Лекция 16. Проекции конуса
 Скачать 427.17 Kb.
|
|
Лекция 16. ПРОЕКЦИИ КОНУСА Конус – тело вращения. Прямой круговой конус относится к одному из видов тел вращения. Коническая поверхность образуется прямой линией, проходящей че- рез некоторую неподвижную точку и последовательно через все точки некото- рой кривой направляющей линии. Неподвижная точка S называется верши- ной. Основанием конуса служит поверхность образованная замкнутой направ- ляющей. Конус, основанием которого является окружность, а вершина S находится на оси перпендикулярной основанию, проходящей через его середину, называется прямым кру- говым конусом. Рис. 1. Построение ортогональных проекций конуса, приведено на рис. 2. Горизонтальная проекция конуса пред- ставляет собой окружность, равную основани конуса, а вершина конуса S совпадает с ее центром. На фронтальную и профильную про екции конус проецируется в виде треугольни- ка, ширина основания которого равна диамет ру основания. А высота равна высоте конуса. Наклонные стороны треугольника – проекции крайних (очерковых) образующих конуса. ю - - остроение конуса в прямоуголь- ной и оже- - . Невидимую часть нижнего основания ко- - инию до основания конуса и получаем точку (e’) – основание образующей s’e’. Рис. 1 П зометрии приведено на рис. 2. Построение начинаем с распол ния аксонометрических осей OX, OY, OZ, проведя их под углом 120 0 друг к другу. Ось конуса направим по оси OZ, и отложим на ней высоту конуса, получив точку S. Прини- мая точку O за центр основания конуса, строим овал, представляющий основание конуса. Затем проводим две наклонные ка сательные из т. S к овалу, которые будут крайними (очерковыми) образующими кону- са нуса выполним штриховой линией. Построение точек на поверхности конуса в ортогональных и аксонометриче- ской проекциях показано на рис. 2, 3. Если на фронтальной проекции конуса заданы точки А и В, то недостающие проек ции этих точек можно построить двумя способами. : с помощью п Рис. 2 Первый способ роекций вспомогательной образующей проходящей через заданную точку. Дано: фронтальная проекция точки А – точка (а’), расположенная в пре- делах видимой части конуса. Через вершину конуса и заданную точку (a’) проводим прямую л Далее строим горизонтальную проекцию этой образующей на плоскости H. Найдем горизонтальную проекцию т. e в пределах видимой части окружно- сти основания конуса, проведя проецирующую прямую e’e, и соединим полу- ченную т. е с горизонтальной проекцией вер- шины конуса s. Так как искомая т. А принадлежит обра- зующей s’e’ то она должна лежать на ее гори- зонтальной проекции. Поэтому с помощью ли- нии связи мы переносим ее на линию se и по- лучаем горизонтальную проекцию т. a. Профильная проекция a” т. А определя- ется пересечением той же образующей s”e” на профильной проекции с линиями связи, пере- носящими т. а с горизонтальной и фронталь- ной проекций. Профильная проекция a” т. А в данном случае невидимая, т. к. находится за проекци- ей крайней образующей s”4” и обозначается в круглых скобках. Второй способ: с помощью построения проекций сечения конической поверхности горизонтальной плоскостью Pv па- раллельной основанию конуса и проходящей через заданную точку В. Рис. 3. Рис. 3 Дано: фронтальная проекция точки В – т. b’, расположенная в пределах видимой части конуса. Через т. b’ проводим прямую, Pv параллельную основанию конуса, кото- рая является фронтальной проекцией секущей плоскости P. Эта линия пересе- кает ось конуса в т. 01’ и крайние образующие в т. k1’ и k3’. Отрезок прямой k1’k3’ является фронтальной проекцией сечения конуса через т. b’. Горизонтальной проекцией этого сечения будет окружность, радиус ко- торой определяется на фронтальной проекции как расстояние 01’k1’ от оси ко- нуса до крайней образующей. Так как точка b’ лежит в плоскости сечения, то с помощью линии связи переносим ее на горизонтальную проекцию сечения в пределах видимой части конуса. Профильная проекция т. b” определяется как пересечение профильной проекции сечения k2”k4” с линией связи, переносящей положение т. b с гори- зонтальной проекции. Построение точек на поверхности конуса в аксонометрии. Строим конус в прямоугольной изометрии. Построение окружности осно- вания конуса в аксонометрии повторяет построение основания цилиндра. (См. раздел 8.2.1.). Отложив на вертикальной оси высоту конуса, проводим две об- разующие – касательные