页数:43页文件大小:751.9 KB来源: 机械制图ppt课件
本课件可查阅换面法中求线段实长、平面实形、点到平面距离与两平面夹角的作图步骤,以及旋转法「三同」原则与输煤线通道、工位翻转等工程图解案例。
在解决工程实际问题时,经常遇到几何元素及其相对位置的度量问题,如求线段的实长、求平面图形的实形、求两平面之间的夹角以及两平行平面之间的距离等等。
这些问题都可以在投影图上用图解的方法来解决。
几何元素的特殊位置和一般位置的比较2.6.1概述如果我们能将一般位置的直线或平面变换成特殊位置,问题就容易解决了,为此,需要改变几何元素对投影面的相对位置。
特殊位置一般位置求平面实形求点到平面的距离求两交叉直线间的最短距离求两平面夹角几何元素的特殊位置和一般位置的比较bx0m’ma’b’c’cabx0abcc’b’a’mm’x0dcbaa’(d’)b’(c’)x0abcda’d’b’x0c’d’a’b’a(b)cdx0a’b’c’d’abcdx0θa’b’c’d’f’e’a(b)f(e)d(c)x0abcdefb’a’f’e’d’c’
让投影面不动,而使空间几何元素绕着某一固定轴线旋转,旋转到与投影面处于有利于解题的特殊位置。
2.6.2变换投影面法一、设置新投影面的原则
只有这样,才能运用正投影法原理作出新的投影图。
新投影面H1垂直与V面
点的变换规律是研究变换投影面法的理论基础。
保留投影新投影新投影轴b1新投影到新投影轴的距离被替换的投影到旧投影轴的距离
三、四个基本作图问题应用变换投影法解决工程问题时,会遇到各种各样的情况,但从其作图过程来看,可以归结为四个基本作图问题。
(一)把一般位置直线变为投影面的平行线
可以设一个新投影面V1,使之与直线AB平行且垂直于H面。
此时,在新投影面体系中,直线AB就成为V1面的平行线了。
ABabb’b’1a’1a’xoo1x1o1x1V1H1b’1a’1b’a’baxoVHαbb’b’1a’1a’aZa-ZbZa-Zb新投影面V1平行于直线AB新投影a’1b’1反映直线AB实长投影作图新投影轴o1x1平行于投影ab正确量取的高度a’1b’1反映直线AB实长,α角为直线AB对H面的真实夹角。
过投影a,b向新轴o1x1作垂线变换V面其它方法
ABabb’b1a1a’xo1x1b’a’baxoVHo1x1V1H1b1a1βb’a’bab1a1ya-ybya-yb新投影a1b1反映直线AB实长新投影面H1平行于直线AB变换H面
正确量取长度其它方法
(二)把一般位置直线变为投影面的垂直线ABabb’b’1a’1a’xoo1x1a2b2o2x2
aba’1b’1o1x1HV1a’b’oxHVo2x2H2V1a2(b2)
(三)把一般位置平面变为投影面的垂直面b’a’c’k’BCAKabkb’1a’1(c’1)k’1cxx1o1oKo1x1V1HxoHVa’b’c’cbak’ka’1b’1(c’1)k’1
由前所知,一般位置直线变为投影面的垂直线需要两次变换投影面,而投影面的平行线变为垂直线只需要变换一次投影面,因此为了简化作图,应该在△ABC上上任取一条而投影面的平行线为辅助线。
α
(四)把一般位置平面变为投影面的平行面
a2b2c2o2x2H2V1
第一次将一般位置平面变为投影面的垂直面。
第二次将投影面的垂直面变为投影面的平行面。
四、应用举例在用变换投影面法解决实际问题时,先要弄懂题意,并进行空间分析,明确最终变换的结果,从而确定解题步骤,然后运用变换投影面法的基本原理进行作图。
【例1】过点G作直线与直线AB垂直相交。
oxa′b′g′gab根据直角投影定理可知,若互相垂直的两条直线,其中有一条直线平行于某一投影面时,则此两条直线在该投影面上的投影仍互相垂直。
k′1作图a′b′g′abgoxVH分析o1x1HV1a′1g′1b′1kk′
a′1b′1k′1g′1k′1
【例2】求平面四边形ABCD与△EFG的交线,并判别可见性。
a′b′c′d′e′f′g′abcdefgoxo1x1V1Ha′1d′1( )g′1b′1c′1( )f′1e′1m′1n′1mnm′n′分析当相交两平面中有一个是投影面的垂直面时,就可以利用投影面垂直面投影的积聚性确定交线的投影。
作图
求出四边形ABCD与△EFG在V1面上的投影;
润饰
当平面为某一投影面的垂直面时,则点至该平面的垂线为该投影面的平行线。
此时点到垂足的距离在该投影面上的投影必反映实长。
平行于o1x1轴真实距离【例3】求点A到△BCD的距离及其投影。
