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第四章 曲面的第二基本形式与曲面上的曲率§5 曲面上的曲率概念利用上一节所作的准备，围绕曲面弯曲状况的刻画，本节将引入曲面上的基本的和重要的曲率概念，并简要讨论相关的几何体．一．主曲率定义1 曲面 S 上的点 P 处的法曲率关于切方向的两个最值，分别称为曲面 S 在点 P 处的主曲率；使得法曲率达到最值的两个切方向，分别称为曲面 S 在点 P 处的主方向．注记1 ① Weingarten 变换的特征值和特征方向，分别是曲面的主曲率和主方向．② 当两个主曲率 1(P ) 2(P ) 时，曲面在点 P 处有且仅有正交的两组主方向，每一组的单位化向量分别就是Weingarten 变换的单位正交特征向量．而当两个主曲率 1(P ) 2(P ) 时，曲面在点 P 处的任何非零切向都是主方向，Weingarten 矩阵 (P ) 1(P )I 2 ，即 (P )1(P )g (P ) ．主曲率和主方向的计算，自然归结为Weingarten 变换的特征值和特征方向的计算，也就是Weingarten 矩阵的特征值和特征方向的计算．即：① 对于主曲率的算法，当易知Weingarten 矩阵 之时，方程为 (4.3) 式，或直接写为(5.1)I 2 0 ； 等价地，当易知系数矩阵 和 g 之时，其方程可变形为(5.2) g 0 ． ② 对于主方向的算法，各种等价算式为a a i r i 0 为主方向，即非零切方向 a 1:a 2 为主方向, (a 1, a 2) (a 1, a 2) , (a 1, a 2) (0, 0), (a 1, a 2) (a 1, a 2)g , (a 1, a 2) (0, 0) det. ⎝⎛⎭⎫(a 1, a 2) (a 1, a 2)g 0(a2)2a1a2 (a1)2g11g12g22Ω11 12 220 ．主方向所对应的微分方程通常写为(5.3)(d u2)2d u1d u2 (d u1)2g11g12g22Ω11 12 220 ．定义2若曲面S在点P处的两个主曲率相等，则称点P为曲面S上的一个脐点．若曲面S处处为脐点，则称曲面S为全脐曲面．若脐点处的主曲率为零，则称之为平点；若脐点处的主曲率不为零，则称之为圆点．注记2全脐曲面S的法曲率只与点有关而不依赖于切向选取，故只有平面和球面两类；平面上各点为平点，球面上各点为圆点．全脐曲面主方向所对应的微分方程是蜕化的恒等式．二．Gauss曲率和平均曲率定义3对于正则曲面S，其在点P处的两个主曲率的乘积 ，称为其在点P处的Gauss曲率或总曲率；其在点P处的两个主曲率的算术平均值H，称为其在点P处的平均曲率．注记3①注意到(4.4)-(4.5) 式，Gauss曲率和平均曲率分别具有用Weingarten矩阵或两个基本形式系数的表达式，分别列为(5.4) |Ω||g|LN-M2EG-F2,(5.5) H tr.2LG- 2MF NE2(EG-F2)．②主曲率方程 (4.3) 式现可改写为(5.6) 2 2H 0 ；其中H 2 ( 1 2)24≥0 ．③Gauss曲率在容许参数变换下不变；平均曲率在保向参数变换下不变，在反向参数变换下变号．④当曲面三阶连续可微时，Gauss曲率和平均曲率分别是连续可微函数；此时，两个主曲率函数(5.7) i H H2 , i 1, 2处处连续，并且在非脐点处连续可微．⑤ 平均曲率等于法曲率按切方向的积分平均值（留作习题）．⑥ 平均曲率不是等距不变量．反例如圆柱面和平面．例1 证明可展曲面的Gauss 曲率 0 ．证明 对可展曲面 S 的直纹面参数化 r (u , v ) a (u )v l (u ) ，由可展定义得知 n v 0 ，故其第二基本形式系数满足M r u n v 0 , N r v n v 0 ,于是LN - M 2 EG - F 20 ． □ 在上例中，若取准线使 a l 0 且 l 1 ，则可展曲面 S 的第一和第二基本形式系数矩阵同时对角化，Weingarten 矩阵则为特征值对角阵，而且(5.8) 1 L E, 2 0 ． 三．Gauss 映射和第三基本形式Gauss 在考察曲面的弯曲程度刻画时，注意到曲面的单位法向在单位球面上的行为对于曲面弯曲状况的反映，并进一步明确了两者的依赖程度，进而在曲面论中做出了卓有成效的工作．观察熟知的一些曲面，比如平面、圆柱面、圆锥面、椭球面、双叶双曲面、双曲抛物面等等，可以直观感受到单位法向不同的行为和曲面不同的弯曲状况之间有着密切联系．