Способ вспомогательных сфер.

ВВЕДЕНИЕ

При выполнении машиностроительных и строительных чертежей используются геометрические построения по выполнению проекций линий пересечения поверхностей.

Цель задания:

- оказание помощи студентам в их самостоятельной работе при выполнении расчетно-графической работы по теме «Взаимное пересечение кривых поверхностей»;

- закрепление и углубление теоретических положений по выполнению чертежа поверхности по заданным определителям и построению проекций линий пресечения поверхностей.

Даны общие принципы решения задач на построение проекций линий пересечения, основанные на анализе пересекающихся поверхностей. Приводятся примеры решения задач.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, изучающих курс начертательной геометрии.

1 СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ

1.1 Построить комплексный чертеж поверхностей по определителям.

1.2 Построить проекции линии пересечения поверхностей.

1.3 Выполнить развертку одной поверхности с нанесением линии пересечения.

2 УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

Студентом выполняется индивидуальный вариант задания (приложения Б.В).

2.1 По конспекту лекций, учебникам [1,2,3,4] и данным методическим указаниям изучить:

- классификацию и образование поверхностей, построение очерка поверхности по определителю;

- способы построения проекции линии пересечения поверхностей с применением вспомогательных секущих плоскостей (посредников) или поверхностей (сфер);

- способы построения развертки поверхностей.

2.2 На листе чертежной бумаги формата А2 или А3 начертить рамку и прямоугольник для основной надписи.

2.3 В левой половине листа по заданным координатам геометрической части определителя построить ортогональные проекции поверхностей.

2.4 Проанализировать положение пересекающихся поверхностей относительно плоскостей проекций П₁ и П₂, выбрать рациональный способ решения задачи.

2.5 Наметить расположение посредников.

2.6 Построить сначала опорные, а затем промежуточные точки линии пересечения, обозначить проекции полученных точек.

2.7 Соединить точки, принадлежащие соседним образующим, кривыми линиями для кривых поверхностей, а точки, лежащие на одной и той же грани, прямыми ломаными линиями для гранных поверхностей

2.8 Определить видимость участков линии пересечения на проекциях.

2.9 В правой половине листа над основной надписью поместить развертку одной из поверхностей и нанести на нее линию пересечения.

Все построения выполнить сначала в тонких линиях с помощью чертежных инструментов, затем произвести обводку карандашом или гелиевой ручкой следующим образом: исходные данные – черным цветом, вспомогательные построения- синим, результат построения – красным. Масштаб построения 2:1.

Толщину линии видимого контура (очерк поверхностей, линия пересечения, развертка) принять равной 0,8……1,0 мм., вспомогательных линий (оси проекций, линии связи, осевые и центровые линии поверхностей, штриховые линии невидимых элементов) – тонкими толщиной 0,3……0,5 мм.. В основной надписи в графе «Наименование чертежа» шрифтом №5 писать название работы: «Построение линии пересечения поверхностей». Основную надпись выполнить по форме 1ГОСТ 2.104-68. Данные определителя поверхностей поместить в таблице в левом нижнем углу поля чертежа.

Пример оформления чертежа представлен в приложении А.

Ниже дается теоретический материал иллюстрированный примерами и рисунками, некоторые из которых заимствованы из учебников по начертательной геометрии известных изданий [ 3,4 ].

3 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕСЕЧЕНИИ КРИВЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Линия пересечения двух поверхностей представляет собой пространственную кривую, которая может быть замкнутой, или распадаться на две и более части.

Линию пересечения строят, применяя вспомогательные плоскости или поверхности (посредники), пересекающие данные поверхности по каким-либо линиям. Точки пересечения этих линий принадлежат одновременно двум данным поверхностям, т.е. линии их пересечения. Взяв достаточное количество вспомогательных плоскостей (поверхностей), можно найти достаточное количество точек искомой линии. Вид посредника выбирается таким, чтобы он, пересекаясь с данными поверхностями, давал бы простые для построения линии (прямые, окружности), которые проецировались бы на одну из плоскостей проекции в натуральную величину. Часто в качестве посредников используют плоскости или сферы. Соответственно им различают способ вспомогательных плоскостей и способ сфер.

Каким бы способом не производилось построение линии пересечения поверхностей, при нахождении точек этой линии соблюдается определенная последовательность:

- определяют опорные точки;

- для более точного построения линии определяют промежуточные точки;

- определяют точки видимости;

- полученные точки соединяют плавной линией с учетом видимости участков линии на каждой плоскости проекции отдельно.

К опорным относятся точки, наиболее удаленные от плоскостей проекций, или приближенные к ним. По этим точкам можно определить характер кривой линии.

К промежуточным относят точки, расположенные между опорными. Для их определения пользуются вспомогательными секущими плоскостями (поверхностями).

