第3章 点、直线和平面的投影
- 格式:doc
- 大小:277.50 KB
- 文档页数:14
第3章点、直线和平面的投影本章学习目标1.掌握点的投影特性,了解坐标与投影的关系,理解重影的概念。
2.掌握直线的种类及其投影特性,掌握线段实长与倾角的求作方法,了解两直线的空间位置关系。
3.掌握平面的种类及其投影特性,了解点、直线在平面上的判定方法。
工程图表达的对象是三维的形体,形体是由点、线、面组成的,绘制形体的三面投影图,首先必须掌握点、线、面的三面投影规律。
3.1 点的投影一、点的三面投影图3-1 点的三面投影图3-1 点的三面投影——空间分析图3-1 点的三面投影——展开图3-1 点的三面投影——投影图二、点的三面投影规律1.点的水平投影a与正面投影aˊ的连线垂直于OX轴。
2.点的正面投影aˊ与侧面投影a"的连线垂直于OZ轴。
3.点的水平投影a到OX轴的距离等于点的侧面投影a"到OZ轴的距离。
在点的三面投影图中,每两个投影都具有一定的联系性。
因此,只要给出一点的任何两面投影,就可以求出其第三面投影。
[例3-1]如图3-2a,已知一点B 的水平投影b 和正面投影b′,求其侧面投影b″。
图3-2 由点的两面投影求作第三投影[例3-2]如图3-3a,已知一点C的正面投影c′和侧面投影c″,求其水平投影c。
图3-3 由点的两面投影求作第三投影三、点的坐标点A 到W 面的距离=a "A =Oa X =点A 的x 坐标;点A 到V 面的距离=a ˊA =Oa Y =点A 的y 坐标;点A 到H 面的距离=aA =Oa Z =点A 的z 坐标。
并规定点A 的坐标的书写格式为A (x ,y ,z )。
因此,已知一点的三面投影,就可以量取该点的三个坐标;反之,已知一点的三个坐标,可以作出该点的三面投影图。
图3-4 点的投影与坐标的关系图3-4 点的投影与坐标的关系——立体图[例3-3]已知点A 的坐标为(15,10,20),求作它的三面投影图,并用直观图来表达点A 的空间位置。
《机械制图》课程授课教案第3章点、直线和平面的投影一、本章重点:1.点的坐标与投影,重影点;2.直线在三面投影体系中的投影特性;3.平面的投影特性,平面上的直线和点。
二、本章难点:1.求线段的实长及其对投影面的倾角;2.两直线的相对位置;3.直线上的点和平面上的线。
三、本章要求:掌握点、直线和平面的投影特性,两点的相对位置及重影点。
直线上点的投影,平面上的直线和点的倾角。
四、教学手段多媒体教学、习题集作业五、本章内容:3.1 投影法的基本知识3.1.1 投影法概述有太阳光和灯光照射时,物体就会在地面或墙上有影子,这种用投影线通过物体,在给定投影平面图3.1 中心投影法图3.2 平行投1.中心投影法该投影法的特点是,物体距离投影面的距离不同时,得到的投影的大小不同。
因此,中心投影法不械制图不采用这种投影法绘制。
但中心投影法具有立体感强的特点,常用于绘制建筑物的外观图,2.平行投影法投影线相互平行,在投影面上作出物体投影的方法,就称为平行投影法。
平行投影法的特点是,物体的投影与物体距投影面的距离无关,投影都能够真实地反映物体的形状平行投影法中又可分为两种,一种是正投影,投影线方向垂直于投影面。
另一种是斜投影,投影线正投影法,它是我们学习的重点。
3. 正投影法的基本特性⑴实形性当直线或平面图形平行于投影面时,其投影反映直线的实长或平面的实形,如图3.5(a)所示。
⑵积聚性当直线或平面图形垂直于投影面时,直线的投影积聚成一点,平面的投影积聚成一直线,如图3.⑶类似性当直线或平面图形倾斜于投影面时,直线的投影仍为直线,但小于实长,平面图形的投影小于真实形不变,如多边形的投影仍为多边形,如图3.5(c)所示。
(a) (b)图3.5 正投影法的基本特性3.1.2 三视图的形成根据GB/T14692—1993《技术制图投影法》规定,用正投影法所绘制的物体的图形,称为视图。
1.三投影面体系图3.6 三投影面体系图3.7 三视三投影面体系由三个相互垂直的投影面组成。
其中V面称为正立投影面,简称正面;H面称为水平简称侧面。
在三投影面体系中,两投影面的交线称为投影轴,V面与H面的交线为OX轴,H面与轴。
