Преобразование комплексного чертежа Графический способ задания поверхностей Способ вспомогательных секущих сфер примеры на построение точек пересечения линии с поверхностью

Начертательная геометрия Задачи и примеры

Основные инвариантные (независимые) свойства параллельного проецирования. При параллельном проецировании нарушаются метрические характеристики геометрических фигур (происходит искажение линейных и угловых величин), причём степень нарушения зависит как от аппарата проецирования, так и от положения проецируемой геометрической фигуры в пространстве по отношению к плоскости проекции.

Способ вспомогательных секущих сфер

 Использование сферы в качестве вспомогательной секущей поверхности основано на свойстве сферы пересекаться с соосной с ней поверхностью вращения по окружностям. Соосными называются поверхности вращения, имеющие общую ось. Две соосные поверхности вращения пересекаются друг с другом по окружностям, причем число окружностей равно числу точек пересечения меридианов таких поверхностей (рис.13.3,а).

 Если центр сферы находится на оси какой-нибудь поверхности вращения (рис.13.3,б), то сфера сосна с этой поверхностью и пересекается с ней по окружностям. Плоскости окружностей пересечения перпендикулярны общей оси вращения.

Рис.13.3

 При использовании сферы в качестве вспомогательной секущей поверхности возможны два случая. В одном из них пользуются сферами, проведёнными из одного общего для всех центра, а в другом – сферами, проведёнными из разных центров. В первом случае способ называется способом концентрических секущих сфер, во втором – способом эксцентрических секущих сфер. Рассмотрим оба этих способа.

Способ концентрических секущих сфер

 При этом способе вспомогательные сферы проводят из одного общего центра. Для того, чтобы можно было воспользоваться этим способом, должны выполняться следующие условия.

  1. Обе пересекающиеся поверхности должны нести на себе семейство окружностей.

  2. Пересекающиеся поверхности должны иметь общую плоскость симметрии.

  3. Оси поверхностей должны пересекаться.

 Учитывая перечисленные условия, можно сказать, что способ концентрических секущих сфер можно применять для нахождения линии пересечения двух поверхностей вращения с пересекающимися осями. Точка пересечения осей и принимается за центр вспомогательных сфер.

 Решение задачи на построение линии пересечения двух поверхностей способом сфер начинается с нахождения опорных точек. Затем определяются радиусы минимальной сферы Rmin и максимальной сферы Rmax. Для этого проводятся две сферы, касательные к заданным поверхностям. За сферу минимального радиуса принимается большая из них, поскольку меньшая сфера, касающаяся одной поверхности, с другой поверхностью не пересекается. За сферу максимального радиуса принимается сфера, проходящая через наиболее удалённую опорную точку. Тогда в процессе решения задачи необходимо будет проводить вспомогательные сферы, радиусы которых Rmin<R<Rmax.

 Сущность способа концентрических сфер рассмотрим на примере построения линии пересечения прямого кругового конуса с прямым круговым цилиндром (рис.13.4).

Рис.13.4

 Сначала необходимо убедиться, что условия применения способа концентрических сфер выполняются. В нашем случае у конуса и у цилиндра семейства окружностей расположены в плоскостях, перпендикулярных осям вращения поверхностей. У поверхностей есть общая плоскость симметрии, в которой расположены главные меридианы поверхностей. Оси поверхностей пересекаются. Точку их пересечения принимаем за центр вспомогательных сфер. Построение вспомогательных сфер будем выполнять на фронтальной плоскости проекций П2. Затем определяются опорные точки пересечения главных меридианов поверхностей – точки A, B, C, D. Далее нужно найти сферы минимального и максимального радиусов. За сферу минимального радиуса принимается сфера, касательная к поверхности цилиндра, которая пересекается с конусом. А за сферу максимального радиуса принимается сфера, проходящая через опорную точку D.

 Сфера минимального радиуса касается цилиндра по окружности, а конус она пересекает по двум окружностям. Эти окружности, как лежащие на одной и той же сфере, пересекаются между собой в точках E, F, I и J, которые являются точками линии пересечения заданных поверхностей. Для нахождения горизонтальных проекций этих точек необходимо построить сначала горизонтальные проекции окружностей пересечения вспомогательной сферы минимального радиуса с конусом, а затем с помощью вертикальных линий связи построить горизонтальные проекции точек.

 Аналогичным образом выполняют построение точек для других вспомогательных сфер.

 Найденные точки необходимо соединить плавной линией с учетом видимости. Границей видимости линии пересечения для плоскости П1 являются очерковые линии цилиндра, фронтальные проекции которых совпадают с фронтальной проекцией оси вращения цилиндра. Линия пересечения поверхностей в данном случае распалась на две линии. Обе линии являются замкнутыми кривыми. Меньшая из них расположена выше границы видимости, и поэтому на плоскости П1 она будет видимой. Вторая часть линии пересечения лежит на нижней части цилиндра и на горизонтальной плоскости проекций будет невидимой.

Поверхности вращения, образованные окружностью

Линейчатой поверхностью называется поверхность, образованная при перемещении прямой линии в пространстве по какому-либо закону. Характер движения прямолинейной образующей определяет вид линейчатой поверхности. Обычно закон движения образующей задаётся с помощью направляющих линий. В общем случае для задания линейчатой поверхности необходимы три направляющие линии. Выделим на линейчатой поверхности три какие-нибудь линии a, b и c и примем их за направляющие.

  Если линейчатая поверхность задана с помощью одной направляющей линии, вместо недостающих двух направляющих необходимо задать два условия, которые должна выполнять прямолинейная образующая при своем движении. В зависимости от условий линейчатые поверхности с одной направляющей делятся на следующие виды: цилиндрическая поверхность общего вида – образующая пересекает направляющую и остаётся параллельной заданному направлению; коническая поверхность общего вида – образующая пересекает направляющую и проходит через фиксированную точку пространства, называемую вершиной конической поверхности; торс (поверхность с ребром возврата) – образующая при своём движении остаётся касательной к направляющей.

Нелинейчатой поверхностью называется поверхность, образованная при перемещении кривой линии в пространстве по какому-либо закону. Вид нелинейчатой поверхности определяется формой образующей линии и характером её движения.

Нам необходимо строить плоскостные модели пространств и по ним уметь решать разнообразные пространственные задачи. Если трёхмерные пространственные формы сформированы на двухмерной плоскости - это чертёж. Чертёж - это определённая совокупность точек и линий на плоскости. Начертательная геометрия занимается построением чертежей пространственных форм и отношений. Какие же двухмерные чертежи могут быть моделями, которые бы отображали свойства пространства, пространственные формы и отношения?
Определить линию пересечения конической и топографической поверхности