Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте
Проекции точки
It`s help you! By Taras , Stavropol .
На местах попуска должны быть рисунки (плоскостей, эпюров и т.п.)
ПРОЕКЦИИ ТОЧКИ.
ОРТОГОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДВУХ ПЛОСКОСТЕЙ ПРОЕКЦИЙ.
Сущность метода ортогонального проенцирования заключается в том, что предмет проецируется на две взаимно перпендикун лярные плоскости лучами, ортогональнын ми (перпендикулярными) к этим плоскон стям..
Одну из плоскостей проекций H распон лагают горизонтально, вторую V - вертикально. Плоскость H назынвают горизонтальной плоскостью проекнций, V Ч фронтальной. Плоскости H и V бесконечны и непрозрачны. Линия пересечения плоскостей проекций называнется осью координат и обозначается OX . Плоскости проекций делят пространстн во на четыре двугранных гла - четверти.
Рассматривая ортогональные проекции, предполагают, что наблюдатель находится в первой четверти на бесконечно большом расстоянии от плоскостей проекций. Так как эти плоскости непрозрачны, то видин мыми для наблюдателя будут только те точки, линии и фигуры, которые располон жены в пределах той же первой четверти.
При построении проекций необходимо пон мнить, что ортогональной проекцией точки на плоскость называется основание пернпендикуляра, опущенного из данной точки на эту плоскость.
На рисунке показаны точка А и ее ортон гональные проекции а1 и а2.
Точку а1 называют горизонтальнной проекцией точки А, точку а2 Ч ее фронтальной проекцией . Каждая из них является основанием перпендикун ляра, опущенного из точки А соответн ственно на плоскости H и V .
Можно доказать, что проекции точки всегда расположены на прямых, перпендин кулярных оси ОХ и пересекающих эту ось в одной и той же точке. Действительно, проецирующие лучи А а1 и А а2 определян ют плоскость, перпендикулярную плоскон стям проекций и линии их пересечения - оси ОХ. а Эта плоскость пересекает H и V по прямым а1 а x и а1 а x ,, которые образуют с осью OX и друг с другом прямые углы с вершиной в точке а x .
Справедливо и обратное, т. е. если на плоскостях проекций даны точки a 1 и a 2 , расположенные на прямых, пересекающих ось OX в данной точке под прямым глом, то они являются проекциями некоторой точки А. Эта точка определяется пересеченнием перпендикуляров, восставленных из точек a 1а и а a 2 а к плоскостям H и V .
Заметим, что положение плоскостей проекций в пространстве может оказаться иным. Например, обе плоскости, будучи взаимно перпендикулярными, могут быть вертикальными Но и в этом случае доканзанное выше предположение об ориентации разноименных проекций точек относин тельно оси остается справедливым.
Чтобы получить плоский чертеж, состоян щий из указанных выше проекций, плоснкость H совмещают вращением вокруг оси OX с плоскостью V , как показано стрелками на рисунке. В результате пенредняя полуплоскость H будет совмещена с нижней полуплоскостью V , а задняя полуплоскость H - с верхней полуплонскостью V .
Проекционный чертеж, на котором плосн кости проекций со всем тем, что на них изображено, совмещены определенным обн разом одна с другой, называется эпюнром ( от франц. еpure - чертеж). На рисунке показан эпюр точки А.
При таком способе совмещения плосконстей H и V проекции a 1 и a 2 окажутся расположенными на одном перпендикулянре к оси OX . При этом расстояние a 1 ax Ч от горизонтальной проекции точки до оси OX равно расстоянию от самой точки А до плоскости V , расстояние a 2 ax - от фронтальной проекции точки до оси OX равно расстоянию от самой точки А до плоскости H .
Прямые линии, соединяющие разноин менные проекции точки на эпюре, слон вимся называть линиями проекцинонной связи .
Положение проекций точек на эпюре зависит от того, в какой четверти находитн ся данная точка. Так, если точка В распон ложена во второй четверти, то после совмещения плоскостей обе проекн ции окажутся лежащими над осью OX.
Если точка С находится в третьей четнверти, то ее горизонтальная проекция пон сле совмещения плоскостей окажется над осью, фронтальная - под осью OX . Нан конец, если точка D расположена в четнвертой четверти, то обе проекции ее окажутся под осью OX . На рисунке покан заны точки М и N , лежащие на плоскостях проекций. При таком положении точка совпадает с одной из своих проекций, друн гая же проекция ее оказывается лежан щей на оси OX . Эта особенность отражена и в обозначении: около той проекции, с кон торой совпадает сама точка, пишется зан главная буква без индекса.
Следует отметить и тот случай, когда обе проекции точки совпадают. Так будет, если точка находится во второй или четн вертой четверти на одинаковом расстоян нии от плоскостей проекций. Обе проекции совмещаются с самой точкой, если последн няя расположена на оси OX .
ОРТОГОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ТРЕХ ПЛОСКОСТЕЙ ПРОЕКЦИЙ.