k′a′b′c′d′akoxVHo1x1HV1bcdaa′11b′( )1d′1k′1c′分析作图
【例4】直线MN与△ABC平行且相距20㎜,且知△ABC的两个投影及MN的正面投影,求作MN的水平投影。
oxVHbcaa′b′c′m′n′因直线MN平行于△ABC且相距20㎜,所以MN必定位于与△ABC平行且相距20㎜的平面P上。
当△ABC为投影面的垂直面时作图简便,为此选用变换投影面法。
PMNABCacbmn20变换到利于解题的位置(如图所示)仅需要一次换面。
分析
o1x1HV120PH1oxVHbcaa′b′c′m′n′作图
AD∥OXdd′ma1(d1)c1b1m1n1作轴O1X1⊥正平线AD;
作出⊿a1b1c1;
(三点共线)
因MN在积聚成直线的P面上,m1n1可在直线上直接作出。
三点共线oxVHbcaa′b′c′m′n′作图方法2变换V面d′dc′1o1x1HV1b′120m′1n′1N点到H面距离M点到H面距离Pv1mza′1d′1( )nz
Qv1Rv1根据MzNz在V1面中确定了两个水平面Qv1和Rv1,它们与Pv1的交线(已积聚为点)即为m′1n′1和;
作出n′1m′1
mn
【例5】AB,CD是交叉两管道,用一最短的管子将它们连接,求出连接管的长度和位置。
a′oxVHbcdab′c′d′首先用空间交叉两直线AB和CD表示交叉两管道,问题的实质是求两交叉直线的最短距离及其在投影图中的位置。
由立体几何知,两交叉直线的最短距离是它们的公垂线。
若两交叉直线中有一条直线(AB)为某一投影面的垂直线时,则两交叉直线的公垂线(KG)一定是该投影面的平行线,则在该投影面上投影反映公垂线的实长。
ABCDGa(b)cdkgK公垂线有利于解题的位置分析
§4-2变换投影面法a′bcdab′c′d′oxVHo1x1HV1o2x2V1H2c′1d′1b′1a′1c2d2g2b2(a2)k2kgk′g′k′1g′1作图
(此时直线AB平行V1面)求出AB,CD在V1面上的投影a′1b′1c′1d′1;
(此时直线AB在H2面上积聚成一点)(g2是公垂线在H2面上投影的一个端点,另外一个端点k2与a2b2重合)
过g1作直线g1k1∥x2轴;
与交于k1a′1b′1;
求出AB,CD在H2面上的投影a2b2c2d2;
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【例6】求漏斗两个相邻侧面ABCD及ABFE之间夹角的真实大小。
( )d′b′( )c′a′e′f′abcdef当两平面同时垂直于一个投影面时,它们在该投影面上的投影均积聚为直线,此两直线的夹角就反映了两平面间的真实夹角。
θABCDEFabcdef有利于解题的位置若使两个相交平面同时变换为投影面的垂直面,只要将其交线变换为新投影面的垂直线即可。
由于交线AB是一般位置,将其变换为投影面的垂直线,须经两次换面。
分析
( )d′b′( )c′a′e′f′abcdefOXVHO1x1V1HO2x2H2V1a′1b′1c′1e′1e2a2( )b2c2作图
求出两平面在V1面上的投影b′1c′1a′1e′1a′1b′1和a2b2c2和a2b2e2各自积聚为直线,其夹角为两平面间的真实夹角。
θ真实夹角
2.6.3空间几何问题综合分析生产中,有时需要运用画法几何方法通过作图来解决工程技术问题,称其为图解法。
这时,首先要对实际问题进行合理抽象,将其表达为适于图解法解决的几何问题,即建立起实际问题的画法几何模型。
一、空间定位和度量问题根据空间几何问题的性质,可将其分为空间定位和度量问题。
(一)定位问题
比如直线上定点,两平面交线,两立体表面交线等。
比如经过不共线三点的平面,过一点垂直与某平面的直线等。
(二)度量问题所求几何元素本身或与其它几何元素的相对位置需要定量表达的问题称为度量问题。
比如平面立体某侧面的实形等。
如求交叉两直线的最短距离等。
如求一直线与已知平面间夹角等。
二、空间问题的画法几何模型把工程实际问题进行几何抽象,通过投影方法合理表达所求问题的已知初始条件,使问题能够得到合理解答,这个过程称为建立空间问题的画法几何模型。
以两输煤线地面中心线为准,把它们抽象为两交叉直线,求其最短水平距离。
【例7】某火力发电厂有两条输煤线,为便于设备的维护管理,要在两条输煤线间架设一条水平通道,求当水平通道最短时的位置、长度。
HL建模分析两交叉直线(设为AB与CD)之间可作无数条水平线,它们的长度各不相同。
要求得长度最短水平连线MN,可过AB和CD作两互相平行的平面,两平面间的水平距离即为最短水平连线MN的长度。
