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04 第3章 立体的投影.pptx

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本课件先讲棱柱、棱锥等平面立体的投影与表面取点,再讲圆柱、圆锥、圆球等曲面立体的形成、投影分析与表面取点的素线法和纬圆法;随后进入切割体,讨论截交线的性质与求法,最后是相贯体相贯线的求法与典型案例。

第三章立体的投影章节页,列出平面立体投影、曲面立体投影、切割体投影与相贯体投影四节
棱柱体构造说明页,说明棱柱由两底面与侧棱面组成并按侧棱线数目与倾斜情况分类
四棱柱体投影分析页,说明上下底面为水平面、前后棱面为正平面、左右棱面为侧平面
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第1页:第3章立体的投影

本页为第3章章节页,本章内容包括:

  • 3.1 平面立体的投影
  • 3.2 曲面立体的投影
  • 3.3 切割体投影
  • 3.4 相贯体投影

第2页:棱柱体的组成与分类

棱柱由两个底面和若干个侧棱面组成,其特点是各侧棱线相互平行、上下面相互平行。

  • 按侧棱线的数目分为三棱柱、四棱柱、五棱柱、六棱柱等
  • 侧棱线与底面垂直的棱柱称为直棱柱,侧棱线与底面倾斜的棱柱称为斜棱柱
  • 上下底面均为正多边形的直棱柱称为正棱柱

第3页:四棱柱体的投影

在图示情况下,四棱柱的上、下底面为水平面,两者的水平投影重影且反映实形,正面投影和侧面投影积聚为水平线。

  • 前、后两棱面为正平面,两者的正面投影重影且反映实形,水平投影和侧面投影积聚为垂直于 OY 轴的直线段
  • 左、右两个棱面均为侧平面,两者的侧面投影重影且反映实形,水平投影和正面投影积聚为垂直于 OX 轴的直线段

第4页:棱柱体的投影特性

  • 直棱柱的投影特性:一个投影为多边形,另外两个投影轮廓线为矩形
  • 绘制平面立体中所有轮廓线(棱线及边)的投影,不可见的线用虚线表示
  • 每一个投影图中均包含立体的所有几何元素
  • 投影规律:长对正、宽相等、高平齐,可用45°辅助线传递宽度

第5页:六棱柱体的投影

在图示情况下,六棱柱的上、下底面为水平面,两者的水平投影重影且反映实形,正面投影和侧面投影积聚为水平线。

  • 前、后两棱面为正平面,正面投影重影且反映实形
  • 左边两个棱面和右边两个棱面均为铅垂面,其水平投影积聚为等于底面边长的线段,正面投影和侧面投影均为矩形,但不反映实形

第6页:六棱柱体的投影特性

本页为六棱柱体的投影特性图示:水平投影为反映实形的正六边形,正面与侧面投影为由可见与不可见棱线组成的矩形,宽度方向可用45°辅助线传递。

第7页:棱柱表面取点与可见性

点的可见性判断:点所在表面的投影可见,点的投影也可见;若点所在表面的投影不可见,点的投影也不可见;若点所在表面的投影积聚成直线,点的投影认为可见。

  1. 确定点所在的平面并分析该平面的投影特性
  2. 根据投影规律作出点的投影,并判别可见性(不可见投影加括号表示)

第8页:三棱柱的投影

本页为三棱柱的三面投影图示,源文件未提取到说明文字。建议对照原图分析各棱面相对于投影面的位置及棱线的可见性。

第9页:棱锥体的投影

在图示情况下,由于底面为水平面,所以它的水平投影反映实形,正面投影和侧面投影积聚为水平线。

  • 后棱面 SAC 为侧垂面,其侧面投影积聚为一条斜线段,正面投影和水平投影都是三角形
  • 左、右两个棱面 SAB、SBC 均为一般位置平面,所以它们的三个投影均为三角形

第10页:棱锥体的投影特性

本页为棱锥体的投影特性图示:底面投影反映实形,各棱面投影为三角形,不可见棱线用虚线表示,可用45°辅助线保证宽相等。

第11页:平面立体表面上的点和直线

要取得平面立体表面上的点和直线的投影,可采用辅助线法(简单情况下可直接根据点的投影规律获得)。由于立体是不透明的,因此还要判断所求出的投影的可见性。

  • 点、线投影的可见性判别:平面可见,则面上的点可见;点可见,则其连线可见;否则就不可见

第12页:应用案例3-1

应用案例3-1:已知立体表面上点、线的部分投影,求作其余投影并判别可见性。作图时先确定点所在的棱面,再用辅助线法求点,最后按所在面的可见性加括号或取整。

第13页:曲面立体概述

曲面立体是工程中常见的几何形体,由曲面或曲面和平面所围成。最常见的曲面立体有圆柱、圆锥、球、环等。

第14页:圆柱的形成

圆柱面的形成
由一直线(母线)绕与之平行的轴线回转而成。
母线与素线
直线 AA1 称为母线,母线在回转面上的任一位置称为素线;圆柱面上的素线都是平行于轴线的直线。

