Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
ЕКИБАСТУЗСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТСтр 1 из 14Следующая ⇒
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ЕКИБАСТУЗСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА К. САТПАЕВА
. ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
Екибастуз, 2012
Опорный конспект лекций рассмотрен на заседании кафедры «Строительство» Протокол №___ от «___» ____________ 2012 г.
Одобрен учебным отделом:
Содержание
Модуль 1. Введение. Модели проецирования. Проецирование точки, прямой и плоскости ЛЕКЦИЯ №1 Предмет инженерная графика. Методы проецирования Цель лекции: иметь представление о предмете, изучить методы проецирования. · Введение. Предмет инженерная графика. · Понятие о проективном пространстве. Дополнение пространства Евклида несобственными элементами. · Методы проецирования: центральное и параллельное проецирование. · Свойства проецирования. · Инварианты параллельного проецирования
Введение. Предмет инженерная графика Инженерная графика – это единственная дисциплина целью, которой является непосредственно обучение работе с различной по виду и содержанию графической информацией, основам графического представления информации, методам графического моделирования геометрических объектов, правилам разработки и оформления конструкторской документации, графических моделей явлений и процессов. Графическая информация является средством общения во всех сферах деятельности человека. И в этом смысле в процессе изучения графических дисциплин необходимо приобрести навыки работы с любой по назначению и виду графической информацией от традиционного чертежа и текстового документа до рекламного ролика и Web–страниц, выполненных средствами компьютерной графики. Свойства проецирования
Проекции, полученные при центральном и параллельном проецировании, обладают рядом свойств:
Рисунок 1.5
Если плоскость параллельна плоскости проекций, то проекции ее плоских фигур при центральном проецировании подобны самим фигурам (рисунок 1.9, а), а при параллельном — равны им (рисунок 1.9, б). Рисунок 1.9
1.5 Инварианты параллельного проецирования (прямоугольное проецирование)
Ортогональное (прямоугольное) проецирование есть частный случай проецирования параллельного, когда все проецирующие лучи перпендикулярны плоскости проекций. Ортогональным проекциям присущи все свойства параллельных проекций, но при прямоугольном проецировании проекция отрезка, если он не параллелен плоскости проекций, всегда меньше самого отрезка (рисунок 1.10). Объясняется тем, что сам отрезок в пространстве является гипотенузой прямоугольного треугольника, а его проекция — катетом: А'В' = AB cos a..
Теорема о проецировании прямого угла. Если одна сторона прямого угла параллельна плоскости проекций, а вторая ей не перпендикулярна, то при ортогональном проецировании прямой угол проецируется на эту плоскость в прямой же угол.
Обратимость чертежа. Проецирование на одну плоскость проекций дает изображение, которое не позволяет однозначно определить форму и размеры изображенного предмета. Проекция А (рисунок 1.8) не определяет положение самой точки в пространстве, так как не известно, на какое расстояние она удалена от плоскости проекций п'. Любая точка проецирующего луча, проходящего через точку А, будет иметь своей проекцией точку А'. Наличие одной проекции создает неопределенность изображения. В таких случаях говорят о необратимости чертежа, так как по такому чертежу невозможно воспроизвести оригинал. Для исключения неопределенности изображение дополняют необходимыми данными. В практике применяют различные способы дополнения однопроекционного чертежа. В данном курсе будут рассмотрены чертежи, получаемые ортогональным проецированием на две или более взаимно перпендикулярные плоскости проекций (комплексные чертежи) и путем перепроецирования вспомогательной проекции предмета на основную аксонометрическую плоскость проекций (аксонометрические чертежи).
Контрольные вопросы 1 Какие геометрические элементы включают в себя аппарат проецирования? 2 Какие способы проецирования вы знаете? 3 Какие проецирующие поверхности могут создавать проецирующие лучи? 4 Перечислите основные свойства проекций. 5 Чему равна проекция угла, плоскость которого параллельна плоскости проекций при центральном проецировании? 6 В какие геометрические образы вырождаются проекции прямых и плоскостей поверхностей, занимающих проецирующее положение? 7 Как читается теорема о проецировании прямого угла? 8 Как вы понимаете термин «обратимый чертеж? Чем достигается обратимость чертежа? Комплексный чертеж точки Чтобы построить изображение предмета, сначала изображают отдельные его элементы в виде простейших элементов пространства. Так, изображая геометрическое тело, следует построить его вершины, представленные точками; ребра, представленные прямыми и кривыми линиями; грани, представленные плоскостями и т.д Правила построения изображений на чертежах в инженерной графике основываются на методе проекций. Основные принципы построения чертежей изложены Г. Монжем. Гаспар Монж крупный французский геометр конца 18, начала 19 веков, 1789-1794 гг. один из основателей знаменитой политехнической школы в Париже и участник работ по введению метрической системы мер и весов. Постепенно накопившиеся отдельные правила, и приемы таких изображений были приведены в систему и развиты в труде Г. Монжа «Geometrie descriptive».