OXEDCAB第一次变换投射方向第二次变换投射方向水平线最短水平距离ABCD
实长作图m′oxVHca′c′m2ebad2b2a2c2n21m′n′mn1n′1c′1a′1d′1b′d′db′x1o1HV1o2x2H2V1AE为水平线e′
【例8】工件由第一工位到第二工位,一般需要绕Z轴和X轴两次翻转。
为简化机构,设想经一次翻转实现工位转换,求转轴的位置和转角的大小。
第二工位第一工位示意图
由于旋转前后B点与E点重合,转轴必过B(E)点。
为简化分析,取工件在第一工位时与自动线接触面为对象,翻转前的位置由其上三顶点形成的⊿ABC表示,翻转后⊿ABC重合与⊿DEF。
点绕轴旋转时,无论点处于任何位置,点到轴的距离保持不变。
以两点连线的中垂面上的任何两点,都可以将点从一个位置转到另一位置。
建模分析DFBEAMNVHQP相关知识P和Q的交线即转轴MN。
又由于旋转后A点重合于D点,C点重合于F点,转轴必过AD和CF连线的中垂面P和Q。
C
O1X1H1Va1c1f1e1d1n1m1a′2f′2c′2d′2b′2( )m′2n′2( )e′2( )X2O2V2H1n′( )nm′(m)f′d′e′cbaOXHV注意:M点在V面之后N点在H面下方θ
【例9】过点A作直线AB∥⊿DEF,并与MN相交于点B。
OXHVf′d′e′am′n′mna′edfbfDEAmnedFaNMGHhgB1212分析
(AG∥FE;
AH∥DF;
)
OXHVf′d′e′am′n′mna′edfb′bo1x1HV1g′h′hga′1n′1m′1h′1b′1
解法一
解法二oxHVd′1f′d′e′am′n′mna′edfb′bo1x1HV1a′1n′1f′1b′1m′1k′k∥f′1d′1
DEFAMBPP∥⊿DEF
K点距离AB直线为15㎜,所以K点应在以AB直线为轴线、半径15㎜的圆柱面上,另外K点还应在包含K′的水平面上。
通过两轨迹的交可得K点的水平投影。
Vb′a′【例10】作⊿ABK,使AB边上的高为15㎜。
(ab∥ox)′′aba′b′k′kkaboxxoV1HVHR15分析作图
1
1本题两解k′kkxx1动画ABKKa′1b′1k′1k’1结束
【例11】已知直线AB的两面投影,过A作直线AC,使其与直线AB垂直,与H面夹角60°,且C点在H面上方8㎜。
oxVHa′b′abABPCC由题意可知,直线AC应位于过A点垂直于AB的平面P上;
由夹角条件,AC还应是以A点为锥顶、以过A点的铅垂线为轴线、底角为60°的圆锥面上的素线。
由C点的高度条件可知,它应位于在H面上方8㎜高的水平面上。
(即在P平面上的高8㎜一条水平线上)P平面与圆锥面的交线与水平面的交点即为所求。
本题有两解图解分析
oxVHa′b′ab【例11】已知直线AB的两面投影,过A作直线AC,使其与直线AB垂直,与H面夹角60°,且C点在H面上方8㎜。
8O1X1HV1a’1b’1Pv130°cc1c’c1’水平面圆锥母线水平面AB直线的垂直面PP与锥面的交线结束
既解。
【例12】已知点A和CDEF的两面投影,求作点M的两投影,使其距点A、CDEF和H面均为20㎜。
oxVHa′c′acd′e′f′def分析
综合上述条件可知,M点应位于P、Q和球面的交点上。
球面水平面QP面M
a′1oxVHa′c′acd′e′f′defo1x1V1Hf′1d′1m′12020m′m′R20mmPQPQ交线作图解题的有利位置是使PQ的交线垂直于新投影面。
【例13】已知点K和AB、CD、EF的两面投影,过K点作一平面与EF平行,并使AB和CD两直线在该平面上的正投影互相平行。
oxVHa′c′acd′e′f′kefb′bk′d分析
oxVHa′c′acd′e′f′kefb′bk′dm′nmhb′a′k′n′o1x1HV1h′n′EaADKkefHBbdCcmhnFNMKM∥EFGgKN⊥⊿AGH水平线AH∥DC
′′′
2.6.4旋转法简介旋转法是投影面保持不动,而使空间几何元素或它们的集合绕某一轴线旋转一个角度,使其与投影面处于对解题最有利的位置,通常绕投影面的垂直线旋转。
2.6.4.1点的旋转绕定轴旋转的点的轨迹是圆。
点旋转时无轴向运动,(轴向无位置变化)轨迹圆在轴垂直的投影面上反映真形。
按同一方向;
转同一角度。
在水平面上的投影形状与大小不变。
按同一方向;
转同一角度。
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