三根投影轴的交点为原点,记为O。
2.三视图的形成(a) (b)图3.8 三视图的形成如图3.7所示,将物体放在三投影面体系内,分别向三个投影面投射。
为了使所得的三个投影处于同向下旋转90°,W面绕OZ轴向右旋转90°,与V面处于同一平面上,如图3.8(a)所示。
这样便得图,H面上的视图称为俯视图,W面上的视图称为左视图,如图3.8(b)所示。
在画视图时,投影面位置不能变动,即俯视图在主视图的下边,左视图在主视图的右边,三个视图的配置如图3.8(c)3.三视图之间的对应关系三视图之间的对应关系是:主视图:反映物体的上、下、左、右四个方位,同时反映了其高度、长度;俯视图:反映物体的左、右、前、后四个方位,同时反映了其长度、宽度;左视图:反映物体的上、下、前、后四个方位,同时反映了其高度、宽度。
三视图之间的投影规律:主、俯视图长对正,主、左视图高平齐,俯、左视图宽相等。
简言之:长图3.9 三视图之间的对应关系3.2 点的投影3.2.1 点的三面投影规律组成物体的基本元素是点、线、面。
图3.10(a)所示的三棱锥是由四个面、六条线、四个点组成点的投影规律。
点的投影规律如下:⒈点的V面投影与H面投影的连线垂直于OX轴,即a 'a⊥ OX;⒉点的V面投影与W面投影的连线垂直于OZ轴,即a 'a〃⊥ OZ;⒊点的H面投影到OX轴的距离等于其W面投影到OZ轴的距离,即aaX=a〃aZ。
(a) (b)图3.10 点的三面投影规律3.2.2 点的三面投影与直角坐标的关系如图3.12(a)所示,点在空间的位置可由点到三个投影面的距离来确定。
如果将三个投影面作为点的坐标关系如下:(a) (b)图3.12 点的三面投影与直角坐标的关系⒈点到W面的距离为A a〃=a'a Z =aa y =O a X =X轴坐标;⒉点到V面的距离为A a'=aa X =a〃a Z =O a y =Y轴坐标;⒊点到H面的距离为A a=a'a X =a〃a y =O a Z =Z轴坐标。
例3.2 已知空间点B的坐标为:X=15,Y=20,Z=25(单位为mm,)也可写成B(15,20,25)。
(a) (b)图3.13 已知点的坐标作投影图分析已知空间点的三个坐标,便可作出该点的两个投影,再求作另一投影。
作图⒈在OX轴上向左量取15,得b X,如图3.13(a);⒉过b X 作OX轴的垂线,在此垂线上向下量取20得b;向上量取25得b',如图3.13(b);⒊由b、b'作出b〃,如图3.13(c)。
3.2.3 两点的相对位置两点间的相对位置是指空间两点之间上下、左右、前后的位置关系。
(a)图3.14 两点的相对位置根据两点的坐标,可判断空间两点间的相对位置。
两点中,X坐标值大的在左;Y坐标值大的在前点在B点之左;YA>YB,A点在B点之前;ZB>ZA,B点在A点之上。
属于同一条投射线上的点,在该投射线所垂直的投影面上的投影重合为一点。
空间的这些点,称为重影点在标注时,将不可见的投影加括号,如C点在上,遮住了下面的A点,所以A点的水平投影(a)图3.15 重影点的投影3.3 直线的投影3.3.1 一般位置直线一般位置直线在三个投影面上的投影都不反映实长,而且于投影轴的夹角也不反映空间直线对投影(a)图3.16 一般位置直线的投影3.3.2 投影面平行线直线平行于一个投影面与另外两个投影面倾斜时,称为投影面平行线。
正平线——平行于V面倾斜于H、W面;水平线——平行于H面倾斜于V、W面;侧平线——平行于W面倾斜于H、V面。
投影面平行线特性:平行于那个投影面,在那个投影面上的投影反映该直线的实长,而且投影与投面的夹角,而另外两个投影都是类似形,比实长要短。
它们的投影特性如表3.1所示。
3.3.3 投影面垂直线直线垂直于一个投影面与另外两个投影面平行时,称为投影面垂直线。
正垂线——垂直于V面平行于H、W面;铅垂线——垂直于H面平行于V、W面;侧垂线——垂直于W面平行于V、H面。
投影面垂直线特性:垂直于那个投影面,在那个投影面上的投影积聚成一个点,而另外两个投影面投影特性如表3.1所示。
例3.3 分析正三棱锥各棱线相对于投影面的位置,如图3.17。
