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03 第2章 正投影基本知识.pptx

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本课件从投影的形成与三要素讲起,区分中心投影与平行投影,说明正投影的类似性、全等性、积聚性与重合性四大特性;进而建立三面投影体系与“长对正、高平齐、宽相等”的三等关系,系统讲解点、直线、平面的投影规律与作图方法。

第二章正投影的基本知识章节页,列出投影概念、正投影特性、三面投影图及点线面投影六节
投影概念导入页,以灯光下物体产生影子讨论墙面影子能否反映物体实际形状
投影形成原理图,标出投射中心、投射线、投影面与表达对象并给出投影三要素
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第1页:第2章正投影的基本知识

本页为第2章章节页,本章内容包括:

  • 2.1 投影的概念
  • 2.2 正投影的特性
  • 2.3 三面投影图
  • 2.4 点的投影
  • 2.5 直线的投影
  • 2.6 平面的投影

第2页:投影的形成与实例讨论

实例:物体在光的照射下就会产生影子在墙上。

  • 只能反映部分形状
  • 只在特殊情况下反映真实尺寸
  • 可以通过投影想象实际物体的形状

结论:通过投影可以将三维物体转换成二维平面图形,但还不能完全反映真实情况。

第3页:投影的三要素

以灯光照射物体产生影子的自然现象解释投影。采用投影方法的目的在于把三维立体在二维平面上准确表达其三维尺寸。

  • 投影的三要素:投射线、投影面、形体
  • 投射中心 S、投影面 P、表达对象 ABC 与投影图 abc 共同构成投影过程

第4页:投影法的分类

  • 中心投影:有一个投影中心(投影线交于一点)
  • 平行投影:投影线平行,分为正投影与斜投影

第5页:中心投影法图示

本页为中心投影法的原理图示:投影面 H、投射中心 S、表达对象 ABC 与投影 abc,投影中心 S 距投影面 H 为有限远。

第6页:中心投影法与透视图

当投影中心 S 距投影面 H 为有限远时,所有的投射线都从投影中心一点出发(如同人眼观看物体或电灯照射物体),这种投影方法称为中心投影法。用中心投影法获得的投影通常能反映表达对象的三维空间形态,立体感强,但度量性差,这种图习惯上称之为透视图。

第7页:中心投影法的基本特性

分析上图,可以得到中心投影的两条基本特性:

  1. 直线的投影,在一般情况下仍为直线。
  2. 点在直线上,则该点的投影必在该直线的投影上。

第8页:平行投影法

当投影中心 S 距投影面 H 为无穷远时,所有的投射线变得互相平行(如同太阳光一样),这种投影法称为平行投影法。根据投射线与投影面相对位置的不同,又可分为正投影法和斜投影法两种:投射线垂直于投影面产生的平行投影叫做正投影,投射线倾斜于投影面产生的平行投影叫做斜投影。

第9页:正投影法图示

正投影的形状大小与表达对象本身存在简单明确的几何关系,因此具有较好的度量性,但立体感差。本页图示投射线垂直于投影面(90°),投影中心 S 距投影面 H 无限远。

第10页:斜投影法图示

本页为斜投影法原理图示:投影中心 S 距投影面 H 无限远,且投射线倾斜于投影面(与投影面不成90°)。

第11页:平行投影法的基本特性

平行投影除了具有中心投影的两条基本特性外,还具有另外两条特性:

  1. 点分直线线段成某一比例,则该点的投影也分该线段的投影成相同的比例。
  2. 互相平行的直线,其投影仍旧互相平行。

第12页:多面正投影图

多面正投影图
用于表达工程图样,是最常用、最重要的投影图。
  • 优点:作图简便、度量性好。
  • 缺点:直观性差,缺乏投影知识的人不易看懂。
  • 图示:房屋的三面正投影图。

第13页:轴测投影图

轴测投影图
单面投影图,能同时反映物体长、宽、高三个方向。
  • 优点:直观性强。
  • 缺点:不能反映物体各表面的准确形状,如圆变为椭圆。
  • 图示:构件的正等测。