Выше было показано, что две проекции точки определяют ее положение в прон странстве. Так как каждая фигура или тело представляет собой совокупность тончек, то можно тверждать, что и две ортон гональные проекции предмета (при налин чии буквенных обозначений) вполне опрен деляют его форму.
Однако в практике изображения строин тельных конструкций, машин и различных инженерных сооружений возникает необнходимость в создании дополнительных проекций. Поступают так с единственной целью - сделать проекционный чертеж более ясным, добочитаемым.
Модель трех плоскостей проекций покан зана на рисунке. Третья плоскость, перпен дикулярная и H и V , обозначается букн вой W и называется профильной.
Проекции точек на эту плоскость будут также именоваться профильными, обозн начают их заглавными буквами или цифн рами с индексом 3 ( a з , b з , c з ,... 1з, 2з, 33...).
Плоскости проекций, попарно пересекан ясь, определяют три оси: О X , О Y и О Z , которые можно рассматривать как систен му прямоугольных декартовых координат в пространстве с началом в точке О. Сисн тема знаков, казанная на рисунке, сон ответствует лправой системе координат.
Три плоскости проекций делят пронстранство на восемь трехгранных глов - это так называемые октанты . Нумеран ция октантов дана на рисунке.
Как и прежде, будем считать, что зрин тель, рассматривающий предмет, находитн ся в первом октанте.
Для получения эпюра плоскости H и W вращают, как показано на рис унке , до совмещения с плоскостью V . В результан те вращения передняя полуплоскость H оказывается совмещенной с нижней пон луплоскостью V , задняя полуплоскость H Ч с верхней полуплоскостью V . При повороте на 90
Окончательный вид всех совмещенных плоскостей проекций дан на рисунке. На этом чертеже оси О X и О Z , лежащие в не подвижной плоскости V , изображены только один раз, ось О Y показана дважнды. Объясняется это тем, что, вращаясь с плоскостью H , ось О Y на эпюре совменщается с осью О Z , а вращаясь вместе с плоскостью W , эта же ось совмещается с осью О X .
В дальнейшем при обозначении осей на эпюре отрицательные полуоси (Ч О X , Ч О Y , Ч О Z ) указываться не будут.
ТРИ КООРДИНАТЫ И ТРИ ПРОЕКЦИИ ТОЧКИ И ЕЕ РАДИУСА-ВЕКТОРА.
Координатами называют числа, которые ставят в соответствие точке для определен ния ее положения в пространстве или на поверхности.
В трехмерном пространстве положение точки станавливают с помощью прямоунгольных декартовых координат х , у и z .
Координату х называют абсциссой , у Ч ординатой и z - аппликатой. Абсцисса х определяет расстояние от даой точки до плоскости W , ордината у - до плоскости V и аппликата z - до плоснкости H . Приняв для отсчета координат точки систему, показанную на рисунке , составим таблицу знаков координат во всех восьми октантах. Канкая-либо точка пространства А, заданная координатами, будет обозначаться так: A (х , у, z ).
Если х = 5, y = 4 и z = 6, то запись при мет следующий вид А (5, 4, 6). Эта точн ка А, все координаты которой положительн ны, находится в первом октанте
Координаты точки А являются вместе с тем и координатами ее радиуса-вектора
о по отношению к началу координат. Если i , j , k Ч единичные векторы, направн ленные соответственно вдоль координатн ных осей х , у, z ( рисунок), то
о = О Axi +о y j + о z k а , где оХ, оУ, ог - координаты вектон ра о
Построение изображения самой точки и ее проекций на пространственной модели ( рисунок) рекомендуется осуществлять с помощью координатного прямоугольного параллелепипеда. Прежде всего на осях координат от точки О откладывают отрезн ки, соответственно равные 5, 4 и 6 единин цам длины. На этих отрезках ( О ax , О ay , О az ), как на ребрах, строят прямоугольный параллелепипед. Вершина его, протин воположная началу координат, и будет определять заданную точку А. Легко замен тить, что для определения точки А достан точно построить только три ребра паралн лелепипеда, например О ax , axa 1 а и a 1 А или О ay , aya 1 а и a 1 A и т. д. Эти ребра образун ют координатную ломаную линию, длина каждого звена которой определяется сонответствующей координатой точки.
Однако построение параллелепипеда пон зволяет определить не только точку А, но и все три ее ортогональные проекции.
Лучами, проецирующими точку на плосн кости H , V , W являются те три ребра параллелепипеда, которые пересекаются в точке А.
Каждая из ортогональных проекций точки А, будучи расположенной на плоскон сти, определяется только двумя координан тами.
Так, горизонтальная проекция a 1 опрен деляется координатами х и у, фронтальная проекция a 2 - координатами х и z , прон фильная проекция a 3 - координатами у и z . Но две любые проекции определяются тремя координатами. Вот почему задание точки двумя проекциями равносильно занданию точки тремя координатами.
