Лекция 5 Метрические задачи. Способы преобразования комплексного чертежа

Способы преобразования комплексного чертежа Исходный чертеж не всегда удобен для решения позиционных и метрических задач. В этих случаях чертеж преобразуют так, чтобы новый (преобразованный) чертеж позволил получить нужное решение без сложных геометрических построений.

Проецируемая фигура может занимать по отношению к плоскостям проекций произвольное или частное положение. В первом случае, как правило, получаются проекции неудобные для решения задач. Решение значительно упрощается, если фигура оказывается в частном положении относительно плоскости проекций.

Наиболее выгодным частным положением проецируемой фигуры следует считать: 1) положение, перпендикулярное к плоскости проекций – при решении позиционных задач; 2) положение, параллельное плоскости проекций – для решения метрических задач.

Метрические задачи Метрическими (от греческих слов metron –мера, metreo - мерить)называются задачи, решение которых связано с нахождением характеристик геометрических фигур, определяемых (измеряемых) линейными и угловыми величинами. К метрическим характеристикам относят длины участков линий, величины углов, площадей, объемов и т.п. Наиболее сложные задачи, при решении которых используют как метрические, так и позиционные свойства геометрических фигур, называют комплексными.

Все метрические задачи сводятся к двум видам: А) задачи на определение расстояния между двумя точками; Б) задачи на нахождение величины угла между двумя пересекающимися прямыми. Решать такие задачи удобно с помощью различных способов преобразования комплексного чертежа.

Основные принципы и последовательность решения метрических задач Алгоритмы решения всех метрических задач опираются на два инварианта ортогонального проецирования: 1. Теорему (прямую и обратную) о проецировании прямого угла; 2. Свойство любой плоской фигуры проецироваться без искажения, в конгруэнтную фигуру, на ту плоскость проекций, которая параллельна этой фигуре.

Для решения задач предлагается следующая последовательность: Первый этап. Сосредоточиться и осмыслить постановку задачи. Что дано? Что требуется? Какие ставятся условия и возможно ли их выполнить? Второй этап. Поиск связи между исходными данными и искомыми. Третий этап. Реализация (графическая) плана; здесь необходим контроль правильности решения и точности графических операций. Завершающий этап. Анализ решения задачи – при каких условиях и сколько решений возможно.

Определение расстояний Решение задач на определение расстояний между точкой и прямой, двумя параллельными прямыми, точкой и плоскостью, прямой и плоскостью, двумя плоскостями, скрещивающимися прямыми в конечном счете сводится к нахождению расстояния между точками.

Расстояние между двумя точками определяется длиной отрезка прямой линии, соединяющей эти точки. Отрезок прямой проецируется в натуральную величину на параллельную ему плоскость проекций.

Решение задачи с помощью преобразования комплексного чертежа сводится к переводу отрезка в положение, параллельное какой-либо плоскости проекций.

Пути преобразования комплексного чертежа 1. Изменение положения объекта относительно плоскостей проекций. 2. Изменение положения плоскостей проекций относительно объекта.

Задачи на преобразование комплексного чертежа 1. Преобразование прямой общего положения в прямую уровня. 2. Преобразование прямой общего положения в прямую проецирующую. 3. Преобразование плоскости общего положения в плоскость проецирующую. 4. Преобразование плоскости общего положения в плоскость уровня.

Определение расстояния между двумя точками (Задача 1) Для решения задачи необходимо заменить плоскость проекций П 1, или П 2 новой плоскостью проекций П 4, параллельной прямой АВ и перпендикулярной к незаменяемой плоскости проекций. Для того чтобы прямая АВ в новой системе плоскостей проекций стала, например, фронталью, нужно заменить фронтальную плоскость проекций П 2 новой плоскостью П 4 П 1 и параллельной прямой АВ. Отрезок [АВ] прямой проецируется на плоскость П 4 в истинную величину, т.е. | А 4 В 4 | = | АB |, - величина угла наклона прямой АВ к плоскости П 1.

