Способы перемен плоскости проекций

Лекция 4. Способы преобразования ортогонального чертежа

4.1. Способ перемены плоскостей проекций

Чаще всего геометрические объекты расположены относительно плоскостей проекций в общем положении, и при решении задач для достижения поставленной цели необходимо выполнять много построений.

Количество построений можно значительно сократить, если геометрические элементы будут расположены в частном положении относительно плоскостей проекций.

Существуют два основных способа преобразования чертежа, при которых:

1. Объект остаётся неподвижным, при этом меняется аппарат проецирования;
2. Условия проецирования не меняются, но изменяется положение объекта в пространстве.

К первому способу относится способ перемены плоскостей проекций.

Ко второму – способ вращения (вращение вокруг линии уровня и вращение вокруг проецирующей прямой); способ плоскопараллельного перемещения.

Рассмотрим наиболее часто используемые способы при решении задач.

Способ перемены плоскостей проекций или способ введения дополнительных плоскостей проекций (ДПП) позволяет перейти от заданной системы плоскостей проекций к новой системе, более удобной для решения той или иной задачи.

Рассмотрим положение точки А относительно известной системы плоскостей проекций π₂⊥π₁ (Рисунок 4.1, а и б).

Введём π₄⊥π₁, при этом получим новую систему двух взаимно перпендикулярных плоскостей. Положение точки А на эпюре будет в этом случае задано проекциями А₁ и А₄.

Правила перемены плоскостей проекций:

1. Новая плоскость проекций вводится перпендикулярно, по крайней мере, одной из заданных на чертеже плоскостей проекций;
2. ДПП располагается относительно проецируемого объекта в частном положении, удобном для решения поставленной задачи;
3. Новую плоскость совмещаем вращением вокруг новой оси проекций с плоскостью, которой она перпендикулярна на свободное место так, чтобы проекции не накладывались друг на друга.

а б

Рисунок 4.1 – Способ перемены плоскостей проекций

1. На чертеже новая проекция геометрического элемента находится на линии связи, перпендикулярной новой оси проекций:

1. Расстояние от А₄ до π₁/π₄ равно расстоянию от А₂ до π₂/π₁, так как величина этих отрезков (отмечены ○) определяет расстояние от точки А до плоскости проекций π₁.

При решении задачи необходимо заранее обдумать, как расположить новую плоскость проекций относительно заданных геометрических объектов (прямой, плоскости и др.), и как на чертеже провести новую ось проекций, чтобы в новой системе плоскостей заданные объекты заняли бы частные положения по отношению к новой плоскости проекций.

Упражнение

1. Спроецировать отрезок общего положения АВ в точку.

1. Введём ДПП π₄//А₁В₁ и π₄⊥π₁ (Рисунок 4.2). В новой системе двух взаимно перпендикулярных плоскостей проекций π₁/π₄ отрезок АВспроецируется на π₄ в натуральную величину и по этой проекции можем определить угол наклона отрезка к плоскости проекций π₁

Упражнение

2. Дана плоскость общего положения – σ, заданная треугольником АВС (Рисунок 4.3).

Определить истинную величину треугольника.

1. Введём ДПП π₄⊥σ и π₄⊥π₁, для чего построим горизонталь в плоскости треугольника и проведём новую ось проекций π₁/π₄⊥g₁согласно теореме о перпендикуляре к плоскости. На π₄ плоскость σ спроецируется в прямую, что означает σ⊥πp₄.
2. Введём ДПП π₅//σ (π₄/π₅//А₄В₄С₄) и π₄⊥π₅. На π₅ проекция А₅В₅С₅ – есть истинная величина треугольника.

4.2. Способ вращения

Сущность способа вращения состоит в том, что положение системы плоскостей проекций считается неизменным в пространстве, а положение проецируемого объекта относительно неподвижных плоскостей изменяется.

