Пересечение поверхности с плоскостью. Тела с вырезами

При пересечении поверхности с плоскостью в сечении получают плоскую линию. Эту линию строят по отдельным точкам. В начале построения сперва выявляют и строят опорные точки, лежащие на контурных линиях поверхности, а также точки на ребрах и линиях основания поверхности. В тех случаях, когда проекция линии пересечения не полностью определяется этими точками, строят дополнительные, промежуточные точки, расположенные между опорными.

В данном разделе рассматриваются случаи пересечения поверхности плоскостями частного положения, так как в случае наличия секущей плоскости общего положения чертеж всегда можно преобразовать так, чтобы секущая плоскость стала проецирующей (см рисунок 129).

В случае пересечения гранной поверхности плоскостью получается плоская ломаная линия. Чтобы построить эту линию, достаточно определить точки пересечения плоскостью ребер и сторон основания, если имеет место пересечение основания, и соединить построенные точки с учетом их видимости (рисунок 124, а). Так как в этом случае секущая плоскость Е занимает фронтальное проецирующее положение, то точки пересечения ребер определяются без дополнительных построений:

AS^Sum=1(1₂; l₁); Sum = (2₂; 2₁); CS^Sum = 3(3₂; 3₁).

Так как грань ACS относительно плоскости П\ невидима, то и линия l₁—3₁ тоже невидима. В случае пересечения цилиндрической поверхности вращения плоскостью могут быть получены следующие линии (рисунок 124, б):

- окружность, если секущая плоскость Г перпендикулярна оси вращения поверхности;

- эллипс, если секущая плоскость Sum не перпендикулярна и не параллельна оси вращения;

- две образующие прямые, если секущая плоскость U параллельна оси поверхности.

На плоскость П₁, перпендикулярную оси вращения поверхности, окружность и эллипс на поверхности цилиндра проецируются в окружность, совпадающую с проекцией всей поверхности.

Рисунок 124 - Пересечение гранной и цилиндрической поверхностей плоскостью

При пересечении конической поверхности вращения плоскостью могут быть получены следующие линии (рисунок 125, а — д):

окружность, если секущая плоскость Г перпендикулярна оси вращения (а);

эллипс, если секущая плоскость Sum¹ пересекает все образующие поверхности (б);

парабола, если секущая плоскость (Sum²) параллельна только одной образующей (S— 1) поверхности (в);

гипербола, если секущая плоскость (Sum³) параллельна двум образующим (S—5 и 5—6) поверхности (г);

две образующие (прямые), если секущая плоскость (Sum⁴) проходит через вершину S поверхности (д). Проекции кривых линий сечений плоскостью конуса строятся по отдельным точкам (точки 2, 4 на рисунке 125, б).

Рисунок 125 - Пересечение конической поверхности вращения плоскостью

При пересечении сферы плоскостью всегда получается окружность. Если секущая плоскость параллельна какой-либо плоскости проекций, то на эту плоскость окружность сечения проецируется без искажения (рисунок 126, а). Если секущая плоскость занимает проецирующее положение, то на плоскости проекций, которой секущая плоскость перпендикулярна (рисунок126, б—на фронтальной), окружность сечения изображается отрезком прямой (1₂—4₂), длина которого равна диаметру окружности, а на другой плоскости — эллипсом, большая ось которого (5₁—6₁) равна диаметру окружности сечения. Этот эллипс строят по точкам. Точки видимости 2 и 3 относительно плоскости П₁лежат на экваторе сферы.

Рисунок 126 - Пересечение сферы плоскостью

Задача построения линии пересечения несколько сложнее при пересечении сферы плоскостью общего положения (рисунок 127) Q(a^h).