к овалу основания. Первый способ. Рис. 2. Строим образующую SE: на оси X или Y откладываем координаты Х или Y соответствующие т. Е на горизонтальной проекции и проведем через них ли- нии параллельные оси Y или X соответственно. Пересечение их дает положе- ние точки Е на основании конуса. Соединим т. Е с вершиной конуса S и с центром основания т. 0. Рас- смотрим полученный треугольник S0E: сторона 0S – ось симметрии конуса совпадающая с осью Z. Сторона SE – образующая конуса, на которой находит- ся т. А. Сторона 0E - основание треугольника составляющая с осью Z угол 90 0 Высоту т. А берем на фронтальной проекции по перпендикуляру от ос- нования конуса до т. a’ и откладываем ее в аксонометрии на оси Z, то есть на стороне 0S. Через полученную засечку проводим прямую в плоскости треугольника параллельно основанию треугольника до пересечения с образующей SE. Таким образом, переносим высоту положения т. А на поверхность кону- са. Второй способ. Рис. 3. Строим сечение конуса плоскостью параллельной основанию и прохо- дящей через т. В. Такое сечение конуса есть окружность с радиусом равным отрезку ОК расположенной на высоте равной высоте т. В. В аксонометрии эта окружность строиться в виде эллипса (или заменяющего его овала). Затем, на осях X и Y в основании конуса откладываем соответствующие координаты X и Y т. В взятые с горизонтальной проекции и из точки их пересе- чения восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с эллипсом сечения, что определит положение т. В. Сечения конуса. В зависимости от направления в пространстве секущей плоскости, про- ходящей через конус, в сечении прямого кругового конуса могут получаться различные плоские фигуры: А – прямые (образующие) Б – гипербола В – окружность Г – парабола Д – эллипс Конические сечения – эллипс, парабола и гипербола являются лекаль- ными кривыми, которые строятся по точкам принадлежащим кривой сечения. А. Сечение конуса вертикальной плоскостью проходящей через его вершину представляет собой прямые. Рис. 4. На горизонтальной проекции конуса через точку S проводим линию Ph под произвольным углом к осям X и Y, которая является горизонтальной проекцией секу- щей вертикальной плоскости. Эта линия пересекает окружность основания конуса в двух точках a и b, а отрезок aob является горизонтальной проекцией сечения конуса. Мысленно отбросим левую часть ко нуса от линии Ph и справа от нее получим горизонтальную проекцию усеченного ко- нуса. - Отрезки SA и SB - горизонтальные проекции образующих конуса, по которым и проходит секущая плоскость Ph. Строим образующие SA и SB на фронтальной проекции, перенеся на нее точки A и B и соединив полученные точки a’ и b’ с вершиной s’. Треугольник a’s’b’ и будет фронтальной проекцией сечения конуса, а линия s’3’ – крайней образующей конуса. Рис. 4 Аналогично строим профильную проекцию сечения конуса, перенеся точки a и b с горизонтальной проекции на профильную и соединив полученные точки a” и b” с вершиной конуса s”. Треугольник a”s”b” является профильной проекцией сечения конуса, а линия s”2” есть крайняя образующая конуса. Построение аксонометрии. Рис. 4. Строим конус в аксонометрии, как описано выше. Далее с горизонтальной проекции конуса берем координаты по оси X или Y для точек A и B и переносим их на аксонометрические оси X или Y. Че- рез полученные точки проводим вспомогательные линии параллельные осям Y или X соответственно. Их пересечение с линией основания конуса позволяет получить точки A и B на аксонометрии. Соединив их между собой, и каждую из них с вершиной конуса S, получим треугольник ABS являющийся сечением ко- нуса вертикальной плоскостью P. Б. Сечение конуса вертикальной плоскостью, не проходящей через его вершину, представляет собой гиперболу. Рис. 5. Строим три проекции конуса - горизонтальную, фронтальную и про- фильную. Если вертикальная секущая плоско P не проходит через вершину конуса, то она уже не совпадает с образующими его боко- вой поверхности, а наоборот – пересекает их. сть остроение аксонометрии. Рис. 5. На горизонтальной проекции конуса проводим секущую плоскость Ph на произ- вольном расстоянии от вершины S и парал- лельную оси Y. В общем случае положение секущей плоскости относительно осей X и Y может быть любое. Линия Ph пересекает окружность ос- нования конуса в двух точках a и b. Отрезок ab этой прямой есть горизонтальная проек- ция сечения конуса. Часть окружности слева от линии Ph делим на произвольное коли- чество равных частей, в донном случае на 12 и, затем каждую полученную точ- ку на окружности соединяем с вершиной конуса s. Эти образующие пересека- ются секущей плоскостью Ph и мы получаем ряд точек, которые принадлежат образующим и проекции сечения конуса ab одновременно. Строим по Рис. 5 лученные образующие на фронтальной проекции конуса .