圆柱表面由上、下底面圆和圆柱面组成。

第15页:圆柱的素线与母线图示

本页图示圆柱面的形成:直线 AA1 为母线,绕与之平行的轴线 OO1 回转,母线在回转面上的任一位置称为素线,圆柱面上的素线都平行于轴线。

第16页:圆锥面的形成

两条相交的直线,以一条为母线、另一条为轴线回转,所得的曲面即为圆锥面。由圆锥面和底面围成的立体,就是圆锥体(也可以看作是由直角三角形绕一直角边旋转而成)。

第17页:圆锥的投影分析

回转轴垂直于 H 面时,圆锥的水平投影是一个圆,这个圆是圆锥底圆和圆锥面的重合投影,反映底圆实形,回转轴的投影积聚在圆心上,锥顶的投影也落在圆心上(通常用细点画线画出十字对称中心线)。

正面投影和侧面投影是两个相等的等腰三角形,高度等于圆锥的高度,底边长等于圆锥底圆的直径,回转轴的投影用细点画线表示。

第18页:圆球体的投影

球体的三个投影为直径相等并等于球体直径的圆,但这三个圆并不是球体上同一个圆周的投影。

第19页:圆柱体表面上点的投影

圆柱体表面上点的投影可利用投影的积聚性求出:先在积聚为圆的投影上定点,再按投影关系求出其余投影,并按点所处前半或后半圆柱面判别可见性。

第20页:圆锥体表面上取点

  1. 纬圆法:在圆锥面上作辅助纬圆,先求纬圆的各投影,再在纬圆上定点。
  2. 素线法:过锥顶作辅助素线,先求素线的各投影,再在素线上定点。

判别可见性时,位于前半锥面的点可见,位于后半锥面的点不可见。

第21页:素线法取点示例

本页为在圆锥表面上取点的素线法示例:已知点 M 的水平投影 m,连锥顶 S 与 m 得辅助素线,求出素线的正面与侧面投影后,在其上定出 m′、m″,并判别可见性。

第22页:纬圆法取点示例

本页为在圆锥表面上取点的纬圆法示例:已知点 M 的正面投影 m′,过 m′ 作辅助纬圆,先作出纬圆的水平投影圆,再在其上定出 m,最后按投影关系求出 m″。

第23页:圆球体表面上取点

圆球体表面上点的投影采用纬圆法:过已知点作平行于某一投影面的辅助圆,作出该圆的各投影后在其上定点,再判别可见性。

第24页:截交线的概念与性质

截交线
立体被平面截切所产生的表面交线,称为截交线。
  1. 由于立体都有一定的范围,故截交线一定是封闭的平面图形。
  2. 截交线既在截平面上,又在立体的表面上,故截交线是截平面与立体表面的共有点。

因此求截交线的问题可以归结为求截切平面与立体表面共有点的问题,进一步可归结为立体表面取点问题。

第25页:截交线的形状图示

本页以图示方式标出截平面、截交线、截断面与截交点:截平面与立体相交产生截交线,截交线围成的平面图形称为截断面。

第26页:平面截割平面体的截交线性质

  • 闭合性:截交线一定是闭合的平面多边形,多边形的各顶点就是平面立体的棱线和截平面的交点。
  • 共有性:截交线既从属于截平面,又从属于立体表面。

第27页:截交线的求法

  • 交点法:求出平面立体的棱线和截平面的交点。
  • 交线法:求出平面立体的棱面和截平面的交线。
  • 实际作图时常采用交点法。

交点求出后的连接原则是:位于同一棱面上的两个交点才能连接;同时要注意可见性——可见棱面上的两点用实线连接,不可见棱面上的两点用虚线连接。

第28页:应用案例3-2

应用案例3-2:求三棱锥 S-ABC 被正垂面截割后的 H 面投影和断面的 H 面投影。作图时先求各棱线与截平面的交点,再按同一棱面相连的原则连线。

第29页:应用案例3-3

应用案例3-3:已知带缺口三棱柱的 V 面投影和 H 面投影轮廓,要求补全该三棱柱的 H 面和 W 面投影。缺口由水平面、正垂面与侧平面组合截切形成。

第30页:应用案例3-4

应用案例3-4:已知三棱柱的两面投影和正垂面 P 的迹线 PV,求作三棱柱的 W 面投影,以及 P 平面与三棱柱的截交线。作图分两步:先作三棱柱的 W 面投影,再作截交线的三面投影。

