Система трех взаимно перпендикулярных плоскостей

На практике исследования и построения изображений система двух взаимно перпендикулярных плоскостей не всегда дает возможность однозначного решения. Так, например, если переместить точку А вдоль оси Х, то ее изображение не изменится.

Положение точки в пространстве (рис. 2.22) изменилось (рис. 2.24), а изображения на комплексном чертеже остались без изменений (рис. 2.23 и рис. 2.25).

Рис. 2.22	Рис. 2.23
Рис. 2.24	Рис. 2.25

Для решения данной задачи вводят систему трех взаимно перпендикулярных плоскостей, так как при составлении чертежей, например машин и их частей, требуется не два, а больше изображений. На этом основании в некоторые построения при решении задач необходимо вводить в систему p₁, p₂ и другие плоскости проекций.

Рис. 2.26

Рассмотрим три взаимно перпендикулярные плоскостиp1,p2,p3(рис. 2.26). Вертикальная плоскостьp3называется профильной плоскостью проекции. Пересекаясь между собой, плоскостиp1,p2,p3 образуют оси проекций, при этом пространство делится на 8 октантов. p1 p2 = x; -x p1p3 = у; -у p2 p3 = z; -z 0 – точка пересечения осей проекций.

Эти плоскости делят все пространство на VIII частей, которые называются октантами (от лат. okto восемь). Плоскости не имеют толщины, непрозрачны и бесконечны. Наблюдатель находится в первой четверти (для систем p₁, p₂) или первого октанта (для систем p₁, p₂, p₃) в бесконечном удалении от плоскостей проекций.

§ 6. Точка в системе p₁, p₂, p₃

Построение проекций некоторой точки А, расположенной в I октанте, на три взаимно перпендикулярные плоскости p₁, p₂, p₃ показано на рис. 2.27. Используя совмещение плоскостей проекций с плоскостью p ₂ и применяя способ вращения плоскостей, получаем комплексный чертеж точки А (рис. 2.28):

АА_{1 ^} p₁; АА _{2 ^} p₂; АА _{3 ^} p₃,

где А₃ – профильная проекция точки А; А_Х, А_y, А_Z – осевые проекции точки А.

Проекции А₁, А₂, А₃ называются соответственно фронтальной, горизонтальной и профильной проекцией точки А.

Рис. 2.27	Рис. 2.28

Плоскости проекций, попарно пересекаясь, определяют три оси x, y, z, которые можно рассматривать как систему декартовых координат: ось Х называется осью абцисс, ось y – осью ординат, ось Z – осью аппликат, точка пересечения осей, обозначаемая буквой О, есть начало координат.

Так, зритель, рассматривающий предмет, находится в первом октанте.

Для получения комплексного чертежа применим способ вращения плоскостей p₁ и p₃ (как показано на рис. 2.27) до совмещения с плоскостью p₂. Окончательный вид всех плоскостей в первом октанте приведен на рис. 2.29.

Рис. 2.29

Здесь оси Оx и Оz, лежащие в неподвижной плоскости p₂, изображены только один раз, ось Оy показана дважды. Объясняется это тем, что, вращаясь с плоскостью p₁, ось y на эпюре совмещается с осью Оz, а вращаясь с плоскостью p₃, эта же ось совмещается с осью Оx.

Рассмотрим рис. 2.30, где точка пространства А, задана координатами (5,4,6). Эти координаты положительны, и сама она находится в первом октанте. Построение изображения самой точки и ее проекций на пространственной модели осуществляется с помощью координатного прямоугольного параллелограмма. Для этого на осях координат откладываем отрезки, соответственно отрезкам длины: ОАх = 5, OАy = 4, OАz = 6. На этих отрезках (ОАx, ОАy, ОАz), как на ребрах, строим прямоугольный параллелепипед. Одна из его вершин будет определять заданную точку А.

Рис. 2.30

Говоря о системе трех плоскостей проекций на комплексном чертеже (рис. 2.30), необходимо отметить следующее.

Первое

1. две проекции точки принадлежат одной линии связи;

2. две проекции точки определяют положение третьей ее проекции;

3. линии связи перпендикулярны соответствующей оси проекций.

Второе

Любая точка пространства задается координатами. По знакам координат можно определить октант, в котором находится заданная точка. Для этого воспользуемся табл. 2.3, в которой рассмотрены знаки координат в 1–4 октантах (5–8 октанты не представлены, они имеют отрицательное значение х, а y и z повторяются).

Таблица 2.3

x	y	z	Октант
+	+	+	I
+	_	+	II
+	_	_	III
+	+	_	IV

Образование комплексного чертежа в системе трех плоскостей проекций осуществляется совмещением плоскостей p₁, p₂, p₃ (рис. 2.31).

Рис. 2.31

Ось у в этом случае имеет два положения: y₁ c плоскостью p₁, y₃ c плоскостью p₃.

Горизонтальная и фронтальная проекции точки располагаются на линии проекционной связи, перпендикулярной оси x, фронтальная и профильная проекции – на линии проекционной связи, перпендикулярной к оси z.

А₁А_Х = А₃А_Z = АА₂ – расстояние от А до p₂

А₂А_Х = А₃А_y = АА₁ – расстояние отА до p₁

А₁А_y = А₂А_Z = АА₃ – расстояние от А до p₃

Расстояние точки от плоскости проекций измеряются аналогично отрезкам на эпюре (рис. 2.32).

Рис. 2.32

При построении проекции точки в пространстве и на комплексном чертеже могут применяться различные алгоритмы.

1. Алгоритм построения наглядного изображения точки, заданной координатами (рис. 2.30):

1.1. Соотнести знаки координат x, y, z с данными табл. 2.3.

1.2. Определить четверть, в которой расположена точка.

1.3. Выполнить наглядное (аксонометрическое) изображение четверти.

1.4. Отложить координаты точки на осях А_Х, А_Y, А_Z.

1.5. Построить проекции точки на плоскостях p₁, p₂, p_3.

1.6. Построить перпендикуляры к плоскостям p₁, p₂, p₃ в точках проекции А₁, А₂, А₃.

1.7. Точка пересечения перпендикуляров есть искомая точка А.

2. Алгоритм построения комплексного чертежа точки в системе трех плоскостей проекций p ₁, p ₂, p ₃, заданной координатами (рис. 2.32)

2.1. Определить по координатам четверть, в которой расположена точка.

2.2. Определить механизм совмещения плоскостей.

2.3. Построить комплексный чертеж четверти.

2.4. Отложить координаты точки на осях x, y, z (А_Х, А_Y, А_Z).

2.5. Построить проекции точки на комплексном чертеже.

§ 7. Комплексный чертеж и наглядное изображение точки в I–IV октантах

Рассмотрим пример построения точек А, В, С, D в различных октантах (табл. 2.4).

Таблица 2.4

Октант	Наглядное изображение	Комплексный чертеж
I
II
III
IV