Построение проекций винтовых поверхностей.

К винтовым поверхностям относятся прямой и наклонный геликоиды. При построении этих поверхностей следует помнить, что они являются линейчатыми и на комплексном чертеже задаются дискретным каркасом.

Пример 1. Построить проекции прямого геликоида. Геометрическая часть определителя прямого геликоида F (i, m), где i – ось, m - направляющая винтовая линия (рис. 2.28). Алгоритмическая часть определителя:

l_i Ç i, l_i Ç m, l_i ^ i, т.е. все образующие являются горизонтальными прямыми. Линия а(а₂) Ì F, а₁ =?

1. Дискретный каркас строим из 13 образующих, поэтому на горизонтальной проекции винтовой линии т берем 13 точек (рис. 2.29). Рис. 2.28

Строим горизонтальную проекцию линии a, принадлежащей поверхности (рис. 2.30). На a₂ отмечаем точки, принадлежащие образующим, и находим их горизонтальные проекции. Между образующими 6 и 5, 7 и 6 проведены дополнительные образующие, так как образующая, проведенная из точки 6, занимает проецирующее положение. Таким образом находим горизонтальную проекцию линии а, кривую а₁.

Рис. 2.29 Рис. 2.30

Методические рекомендации к решению задачи № 3

 

Чтобы решить позиционную задачу, нужно ответить на три вопроса:

1. Что? Определить, что будет являться общим элементом пересекающихся геометрических фигур (точки, ломаная линия, контур из плоских кривых, пространственная кривая и т. д.).

2. Сколько? Нужно знать характер пересечения геометрических фигур (чистое проницание, частный случай проницания – касание, вмятие).

3. Как? Выбрать соответствующий алгоритм решения, т.е. определить расположение пересекающихся геометрических фигур относительно плоскостей проекций (1 алгоритм, 2 алгоритм или 3 алгоритм).

 

Примеры решения 2 ГПЗ в случае, когда одна из пересекающихся фигур проецирующая, вторая – непроецирующая. 2 алгоритм

 

Пример 1. Построить проекции линии пересечения поверхностей сферы S и цилиндра вращения - L -. S Ç L = т (рис. 3.1).

Алгоритм решения:

S Ç L = т, 2 ГПЗ

L // П₁, S – непроецирующая Þ 2 алгоритм

L // П₁Þ m ₁ =L₁ ; m ₂ Ì S₂

Сначала строим две проекции сферы и недостающую проекцию цилиндра вращения (рис. 3.2).

 

 

Рис. 3.1 Рис. 3.2

Вид пересечения – проницание. Значит, линий пересечения будет две:

S Ç L = m,. Обе поверхности являются поверхностями вращения второго порядка. Следовательно, при их пересечении получатся пространственные кривые второго порядка.

Решение.

Поверхность цилиндра L - проецирующая относительно П_{1 ,} следовательно, горизонтальные проекции двух пространственных кривых линий пересечения совпадают с горизонтальной проекцией (главной проекцией) цилиндра

m₁, = L₁

Фронтальные проекции обеих линий строим по принадлежности поверхности сферы.

1. Начинать построение фронтальных проекций линий пересечения следует с главных точек. Такими являются точки 1 и 7 как высшие и низшие точки, лежащие в общем осевом сечении поверхностей вращения (горизонтальная проекция); точки 2, и 8, как самые ближние и дальние; точки 5, и 11, как точки, лежащие на границе видимой и невидимой частей линий пересечения (рис. 3.3). Выбираем несколько промежуточных точек.

Рис. 3.3

2. Для построения фронтальных проекций точек проводим окружности – параллели на поверхности сферы. Например, проводим окружность через точки 1₁ и 3₁ (рис. 3.4). Горизонтальная проекция такой окружности вырождается в отрезок прямой, перпендикулярный оси сферы. Радиусом, равным половине этого отрезка, строим ее фронтальную проекцию, которая на П₂ изображается в истинном виде. Точки 1₂ и 3₂ принадлежат этой окружности.

