logo search
Посібник2011

6 Узагальнені позиційні задачі. Розгортка поверхонь

Переріз поверхні площиною

При перерізанні поверхні з площиною одержують плоску лінію. Цю лінію будують за окремими точками. На початку побудови насамперед виявляють і будують опорні точки, що лежать на контурних лініях поверхні, а також точки на ребрах і лініях основи поверхні. У тих випадках, коли проекція лінії перерізу не повністю визначається цими точками, будують додаткові, проміжні точки, розташовані між опорними.

У даному розділі розглядаються випадки перерізу поверхні площинами особливого положення, тому що у випадку наявності січної площини загального положення креслення завжди можна перетворити так, щоб січна площина стала проеціюючою.

Рисунок 6.1

У випадку перерізугранноїповерхні площиною виходить плоска ламана лінія. Щоб побудувати цю лінію, досить визначититочки перетину зплощиною ребер і сторіноснови, якщо має місце перетинанняоснови, і з'єднати побудованіточки з урахуванням їх видимості (рис.6.1,а).Січна площинаΣзаймає фронтально проеціюючеположення, у цьому випадкуточки перетинання ребер визначаються без додаткових побудов:

AS ∩ Σ = 1 (12; l1); ВS ∩ Σ = 2 (22; 21); СS ∩ Σ = 3 (32; 31).

Тому що грань ACS відносно площини П1 невидима, то й лінія l1-31 теж невидима.

У випадку перерізу циліндричної поверхні обертання площиною можуть бути отримані наступні лінії (рис. 6.1,б):

На площину П1, перпендикулярну до осі обертання поверхні, коло та еліпс на поверхні циліндра проеціюються в коло, яке збігається з проекцією всієї поверхні.

При перерізанні конічної поверхні обертання площиною можуть бути отримані наступні лінії (рис. 6.2, а – д):

Проекції кривих ліній перерізів площиною конуса будуються за окремими точками (точки 2, 4 на рис. 6.2, б).

Рисунок 6.2

Рисунок 6.3

При перерізі сфери площиною завжди виходить коло. Якщо січна площина паралельна будь-якій площині проекцій, то на цю площину коло перерізу проеціюється без спотворення (рис. 6.3,а). Якщо січна площина займає проеціююче положення, то на площині проекцій, якій січна площина перпендикулярна (Σ_|_П2 рис. 6.3,б), коло перерізу зображується відрізком прямої (12 - 42), довжина якого дорівнює діаметру кола, а на іншій площині – еліпсом, велика вісь якого (51 - 61) дорівнює діаметру кола перерізу. Цей еліпс будують за точками. Точки видимості 2 і 3 відносно площини П1 лежать на екваторі сфери.

Задача побудови лінії перерізу трохи складніша при перерізі сфери площиною загального положення Θ (a ∩ h) (рис. 6.4).

Рисунок 6.4

Цей випадок можна звести до попереднього (рис. 6.3,б), якщо побудувати додаткові зображення сфери і січної площини на площині П4 _|_П1, причому П4 _|_h. Тоді площина стане проеціюючою Θ _|_ П4 у новій системі площин (рис. 6.4). На кресленні осі проекції проходять через центр сфери. На площині П4 відмічаємо проекції опорних точок: А4 – найнижчу точку перетину, В4 – найвищу, що дають величину діаметра d кола перерізу з центром у точці О (О4); Е4 ≡ F4 – на екваторі сфери – точки видимості лінії перетину відносно площини П1; С4 ≡ D4 ≡ O4 - горизонтальний діаметр CD, що визначає велику вісь еліпса – горизонтальну проекцію кола перерізу. Горизонтальна проекція перетину – еліпс – легко будується за великою C1D1 і малою А1В1 вісями. Фронтальна проекція кола теж еліпс, який можна побудувати за сполученими діаметрами A2B2 і C2D2 (висоти цих точок відмічені на площині П2 і на площині П4) за допомогою описаного паралелограма. Видимість кола перерізу відносно площини П2 визначається точками G і N, отриманими в перетині головного меридіана сфери f із площиною Φ. Для цього взята допоміжна площина рівня Ф: Ф ~ f; Ф ∩ Q = 2-3; f2 ∩ 22-32 = N2 і G2.