第31页:应用案例3-5

应用案例3-5:补出立体被截割后的投影。作图时先分析各截平面与投影面的相对位置,再求截交点并依次连线。

第32页:应用案例3-6

应用案例3-6:有一个具有三棱柱通孔的四棱柱,左端是由一个正垂面 P 截切而形成的倾斜于 H 面的端面,已知它的 V 面投影和 W 面投影,求作这个棱柱的 H 面投影。

第33页:平面截割曲面体的截交线

平面截割曲面体,也叫平面与曲面立体相交,所得截交线一般情况下是平面曲线,或是由曲线和直线围合而成的平面图形。截交线同样具有闭合性和共有性的特点,求出公共点的投影并连线即为截交线的投影。

第34页:曲面体截交线的求法

表面取点法:

  1. 素线法:在曲面立体的表面上取若干素线,求出素线与截平面的交点,然后依次光滑连接。
  2. 纬圆法:在曲面立体的表面上取若干纬圆,求出纬圆与截平面的交点,然后依次光滑连接。

第35页:曲面体截交线的作图步骤

  1. 分析曲面体的形状以及截平面与曲面体轴线的相对位置,确定截交线的形状。
  2. 分析截平面与投影面的相对位置,明确截交线的投影特性(如积聚性、相仿性),找出已知投影,预见未知投影。
  3. 求出特殊位置点的投影(最上、最下、最左、最右、最前、最后点及轮廓线上的点等)。
  4. 根据需要求出若干一般位置点的投影。
  5. 光滑且顺序地连接各点,作出截交线,并判别可见性。
  6. 整理轮廓线。

第36页:圆柱体的截交线

  1. 截平面平行于回转轴或通过回转轴时,截交线为两条素线。
  2. 截平面垂直于回转轴时,截交线为一个纬圆。
  3. 截平面倾斜于回转轴时,截交线为椭圆。

倾斜截切所得椭圆的短轴长度等于圆柱的直径,长轴长度随截平面对轴线的倾角不同而变化。

第37页:圆柱截交线的三种情况

平面与圆柱面相交时,根据平面与圆柱轴线的相对位置不同,其截交线有三种情况:圆、椭圆和矩形。

第38页:应用案例3-7

应用案例3-7:求圆柱体截交线。解题步骤:

  1. 进行线面分析,判断截交线的形状和特点
  2. 作特殊位置点的投影
  3. 作一般位置点的投影
  4. 画截交线
  5. 整理轮廓

第39页:圆锥体的截交线

平面截割圆锥体时,根据截平面与圆锥轴线的相对位置不同,截交线有圆、三角形、椭圆、双曲线、抛物线五种形式。

第40页:求圆锥体截交线

本页为求圆锥体截交线的作图图示:先求特殊点,再用素线法或纬圆法求一般点,最后光滑连接并整理轮廓线。

第41页:圆球体上的截交线

球体被任意方向的平面截割,其截交线在空间都是圆。

截交线圆的大小取决于截平面到球心的距离,其投影则随截平面与投影面的相对位置而呈圆、椭圆或直线。

第42页:圆球截交线的投影图示

由于截平面相对于投影面的位置不同,圆球截交线的投影可能是圆、椭圆或直线。建议对照原图掌握三种投影形式的判定。

第43页:相贯体的概念

相贯体与相贯线
两立体相交称为两立体相贯,两个基本立体形成的组合体称为相贯体,其表面的交线称为相贯线。
  1. 公共性:相贯线上的点是两立体表面的共有点。
  2. 封闭性:两平面立体的相贯线一般是封闭的空间折线。

第44页:相贯线的性质和求法

相贯线和截交线一样具有闭合性和共有性的特点,但相贯线通常是闭合的空间折线,而不是平面的多边形。求法有三种:

  1. 直接作图法:适用于两立体相贯时有一个立体在投影面上有积聚投影的情况。
  2. 辅助直线法:适用于已知相贯点的某面投影,求其它投影面上投影的情况。
  3. 辅助平面法:适用于相贯两立体均无积聚投影或其它情况。

可见性判别原则:只有当相交的两个棱面的同面投影均属可见时,其交线在该投影面上的投影才可见;其中一个棱面不可见时,其交线就不可见。

第45页:两平面立体相交

两平面立体相交时,相贯线上各个折点是平面体上参与相交的棱线或底面边线与另一平面体表面的交点,每段折线是两平面立体中两相交棱面的交线。所以,求两立体表面交线仍然是求平面上点的投影问题。

