии уровня и на перпендикулярах находим положение концов отрезка, аналогично нахождению натуральной величины. Отрезок АB пересекаясь с горизонталями даст положение точек с целями числовыми отметками, которые перепроицируем на проекцию прямой.

Интервал и уклон прямой

Прямые частного положения (рисунок 14.7) Если прямая параллельна плоскости, то она задается двумя точками с одинаковыми отметками (прямая АВ), вертикальная же прямая, т.е. перпендикулярная к плоскости П₀, задается точкой с двумя разными отметками (прямая СD).

Взаимное положение двух прямых

Рассмотрим условия, при которых прямые будут взаимно параллельны, пересекающиеся или скрещивающие. Прямые взаимно параллельны, когда их проекции параллельны, уклоны (интервалы) взаимно равны и отметки возрастают в одну сторону (рисунок 14.8). Если прямые взаимно пересекаются, то их проекции также пересекаются в точке, которая, будучи отнесена к каждой из прямых имеет одинаковую отметку (рисунок 14.9). Если проекции прямых не удовлетворяют ни одному из этих условий, прямые являются скрещивающимися.

Проекции плоскостей. Задание плоскостей. Взаимное положение двух плоскостей

Плоскость в проекциях с числовыми отметками, также как и в ортогональных проекциях, может быть задана проекциями трех точек, не лежащих на одной прямой, проекциями прямой и точки вне ее, проекциями двух параллельных или пересекающихся прямых или проекцией какой-либо плоской фигуры. Кроме этого, плоскость в проекциях с числовыми отметками можно задать масштабом уклонов. Рассмотрим рисунок 14.10.

Угол ψ между направлением главного меридиана и следом плоскости (линией простирания), измеренной против часовой стрелки называется углом простирания.

Взаимное положение двух плоскостей

Две плоскости в пространстве могут пересекаться и быть взаимно параллельными. Если плоскости взаимно параллельны, то масштабы их уклонов взаимно параллельны, интервалы одинаковы и возрастают в одном направлении. Если масштабы уклонов не удовлетворяют хотя бы одному из этих условий, плоскости пересекаются.

Построение линии пересечения двух плоскостей в проекциях с числовыми отметками, как и в ортогональных проекциях, основано на методе вспомогательных секущих плоскостей. В качестве вспомогательных плоскостей берутся горизонтальные, которые пересекут заданные плоскости по одноименным горизонталям. Поэтому линию пересечения двух плоскостей находят определением точек пересечения двух пар горизонталей с одинаковыми отметками (рисунок 14.11).

Если углы наклона плоскостей к плоскости проекций одинаковы, то линия пересечения располагается по биссектрисе угла.

Для нахождения точки пересечения прямой с плоскостью α, необходимо через прямую провести любую вспомогательную плоскость. Определить линию пересечения плоскости γ и вспомогательной. И затем определить точку пересечения прямой с построенной линией пересечения (рисунок 14.12).

Проекции поверхностей. Задание поверхностей. Пересечение поверхности плоскостью

В проекциях с числовыми отметками многогранники можно задать проекциями вершин с числовыми отметками. Например, на рисунке 14.13 изображена трехгранная пирамида, основание которой лежит на предметной плоскости. Если проградуировать одно из ребер пирамиды, можно получить горизонтали граней, а, следовательно, решать различные задачи. Кривые поверхности обычно задают проекциями их горизонталей. Например, прямой круговой конус может быть задан проекцией вершины и горизонталью основания (рисунок 14.14) проградиуровав, образующую можно провести ряд горизонталей конуса.

Топографическая поверхность (поверхность земли) может также задаваться горизонталями, только они являются незакономерными кривыми линиями, соединяющими точки с одинаковыми числовыми отметками (рисунок 14.15).

Пересечение поверхности плоскостью

Основной задачей при выполнении проекта вертикальной планировки, является задача на построение линии пересечения поверхности плоскостью и линии пересечения двух поверхностей. Принцип построении основан также на методе вспомогательных секущих плоскостей, которые рассекают и плоскость, и поверхность по одноименным горизонталям. Определив ряд точек пересечения одноименных горизонталей, получаем линию взаимного пересечения. На рисунке 14.16 дан пример построения линии пересечения плоскости β с рельефом земной поверхности.

Профиль поверхности

Пересечение топографической поверхности с проецирующей плоскостью называется профилем поверхности (рисунок 14.17). Секущая плоскость задана своей горизонтальной проекцией Е-Е. Для построения профиля выберем базовую горизонталь с отметкой, равной или немного ниже, минимальной отметки горизонтали местности, которая получается в сечении с плоскостью Е-Е. После проведения перпендикулярно следу плоскости линий связи, отложим на этих линиях отметки соответствующих горизонталей и соединим их плавной кривой. На профиль нанесем сетку горизонталей с учетом масштаба, принятого в плане.

Построение границ земельных работ. Построение сечения вертикальной плоскостью рельефа с планировкой профиля

Откос выемки будет касаться к коническому откосу, линия касания горизонтальная. Далее находим линии пересечения каждого откоса с поверхность рельефа, для чего находим точки пересечения одноименных горизонталей откосов и земной поверхности. Для нахождения промежуточных точек, лежащих на линиях пересечения откосов, необходимо находить по одной мнимой точки за пределами откоса. Полученные линии пересечения, называются «границей земляных работ». Для наглядности изображения линии бровки выделяются так называемыми «бергштрихами», выполняемыми различной длины и толщины. «Бергштрихи» проводятся перпендикулярно горизонталям, а для конического откоса по радиусам, в сторону уклона. Сечение вертикальной плоскостью построено по линии А – А. На горизонтальной линии наносят точки пересечения этой плоскостью горизонталей рельефа и линий планировки и откладывают на вертикалях их отметки (рисунок 15.2). Соединив точки рельефа, получаем сечение рельефа, а соединив точки планировки, получаем сечение планировки.

Примеры и образцы решения задач:

Услуги по выполнению чертежей:

Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔

Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.

Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.

Источник