Из сравнения сущности обоих способов видно, что решение задач, которые требуют применения преобразования ортогонального чертежа, может быть выполнено любым из этих способов, результат при этом должен получиться одинаковым. Основа выбора того или иного способа – рациональность решения.

Вращение заданных элементов будем осуществлять вокруг проецирующей прямой, то есть прямой, перпендикулярной какой-либо плоскости проекций, при этом все точки заданных элементов поворачиваются в одну и ту же сторону на один и тот же угол (Рисунок 4.4, а и б). Ось вращения и объект вращения составляют твёрдое тело.

А – точка в пространстве;

О – центр вращения точки А;

АО – радиус вращения

а б

Рисунок 4.4 – Способ вращения вокруг прямой, перпендикулярной π₂

Точка описывает в пространстве окружность радиусом АО. Плоскость окружности перпендикулярна оси вращения (σ⊥m).

Так как m⊥π₂ , то σ//π₂, следовательно, σ⊥π₁, ⇒ σ₁⊥m₁, и поэтому σ проецируется на π₁ в виде прямой, перпендикулярной проекции оси вращения, а на π₂ траектория вращающейся точки проецируется в виде окружности с центром О₂≡m₂.

Пусть ось вращения m⊥π₁ (Рисунок 4.5, а и б). Плоскость окружности σ⊥m.

а б
Рисунок 4.5 – Вращение вокруг прямой, перпендикулярной π₁
\left.\begin\sigma\parallel\pi_1\\\sigma\perp \pi_2\\\end\right\> npu\;m\perp\pi_1\Longrightarrow\sigma_2\perp m_2
Свойства проекций

1. На плоскость проекций, перпендикулярную оси вращения, траектория вращающейся вокруг этой оси точки проецируется без искажения, то есть в окружность с центром, совпадающим с проекцией оси вращения на эту плоскость и радиусом, равным расстоянию от вращаемой точки до оси вращения.
2. На плоскость проекций, параллельную оси вращения, траектория вращающейся точки проецируется в отрезок, перпендикулярный проекции оси вращения на эту плоскость.
3. На плоскость проекций, перпендикулярную оси вращения, проекция вращаемого объекта своих размеров и формы не меняет.

Упражнение

Дано : отрезок общего положения – АВ.

Определить : способом вращения истинную величину отрезка и углы наклона его к плоскостям проекций.

1. Выберем ось вращения m⊥π₁ и проходящую через точку В (Рисунок 4.6).

На плоскости проекций π₂ проекция траектории перемещения точки А – прямая,

A_2 \overline\perp m_2\;u\;A_2\overline\parallel\pi_2/\pi_1

На плоскости проекций π₁ проекция траектории перемещения точки А – окружность радиусом |А₁В₁|.

Повернем отрезок до положения, параллельного плоскости проекций π₂. Получим натуральную величину отрезка.

Угол наклона отрезка АВ к плоскости проекций π₁ будет угол
\alpha=\angle\widehat_2> .

Для того, чтобы определить угол наклона АВ к плоскости проекций π₂, надо ввести новую ось вращения перпендикулярно π₂ и повторить построения.

4.3. Определение истинной величины треугольника способом вращения

Пусть плоскость σ задана треугольником. Необходимо определить истинную величину треугольника (Рисунок 4.7).

Одним поворотом вокруг оси, перпендикулярной к плоскости проекций, истинную форму треугольника получить нельзя (так же как и введением одной ДПП).

Вращая вокруг оси m, перпендикулярной π₁ можно расположить плоскость ΔАВС⊥π₂ (а вращая вокруг оси n⊥π₂ можно расположить плоскость ΔАВС⊥π₁).

