Часть вторая

Теоретические основы построения чертежа

Глава 10. Позиционные задачи

§ 63. 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. рис. 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 (рис. 124, а).

Рис. 124, a

Так как в этом случае секущая плоскость Σ занимает фронтальное проецирующее положение, то точки пересечения ребер определяются без дополнительных построений:

AS ∩ Σ=1(1₂; 1₁); BS ∩ Σ=2(2₂; 2₁); CS ∩ Σ=3(3₂; 3₁).

Так как грань ACS относительно плоскости П₁ невидима, то и линия 1₁-3₁ тоже невидима.

В случае пересечения цилиндрической поверхности вращения плоскостью могут быть получены следующие линии (рис. 124, б):

окружность, если секущая плоскость Г перпендикулярна оси вращения поверхности;

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

две образующие прямые, если секущая плоскость Ψ параллельна оси поверхности.

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

Рис. 124, б

При пересечении конической поверхности вращения плоскостью могут быть получены следующие линии:

окружность, если секущая плоскость Г перпендикулярна оси вращения (рис. 125, а);

Рис. 125, a

эллипс, если секущая плоскость Σ¹ пересекает все образующие поверхности (рис. 125, б);

Рис. 125, б

парабола, если секущая плоскость (Σ²) параллельна только одной образующей (S-1) поверхности (рис. 125, в);

Рис. 125, в

гипербола, если секущая плоскость (Σ³) параллельна двум образующим (S-5 и 5-6) поверхности (рис. 125, г);

Рис. 125, г

две образующие (прямые), если секущая плоскость (Σ⁴) проходит через вершину S поверхности (рис. 125, д).

Рис. 125, д

Проекции кривых линий сечений плоскостью конуса строятся по отдельным точкам (точки 2, 4 на рис. 125, б).

При пересечении сферы плоскостью всегда получается окружность. Если секущая плоскость параллельна какой-либо плоскости проекций, то на эту плоскость окружность сечения проецируется без искажения (рис. 126, а).

Рис. 126, а

Если секущая плоскость занимает проецирующее положение, то на плоскости проекций, которой секущая плоскость перпендикулярна (рис. 126, 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 П₂ лежат на экваторе сферы.

Рис. 126, б

Задача построения линии пересечения несколько сложнее при пересечении сферы плоскостью общего положения (рис. 127) (а ∩ h).

Рис. 127

Этот случай можно свести к предыдущему (см. рис 126, б), если построить дополнительные изображения сферы и секущей плоскости на плоскости П₄ ⊥ П₁ причем П₄ ⊥ h (Θ). Тогда плоскость Θ станет проецирующей Θ ⊥ П₄ в новой системе плоскостей (см. рис. 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); E₄ ≡ F₄ - на экваторе сферы - точек видимости линии сечения относительно плоскости П₁; C₄ ≡ D₄ ≡ 0₄ - горизонтального диаметра CD, определяющего большую ось эллипса - горизонтальной проекции окружности сечения. Горизонтальная проекция сечения - эллипс - легко строится по большой C₁D₁ и малой А₁В₁ осям. Фронтальная проекция окружности тоже эллипс, который можно построить по сопряженным диаметрам A₂B₂ и С₂D₂ (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 Θ. Для этого взята вспомогательная плоскость уровня Ф:

Ф ∋ f; Ф ∩ Θ = 2-3; f₂ ∩ 2₂-3₂ = H₂ и G₂.

Линии среза получаются при пересечении поверхности вращения плоскостью, параллельной оси вращения поверхности. Линии среза часто встречаются на поверхностях деталей. На рис. 128 построена линия среза комплексной поверхности, состоящей из поверхностей сферы и конуса, фронтальной плоскостью уровня Ф.

Рис. 128

Линия среза включает линию пересечения сферы (В₂-А₂-С₂) - часть окружности радиуса r - и линию пересечения конуса (B₂-C₂-D₂) - 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.

На рис. 129, а по заданной фронтальной проекции выреза, выполненного в правильной треугольной пирамиде тремя фронтально проецирующими плоскостями, построены горизонтальная и профильная проекции.

Рис. 129, a

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 рис. 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 I-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 II. Стороны всех этих многоугольников составляют очертания выреза. Для получения их проекций на плоскостях П₁ и П₃ сначала нужно отметить фронтальные проекции (1₂-8₂) всех вершин, затем построить горизонтальные и профильные их проекции, после чего соединить на П₁ и П₃ вершины 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 П₃ проецируются в одну линию. При обводке чертежа нужно стереть или оставить тонкими линиями части вырезаемых ребер пирамиды.

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

Рис. 129, б

Каждая грань выреза (I, II, III, IV) представляет собой плоский многоугольник, сторонами которого являются: 1) линии пересечения соответствующей секущей плоскости с гранями призмы; 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 плоскости П₁ и П₃. На плоскости П₁ все линии контура совпадают с вырожденными проекциями соответствующих граней. Грани II и IV расположены горизонтально, поэтому на плоскости П₃ проецируются в виде горизонтальных отрезков.

На рис. 130, а показано построение выреза в цилиндре.

Рис. 130, a

Вырез ограничен тремя гранями. Вертикальная грань ограничена двумя горизонтальными сквозными ребрами 5 5' и 6 6' и прямыми 5 6 и 5' 6' на боковой поверхности цилиндра. Наклонную грань ограничивают часть эллипса на боковой поверхности цилиндра и сквозное ребро 5 5'. Горизонтальная грань представляет собой плоскую фигуру, ограниченную частью окружности и прямой 6 6'.

Линии выреза, лежащие на боковой поверхности цилиндра, проецируются на окружность основания на П₁. Профильная их проекция строится по точкам измерением их глубин относительно плоскости симметрии цилиндра φ. Сквозные ребра 5 5' и 6 6' невидимы на П₁ и П₃.

На рис. 130, б приведена задача построения выреза в конусе.

Рис. 130, б

Призматическое отверстие в конусе имеет три внутренние стенки, границами между которыми служат ребра АА', ВВ' и СС', которые перпендикулярны П₂. Правая стенка (АВ) 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 (В') дают контур правой стенки. Нижняя стенка (между ребрами ВВ' и СС') представляет собой часть круга, ограниченного параллелью h. Левая стенка (между ребрами АA' и СС') ограничена частью параболы, проекции которой определяются точками F(F') на профильном меридиане конуса и промежуточными точками K (K') на вспомогательной параллели h'.

Профильный меридиан конуса "вырезан" на участке между точками Е(Е') и F(F').

На рис. 130, в построены проекции сферы с вырезом.

Рис. 130, в

Призматическое отверстие имеет четыре внутренние стенки, границами между которыми служат ребра АА', ВВ', СС, DD', которые перпендикулярны П₂.

Каждая стенка представляет собой часть круга. Верхняя и нижняя параллельны П₁ и 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.

Инженерная графика

© Красноярский государственный аграрный университет
© Управление информационных технологий
© Кафедра Технологии машиностроения