定义4 对于 C 3 正则曲面 S : r (u 1, u 2) 及其单位法向量场 n (u 1, u 2) ，曲面 S 到以原点为心的单位球面 S 2(1) 上的映射(5.9) G : S S 2(1) r (u 1, u 2) G (r (u 1, u 2)) n (u 1, u 2)称为曲面 S 的Gauss 映射．二次微分形式图4-5(5.10) Ⅲ d n d n称为曲面S的第三基本形式．性质①n1 n2 r1 r2．② (P) limU收缩至P A(G(U))A(U)，其中P U S , U为单连通区域，A(G(U)) 是G(U)⊂S2(1) 的面积，A(U) 是U S的面积．③Ⅲ 2HⅡ Ⅰ 0 ．证明①由Weingarten公式得n1 n2 [( 11r1 12r2)] [( 21r1 22r2)]r1 r2 r1 r2．②A(U)r1(U)| r1 r2| d u1d u2 ,A(G(U))r1(U) | n1 n2| d u1d u2r1(U)|K|| r1 r2|d u1d u2．而由积分中值定理，P* U使r1(U) |K||r1 r2|d u1d u2 |K (P*)|r1(U)|r1 r2|d u1d u2．故而lim U收缩至P A(G(U))A(U)limP* P|K (P*)| |K (P)|．③结论用系数矩阵等价表示为( g1)g( g1)T 2H g 0g1 2H g 0g1 g1 2H g1 I2 0(tr. ) I2 0 ．而最后的等式对于二阶方阵总成立（用特征值理论则知是显然的），用元素计算可直接验证为i k k j (tr. ) i j i ji1 1j i2 2j ( 11 22) i j ( 11 22 12 21) i j 0 ．□习题⒈对于螺面r= (u cos v , u sin v , u v) ，试求：①主曲率 1和 2；②Gauss曲率和平均曲率．⒉试求球面的Gauss曲率和平均曲率与球面半径的关系．⒊试证：平均曲率等于法曲率按切方向的积分平均值，即 2 H(P) 2πκ(P, ) d ．⒋试证：直纹面的Gauss曲率处处非正．⒌设正则曲面S: r(u1, u2) 当常数 足够小时 1 2 H 2 0 ．按参数相同作对应曲面S*: r*(u1, u2) r(u1, u2) n(u1, u2) ，其中n为曲面S的单位法向量场．试证：①S和S* 在对应点具有相同的单位法向和法线；②S和S* 在对应点的Weingarten矩阵具有关系式 * (I2 )1；③S和S* 在对应点的Gauss曲率和平均曲率具有关系式*1 2 H 2，H*H1 2 H 2；④S的曲率线对应于S* 的曲率线．⒍已知曲面S在一点处沿着一组等分周角的m个切方向的法曲率分别为 n(1), …,n (m)，m 2 ．试证：S在该点的平均曲率Hn(1)… n(m)m．⒎试证：曲面S的第三基本形式恒为零的充要条件为S是平面．工作总结-财务处长个人工作总结[工作总结-财务处长个人工作总结]工作总结-财务处长个人工作总结（范文）工作总结-财务处长个人工作总结2009-07-06 11：52财务处长个人工作总结光阴似箭、岁月如梭，转眼之间一年过去了，新的一年已经开始，工作总结-财务处长个人工作总结。
圆锥零件的车削加工1.圆锥零件概述在车床上有多种方法可车削圆锥面。
采用不同方法车削圆锥面，对应加工的零件尺寸范围、结构形式、加工精度、使用性能和批量大小有所不同，无论哪一种方法，都是为了使刀具的运动轨迹与零件轴心线成一斜角，从而加工出所需要的圆锥面零件。
为了降低生产成本，使用方便，我们把常用的零件圆锥表面按标准尺寸制成标准圆锥表面，即圆锥表面的各部分尺寸，按照规定的几个号码来制造，使用时只要号码相同，就能紧密配合和互换。
一、常用的标准圆锥常用的标准圆锥有下列两种：1．莫氏圆锥莫氏圆锥在机器制造业中应用得最广泛的一种，如车床主轴锥孔、顶尖、钻头柄、铰刀柄等都用莫氏圆锥。
莫氏圆锥分成7个号码，即0、1、2、3、4、5和6号，最小的是0号，最大的是6号。
但它的号数不同，锥度也不相同。
由于锥度不同，所以斜角a也不同。
表7-1为莫氏圆锥参数。
注：l．锥角的偏差是根据锥厦的偏差折算列入的。
2．当用塞规检查内锥时，内锥大端端面必须位于塞规的两刻线之间，第一条刻线决定内锥大端直径的公称尺寸，第二条刻线决定内锥大端直径的最大极限尺寸。
3．套规必须与配对的塞规校正。
套规端面应与塞规上第一条线前面边缘相重合，允许套规端面超出塞规上第一条刻线，但不超过0．1mm距离。