Рисунок 4.7

1. Положим σ’ должна быть перпендикулярна π₂. Для чего построим CD – горизонталь h плоскости σ. Введём первую ось вращения m⊥π₁, например, через точку С.
2. Повернём треугольник вокруг m до положения, когда
   \overline\perp\pi_2\Rightarrow\overline_1\overline_1\perp\pi_2/\pi_1
   На основании 3-го свойства, новая горизонтальная проекция треугольника \overline по величине должна равняться A₁B₁C₁, а фронтальная проекция треугольника будет представлять отрезок.
3. Введём вторую ось вращения n⊥π₂ через точку \overline_2 . Повернём фронтальную проекцию \overline в новое положение \overline<\overline\overline\overline>\parallel\pi_2/\pi_1 . На π₁ получим треугольник \overline<\overline\overline\overline> , равный истинной величине треугольника АВС.

4.4. Задачи для самостоятельной работы

Двумя способами преобразования ортогонального чертежа:

1. Определить расстояние от точки D до отрезка АВ – общего положения (Рисунок 4.8).

Рисунок 4.8

2. Определить расстояние между двумя параллельными прямыми общего положения (АВ//CD) (Рисунок 4.9).

Рисунок 4.9

3. Определить расстояние между двумя скрещивающимися прямыми, заданными отрезками АВ и CD (Рисунок 4.10).

Рисунок 4.10

4. Построить недостающую проекцию точки D при условии, что задана σ=ΔАВС – общего положения и первая проекция точки D₁, Dотстоит от плоскости σ на 30 мм (Рисунок 4.11).

Рисунок 4.11

5. Дан отрезок АВ – общего положения. Ось вращения не проходит через АВ (Рисунок 4.12). Определить способом вращения истинную величину АВ.

Рисунок 4.12

6. Задана прямая общего положения m и точка А вне прямой. Построить плоскость, проходящую через точку А и перпендикулярную прямой m (Рисунок 4.13).

Рисунок 4.13

Источник

Способ перемены плоскостей проекций

Сущность способа состоит в том, что положение в пространстве объекта проецирования не изменяется, а одну из плоскостей проекций заменяют на новую, располагают ее перпендикулярно ко второй плоскости проекций, но в более выгодной позиции для решения задачи (рис.92).

На рис.93 изображены проекции точки А в системе π₁ ∕π₂ . Для замены плоскости π₂ на π₂₁вводим новую ось Х₁ и изображаем точку в системе π₁ ∕π_21. Положение оси Х₁ в данном примере выбрано произвольно, так как не решается конкретная задача. Расстояние новой проекции точки от новой оси равно расстоянию заменяемой проекции от заменяемой оси. В нашем примере A»₁A_x1=A»A_x=z_A. Линии проекционной связи всегда перпендикулярны осям.

Рис.93

Заменой одной плоскости пользуются при определении истинной величины отрезка прямой общего положения и углов наклона ее к плоскостям проекций при преобразовании плоскости общего положения в проецирующую.

На рис.94 показано определение истинной величины отрезка АВ и угла наклона его к плоскости π₁. Отрезок АВ преобразуем во фронталь. Новую ось Х₁ проводим параллельно горизонтальной проекции отрезка А’B’. Новая фронтальная проекция A IV B IV ₁ и есть истинная величина отрезка. Угол α — угол наклона отрезка АВ к плоскости π₁.

При решении задач на определение истинной величины плоской фигуры нужно применять две вспомогательные плоскости, разберем это на определении истинной величины треугольника ABC общего положения (рис.95).

Первая замена: в треугольнике ABC проводим горизонталь h и делаем ее проецирующей. Ось x_1┴h’. На новую плоскость π4 треугольник проецируется в виде отрезка прямой C IV A IV B IV . При первой замене плоскости мы преобразовали плоскость треугольника во фронтально-проецирующую.

Вторая замена: новую ось Х₂ проводим || собирательному фронтальному следу C IV A IV B IV . Строим новую горизонтальную проекцию ΔАВС — в системе плоскостей π₄∕ π₅

Истинная величина фигуры по площади всегда больше любой из ее проекций. В этом методе всегда нужно обозначать оси проекций и положение самих плоскостей.