第14页:透视投影图

透视投影图用于建筑物的效果表现图及工业产品的展示图等,一般美术作品都符合透视投影的规律。

  • 优点:符合视觉规律、图形逼真、立体感强。
  • 缺点:一般不能直接度量,绘制过程也较复杂。
  • 图示:用中心投影法绘制房屋的透视图。

第15页:标高投影图

标高投影图即等高线图或地形图,用于表达地形:在地面等高线的正投影上标注高度,用单面正投影图表达物体的三维量。

第16页:正投影的类似性

2.2.1 点、直线、平面正投影的特性之一——类似性:点的正投影仍然是点,直线的正投影一般仍是直线,平面的正投影仍然保留其空间几何形状。

第17页:正投影的全等性

全等性:空间直线、平面平行于投影面时,其正投影分别反映实长和实形。

据此可判断:平行于投影面的直线或平面,其正投影可直接量取实长或实形。

第18页:正投影的积聚性

积聚性:空间直线、平面垂直于投影面时,在该投影面上的正投影分别成为一个点和一条直线。

第19页:正投影的重合性

重合性:两个或两个以上的点、线、面具有同一投影时,成为重合。

重合的点、线或面需借助另一投影判别可见性,不可见者的投影加括号表示。

第20页:三面投影图的概念

空间立体有正面、侧面和顶面三个方面的形状,具有长度、宽度和高度三个方向的尺寸。物体的一个正投影只反映了一个方面的形状和两个方向的尺寸,为反映三个方面的形状,常采用三面投影图。

三面投影图
用正投影法将空间几何元素或形体分别投影到相互垂直的三个投影面上,并按一定规律展开成一个平面,使多个投影互相补充,确切、唯一地反映表达对象的空间位置或形状,又称正投影图。

第21页:三面正投影图的形成

  • 水平投影面用 H 标记,简称水平面或 H 面
  • 正立投影面用 V 标记,简称正立面或 V 面
  • 侧立投影面用 W 标记,简称侧面或 W 面
  • H 面与 V 面的交线为 OX 轴,H 面与 W 面的交线为 OY 轴,V 面与 W 面的交线为 OZ 轴,三轴互相垂直并交汇于原点 O

第22页:三面投影的投射方向

  • 从上向下投影,在 H 面上得到水平投影图,简称水平投影或 H 投影
  • 从前向后投影,在 V 面得到正面投影图,简称正面投影或 V 投影
  • 从左向右投影,在 W 面上得到侧面投影图,简称侧面投影或 W 投影

第23页:三个投影面的展开

为了把互相垂直的三个投影面上的投影画在一张二维图纸上,必须将其展开:假设 V 面不动,H 面沿 OX 轴向下旋转90°,W 面沿 OZ 轴向后旋转90°,使三个投影面处于同一个平面内。

第24页:无轴投影

实际绘图时,在投影图外不必画出投影面的边框,也不注写 H、V、W 字样,也不必画出投影轴。这种不画投影面边框和投影轴的投影图称为“无轴投影”。

第25页:三等关系与度量关系

形体的 X 轴方向尺寸称为长度,Y 轴方向尺寸称为宽度,Z 轴方向尺寸称为高度。投影关系即“三等关系”:

  • 长对正
  • 高平齐
  • 宽相等

第26页:三面投影的位置关系

每个投影图都可反映出其中四个方位:

  • V 面投影反映形体的上下、左右关系
  • H 面投影反映形体的前后、左右关系
  • W 面投影反映形体的前后、上下关系

第27页:三面投影图的作图步骤

2.3.4 三面投影图的作图方法和符号规定:

  1. 在图纸上先画出水平和垂直十字相交线,作为正投影图中的投影轴。
  2. 根据形体在三投影面体系中的放置位置,先画出能够反映形体特征的 V 面投影图或 H 面投影图。
  3. 根据投影关系,由“长对正”画出 H 面或 V 面投影图;由“高平齐”把 V 面投影中涉及高度的各相应部位用水平线拉向 W 面投影面;由“宽相等”,用过原点 O 作45°斜线或以 O 为圆心作圆弧的方法得到引线在 W 投影面上与“等高”水平线的交点,连结关联点得到 W 面投影图。