К точкам видимости относятся точки, лежащие на крайних образующих поверхностей, т.е. на контурах каждой проекции поверхностей. Эти точки отделяют видимую часть кривой линии от невидимой.

4 СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОЕКЦИЙ ЛИНИИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ

4.1 Способ вспомогательных секущих плоскостей

Допустим даны две произвольные поверхности G и S ( рисунок 4.1.).

Чтобы определить точки, общие для этих поверхностей, рассекаем их вспомогательной плоскостью Q .

Рисунок 4.1 - Применение вспогательных секущих плоскостей

Строим линию m пересечения вспомогательной плоскости Q с заданной поверхностью G и линию пересечения l плоскости Q с поверхностью S.

Линии l и m пересекаются между собой в точках K и L, т.к. лежат в общей плоскости Q. Эти точки будут общими для поверхностей G и S и будут принадлежать линии их пересечения.

Способ секущихся плоскостей удобно применять, когда оси поверхностей вращения параллельны и одна из поверхностей занимает частное положение. Если оси поверхностей не параллельны (скрещиваются), то для упрощения построения линии пересечения целесообразно предварительно преобразовать чертеж в положение, при котором вспомогательные плоскости пересекают данные поверхности по простым линиям.

Пример 1. Построить проекцию линии пересечения двух поверхностей вращения G и S, с параллельными осями iиi¢. Поверхности заданы очерком проекций (рисунок 4.2.).

Решение.Проекция линий пересечения определяется крайними (опорными) точками 1,2,3, в пересечении линий очерка поверхностей.

Рисунок 4.2 - Пересечение поверхностей с параллельными осями

Промежуточные точки линии пересечения целесообразно определять с помощью вспомогательных горизонтальных плоскостей D, которые пересекают заданные поверхности по параллелям pи p¢. Полученные параллели, расположены в одной плоскости D и принадлежат поверхностям G и S.

Таким образом, пересекающиеся параллели определяют точки искомой линии пересечения q. Для получения достаточного количества точек необходимо вводить не одну, а несколько плоскостей

Пример 2. Построить линию пересечения прямого кругового конуса и кругового цилиндра, оси которых являются скрещивающимися прямыми (рисунок. 4.3.)

Решение. Рассечь обе фигуры семейством параллельных плоскостей так, чтобы в сечениях получились только прямые и окружности, невозможно. Поэтому построим вспомогательную проекцию фигур на плоскость П₄, расположив её перпендикулярно к оси цилиндра. На плоскости П₄ рассечём обе фигуры пучком плоскости D,S,L и Y, каждая из которых проходит через вершину конуса. Отметим положение вспомогательных проекций точек на плоскости П₄ пересечения основания конуса(А₄,В₄,С₄,D₄) и цилиндра (1₄,2₄,3₄…). На фронтальной проекции находим положение соответствующих образующих заданных фигур, по которым они рассекаются вспомогательными плоскостями D,S,L,Y. Точки пересечения этих образующих 1₂,2₂,3₂… определяют фронтальную проекцию линии пересечения.

Горизонтальные проекции этих точек 1₁,2₁,3₁… устанавливаются на пересечении линий связи с горизонтальными проекциями образующих конуса.

Видимость участков линии пересечения на каждой плоскости проекций устанавливается отдельно. На плоскости П₁ границей видимости служат проекции передней и задней образующих цилиндра.

Способ вспомогательных сфер.

Способ основывается на построении линии взаимного пересечения каждой из пересекаемых поверхностей вращения с соосно-расположенными сферами.

Поверхности вращения называются соосными, если их оси вращения совпадают. Две соосные поверхности вращения пересекаются по окружностям. Число окружностей равно числу описывающих эти окружности точек пересечения образующих, лежащих в одной меридиональной плоскости и по одну сторону от оси вращения.

Рисунок 4.3 - Пересечение конуса и цилиндра с скрещивающимися осями

На рисунке 4.4 приведены примеры пересечения со сферой цилиндра и конуса.

Сфера является соосной с данными поверхностями, т.к. центр сферы расположен на оси цилиндра и конуса. Получаемые в пересечении кривые представляют собой окружности, которые проецируют-

Рисунок 4.4 - Пересечение соосных поверхностей

ся на плоскость, параллельную оси поверхности, в виде отрезков прямых.

С помощью сферических поверхностей просто решаются задачи по определению линий пересечения двух произвольных поверхностей вращения, имеющих общую плоскость симметрии.

При этом возможны два случая:

1)если оси поверхностей пересекаются, то для определения линии пересечения поверхностей используют семейство концентрических сфер;

2)если оси не пересекаются, применяют эксцентрические сферы.

Рассмотрим каждый случай в отдельности.