Метод ребер і метод граней

Метод ребер і метод граней використовується для знаходження лінії перетину гранної поверхні з площиною загального положення.

Метод ребер використовується при перерізі піраміди з площиною загального положення. В основі методу лежить заключення ребра піраміди в проеціюючу площину. На рис. 6.5 наведено приклад знаходження лінії перетину методом ребер.

Рисунок 6.5

Використовуючи збиральні властивості проектуючої площини, заключаємо ребро FS. Таким чином уже дану задачу розглядаємо як першу позиційну і знаходимо точку перетину ребра з площиною загального положення. Така побудова повторюється стільки разів, скільки ребер має піраміда. Отримавши всі точки на ребрах їх послідовно з’єднують, визначаючи одночасно видимість сторін фігури перетину.

Метод граней використовується у випадку перерізу прямої призми з площиною загального положення. Оскільки грані призми вже є проеціюючими площинами, то розв’язання задачі значно полегшується і зводиться до знаходження лінії перерізу двох площин, одна з яких є проеціючою (рис. 6.6).

Рисунок 6.6

Побудова розгортокповерхонь

Під час виготовлення різних конструкцій і виробів з листового матеріалу має велике значення побудова розгорток поверхонь. Якщо уявити собі поверхню як гнучку нерозтяжну плівку, то деякі з них шляхом вигину можна сполучити з площиною без розривів і деформацій. Такі поверхні належать до тих, що розгортаються, а отриману в результаті розгортання поверхні плоску фігуру називають розгорткою цієї поверхні. Ті поверхні, які не можна з’єднати без розривів і деформацій, належать до тих, що не розгортаються. На практиці виникає необхідність виготовлення з листового заліза не тільки площин, що розгортаються. Теоретично точно розгортаються тільки гранні поверхні, торси, конічні та циліндричні поверхні. При розгортанні конічних і циліндричних поверхонь загального вигляду в практиці їх апроксимують вписаними гранними поверхнями. У цьому випадку чим більше граней містить вписана поверхня, тим точніша її розгортка. Побудовані в такий спосіб розгортки поверхонь називають наближеними.

Щоб побудувати розгортки поверхонь, що не розгортаються, ці поверхні розбивають на частини, які можна приблизно замінити поверхнями, що розгортаються. Після цього будують розгортки цих частин, що у сумі дають умовну розгортку поверхні, які не розгортається.

Розгортки пірамідальних і конічних поверхонь

При розгортанні поверхні на площині кожній точці поверхні відповідає єдина точка на розгортці: лінія поверхні переходить у лінію розгортки; довжини ліній, величини плоских кутів і площ, обмежених замкнутими лініями, залишаються невиміряними. Таким чином, процес побудови розгортки зводиться до відшукування дійсної величини кожного елемента поверхні та зображення їх на площині.

Кожна бічна грань на розгортці піраміди будується як трикутник за трьома сторонами – спосіб тріанґуляції (рис. 6.7). CS – саме коротке бічне ребро, тому раціональніше уявно розрізати піраміду по цьому ребру. Для нанесення на розгортку точок D, Е і F, що відповідають вершинам перерізу піраміди площиною Σ, потрібно визначити дійсні відстані цих точок від вершини S. Після побудови розгортки бічної поверхні зрізаної частини піраміди потрібно прибудувати до неї трикутники АBС і DEF, що є дійсними величинами основи і перерізу піраміди.

