Обозначения

Приводятся обозначения, используемые в данном учебном пособии.

П₁, П₂, П₃ – горизонтальная, фронтальная, профильная плоскости проекций;

П₄ , П₅, … – дополнительные плоскости проекций;

Δ, Ω, Σ, Г, Ф,… – произвольные плоскости общего и частного положений;

а, в, с,… – прямые линии;

а₁, в₂, с₃ – проекции прямых а, в, с на горизонтальную, фронтальную и профильную плоскости проекций соответственно;

h, f, p – прямые уровня (горизонталь, фронталь и профильная соответственно);

А, В, С, …, 1, 2, 3,… – точки (обозначаются прописными латинскими буквами и арабскими цифрами);

А₁, В₂, С₃, … проекции точек А, В, С на горизонтальную, фронтальную и профильную плоскости проекций соответственно;

α, β, γ – плоские углы;

ОХ, OY, OZ – оси проекций.

Глава 1. Метод проекций

Правила построения изображений, излагаемые в курсе начертательной геометрии, основаны на методе проекций. Рассмотрение метода проекций начинают с построения проекции точки, на примере которого рассматривают все базовые понятия и правила проецирования.

1. Центральное, параллельное и ортогональное проецирование

Наиболее общим методом проецирования является центральное проецирование (рис.1.1а). Сущность центрального проецирования заключается в следующем: пусть даны плоскость П и точка S (SП). Возьмем произвольную точку А (АП, АS). Через заданную точку S и точку А проводим прямую SА и отмечаем точку А₀, в которой эта прямая пересекает плоскость П. Плоскость П называют плоскостью проекций , точку S центром проецирования, полученную точку А₀ – центральной проекцией точки А на плоскость П, прямую SА – проецирующей прямой. Аналогично можно получить проекцию любой другой точки.

Частным случаем центрального проецирования является параллельное (рис. 1.1б), когда центр проецирования находится в бесконечности. Тогда проецирующие лучи параллельны друг другу.

Еще более частный случай, при котором проецирующие лучи перпендикулярны плоскости проекций (рис. 1.1в), называется ортогональным проецированием.

В дальнейшем будем рассматривать лишь ортогональное проецирование, т.к. построение всех чертежей основано на этом методе.

Рис. 1.1. Методы проецирования: а) центральное; б) параллельное; в) ортогональное.

2. Эпюр Монжа или комплексный чертеж

Проекция геометрического объекта на одну плоскость не дает полного и однозначного представления о самом геометрическом объекте. Рассмотрим проецирование на три взаимно перпендикулярные плоскости (рис. 1.2), одна из которых расположена горизонтально, а две другие вертикально.

Тогда плоскость П₁ называется горизонтальной плоскостью проекций, П₂ - фронтальной плоскостью проекций (т.к. она расположена перед нами по фронту), П₃ - профильной плоскостью проекций (расположена в профиль по отношению к наблюдателю). Соответственно А₁ - горизонтальная проекция точки А, А₂ -фронтальная проекция точки А, А₃ - профильная проекция точки А. Оси ОХ, ОY, OZ называются осями проекций. Они аналогичны координатным осям декартовой системы координат с той лишь разницей, что ось ОХ имеет положительное направление не вправо, а влево.

Несмотря на наглядность, с чертежом, изображенным на рис 1.2а работать неудобно, т.к. плоскости на нем показаны с искажениями. Удобнее выполнять различные построения на чертеже, где плоскости проекций расположены в одной плоскости, а именно, плоскости чертежа. Для этого надо горизонтальную плоскость проекций развернуть вокруг оси ОХ на 90 и совместить с фронтальной так, чтобы передняя пола горизонтальной плоскости ушла вниз, а задняя вверх. После чего профильную плоскость проекций развернуть до совмещения с фронтальной. Для этого ее нужно развернуть на 90 вокруг оси OZ, причем переднюю полу плоскости развернем вправо, а заднюю влево. Этот метод предложил Г. Монж. В результате полученное изображение называют трехкартинный комплексный чертеж (эпюр Монжа), рис. 1.2б. Так как ось ОY разворачивается вместе с двумя плоскостями П₁ и П₃, то на комплексном чертеже ее изображают дважды.

Рис. 1.2. Построение эпюра Монжа:

а) пространственная картина расположения проекций точки А; б) трехкартинный комплексный чертеж

Из этого следует важное правило взаимосвязи проекций. А именно, исходя из рис. 1.2а очевидно А₁А_x = ОА_y = А_zА₃. Следовательно, это правило можно сформулировать так: расстояние от горизонтальной проекции точки до оси ОХ равно расстоянию от профильной проекции точки до оси ОZ. Тогда по двум любым проекциям точки можно построить третью.

3. Построение проекций точки по ее координатам

Если заданы координаты какой-либо точки А (x, y, z), тогда проекции точки строят следующим образом: сначала откладывают абсциссу по оси ОХ; затем проводят вертикальную линию; далее на ней откладывают ординату по оси OY и аппликату по оси OZ. По оси OY получают горизонтальную проекцию А₁, по оси OZ - фронтальную А₂. Профильную проекцию А₃ строят по А₁ и А₂ (либо по координатам). Например, построим проекции точек А (10, 20, 30).Построения показаны на рис. 1.3.

Необходимо помнить, что положение горизонтальной проекции определяется координатами х и y, фронтальной - координатами х и z, профильной – координатами y и z. Тогда ордината y всегда характеризует положение горизонтальной проекции, а аппликата – фронтальной.

Рис.1.3. Взаимосвязь координат точки и ее проекций: а) вид в аксонометрии; б) комплексный чертеж.

Исходя из тех же положений, решается обратная задача – определение координат точки по ее проекциям. Если на комплексном чертеже изображены проекции точки, тогда, измерив соответствующие расстояния, определяем ее координаты (см. рис. 1.3б). Причем для определения всех трех координат достаточно двух проекций, т.к. любая пара проекций определяет три координаты.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие виды проецирования существуют ?

2. В чем заключается метод Г. Монжа ?

3. Понятие комплексного чертежа или эпюра ?

4. Каким образом определяют удаленность точек от плоскостей проекций?