В этом методе всегда нужно обозначать оси проекций и положение самих плоскостей.

Рис.96

Метрические задачи с применением методов преобразования проекций

Эти задачи можно классифицировать на определение расстояний, определение углов, определение истинных величин плоских фигур. Часть задач мы уже рассмотрели при изучении методов преобразования.

Пример 1. Определить расстояния от точки А до прямой l (рис.97).

Рис.97

Расстояние от точки до прямой определяется длиной отрезка перпендикуляра, опущенного из точки на прямую.

1. На эпюре проекции перпендикуляра к прямой можно построить, если прямая параллельна плоскости проекций. Поэтому сначала строим дополнительную ортогональную проекцию прямой и точки А на плоскости π₄, параллельной прямой _l и перпендикулярной к π₁. При этом ось Х₁ параллельна _l′.

Для построения дополнительной проекции прямой _l на ней отмечены точки 1 и 2 (рис.98).

2. Проводим дополнительную проекцию А IV K IV перпендикуляра (А IV K IV _l IV ), а затем строим горизонтальную проекцию А′К′. Построена также и фронтальная А′′К′′ проекция перпендикуляра АК.

По двум данным проекциям отрезка АК (А′К′ и А IV K IV ) находим его длину, построив дополнительную ортогональную проекцию отрезка на плоскости π₅, параллельной АК и перпендикулярной к π₄ (рис. 99).

Аналогично можно определить расстояние между двумя параллельными прямыми.

Пример 2. Определить расстояние от точки А до плоскости α(ΔВСD) (рис.100).

Рис.100

Расстоянием от точки до плоскости является длина отрезка перпендикуляра, опущенного из точки на плоскость.

Если плоскость является проецирующей, то перпендикуляр к ней параллелен плоскости проекций, и длина проекции его отрезка на этой плоскости проекций равна искомому расстоянию. Исходя из этого построим дополнительную ортогональную проекцию плоскости α и точки А на плоскости π4, перпендикулярной к плоскости α и к плоскости π1.

1. Плоскость π₄ будет перпендикулярна к плоскости α, если она перпендикулярна к горизонтали этой плоскости. При этом ось х₁ перпендикулярна к горизонтальной проекции h′ горизонтали h плоскости α. Дополнительной ортогональной проекцией плоскости α на плоскость π₄ является прямая B IV C IV D IV (рис.101).

Рис.101

Из точки А IV опускаем перпендикуляр А IV K IV на прямую B IV C IV D IV . Длина отрезка А IV K IV равна расстоянию от точки А до плоскости α(ΔBCD) (рис.102). Построим проекции отрезка АК. Горизонтальная проекция А′К′ параллельна оси х₁, так как отрезок АК параллелен плоскости π₄, и перпендикулярна к горизонтальной проекции h′ горизонтали h плоскости α. Фронтальную проекцию К′′ точки К строим по двум ее проекциям К′ и K IV .

На основании решения рассмотренной задачи можно определить расстояние между параллельными прямой и плоскостью, между двумя параллельными плоскостями.

Рис.102

Пример3. Найти расстояние между параллельными плоскостями.

Решение задачи на определение расстояния между двумя плоскостями сводится к построению перпендикуляра, опущенного из любой точки одной плоскости на другую.

Рис.103

Преобразуем плоскости общего положения α и γ в плоскости проецирующие. В нашем примере во фронтально-проецирующие. Новую ось X₁ проводим _┴горизонтальным следам h_0α и h_0γ. Для построения новых фронтальных следов используем произвольную точку M на одном из фронтальных следов. На плоскости π4 опускаем перпендикуляр. Это и будет истинная величина расстояния между плоскостями α и γ. Строим горизонтальную и фронтальную проекцию перпендикуляра, зная, что горизонтальная проекция перпендикуляра M’N ’перпендикулярна горизонтальному следу плоскости, а фронтальная M”N”- фронтальному следу плоскости.

Источник