Алгоритм решения первой задачи Для решения первой основной задачи на преобразование комплексного чертежа: 1) провести новую ось проекций х 1,4 параллельно А 1 В 1 на произвольном расстоянии от нее; такое положение оси х 1,4 обусловливается тем, что П 4 параллельна АВ. В частном случае, если плоскость П 4 проведена непосредственно через прямую АВ, ось х 1,4 = А 1 В 1 ;

П4П4 П4П4 X 1,4 П1П1 П2П2 A2A2 AxAx BxBx B2B2 A4A4 B4B4 BxBx AxAx B А X 2,1 A1A1 B1B1 Х 2,1 А2А2 В2В2 X 1,4 А1А1 В1В1 А4А4 В4В4

Пример решения второй задачи BxBx AxAx Х 2,1 А2А2 В2В2 X 1,4 А1А1 В1В1 А4А4 В4В4 X 4,5 ς ς ς В5В5 А5А5 αºαº α º - угол наклона прямой к горизонтальной плоскости проекций

Алгоритм решения второй задачи Построения на комплексном чертеже: 1) проводим новую ось проекций х 14 А 1 В 1 ; 2) построим проекции точек А и В на плоскости П 4, взяв координаты точек из плоскости П 2. 3) Заменим плоскость П 1 на новую П 5, которая будет П 4 и А 4 В 4. Для этого проводим новую ось проекций х 4,5. Так как расстояния точек А и В до плоскости П 4 одинаковы, то проекции их на плоскости П 5 совпадут, А 5 В 5. Прямая АВ (А 5 В 5 ) в новой системе плоскостей проекций заняла проецирующее положение и является горизонтально проецирующей. Для того чтобы прямую общего положения преобразовать в проецирующую, необходимо выполнить две последовательные замены плоскостей проекций. Вначале прямую следует преобразовать в линию уровня, а затем линию уровня преобразовать в проецирующую.проецирующее положение

Алгоритм решения третьей задачи Для решения задачи необходимо заменить плоскость П 1 или П 2 исходной системы П 2 /П 1 новой плоскостью П 4, перпендикулярной плоскости (АВС). Две плоскости взаимно перпендикулярны, если одна из них проходит через прямую, перпендикулярную к другой плоскости. Следовательно, если какую-либо прямую, принадлежащую плоскости, преобразовать в проецирующую, то плоскость в новой системе плоскостей проекций станет проецирующей. Проще всего для этой цели воспользоваться линией уровня.

На чертеже плоскость (АВС) преобразована во фронтально проецирующую путем преобразования горизонтали h(h 1,h 2 ), принадлежащей плоскости, во фронтально- проецирующую прямую. В новой системе плоскостей проекций П 1 /П 4 плоскость является фронтально проецирующей ( 4), и поэтому ее проекция на П 4 вырождается в прямую линию 4 (С 4, А 4, В 4 ). - величина угла наклона плоскости к плоскости П 1. αºαº

Алгоритм решения третьей задачи Х 2,1 А2А2 X 1,4 А1А1 В1В1 А4А4 В4В4 С4С4 С1С1 С2С2 В2В2 h1h1 h2h αºαº

Алгоритм решения четвертой задачи Х 2,1 А2А2 X 1,4 А1А1 В1В1 А4А4 В4В4 С4С4 С1С1 С2С2 В2В2 h1h1 h2h αºαº X 4,5 С5С5 А5А5 В5В5 Натуральная величина площади и углов

Алгоритм решения четвертой задачи Плоскость общего положения преобразовать в плоскость уровня заменой только одной плоскости проекций нельзя, так как плоскость П 4, параллельная ей, не будет перпендикулярна ни одной из старых плоскостей проекций и, следовательно, не образует ни с одной из них прямоугольной системы плоскостей проекций.

Для того чтобы плоскость общего положения преобразовать в плоскость уровня, необходимо выполнить две последовательные замены плоскостей проекций. Вначале плоскость необходимо преобразовать в проецирующую, т. е. решить задачу 3, а затем проецирующую плоскость преобразовать в плоскость уровня. На рис. показано преобразование плоскости (АВС) в горизонтальную плоскость уровня.

Расстояние между точкой и прямой

Пример определения расстояния между плоскостью и точкой Х 2,1 А2А2 X 1,4 А1А1 В1В1 А4А4 В4В4 С4С4 С1С1 С2С2 В2В2 h1h1 h2h М1М1 М2М2 М4М4 D4D4 D1D1 D2D2

Пример определения расстояния между параллельными прямыми Х 2,1 а 1 а 1 а 2 а 2 b1b1 b2b2 X 1,4 а 4 а 4 b4b4 X 4,5 ς ς ς ς а 5 а 5 b5b5

Лекцию составил Ведякин Фёдор Филиппович