第28页:三面投影作图步骤图示

本页以图示方式演示三面正投影图的作图方法与步骤,源文件未提取到说明文字。建议对照原图跟踪长对正、高平齐、宽相等三条连线。

第29页:点线面符号标注

为了作图准确和便于校核,作图时可把所画形体上的点、线、面用符号(字母或数字)标注,如本页图示。

第30页:点的单面投影

空间点 A 在 H 面上的投影,是过 A 点向 H 面引一条垂线,该垂线与 H 面的交点 a,称为空间点 A 在 H 面上的正投影。

第31页:点的三面投影与字母规定

通常我们用大写字母表示空间的点,相应的小写字母表示其水平投影,小写字母加一撇表示其正面投影,小写字母加两撇表示其侧面投影。

本页图示点 A 在 H、V、W 三面投影体系中的投影 a、a′、a″ 及投影轴标记。

第32页:点的三面投影图

本页为点的三面投影图,展示空间点 A 展开到同一平面后的 a、a′、a″ 位置关系及 X、Y、Z 投影轴的展开画法。

第33页:点的投影与坐标的关系

  • A 点的 X 坐标=a′az=a″ay
  • A 点的 Y 坐标=aax=a″az
  • A 点的 Z 坐标=a′ax=aay

第34页:点的投影特性

  1. 点 A 的 V 面投影和 H 面投影的连线垂直于 OX 轴,即 a′a⊥OX(长对正)。
  2. 点 A 的 V 面投影和 W 面投影的连线垂直于 OZ 轴,即 a′a″⊥OZ(高平齐)。
  3. 点 A 的 H 面投影到 OX 轴的距离等于其 W 面投影到 OZ 轴的距离,即 aax=a″az(宽相等),可以用圆弧或45°线来反映该关系。

第35页:空间点的投影

本页为各种位置点中的空间点 A 的图示:点 A 位于三投影面体系中,其三面投影 a、a′、a″ 分别落在 H、V、W 面上,并可由三个坐标确定。

第36页:特殊位置点的投影

本页图示特殊位置点的投影:位于投影面上的点、位于投影轴上的点以及与原点重合的点,其投影分别有一个或两个坐标为零而与投影轴或原点重合。

第37页:应用案例2-1

应用案例2-1:已知四点 A、B、C、D 分别位于投影面和投影轴上,求作各点的三面投影。作图依据是点的投影特性与坐标关系,位于投影面上的点有一个坐标为0,位于投影轴上的点有两个坐标为0。

第38页:应用案例2-2

应用案例2-2:已知点的两面投影,求其第三投影。作图时依据长对正、高平齐、宽相等,并借助过原点 O 的45°斜线传递宽度。

第39页:两点的相对位置

两点的相对位置是根据两点相对于投影面的距离远近(或坐标大小)来确定的:

  • X 坐标值大的点在左
  • Y 坐标值大的点在前
  • Z 坐标值大的点在上

第40页:重影点的概念

重影点
若两点位于同一条垂直某投影面的投射线上,则这两点在该投影面上的投影重合,这两点称为该投影面的重影点。

第41页:重影点的可见性判断

判断重影点的可见性时,需要看重影点在另一投影面上的投影:坐标值大的点投影可见,反之不可见,不可见点的投影加括号表示。

第42页:应用案例2-3

应用案例2-3:已知 A 点在 B 点的右10毫米、前6毫米、上12毫米,求 A 点的投影。作图时由 B 点投影出发,按 X 方向量取10、Y 方向量取6、Z 方向量取12,得到 A 点的三面投影。

第43页:直线投影的形成

由于直线的投影一般情况下仍为直线,且两点决定一直线,故要获得直线的投影,只需作出已知直线上两个点的投影,再将它们相连即可。

第44页:直线对投影面的倾角

直线与 H、V、W 三投影面的夹角称为直线对投影面的倾角,分别用 α、β、γ 表示。

第45页:投影面平行线的分类

投影面平行线是平行于一个投影面、同时倾斜于其它两个投影面的直线:

  • 水平线:平行于 H 面,同时倾斜于 V、W 面的直线
  • 正平线:平行于 V 面,同时倾斜于 H、W 面的直线
  • 侧平线:平行于 W 面,同时倾斜于 H、V 面的直线