Переносим с горизонтальной проекции все точки на основании конуса (a, 1, …, 5, b) и на фронтальной проекции получаем точки (a’, 1’, …, 5’, a’) и соединяем из с вершиной конуса s’. Проводим на фронтальной проекции через точку b’ се- кущую плоскость Pv перпендикулярно основанию конуса. Линия Pv пересекает все образующие, и точки их пересечения принадлежат проекции сечения кону- са. Повторим построение всех образующих на профильной проекции конуса, перенеся на нее точки (a, 1, …, 5, b) с горизонтальной проекции. Полученные точки (a”, 1”, …, 5”, b”) соединим с вершиной s”. На полученные образующие перенесем с фронтальной проекции точки пересечения соответствующих образующих с секущей плоскостью Pv. Полу- ченные точки соединим кривой линией, которая представляет собой лекальную кривую – гиперболу. П Строим конус в аксонометрии, как описано выше. ординаты по оси X или Y стью P ующих точки лекальной кривой, а также точки тью парал- ой высоте ние конуса - сано выше. на оси Z откладываем высоту h точки А от основания конуса. Че- рез то й образую- щей. Р три проекции конуса - горизонтальную, фронтальную и про- фильн проекции конуса проводим секущую плоскость Pv па- ралле а- тальной проекции строим проекцию основания секущей плос- кости Далее окружность основания конуса делим на произвольное количество частей Далее с горизонтальной проекции конуса берем ко для всех точек a, 1, …, 5, b и переносим их на аксонометрические оси X или Y находим их положение на основании конуса в аксонометрии. Соединяем их последовательно с вершиной конуса S и получаем ряд образующих на по- верхности конуса соответствующих образующим на ортогональных проекциях На каждой образующей найдем точку ее пересечения с секущей плоско- аналогично тому, как это было описано выше (см. построение точек на поверхности конуса, первый способ). Соединив полученные на образ A и B получим аксонометрическую проекцию усеченного конуса. В Сечение конуса горизонтальной плоскостью. Рис. 6. Сечение прямого кругового конуса горизонтальной плоскос лельной основанию – есть окружность. Если рассечь конус на произвольн Рис. 6 h от основания конуса через точку a’ лежащую на его оси o’s’ плоскостью парал- лельной его основанию, то на фронтальной проекции мы увидим горизонтальную линию Pv являющуюся фронтальной проекцией се- кущей плоскости, которая образует сечение конуса I’, II’, III’, IV’. На профильной проекции W вид секущей плоскости и сечение конуса аналогичен и соответствует линии Pw. На горизонтальной проекции сече представляет собой круг в натураль- ную величину, радиус окружности которого проецируется с фронтальной проекции как расстояние от оси конуса в точке a’ до точки I’, лежащей на крайней образующей 1’s’. Построение аксонометрии. Рис. 6. Строим конус в аксонометрии, как опи Затем чку А проводим линии параллельные осям X и Y и строим окружность в аксонометрии радиусом R=a’I’ взятым с фронтальной проекции. Г Сечение конуса наклонной плоскостью, параллельно ис. 7. Строим ую. (см. выше). На фронтальной льно очерковой образующей s’6’на произвольном расстоянии от ее нач ла на основании конуса через т. a’(b’). Отрезок a’c’ есть фронтальная проекция сечения конуса. На горизон Р через точки a, b. Отрезок ab – есть проекция основания сечения кону- са. и полученные точки соединяем с вершиной конуса s. Получаем ряд об- разующих конуса, которые последовательно переносим на фронтальную и профильную проекции. (см. пункт Б). На фронтальной проекции след секущей плоскости Pv пересекает обра- зующие и в пересечении дает ряд точек, которые принадлежат как секущей плоскости, так и образующим конуса одновременно. Переносим линиями связи эти точки на проекции образующих на гори- зонтальную и профильную проекции. Полученные точки соединим кривой линией, которая представляет собой лекальную кривую - параболу. Построение аксонометрии. Рис. 7. Строим аксонометрическую проекцию конуса, как описано выше. Далее с горизонтальной проекции