2．公制圆锥公制圆锥有8个号码，即4、6、80、100、120、140、160和200号。
它的号码就是指大端直径，锥度固定不变，即K=1：20。
例如80号公制圆锥，它的大端直径是80mm，锥度K=1：20。
二、圆锥表面的精度和公差圆锥表面的精度主要是指锥度，在国家标准GBll334-89中，规定了各种圆锥角的公差数值(见表7-2)。
在锥度较大时，标准锥角规定有l20。
、90。
、75。
、60。
、45。
和30。
在锥度较小时，标准锥度规定有：1：3、1：5、1：7、1：8、1：10、1：12、1：15、1：20、1：30、1：50、1：100和1：200。
图7-1为圆锥角公差。
圆锥曲面方程及其应用引言圆锥曲面是数学中重要的几何图形之一，其方程描述了在三维空间中轴对称的曲面形状。
本文将介绍圆锥曲面的方程及其应用领域。
圆锥曲面方程圆锥曲面可以用一般的圆锥方程表示，它包括以下几种类型：圆台圆台是圆锥曲面中最简单的一种形式。
其方程可表示为：x² + y² = a²(z - h)² / b²其中，a表示底面圆的半径，h表示圆台的高度，b则表示圆锥的倾斜度。
旋转抛物面旋转抛物面是圆锥曲面中另一种常见形式。
其方程可以表示为：y² = 4ax其中，a则是常数，用来描述抛物线的形状。
椭球面椭球面是圆锥曲面中一种特殊的形式，方程为：x²/a² + y²/b² + z²/c² = 1其中，a，b，c分别是椭球面在x轴、y轴和z轴上的半轴长度。
双曲抛物面双曲抛物面也是圆锥曲面的一种，其方程可表示为：z = x²/a² - y²/b²其中，a和b分别是双曲抛物面的参数，用来调整曲面的形状。
圆锥曲面的应用圆锥曲面在物理学、工程学和计算机图形学等领域都有广泛的应用。
物理学在物理学中，圆锥曲面可以用来描述电磁场分布、天体运动轨迹以及粒子轨迹等。
工程学在工程学中，圆锥曲面被广泛应用于建筑设计、航天器形状设计以及流体力学等领域。
例如，圆锥曲面可以用来设计汽车的车身外形，以减小空气阻力。
计算机图形学在计算机图形学中，圆锥曲面经常用来表示三维模型的表面。
通过对圆锥曲面的参数调整，可以实现各种不同形态的物体建模。
结论圆锥曲面方程及其应用是一个复杂但重要的数学概念。
掌握圆锥曲面方程，能够帮助我们理解各种自然现象的变化规律，并在各个领域中应用于实际问题的解决。
在进一步研究和应用中，我们可以利用圆锥曲面的性质，探索更多有趣的数学和科学问题。
数控加工（数控车工）专业技能人才培养方案一、专业信息1.专业名称数控加工（数控车工）2.专业编码0106-33.4.就业方向在机械加工制造企业中，从事数控车床操作、编程、质检、生产线维护等相关工作。
5.职业资格数控车工高级（国家职业资格三级）二、培养目标及对应职业（工种）（一）培养目标培养从事数控车床操作及编程的高级技能人才（高级工）。
能胜任按照作业规范熟练操作数控车床，完成复杂零件的编程、加工与质量检测、数控车床精度检验与调整等工作任务，具备较强的责任心、质量意识、安全意识以及一定的管理和协调能力，取得数控车工高级职业资格证书，具有职业生涯发展能力。
（二）对应职业（工种）数控车工（6—18—01—01）、车工（6—18—01—01）三、培养要求（一）专业能力要求1.能读懂中等复杂程度的装配图，根据装配图拆画零件图，并熟练使用各种绘图软件。
2.能编制复杂零件的数控车床加工工艺文件。
3.能选择和使用数控车床组合夹具和专用夹具，分析并计算车床夹具的定位误差。
4.能根据难加工材料的特点，选择刀具的材料、结构和几何参数；能刃磨特殊车削刀具。
5.能运用变量编程编制含有公式曲线零件的数控加工程序。
6.能利用数控加工仿真软件实施加工过程仿真，以及加工代码检查、干涉检查、工时估算。
7.能进行细长和薄壁零件、单线和多线等节距的梯形螺纹及锥螺纹零件、深孔零件和配合零件的加工。
8.能判断数控车床的一般机械故障并完成数控车床的定期维护保养，进行机床几何精度和机床切削精度的检验。
（三）职业素养要求具有积极的人生态度、健康的心理素质、良好的职业道德和较扎实的文化基础知识；具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的职业社会；熟悉企业生产流程，严格执行机械设备操作规定，遵守各项工艺规程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题的基本能力；能指导他人进行工作或协助培训一般操作人员。
四、课程设置及时间安排（一）课程设置和要求124、选设课1）、铳工工艺与技能训练。