第46页:正平线的投影特性

正平线(平行 V 面,同时倾斜于 H、W 面的直线):正面投影反映实长及倾角 α、γ,水平投影及侧面投影垂直于 OY 轴。

第47页:水平线的投影特性

水平线(平行 H 面,同时倾斜于 V、W 面的直线):水平投影反映实长及倾角 β、γ,正面投影及侧面投影垂直于 OZ 轴。

第48页:侧平线的投影特性

侧平线(平行 W 面,同时倾斜于 H、V 面的直线):侧面投影反映实长及倾角 α、β,水平投影及正面投影垂直于 OX 轴。

第49页:投影面平行线的投影特性

  1. 直线在它所平行的投影面上的投影反映实长,且反映对其他两个投影面倾角的实形。
  2. 该直线在其他两个投影面上的投影分别平行于相应的投影轴,且小于实长。

事实上,在直线的三面投影中,若有两面投影垂直于同一投影轴,而另一投影处于倾斜状态,则该直线必平行于倾斜投影所在的投影面,且反映与其他两投影面夹角的实形。

第50页:投影面垂直线的分类

投影面垂直线是垂直于一个投影面、同时平行于其它两个投影面的直线:

  • 铅垂线:垂直于 H 面,同时平行于 V、W 面的直线
  • 正垂线:垂直于 V 面,同时平行于 H、W 面的直线
  • 侧垂线:垂直于 W 面,同时平行于 H、V 面的直线

第51页:铅垂线的投影特性

铅垂线(垂直于 H 面,同时平行于 V、W 面的直线):水平投影积聚为一点 a(b);正面投影及侧面投影平行于 OZ 轴,且反映实长。

第52页:正垂线的投影特性

正垂线(垂直于 V 面,同时平行于 H、W 面的直线):正面投影积聚为一点 a′(b′);水平投影及侧面投影平行于 OY 轴,且反映实长。

第53页:侧垂线的投影特性

侧垂线(垂直于 W 面,同时平行于 H、V 面的直线):侧面投影积聚为一点 a″(b″);水平投影及正面投影平行于 OX 轴,且反映实长。

第54页:投影面垂直线的投影特性

  1. 直线在它所垂直的投影面上的投影积聚成一点。
  2. 该直线在其他两个投影面上的投影分别垂直于相应的投影轴,且都等于该直线的实长。

事实上,在直线的三面投影中,若有两面投影平行于同一投影轴,则另一投影必积聚为一点;只要空间直线的三面投影中有一面投影积聚为一点,则该直线必垂直于积聚投影所在的投影面。

第55页:一般位置直线

对三个投影面都倾斜的直线称为一般位置直线,其与三投影面的倾角分别用 α、β、γ 表示。

第56页:一般位置直线的投影特性

  1. 三面投影均不反映直线的实长(均小于实长)。
  2. 直线与投影面之间的倾角在投影图中均不反映实形。

事实上,只要空间直线的任意两个投影都呈倾斜状态,则该直线一定是一条一般位置直线。

第57页:应用案例2-4

应用案例2-4:已知铅垂线 AB 的一个端点 A 的投影 a、a′,AB=12mm,并知 B 点在 A 点的正上方,求 AB 的三面投影。作图依据铅垂线的积聚性:水平投影积聚为一点,其余两投影平行于 OZ 轴并等于实长12mm。

第58页:直线上的点

从属性
若点在直线上,则点的各个投影必在直线的各同面投影上。利用这一特性可以在直线上找点,或判断已知点是否在直线上。
定比性
属于线段上的点分割线段之比等于其投影之比,即 AC∶CB=ac∶cb=a′c′∶c′b′=a″c″∶c″b″。

利用定比性,在不作侧面投影的情况下,可以在侧平线上找点或判断已知点是否在侧平线上。

第59页:应用案例2-5

应用案例2-5:已知线段 AB 的投影图,求作 AB 上的 C 点,使 AC∶CB=2∶3。作图时把任一投影分成五等份,按定比性取第二等分点即为 c,再按投影关系求出 c′。