Этот случай можно свести к предыдущему (см рисунок 126, б), если построить дополнительные изображения сферы и секущей плоскости на плоскости П₄ _|_П₁, причем П₄ _|_h (6). Тогда плоскость в станет проецирующей Q _|_П₄ в новой системе плоскостей (см рисунок 127). На чертеже оси проекции проходят через центр сферы. На плоскости П₄ отмечаем проекции опорных точек: А₄ — самой низкой точки сечения; В₄ — самой высокой, дающих величину диаметра d окружности сечения с центром в точке О (О₄); Е₄ = F₄— на экваторе сферы— точек видимости линии сечения относительно плоскости П₁, С₄ = D₄ = O₄ — горизонтального диаметра CD, определяющего большую ось эллипса, — горизонтальной проекции окружности сечения. Горизонтальная проекция сечения — эллипс — легко строится по большой C₁D₁и малой А₁В₁осям. Фронтальная проекция окружности тоже эллипс, который можно построить по сопряженным диаметрам A₂B₂и C₂D₂ (высоты этих точек отмечены на плоскости П₂ и на плоскости П₄) с помощью описанного параллелограмма. Видимость окружности сечения относительно плоскости П₂ определяется точками G и H, полученными в пересечении главного меридиана сферы f с плоскостью 9. Для этого взята вспомогательная плоскость уровня Ф:

Ф э f; Ф ^ Q = 2—3;

f₂^2₂—3₂ = H₂ и G₂.

Рисунок 127 - Построения линии пересечения сферы плоскостью общего положения

Линии среза получаются при пересечении поверхности вращения плоскостью, параллельной оси вращения поверхности. Линии среза часто встречаются на поверхностях деталей. На рисунке 128 построена линия среза комплексной поверхности, состоящей из поверхностей сферы и конуса, фронтальной плоскостью уровня Ф. Линия среза включает линию пересечения сферы (В₂—А₂— С₂) — часть окружности радиуса r— и линию пересечения конуса (В₂— D₂— С₂) — ветвь гиперболы, которую строят по отдельным точкам. В качестве вспомогательных секущих плоскостей для построения промежуточных точек берут плоскости, перпендикулярные оси вращения поверхностей.

Пересечение поверхностей геометрических фигур может быть осуществлено не одной, а несколькими секущими плоскостями. Как и в случае пересечения одной плоскостью, построение каждой линии пересечения упрощается, если секущие плоскости являются плоскостями частного положения.

Рисунок 128 - Линия среза комплексной поверхности

На рисунке 129, а по заданной фронтальной проекции выреза, выполненного в правильной треугольной пирамиде тремя фронтально-проецирующими плоскостями, построены горизонтальная и профильная проекции. При решении таких задач вначале анализируют форму каждой грани выреза. Сторонами этих многоугольников будут: 1) линии пересечения граней пирамиды с плоскостями выреза и 2) линии пересечения плоскостей выреза друг с другом. Вершинами: 1) точки пересечения ребер пирамиды с плоскостями выреза и 2) концы отрезков, по которым грани выреза пересекаются друг с другом. На рисунок 129, а плоскость I пересекает ребра пирамиды SА и SВ в точках 1 и 2, а с плоскостью III пересекается по отрезку 3—4; таким образом, форма грани 1 — четырехугольник 1—2—3—4. Аналогично в плоскости II получается четырехугольник 5—6—7—8. Вершинами четырехугольника 3—4—8—7 в грани III являются концы отрезков, по которым эта грань пересекается с гранями I и П. Стороны всех этих многоугольников составляют очертания выреза. Для получения их проекций на пл. П₁и П₃сначала нужно отметить фронтальные проекции (1₂ . . . 8₂) всех вершин, затем построить горизонтальные и профильные их проекции, после чего соединить на П₁и П₃вершины каждого многоугольника последовательно, с учетом видимости каждого отрезка. Грань I расположена горизонтально, поэтому на П₃ проецируется в горизонтальный отрезок. Грань пирамиды SAC профильно-проецирующая, поэтому все линии выреза, полученные в ней, на П₃проецируются в одну линию. При обводке чертежа нужно стереть или оставить тонкими линиями части вырезаемых ребер пирамиды.

На рисунке 129, б построены проекции правильной четырехугольной призмы с отверстием, ограниченным фронтально-проецирующими плоскостями.

Каждая грань выреза (I, II, III, IV) представляет собой плоский многоугольник, сторонами которого являются: 1) линии пересечения соответствующей секущей плоскости с гранями призмы и 2) линии пересечения плоскостей выреза друг с другом (отрезки 1—2; 3—4; 5—6; 7—8). Исходя из этого, имеем: грань I — трапеция 1—2—4—3; грань II — трапеция 3—4—6—5; грань III — прямоугольник 5—6—8—7; грань IV — шестиугольник 1—2—10—8—7—9. После анализа формы граней выреза производится построение проекций этих фигур на пл. П₁и П₃. На пл. П₁все линии контура совпадают с вырожденными проекциями соответствующих граней. Грани II и IV расположены горизонтально, поэтому на пл. П₃ проецируются в виде горизонтальных отрезков.