Одну из плоскостей проекций П1 располагают горизонтально, а вторую П2 – вертикально. П1 - горизонтальная плоскость проекций, П2 - фронтальная. Плоскости бесконечны и непрозрачны. Плоскости проекций делят пространство на четыре двугранных угла – четверти. Рассматривая ортогональные проекции, предполагают, что наблюдатель находится в первой четверти на бесконечно большом расстоянии от плоскостей проекций.Линия пересечения плоскостей проекций называется осью проекций и обозначается x12. Так как эти плоскости непрозрачны, то видимыми для наблюдателя будут только те геометрические объекты, которые располагаются в пределах той же первой четверти. Чтобы получить плоский чертеж, состоящий из указанных проекций, плоскость П1 совмещают вращением вокруг оси x12 с плоскостью П2 в соответствии с рисунком 2.1. Проекционный чертеж, на котором плоскости проекций со всем тем, что на них изображено, совмещенные определенным образом одна с другой, называется эпюром (Франц. Epure – чертеж). Эпюр часто называют эпюром Монжа. Геометрические объекты делятся на: линейные (точка, прямая, плоскость), нелинейные (кривая линия, поверхность) и составные (многогранники, одномерные и двумерные обводы).
Рассмотрим пример построения проекции точки А, расположенной в пространстве двугранного угла в соответствии с рисунком 2.2.
Спроецируем точку А ортогонально на обе плоскости проекций: АА1_|_ П1; AА1 ^П1=A1; АА2_|_ П2; AА2 ^П2=A2; Проецирующие лучи АА1 и АА2 взаимно перпендикулярны и создают в пространстве проецирующую плоскость АА1АА2, перпендикулярную обеим сторонам проекций. Эта плоскость пересекает плоскости проекций по линиям, проходящим через проекции точки А. Чтобы получить плоский чертеж, совместим горизонтальную плоскость проекций П1 с фронтальной плоскостью П2 вращением вокруг оси П2/П1 (рисунок 2.3, а). Тогда обе проекции точки окажутся на одной линии, перпендикулярной оси П2/П1. Прямая А1А2, соединяющая горизонтальную А1 и фронтальную А2 проекции точки, называется вертикальной линией связи.
Рисунок 2.3
Полученный плоский чертеж называется комплексным чертежом. Он представляет собой изображение предмета на нескольких совмещенных плоскостях. Комплексный чертеж, состоящий из двух ортогональных проекций, связанных между собой, называется двухпроекционным. На этом чертеже горизонтальная и фронтальная проекции точки всегда лежат на одной вертикальной линии связи. Две связанные между собой ортогональные проекции точки однозначно определяют ее положение относительно плоскостей проекций. Если определить положение точки а относительно этих плоскостей (рисунок 2.3, б) ее высотой h (АА1 =h) и глубиной f(AA2 =f), то эти величины на комплексном чертеже существуют как отрезки вертикальной линии связи. Это обстоятельство позволяет легко реконструировать чертеж, т. е. определить по чертежу положение точки относительно плоскостей проекций. Для этого достаточно в точке А2 чертежа восстановить перпендикуляр к плоскости чертежа (считая ее фронтальной) длиной, равной глубине f. Конец этого перпендикуляра определит положение точки А относительно плоскости чертежа. Проецирование прямой Цель лекции: знать классификацию линий, уметь выполнять комплексных чертежи прямых линий. · Линии. · Прямые линии. Прямые общего и частного положения.
Линии Линия – одномерный геометрический образ, имеющий одно измерение – длину. Линию рассматривают как траекторию точки, движущейся в пространстве по какому-либо закону. Линии подразделяют на кривые, ломаные и прямые. В свою очередь кривые и ломаные линии бывают плоские, если все их точки лежат в одной плоскости, и пространственные, которые не могут быть совмещены с плоскостью всеми своими точками. Согласно свойствам ортогонального проецирования в общем случае проекциями кривой, ломаной и прямой линий являются соответственно кривая, ломаная и прямая линии.