第60页:两直线平行

两直线在空间互相平行,则它们的同面投影也相互平行。反之,若两直线的各个同面投影均相互平行,则该两直线在空间也一定相互平行。

第61页:两直线相交

两直线相交必有一个公共交点:若空间两直线相交,则它们的各同面投影均相交,且交点符合点的投影规律;反之亦然。

第62页:两直线交叉

空间两直线既不平行也不相交时,称为交叉。交叉两直线的同面投影可能相交,但其交点不符合点的投影规律,而是重影点。

第63页:两直线的重影点

重影点:分属不同直线,但位于同一条投影线上的点。判别重影点的投影是否可见,是判断交叉两直线相对位置的关键。

第64页:重影点可见性的判别

  1. 判别 H 面重影点的可见性,必须从 H 面投影向 V 面投影引垂线,较高的一点看得见,较低的一点则看不见。
  2. 判别 V 面重影点的可见性,必须从 V 面投影向 H 面投影引垂线,较前的一点看得见,较后的一点则看不见。

第65页:平面的表示法

2.6.1 平面的表示法:

  1. 不在一直线上的三个点
  2. 一直线和直线外一点
  3. 相交两直线
  4. 平行两直线
  5. 任意平面图形

平面的迹线表示法:平面的迹线为平面与投影面的交线,特殊位置平面用具有积聚性的一条边线(迹线)来表示。

第66页:几何元素表示法

本页以五组投影图示用几何元素表示平面的五种形式:不在一直线上的三个点、一直线和直线外一点、相交两直线、平行两直线、任意平面图形。

第67页:平面的迹线表示法

本页为平面的迹线表示法图示:平面与投影面的交线称为迹线,分别记为 PH、PV、PW,特殊位置平面可用具有积聚性的迹线表示。

第68页:各种位置平面的分类

  • 投影面垂直面:铅垂面、正垂面、侧垂面
  • 投影面平行面:水平面、正平面、侧平面
  • 一般位置平面

第69页:铅垂面的投影特性

  1. 水平投影 abc 积聚为一条直线
  2. 正面投影 a′b′c′、侧面投影 a″b″c″ 为 △ABC 的类似形
  3. abc 与 OX、OY 的夹角反映 β、γ 角的真实大小

第70页:正垂面的投影特性

  1. 正面投影 a′b′c′ 积聚为一条直线
  2. 水平投影 abc、侧面投影 a″b″c″ 是 △ABC 的类似形
  3. a′b′c′ 与 OX、OZ 的夹角反映 α、γ 角的真实大小

第71页:侧垂面的投影特性

  1. 侧面投影 a″b″c″ 积聚为一条直线
  2. 水平投影 abc、正面投影 a′b′c′ 为 △ABC 的类似形
  3. a″b″c″ 与 OZ、OY 的夹角反映 α、β 角的真实大小

第72页:水平面的投影特性

  1. 正面投影 a′b′c′、侧面投影 a″b″c″ 积聚为一条直线,具有积聚性
  2. 水平投影 abc 反映 △ABC 实形

第73页:正平面的投影特性

  1. 水平投影 abc、侧面投影 a″b″c″ 积聚为一条直线,具有积聚性
  2. 正面投影 a′b′c′ 反映 △ABC 实形

第74页:侧平面的投影特性

  1. 水平投影 abc、正面投影 a′b′c′ 积聚为一条直线,具有积聚性
  2. 侧面投影 a″b″c″ 反映 △ABC 实形

第75页:一般位置平面的投影特性

  1. 水平投影 abc、正面投影 a′b′c′、侧面投影 a″b″c″ 均为 △ABC 的类似形
  2. 不反映 α、β、γ 的真实角度

第76页:平面上的点和直线

平面内的点
点在平面内的几何条件是:点在平面内的某一直线上。
平面内的直线
直线在平面内的几何条件是:①通过平面上的两点;②通过平面上的一点且平行于平面上的一条直线。

在平面上取点、直线的作图,实质上就是在平面内作辅助线的问题,可解决三类问题:判别已知点、线是否属于已知平面;完成已知平面上的点和直线的投影;完成多边形的投影。

第77页:应用案例2-6

应用案例2-6:已知 △ABC 给定一平面,(1)判断点 K 是否属于该平面;(2)已知平面上一点 E 的正面投影 e′,作出水平投影 e。作图时在平面内过已知点作辅助线,再利用从属性求其余投影。

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