Рисунок 129 – Проекции треугольной пирамиды и и четырехугольной призмы с вырезами

На рисунке 130, а показано построение выреза в цилиндре. Вырез ограничен тремя гранями. Вертикальная грань ограничена двумя горизонтальными сквозными ребрами 55' и 66' и прямыми 5,6 и 5' 6' на боковой поверхности цилиндра. Наклонную грань ограничивают частью эллипса на боковой поверхности цилиндра и сквозным ребром 55'. Горизонтальная грань представляет собой плоскую фигуру, ограниченную частью окружности и прямой 66'.

Линии выреза, лежащие на боковой поверхности цилиндра, проецируются на окружность основания на П₁. Профильная их проекция строится по точкам измерения их глубин относительно плоскости симметрии цилиндра ф. Сквозные ребра 55' и 66' невидимы на П₁и П₃

На рисунке 130, б приведена задача построения выреза в конусе. Призматическое отверстие в конусе имеет три внутренние стенки, границами между которыми служат ребра АА', BE' и СС', которые перпендикулярны П2i. Правая стенка (АЕ) имеет форму трапеции, так как секущая плоскость этой стенки проходит через вершину S и пересекает конус по образующим SD и SD'. Части этих образующих между точками А (А') и В (В¹) дают контур правой стенки. Нижняя стенка (между ребрами ВВ' и СС') представляет собой часть круга, ограниченного параллельно h. Левая стенка (между ребрами АА' и СС') ограничена частью параболы, проекции которой определяются точками F (Р) на профильном меридиане конуса и промежуточными точками К (К') на вспомогательной параллели h'.

Профильный меридиан конуса «вырезан» на участке между точками Е (E') и F (F).

На рисунок 130, в построены проекции сферы с вырезом. Призматическое отверстие имеет 4 внутренние стенки, границами между которыми служат ребра АА', ВВ', СС', DD', которые перпендикулярны П₂.

Каждая стенка представляет собой часть круга. Верхняя и нижняя параллельны П₁и проецируются на нее в виде части окружности с радиусами, которые определяются по параллелям h и h'.

Экватор вырезан между точками 1,5 и 2,6. Правая и левая стенки выреза параллельны П₃ и проецируются на нее в виде частей круга с радиусами, которые определяются окружностями Р и Р'. Профильный меридиан вырезан между точками 3,7 и 4,8.

Приведенные примеры показывают, что, меняя положение секущих плоскостей, можно получить вырезы заданной формы.

Рисунок 130 - Построение вырезов в цилиндре и конусе

Пересечение поверхностей

При пересечении двух поверхностей образуется линия, в общем виде представляющая собой пространственную кривую, которая может распадаться на две части и более. Причем полученные части могут быть и плоскими, и кривыми.

Если пересекаются гранные поверхности, в общем случае получается пространственная ломаная кривая.

Линию пересечения двух плоскостей строят по отдельным точкам. Сначала в пересечении контурных линий одной поверхности с другой определяют и строят опорные точки. Построение этих точек позволяет видеть, в каких пределах расположены проекции линии пересечения и где между ними имеет смысл построить промежуточные(или случайные) точки. При построении точек пересечения двух поверхностей следует помнить, что проекции этих линий всегда располагаются в пределах площади наложения одноименных проекций пересекающихся плоскостей. На рисунке 131 изображены две пересекающиеся поверхности. Площадь сечения — заштрихована. В пределах этой площади и будет расположена линия пересечения заданных поверхностей на данной плоскости проекций.

Рисунок 131 - Две пересекающиеся поверхности

Общим способом построения точек линии пересечения двух поверхностей является способ вспомогательных поверхностей — посредников.Посредники пересекают заданные поверхности по линиям, желательно по графически простым. Тогда в пересечении этих линий получаются точки, принадлежащие обеим поверхностям, а значит, и линии их пересечения. В качестве поверхностей-посредников используют или плоскости, или сферы. В зависимости от принятого вида посредника именуют и способ построения линии пересечения: способ вспомогательных секущих плоскостей или способ вспомогательных сфер.