Конкурирующие точки Цель лекции: уметь решать позиционные задачи на взаимное положение прямой и точки; взаимное положение прямых линий · Взаимное расположение точки и прямой. · Взаимное положение прямых линий Конкурирующие точки. 4.1 Взаимное расположение точки и прямой Если точка принадлежит прямой, то её проекции должны принадлежать одноименным проекциям этой прямой (аксиома принадлежности точки прямой). Из четырех предложенных на рисунке 4.1 точек, только одна точка С лежит на прямой АВ. В тех случаях когда точка и прямая лежат в плоскости уровня (параллельной какой-либо из плоскостей проекций П 1, П 2 и П 3), то вопрос о взаимном расположении прямой и точки решается при построении проекций на плоскость соответственно П 1, П 2 или П 3. Например, прямая АВ и точка К лежат в плоскости параллельной профильной плоскости проекций (рисунок 4.2).
Параллельные прямые линии Параллельными называются две прямые, которые лежат в одной плоскости и не имеют общих точек. Проекции параллельных прямых на любую плоскость (не перпендикулярную данным прямым) - параллельны. Это свойство параллельного проецирования остается справедливым и для ортогональных проекций, то есть если AB//CD то A1B1//C1D1; A2B2//C2D2; A3B3//C3D3 (рисунок 4.3). В общем случае справедливо и обратное утверждение. Особый случай представляют собой прямые линии, параллельные одной из плоскостей проекций. Например, фронтальные и горизонтальные проекции профильных прямых параллельны, но для оценки их взаимного положения необходимо сделать проекцию на профильную плоскость проекций (рисунок 4.4). В рассмотренном случае проекции отрезков на плоскость П3 пересекаются, следовательно, они не параллельны. Решение этого вопроса можно получить сравнением двух соотношений если:
Пересекающиеся прямые Пересекающимися называются две прямые лежащие в одной плоскости и имеющие одну общую точку. Если прямые пересекаются, то точки пересечения их одноименных проекций находится на одной линии связи (рисунок 4.5). 1) Если одна из прямых параллельна какой-либо из плоскостей проекций, например профильной плоскости проекций, то прямые непересекающиеся (рисунок 4.6).
Рисунок 4.6. Одна из прямых параллельна профильной плоскости проекций
По двум проекциям прямых невозможно судить об их взаимном расположении. Так, горизонтальная и фронтальная проекции отрезков АВ и СД пересекаются, причем точка пересечения проекций лежит на одной линии связи, профильные проекции этих отрезков тоже пересекаются, однако точка их пересечения не лежит на одной линии связи с точками пересечения горизонтальной и фронтальной проекций отрезков, следовательно, не пересекаются и сами отрезки. 2) Пересекающие прямые расположены в общей для них проекционной плоскости, например перпендикулярной фронтальной плоскости проекций (рисунок 4.7). О взаимном расположении прямых, лежащих в этой плоскости, можно судить по одной проекции.
Рисунок 4.7. Пересекающиеся прямые расположенные Скрещивающиеся прямые Скрещивающимися называются две прямые не лежащие в одной плоскости. Проецирование плоскости Цель лекции: иметь общее представление о плоскости, знать способы графического задания плоскости на чертеже и построение ее следов, изучить различные положения плоскости относительно плоскостей проекций. · Плоскость. Способы задания плоскости на чертеже. · Следы плоскости. · Плоскости общего и частного положения. 5.1 Плоскость. Способы задания плоскости на чертеже Плоскость – одно из основных понятий геометрии. При систематическом изложении геометрии понятие плоскость обычно принимается за одно из исходных понятий, которое лишь косвенным образом определяется аксиомами геометрии. Некоторые характеристические свойства плоскости: 1) Плоскость есть поверхность, содержащая полностью каждую прямую, соединяющую любые ее точки. 2) Плоскость в линейной алгебре - поверхность первого порядка: в декартовой системе координат плоскость может быть задана уравнением первой степени. Общее уравнение плоскости:
Ax+By+Cz+D=0, (5.1)
где А, В, С, и D - постоянные, причем А, В и С одновременно не равны нулю.
Способы задания плоскости на чертеже Положение плоскости в пространстве можно определить: 1) Тремя точками, не лежащими на одной прямой линии (рисунок 5.1). 2) Прямой линией и точкой, не принадлежащей этой прямой (рисунок 5.2). 3) Двумя пересекающимися прямыми (рисунок 5.3). 4) Двумя параллельными прямыми (рисунок 5.4). 5) Любой плоской фигурой, например, треугольником (рисунок 5. 1). 6) Следами (рисунок 5.5).