ко- нуса берем координаты по оси X или Y для всех точек (a, b, 1, …, 6) и переносим их на аксонометрические оси X или Y соответст- венно, определив, таким образом их поло- жение на основании конуса в аксонометрии. Соединяем их последовательно с вершиной конуса S и получаем ряд образующих на по- верхности конуса, соответствующих обра- зующим на ортогональных проекциях. На каждой образующей найдем точку ее пересечения с секущей плоскостью P аналогично тому, как это было описано выш (см. построение точек на поверхности кону- са). е их . Сечение конуса наклонной плоскостью, расположенной под про- извол Соединив полученные на образующ точки лекальной кривой, а также точки A и B получим сечение конуса в виде параболы. Д Рис. 7 ьным углом к основанию конуса представляет собой эллипс. Рис. 8. Рис. 8 Строим три проекции конуса - горизонтальную, фронтальную и про- фильную. (см. выше). На фронтальной проекции конуса проводим линию секущей плоскости Pv под произвольным углом к основанию конуса. На горизонтальной проекции, окружность основания конуса делим на произвольное количество равных частей ( в данном случае на 12) и получен- ные точки соединяем с вершиной конуса S. Получаем ряд образующих, кото- рые с помощью линий связи, последовательно переносим на фронтальную и профильную проекции. На фронтальной проекции секущая плоскость Pv пересекает все обра- зующие, и полученные точки их пересечения принадлежат одновременно и се- кущей плоскости и боковой поверхности конуса, являясь фронтальной проек- цией искомого сечения. Переносим эти точки на горизонтальную проекцию конуса. Затем строим и профильную проекцию сечения конуса (см. выше), со- единяя полученные точки лекальной кривой, которая представляет собой эл- липс. Построение натуральной величины сечения. Лекальные кривые (эллипсы) на горизонтальной и профильной проекции представляют собой искаженные изображения сечения конуса. Истинная (натуральная) величина сечения получается путем совмеще- ния секущей плоскости P с горизонтальной плоскостью проекций H. Все точки сечения конуса на фронтальной проекции переносим на ось X при помощи циркуля, поворачивая их вокруг точки k'. Далее, на горизонтальной проекции, линиями связи, параллельными оси Y продолжаем их до пересечения их с ли- ниями связи, взятыми с горизонтальной проекции соответствующих точек. Пе- ресечение горизонтальных и вертикальных линий связи соответствующих то- чек позволяет получить точки, принадлежащие натуральной величине сечения. Соединив их лекальной кривой, мы получим эллипс натуральной величины се- чения конуса. Построение аксонометрии усеченного конуса. Рис. 8. Построение аксонометрии усеченного конуса выполняется путем нахож- дения точек принадлежащих сечению конуса любым из описанных выше спо- собов (см. выше). Построение развертки поверхности усеченного конуса. Рис. 8. Предварительно построим развертку боковой поверхности не усеченного конуса. Задаемся положением т. S на листе и проводим из нее дугу радиусом равным натуральной величине длины образующей конуса (например, s’1’или s’7’). Задаемся положением т. 1 на этой дуге. Последовательно откладываем от нее столько одинаковых отрезков (хорд) на сколько частей разделена ок- ружность основания конуса. Полученные на дуге точки 1, 2, …, 12, 1 соединяем с т. S. Сектор 1S1 представляет собой развертку боковой поверхности не усе- ченного конуса. Пристроив к ней в нижней части (например, к т. 2) натуральную величину основания конуса в виде круга взятого с горизонтальной проекции мы получим полную развертку не усеченного конуса. Для построения развертки боковой поверхности усеченного конуса необ- ходимо определить натуральную величину всех усеченных образующих. На фронтальной проекции все точки сечения перенесем на очерковую образую- щую s’7’ линиями параллельными основанию конуса. Затем каждый отрезок образующей от т. 7’ до соответствующей точки сечения переносим на соответ- ствующую образующую на развертке. Соединив эти точки на развертке, полу- чим кривую линию, соответствующую линии сечения боковой поверхности ко- нуса. Затем к линии сечения на развертке (например, к образующей S1) при- страиваем эллипс натуральной величины сечения полученный на горизон- тальной проецирующей плоскости Н. Развертки поверхности геометрических тел представляют собой чертежи – выкройки из бумаги и служат для выполнения макета фигуры. |