第46页:应用案例3-8

应用案例3-8:求作两个四棱柱的相贯线。要求相贯线先求贯穿点,连接贯穿点得到相贯线;贯穿点就是棱线与棱面的交点(线面相交问题)。可见性判别:只要位于两立体都可见的侧面上的交线,则相贯线可见;只要一个侧面不可见,其上的交线就不可见。

第47页:应用案例3-9

应用案例3-9:已知烟囱与屋面的 H 面投影和 V 面投影轮廓,求它们的 V 面投影。作图时分析屋檐线与屋脊线,求出烟囱棱线与屋面各棱面的贯穿点后连线。

第48页:应用案例3-10

应用案例3-10:已知四棱柱与三棱锥的三面投影轮廓,求它们相贯后的三面投影。作图时逐一求出各棱线与另一立体表面的贯穿点,再按可见性连线。

第49页:应用案例3-11

应用案例3-11:已知一个三棱锥中间被挖出一个矩形孔,其 V 面投影已知,补全 H、W 两面投影。作图时把孔壁看作正垂面与侧平面的组合截切。

第50页:应用案例3-12

应用案例3-12:已知一个三棱锥中间被挖出一个矩形孔,其 V 面投影已知,补全 H、W 两面投影。本页给出完整作图结果与各贯穿点编号。

第51页:相贯体作图图示

本页为三棱锥与四棱柱相贯的投影作图图示,源文件未提取到说明文字。建议对照原图核对各贯穿点的编号与连线。

第52页:应用案例3-13

应用案例3-13:求三棱锥与四棱柱的相贯线。作图时依次求出四棱柱各棱线与三棱锥棱面的贯穿点,再按同一棱面相连并判别可见性。

第53页:应用案例3-14

应用案例3-14:求三棱锥与四棱柱的相贯线。本页给出完整三面投影及各贯穿点、相贯线连线的作图结果。

第54页:平面立体与曲面立体相交的形状

平面立体与曲面立体相交,一般情况下,相贯线是由若干段平面曲线或平面曲线和直线围成。

第55页:相贯线的组成分析

平面立体和曲面立体相交也称相贯,所得的相贯线一般是由若干段平面曲线或平面曲线和直线所围成。各段曲线就是平面立体的各棱面截割曲面体所得的截交线;每一段相贯线的转折点,就是平面立体的棱线与曲面立体相交的贯穿点。

第56页:平面立体与曲面立体相贯线的求法

求平面立体与曲面立体的相贯线,可归结为求平面与曲面立体的截交线和直线与曲面立体的贯穿点。通常情况下,先求出贯穿点(即相贯线的转折点),再按照求曲面立体的截交线的方法求出各段相贯线。

第57页:应用案例3-15

应用案例3-15:已知四棱柱与圆柱相贯,完成该相贯体的各个投影。由于四棱柱的上下两个水平面和前后两个正平面与圆柱相交并对称,所以相贯线也对称:相贯线的侧面投影积聚在长方形上,水平投影积聚在圆上,正面投影中前后两平面截切圆柱得两条素线、上下两平面截切圆柱得圆弧并积聚成直线。

第58页:两曲面立体相交

两曲面立体相交所得的相贯线,一般情况下是空间曲线,特殊情况下是平面曲线或直线。本页图示空间曲线、圆、直线与圆的组合、两个椭圆等形式。

第59页:曲面立体相贯线的求法

  1. 若相贯线的两个投影都已知,可采用表面取点法或由二求三的方法。
  2. 若相贯线的一个投影已知,可采用辅助平面法及表面取点法。
  3. 若相贯线的三个投影均未知,采用辅助平面法。

注意:为使作图简便,一定要使选用的辅助平面与曲面立体的截交线是直线或圆,并且其投影也是直线或圆。

第60页:曲面立体相贯线的作图步骤

  1. 进行线面分析,判断曲面立体的形状、大小、相对位置。
  2. 分析相贯线的形状。
  3. 分析曲面立体的哪个投影具有积聚性,相贯线的哪个投影已知、哪个投影要求。
  4. 作出相贯线上特殊点的投影。
  5. 根据需要作出若干一般位置点的投影。
  6. 光滑并顺序地连接各点作出相贯线,并判断可见性。
  7. 整理轮廓线。

第61页:应用案例3-16

应用案例3-16:求两个圆柱体的相贯线。由于相贯线的水平投影和侧面投影已知,可采用表面取点法求出相贯线的正面投影,先求特殊点,再求一般点,最后光滑连接并判别可见性。

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