Следы плоскости Следом плоскости называется линия пересечения плоскости с плоскостями проекций. В зависимости от того, с какой из плоскостей проекций пересекается данная линия, различают: горизонтальный, фронтальный и профильный следы плоскости. Каждый след плоскости является прямой линией, для построения которой, необходимо знать две точки, либо одну точку и направление прямой как для построения любой прямой). На рисунке 5.5 показано нахождение следов плоскости α (АВС). Фронтальный след плоскости α П2, построен, как прямая соединяющая две точки N(АС) и N(АВ), являющиеся фронтальными следами соответствующих прямых, принадлежащих плоскости α. Горизонтальный след α П1 – прямая, проходящая через горизонтальные следы прямых ВС и АВ. Профильный след α П3 – прямая соединяющая точки ( α y и α z ) пересечения горизонтального и фронтального следов с осями.
Точка в плоскости
Возможны два варианта взаимного расположения точки и плоскости: либо точка принадлежит плоскости, либо нет.Если точка принадлежит плоскости то из трех проекций, определяющих положение точки в пространстве, произвольно задать можно только одну. Рассмотрим пример (рисунок 6.1). Построение проекции точки А принадлежащей плоскости общего положения заданной двумя параллельными прямыми a(a//b). Задача. Дано: плоскость a ( а, в) и проекция точки А2. Требуетсяпостроить проекцию А1 если известно, что точка А лежит в плоскости в, а. Через точку А2 проведем проекцию прямой m2, пересекающую проекции прямых a2 и b2 в точках С2 и В2 ( СÎ a, BÎ a Þ mÎ a). Построив проекции точек С1 и В1, определяющие положение m1, находим горизонтальную проекцию точки А ( А1Î m1, mÎ a Þ АÎ a). Через точку А2 проведем проекцию прямой m2, пересекающую проекции прямых a2 и b2 в точках С2 и В2 ( СÎ a, BÎ aÞ mÎ a). Построив проекции точек С1 и В1, определяющие положение m1, находим горизонтальную проекцию точки А ( А1Î m1, m Î aÞ АÎ a). Горизонтальный след α П1 – прямая, проходящая через горизонтальные следы прямых ВС и АВ. Профильный след α П3 – прямая соединяющая точки ( α y и α z ) пересечения горизонтального и фронтального следов с осями.
Прямая в плоскости
Определение взаимного положения прямой и плоскости - позиционная задача, для решения которой применяется метод вспомогательных секущих плоскостей. Сущность метода заключается в следующем: через прямую проведем вспомогательную секущую плоскость g и установим относительное положение двух прямых а и в, последняя из которых является линией пересечения вспомогательной секущей плоскости g и данной плоскости a (рисунок 6.2)
Таким образом, возможны три случая относительного расположения прямой и плоскости: · Прямая принадлежит плоскости. · Прямая параллельна плоскости. · Прямая пересекает плоскость, частный случай – прямая перпендикулярна плоскости. Рассмотрим каждый случай: Главные линии в плоскости. Среди прямых линий, принадлежащих плоскости, особое место занимают прямые, занимающие частное положение в пространстве: 1 Горизонтали h - прямые, лежащие в данной плоскости и параллельные горизонтальной плоскости проекций (hÎ АВС, h//P1, h2//Ох, h3//Оy) (рисунок 6.5). 2 Фронтали f - прямые, расположенные в плоскости и параллельные фронтальной плоскости проекций (fÎ АВС, f//P2, f1//Ох, f3//Оz (рисунок 6.6). 3Профильные прямые р - прямые, которые находятся в данной плоскости и параллельны профильной плоскости проекций (рÎ АВ Следует заметить, что следы плоскости можно отнести тоже к главным линиям. Горизонтальный след - это горизонталь плоскости, фронтальный - фронталь и профильный - профильная линия плоскости. 4Линия наибольшего ската и её горизонтальная проекция образуют линейный угол j, которым измеряется двугранный угол, составленный данной плоскостью и горизонтальной плоскостью проекций (рисунок 6.8). Очевидно, что если прямая не имеет двух общих точек с плоскостью, то она или параллельна плоскости, или пересекает ее.
Способ вращения а) Способ вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскости проекций. Плоскости носитель траекторий перемещения точек параллельных плоскости проекций. Траектория - дуга окружности, центр которой находится на оси перпендикулярной плоскости проекций. Для определения натуральной величины отрезка прямой общего положения АВ (рисунок 7.3), выберем ось вращения перпендикулярную горизонтальной плоскости проекций и проходящую через В1. Повернем отрезок так, чтобы он стал параллелен фронтальной плоскости проекций (горизонтальная проекция отрезка параллельна оси x ). При этом точка А1 переместиться в А * 1, а точка В не изменит своего положения. Положение точки А * 2 находится на пересечении фронтальной проекции траектории перемещения точки А (прямая линия параллельная оси x) и линии связи проведенной из А * 1. Полученная проекция В2 А * 2 определяет действительные размеры самого отрезка.
Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-05-30; Просмотров: 827; Нарушение авторского права страницы