第五章 立体表面的交线
第1讲
课题
截交线
课型
理 论
教学
目的
掌握截交线的画法
重点
难点
截交线的画法
教学
媒体
多媒体 实物 图画 投影/幻灯/电视/电影 其它媒体
教学
方法
讲授法 讨论法 谈话法 指导法
演示法 参观法 实习法 练习法
教 学 过 程
一、截交线的性质
平面与立体表面相交,可以认为是立体被平面截切,此平面通常称为截平面,截平面与立体表面的交线称为截交线。
为了正确分析和表达机件的结构形状,我们需要了解截交线的性质和画法。由于立体的形状和截平面与立体的相对位置不同,截交线的形状也各不相同。但任何截交线都具有下列两个基本性质:
(1)截交线一定是一个封闭的平面图形。
(2)截交线既在截平面上,又在立体表面上,截交线是截平面和立体表面的共有线。截交线上的点都是截平面与立体表面上的共有点。
因为截交线是截平面与立体表面的共有线,所以求作截交线的实质,就是求出截平面与立体表面的共有点。
二、平面与平面立体相交
平面立体的表面是平面图形,因此平面与平面立体的截交线为封闭的平面多边形。多边形的各个顶点是截平面与立体的棱线或底边的交点,多边形的各条边是截平面与平面立体表面的交线。
三、平面与曲面立体相交
平面与曲面立体相交产生的截交线一般是封闭的平面曲线,也可能是由曲线与直线围成的平面图形,其形状取决于截平面与曲面立体的相对位置。曲面立体的截交线,就是求截平面与曲面立体表面的共有点的投影,然后把各点的同名投影依次光滑连接起来。
当截平面或曲面立体的表面垂直于某一投影面时,则截交线在该投影面上的投影具有积聚性,可直接利用面上取点的方法作图。
(一)圆柱的截交线
平面截切圆柱时,根据截平面与圆柱轴线的相对位置不同,其截交线有三种不同的形状。
(二)圆锥的截交线
平面截切圆锥时,根据截平面与圆锥轴线的相对位置不同,其截交线有五种不同的情况。
(三)圆球的截交线
平面在任何位置与圆球截切的截交线都是圆。当截平面平行与某一投影面时,截交线在该投影面上的投影为圆的实形,在其他两面上的投影都积聚为直
课后练习
复习思考题;5-1题、5-2题、5-3题
第2讲
课题
相贯线
课型
理 论
教学
目的
掌握相贯线的画法
重点
难点
相贯线的画法
教学
媒体
多媒体 实物 图画 投影/幻灯/电视/电影 其它媒体
教学
方法
讲授法 讨论法 谈话法 指导法
演示法 参观法 实习法 练习法
教 学 过 程
一、相贯线的性质
两个基本体相交(或称相贯),表面产生的交线称为相贯线。由于基本体有平面立体和曲面立体之分,所以相交时有平面立体与平面立体相交、平面立体与曲面立体相交和曲面立体与曲面立体相交三种情况。前两种情况的相贯线,可看作是平面与平面相交或平面与曲面相交所产生的交线,可用上节求平面与立体截交线的方法来作出。本节只讨论最为常见的两个曲面立体相交的问题。
由于相交的两个曲面立体的几何形状不同或它们的相对位置不同,相贯线的形式也各不相同,但他们都具有以下两个共同的性质:
(1)相贯线是两个曲面立体表面的共有线,也是两个曲面立体表面的分界线。相贯线上的点是两个曲面立体表面的共有点。
(2)两个曲面立体的相贯线一般为封闭的空间曲线,特殊情况下可能是平面曲线或直线。
求两个曲面立体相贯线的实质就是求它们表面的共有点。作图时,依次求出特殊点和一般点,判别其可见性,然后将各点光滑连接起来,即得相贯线。
二、相贯线的画法
两个相交的曲面立体中,如果其中一个是柱面立体(常见的是圆柱面),且其轴线垂直于某投影面时,相贯线在该投影面上的投影一定积聚在柱面投影上,相贯线的其余投影可用表面取点法求出。
相贯线的作图步骤较多,如对相贯线的准确性无特殊要求,当两圆柱垂直正交且直径有相差时,可采用圆弧代替相贯线的近似画法。如图所示,垂直正交两圆柱的相贯线可用大圆柱的D/2为半径作圆弧来代替。
相贯线的近似画法
两圆柱正交有三种情况:(1)两外圆柱面相交;(2)外圆柱面与内圆柱面相交;(3)两内圆柱面相交。这三种情况的相交形式虽然不同,但相贯线的性质和形状一样,求法也是一样的。如图所示。
(a)两外圆柱面相交 (b)外圆柱面与内圆柱面相交
(c)两内圆柱面相交
两正交圆柱相交的三种情况
三、相贯线的特殊情况
两曲面立体相交,其相贯线一般为空间曲线,但在特殊情况下也可能是平面曲线或直线。
1.两个曲面立体具有公共轴线时,相贯线为与轴线垂直的圆,如图所示。
2.当正交的两圆柱直径相等时,相贯线为大小相等的两个椭圆(平面曲线),如图所示。
3.当相交的两圆柱轴线平行时,相贯线为两条平行于轴线的直线,如图所示。
(a)圆柱与圆锥 (b)圆柱与圆球 (c)圆锥与圆球
两个同轴回转体的相贯线
正交两圆柱直径相等时的相贯线 相交两圆柱轴线平行时的相贯线
四、截交线和相贯线的求法有以下几种:
(1)交线的两个投影具有积聚性时,可按投影关系直接求第三投影;
(2)当交线的一个投影有积聚性时,可用立体表面上取点的方法求其他投影;也可用辅助平面法求其他投影。当截交线的投影均无积聚性时,例如当圆锥和球相贯时,只能用辅助面法求相贯线。用什么样的辅助平面要视两相交元素的具体情况而定。
求截交线和相贯线之前,应对题目做空间分析和投影分析,搞清楚已知的是什么,需求做的是什么,并对交线的形状和投影特征有一个初步的分析和预见,以减少作图的盲目性。然后确定用什么方法解题,最后作图。
作图步骤为:
(1)求特殊点
(2)求一般点
(3)判别可见性,连线。
解决相贯线问题时,由于同学们缺乏较充分的感性认识,很难想象相贯线的空间形状。缺乏预见性。怎么办呢?有条件的同学应多看相贯线的模型,增强感性认识。另外可借助特殊点的相对位置(主要是轮廓线上的特殊点)分析和判断截交线的趋势和大概形状。
课后练习
复习思考题;5-4题、5-5题、5-6题