Аналогично строим проекции всех остальных точек (и характерных и промежуточных) на П₂.

Соединять построенные точки нужно в той же последовательности, что и на горизонтальной плоскости проекций, плавной кривой тонкой линией с последующей лекальной обводкой.

3. Решая вопрос видимости искомых линий относительно соответствующей плоскости проекций, надо помнить, что линии пересечения принадлежат обеим поверхностям одновременно. Поэтому видимыми будут те участки линий, которые лежат в зоне видимости обеих поверхностей относительно данной плоскости проекций (рис. 3.5).

Относительно П₂ в зоне видимых точек будут лежать точки 11, 12, 1, 2, 3, 4, 5. Участки кривых, лежащих между точками 5, 6 и 10, 11, находятся в области видимых точек поверхности сферы, но невидимых точек поверхности цилиндра, поэтому будут невидимыми.

 

Рис. 3.4

 

Рис. 3.5

Пример 2 Построить проекции линии пересечения поверхности эллипсоида вращения S с призматической поверхностью L (рис. 3.6).

 

Алгоритм решения:

S Ç L = т

S Ç L = т, 2 ГПЗ

L // П₂, S – непроецирующая Þ 2 алгоритм

L // П₂ Þ т ₂ =L₂ ; т ₁ Ì S₁

 

 

 

 

Рис. 3.6

 

Сначала строим две проекции эллипсоида и недостающую проекцию призмы (рис. 3.7).

После построения проекций поверхностей определяется вид пересечения. В данном примере вид пересечения – вмятие. Из этого следует, что линия пересечения – один замкнутый контур.

При пересечении эллипсоида одной гранью призмы линией пересечения будет плоская кривая - эллипс или дуга эллипса. А так как поверхность призмы состоит из четырех граней, то линия пересечения ее с поверхностью эллипсоида вращения представляет собой пространственный контур из плоских кривых – дуг эллипсов.

Рис. 3.7

Решение.

Горизонтальную проекцию линии m строим по принадлежности ее непроецирующей поверхности S, эллипсоиду вращения. Так как эллипсы на П₁ симметричны относительно плоскости фронтального меридиана, то точки на П₁ будем обозначать только в одной половине эллипсоида.

1. Сначала обозначаем главные точки линии пересечения (рис. 3.8).

Точки 1 и 1¢, 3 и 3¢, 6 – ограничивают линии пересечения (дуги эллипсов).

Точки 4 и 4¢ принадлежат экватору эллипсоида.

Точки 2 и 2¢, 5 и 5 ¢ определяют большие оси эллипсов.

2. Рассмотрим построение одной из дуг эллипса, которая получается от пересечения грани k с поверхностью эллипсоида вращения (рис. 3.9). Фронтальная проекция ее совпадает с фронтальной проекцией грани. Малая ось эллипса определяется точками А и В, которые на П₂ являются пересечением продолжения грани k с главным меридианом эллипсоида вращения.

Большая ось (на П₂) вырождается в точку 5 и делит отрезок АВ пополам.

Точки пересечения ребер призмы с поверхностью эллипсоида – точки, ограничивающие дугу эллипса (3 и 6).

 

 

Рис. 3.8

 

 

 

Рис. 3.9

 

Горизонтальные проекции этих точек, а также любых промежуточных строим по принадлежности параллелям эллипсоида. Например, точка 6 и ей симметричная лежат на параллели – окружности, фронтальная проекция которой вырождена в отрезок прямой, равный диаметру этой параллели и перпендикулярный оси вращения i₂, а горизонтальная проекция – окружность в истинном виде.

Линии пересечения остальных граней с поверхностью строим аналогично.

Определение видимости линии пересечения двух поверхностей относительно П₁ в данном примере сводится к определению видимости точек на поверхности призмы. Две верхние грани призмы видимые, поэтому и линии, принадлежащие им, видимые.