⑴棱线SB sb和s 'b '分别平行于OYH和OZ,可确定SB为侧平线,侧面投影s〃b〃反映实⑵棱线AC 侧面投影a〃c〃重影,可判断AC为侧垂线,a 'c'=ac =AC,如图3.17(b)。
⑶棱线SA 三个投影sa、s'a '、s〃a〃对投影轴倾斜,所以必定是一般位置直线,如图3.(a) (b)图3.17 分析直线相对于投影面的位置3.3.4 直线上的点直线上点的投影具有从属关系。
⒈如果点在直线上,则点的各个投影必在该直线的同面投影上。
反之,若点的各个投影都在直线的如图3.18(a)所示,若C点在直线AB上,则c在ab上,c'在a'b'上,c〃在a〃b〃上。
如果已知直线AB上C点的一个投影c',可按图3.18(b)所示方法作出c和 c〃。
⒉从属于直线的点分割线段长度之比,在投影图上保持不变。
(a)图3.18 直线上点的投影如图3.18所示,点C将线段AB分为AC、CB两段,则AC∶CB=ac∶cb=a'c'∶c'b'=a〃c〃例3.4已知侧平线AB的两投影a'b'和ab,以及AB上点C的V面投影c',求作H面投影c(a) (b)图3.19 求作侧平线上点C的水平投影分析由于直线AB是侧平线,因此由c'不能直接作出c,但根据点在直线上的投影性质,c〃必定在a作图⑴作出AB的W面投影a〃b〃,同时求出C点的W面投影c〃。
⑵根据点的投影规律,由c'、c〃求作c,如图3.19(c)所示。
3.4 平面的投影3.4.1 投影面平行面投影面平行面是指平行于一个投影面而与另外两个投影面垂直的平面。
它有三种:水平面(//H面的投影特性如表3.3所示。
投影面平行面的投影特性:1.平面在所平行的投影面上的投影表达实形;2.其余投影均为直线,有积聚性,且平行于相应的投影轴。
3.4.2 投影面垂直面投影面垂直面是指垂直于一个投影面而对另外两个投影面倾斜的平面。
按与其垂直的投影面的不同(^W)三种,它们的投影特性如表3.4所示。
投影面垂直面的投影特性:1.在所垂直的投影面上的投影,为倾斜于相应投影轴的直线,有积聚性,它和相应投影轴的夹角,2.平面多边形的其余投影均为类似形。
3.4.3 一般位置平面与三个投影面都倾斜的平面称为一般位置平面,如图3.20所示,△ABC与三个投影面都倾斜,所性。
例3.5分析正三棱锥各棱面与投影面的相对位置,如图3.21。
(a) (b)图3.22 分析正三棱锥各棱面与投影面的相对位置⑴底面ABC V面和W面投影分别积聚为平行于OX轴和OYW轴的直线段,可确定底面ABC是水平⑵棱面SAB 三个投影sab、s'a'b'、s〃a〃b〃都没有积聚性,均为棱面SAB的类似形,可判定⑶棱面SAC 从W面投影中的重影点a〃 (c〃) 可知,棱面SAC的一边AC是侧垂线。
根据几何定则两平面互相垂直。
因此,可判定棱面SAC是侧垂面,W面投影积聚成一直线,如图3.21(c)3.4.4 平面内的点和线1.平面内的点点在平面内时,该点必在平面内的一已知直线上。
因此,在平面内找点时,一般要在平面内作辅助例3.6已知△ABC平面内点K的正面投影k¢,求水平投影k,如图3.22(a)。
作图过K点可作任意直线,一般为了作图简便,往往可过平面上已知点作直线,如图3.22(b)所AD的水平投影上,即求出K点的水平投影k。
(a)图3.22 求作一般位置平面上点的投影2.平面内的线直线在平面内的几何条件如下:⑴直线通过平面内的已知两点;⑵直线含平面内的已知点,又平行于平面内的一已知直线。
例3.7判断点D是否在△ABC确定的平面内,如图3.24所示。
分析如果点D在平面内,则与平面内的任意点的连线应满足直线在平面内的几何条件。
作图⑴连a¢d¢,交b¢c¢于l¢点。
⑵连a1并延长,不和d¢d交于d点,可见1不在AD的水平投影上,所以D不在平面内。
(a)图3.24 判断点D是否在平面内3.5 求直线的实长和平面的实形用换面解题时应遵循下列两原则:⒈选择新投影面时,应使几何元素处于有利于解题的位置;⒉新投影面必须垂直于原投影面体系中不被变换的投影面,并与它组成新投影面体系,必要时可连(a)图3.25 将一般位置直线变换成投影面平行线如图3.25,新投影面必须垂直于不变换的投影面,即V1⊥H,X1为新投影轴。