Рисунок 6.7

На рис. 6.8 способом тріанґуляції побудовано розгортку конічної поверхні, що замінена поверхнею вписаної в неї дванадцятикутової піраміди. Розгортка являє собою симетричну фіґуру, тому що поверхня має площину симетрії Σ. У цій площині лежить найкоротша твірна S-6. По ній і виконаний розріз поверхні. Найдовша твірна S-0 є віссю симетрії розгортки поверхні.

Дійсні величини твірних визначені способом обертання навколо горизонтально проеціюючої прямої, що проходить через вершину S, як у попередній задачі. Від осі симетрії S-0 будуємо шість в один бік і шість в інший суміжних один до одного трикутників зі спільною вершиною S. Кожний із трикутників будуємо за трьома сторонами, при цьому дві сторони дорівнюють дійсним величинам твірних, а третя – хорді, що стягує дугу кола основи між сусідніми точками розподілу. Побудовані на розгортці точки 0, 1, 2, ... з'єднуються. Побудова розгортки значно спрощується, якщо поверхня зображена прямою пірамідою правильної форми чи прямим коловим конусом.

Рисунок 6.8

На рис. 6.9 наведено розгортку чотиригранної прямої піраміди. Побудова її спрощується тим, що твірні піраміди AS і CS паралельні фронтальній площині проекцій і на неї проеціюються у натуральну величини. Основа ж піраміди ABCD лежить у площині, паралельній горизонтальній площині проекцій, і на неї проеціююється натуральної величини. Для побудови розгортки досить побудувати сторону AS і зробити засічки радіусом дуги, рівним BS і АВ із точок S і А, відповідно одержимо точку В і т. д. Основу натуральної величини можна побудувати на базі однієї з її сторін (на рис. 6.8 – на базі сторони ВС). Положення точки на поверхні розгортки піраміди визначимо в наступному порядку: через фронтальну проекцію точки М (М2) проведемо горизонтальну лінію до перетину з проекціями ребр A2S2 і B2S2. Одержимо точки 1 і 2. На лінії AS розгортки від точки А відкладемо відрізок h, який отримано з точки 1, проведемо лінію 1-2 паралельно AD, на якій нанесемо точку М у тому положенні, яке вона займає на горизонтальній проекції лінії 1-2.

Рисунок 6.9

На рис. 6.10 наведено приклад побудови розгортки прямого колового конуса. Для побудови її використовуємо те, що обрисова твірна конуса l на фронтальну площину проеціююється дійсної величини. Вибравши положення вершини розгортки – точку S, радіусом l проводимо дугу і відкладаємо на ній 12 рівних частин, на які попередньо розділили коло основи конуса, зображеного на горизонтальній площині проекції в дійсну величину. Чим на більшу кількість рівних ділянок розділимо коло, тим точніше побудуємо розгортку. Положення точки М на розгортці поверхні конуса визначимо в такий спосіб: через фронтальну проекцію точки проведемо твірну і побудуємо її горизонтальну проекцію. Визначимо, що твірна перетнула основу конуса між точками 5 і 6. Точку К переносимо на дугу розгортки, розташувавши її між точками 5 і 6, і з'єднаємо з вершиною конуса розгортки S. З проекції M2 проведемо горизонтальну лінію до перетину з обрисовою твірною l і одержимо проекцію M2. Відстань від основи конуса до точки M2 є дійсним відрізком, який відкладаємо на розгортці від точки К на лінії KS. Отримана точка визначить дійсне положення точки M на розгортці. Таким чином, розгортку конічної поверхні побудували за допомогою сусідніх точок кола основи, у яку вписаний правильний дванадцятикутник, тобто конічна поверхня умовно замінена вписаною поверхнею, правильною дванадцятикутною пірамідою, а для побудови розгортки застосований спосіб тріанґуляції.