На эпюре (рисунок), где все плоскости проекций совмещены, проекции a 1 и a 2 окажутся на одном перпендикуляре к оси О X , а проекции a 2 и a 3 а Ч на одном пернпендикуляре к оси OZ .
Что касается проекций a 1 и a 3 , то и они связаны прямыми a 1 ay и a 3 ay , перпенди кулярными оси О Y . Но так как эта ось на эпюре занимает два положения, то отрензок a 1 ay не может быть продолжением отрезка а a 3 ay .
Построение проекций точки А (5, 4, 6) на эпюре по заданным координатам выполнян ют в такой последовательности: прежде всего на оси абсцисс от начала координат откладывают отрезок О ax = х (в нашем случае х = 5), затем через точку ax провон дят перпендикуляр к оси О X , на котором с четом знаков откладываем отрезки axa 1 = у (получаем a 1 ) и axa 2 = z (полу чаем a 2 ). Остается построить профильную проекцию точки a 3 . Так как профильная и фронтальная проекции точки должны быть расположены на одном перпендику ляре к оси OZ , то через a 3 проводят прямую a 2 az ^ OZ .
Наконец, возникает последний вопрос: на каком расстоянии от оси О Z должна находиться a 3 ?
Рассматривая координатный параллеле пипед (см. рисунок ), ребра которого aza 3а = O ay =а axa 1 = y заключаем, что исн комое расстояние aza 3 а равно у. Отрезок aza 3 откладывают вправо от оси О Z , если у>0, и влево, если у<0.
Проследим за тем, какие изменения прон изойдут на эпюре, когда точка начнет ме нять свое положение в пространстве.
Пусть, например, точка А (5, 4, 6) станет перемещаться по прямой, перпендикулярн ной плоскости V . При таком движении будет меняться только одна координата у, показывающая расстояние от точки до плоскости V . Постоянными будут остан ваться координаты х и z , а проекция точн ки, определяемая этими координатами, т. е. a 2 не изменит своего положения.
Что касается проекций a 1 и a 3 , то перн вая начнет приближаться к оси О X , втонрая Ч к оси О Z . На рисунках новому положению точки соответствуют обозначен ния a 1 ( a 1 1а a 2 1а a 3 1 ). В тот момент, когда точка окажется на плоскости V ( y = 0), две из трех проекций ( a 1 2 и a 3 2 ) будут лежать на осях.
Переместившись из I октанта во II , точнка начнет даляться от плоскости V , кон ордината у станет отрицательной, ее абсон лютная величина будет возрастать. Гори зонтальная проекция этой точки, будучи расположенной на задней полуплоскости H , на эпюре окажется выше оси О X , а профильная проекция, находясь на задней полуплоскости W , на эпюре будет слева от оси О Z . Как всегда, отрезок az a 3 3 = у.
На последующих эпюрах мы не станем обозначать буквами точки пересечения кон ординатных осей с линиями проекционной связи. Это в какой-то мере простит черн теж.
В дальнейшем встретятся эпюры и без координатных осей. Так поступают на практике при изображении предметов, когда существенно только само изображен ние предмета, не его положение относин тельно плоскостей проекций.
Плоскости проекций в этом случае опре делены с точностью лишь до параллельнон го переноса (рисунок). Их обычно перемен щают параллельно самим себе с таким расчетом, чтобы все точки предмета оказан лись над плоскостью H и перед плосконстью V . Так как положение оси X 12 оказын вается неопределенным, то образование эпюра в этом случае не нужно связывать с вращением плоскостей вокруг координатной оси. При переходе к эпюру плоскости H и V совмещают так, чтобы разноименные проекции точек были распон ложены на вертикальных прямых.
Безосный эпюр точек А и В (рисунок) не определяет их положения в пространстве, но позволяет судить об их относительной ориентировке. Так, отрезок △ x характерин зует смещение точки А по отношению к точке В в направлении, параллельном плоскостям H и V . Иными словами, △ x указывает, насколько точка А расположенна левее точки В. Относительное смещение точки в направлении, перпендикулярном плоскости V , определяется отрезком △ y , т. е. точка А в нашем примере ближе к наблюдателю, чем точка В, на расстоянние, равное △ y .
Наконец, отрезок △ z показывает превыншение точки А над точкой В.
Сторонники безосного изучения курса начертательной геометрии справедливо казывают, что при решении многих задач можно обходиться без осей координат. Однако полный отказ от них нельзя принзнать целесообразным. Начертательная геометрия призвана подготовить будущего инженера не только к грамотному выполннению чертежей, но и к решению различнных технических задач, среди которых не последнее место занимают задачи пронстранственной статики и механики. А для этого необходимо воспитывать мение ориентировать тот или иной предмет отнонсительно декартовых осей координат. канзанные навыки будут необходимы и при изучении таких разделов начертательной геометрии, как перспектива и аксонометнрия. Поэтому на ряде эпюров этой книги мы сохраняем изображения координатных осей. Такие чертежи определяют не только форму предмета, но и его расположение относительно плоскостей проекций.