Рисунок 6.10

Розгорткипризматичних і циліндричних поверхонь

Розгорнення призматичних і циліндричних поверхонь будують способом нормального перерізу. Поверхню розсікають площиною, перпендикулярною до її твірних (ребер), і визначають дійсню величину нормального перерізу. Лінію нормального перерізу розгортають у пряму. Тоді твірні (ребра) поверхні при розгортці її на площину розташовуються перпендикулярно до розгортки лінії нормального перерізу, що беруть як базу відліку розмірів твірних (ребер).

Рисунок 6.11

На рис. 6.11 побудовано повну розгортку поверхні трикутної призми ABCDEF. Оскільки бічні ребра призми BE, AD і CF паралельні площині П2, то вони зображені на фронтальній площині проекцій дійсної величини. Площина нормального перерізу Σ (Σ2) є фронтально проеціюючою площиною. Нормальний переріз PQR призми побудовано дійсної величини на площині П4, паралельній площині Σ і перпендикулярній до площини П2. Лінію нормального перерізу розгортають на пряму і через точки Р, Q, R, і Р проводять прямі, перпендикулярні до розгорненої лінії нормального перетину. На кожному з побудованих перпендикулярів відкладають по два боки від лінії Р–Р відрізки бічних ребер, виміряні на площині П2 (до нормального перерізу і після нього). Відмічають точки ребер на розгортці А і D; С і F; В і Е, з'єднують їх відрізками прямих, що дають дійсну величину сторін основи призми. Приєднуючи до розгортки бічної поверхні призми обидві основи (трикутники АВС і DEF), отримують повну розгортку призми. На розгортку призми нанесено точку М, що належить грані призми ACFD, за допомогою допоміжної прямої, яка паралельна ребрам призми, і перетинає нормальний переріз у точці 1.

Рисунок 6.12

На рис. 6.12 побудовано розгортку бічної поверхні еліптичного циліндра, у який для побудови розгортки вписано дванадцятикутну призму. Поверхня має фронтальну площину симетрії. Найдовша твірна – нульова, найкоротша – шоста, по ній і зроблений розріз поверхні. Розгортка – фіґура симетрична відносно нульової твірної. Дійсну величину половини нормального перерізу поверхні площиною Σ побудовано на площині П4 – еліпс. Розгортають дугу напівеліпса в пряму 0–6 за допомогою хорд 04–14, ... 54–64, що замінюють криві ділянки еліпса. У точках 0, 1, ... 6 на розгортці будують перпендикуляри, на яких відкладають дійсну довжину ділянок, твірних поверхні (до нормального перерізу і після нього), виміряну на площині П2. Кінці відрізків з'єднуємо плавними кривими, що є розгорткою основ поверхні. За допомогою сьомої твірної на розгортці нанесено точку М поверхні.

Побудова розгорток призматичних і циліндричних поверхонь значно спрощується, якщо вони зображені простими прямими фігурами. Для прикладу на рис. 6.13 наведено розгортку тригранної призми правильної форми. Розгортку її будуємо, скориставшись тим, що ребра її АА, ВВ, СС паралельні фронтальній площині проекцій і проеціююється на неї в натуральну величину, а нижня ABC і верхня А'В'С' основи паралельні горизонтальній площині проекцій і проеціююється на неї в натуральну величину. Точку М на розгортці тригранної призми будують звичайним способом.

Рисунок 6.13

На рис. 6.14 наведено приклад побудови розгортки прямого колового циліндра. Її висота Н на фронтальну площину проекцій проеціююється в натуральну величину, а нижня і верхня основи паралельні горизонтальній площині проекцій і на неї проеціюються в натуральну величину. У цьому випадку розгортку циліндричної поверхні будуємо за допомогою хорд, що з'єднують сусідні точки розподілу кіл основ, у який вписаний правильний дванадцятикутник. У цьому випадку циліндричну поверхню умовно замінено поверхнею вписаної правильної дванадцятиграної призми, і розгортку циліндричної поверхні побудовано способом нормального перерізу. Положення точки М на розгортці циліндричної поверхні визначається звичайним способом.

Рисунок 6.14