所谓平面立体,就是几何体的各个侧面均是由平面所组成的,建筑工程中的绝大部分形体均属此类。平面立体又分为棱柱体和棱锥体两类。
微课 棱柱体的投影
14.1.1 棱柱体
底面为多边形,各棱线互相平行的立体就是棱柱体。棱线垂直于底面的棱柱,称为直棱柱,直棱柱的各侧棱面为矩形;棱线倾斜于底面的棱柱,称为斜棱柱,斜棱柱的各侧棱面为平行四边形。
(1)棱柱的投影
图3.73(a)为一铅垂放置的正六棱柱,其六个棱面在H 面上积聚,上顶下底投影反映实形;V 面上投影对称,一个棱面反映矩形的实形,两个棱面为等大的矩形类似形;W 面上为两个等大的对称矩形类似形。3 个投影展开后得六棱柱的三面投影,如图3.73(b)所示。
在图3.73(a)(b)中,把X 轴方向称为立体的长度,Y 轴方向称为立体的宽度,Z 轴方向称为立体的高度,从图中可知,V,H 面投影都反映立体的长度,展开后这两个投影左右对齐,这种关系称为“长对正”。H,W 面投影都反映立体的宽度,展开后这两个投影宽度相等,这种关系称为“宽相等”。V,W 面投影都反映立体的高度,展开后这两个投影上下对齐,这种关系称为“高平齐”。
同时,从图3.73(b)中可知,V 面投影反映立体的上下和左右关系,H 面投影反映立体的左右和前后关系,W 面投影反映立体的上下和前后关系。
至此,立体3 个投影的形状大小前后均与立体距投影面的位置无关,故立体的投影均不需再画投影轴投影面,而3 个投影只要遵守“长对正宽相等高平齐”的关系,就能够正确地反映立体的形状大小和方位,如图3.73(c)所示。
该立体作图时先作H 面上反映实形的正六边形,再在合适的位置对应作出V,W 面投影。
动画 正六棱柱的投影
图3.73 正六棱柱的投影
“长对正宽相等高平齐”是画立体正投影的投影规律,画任何立体的三面投影必须严格遵守。
图3.74(a)为一水平放置的正三棱柱(可视为双坡屋顶),两个棱面垂直于W 面,一个棱面平行于H 面,两个端面平行于W 面,按照“长对正宽相等高平齐”作正投影后,V面投影为矩形的类似形;H 面投影为可见的两个矩形的类似形和一个不可见的矩形的实形;W面投影为三角形的实形(见图3.74(b))。有关点线的投影性质请读者进一步分析。
图3.74 三棱柱的投影
(2)棱柱表面上的点
在平面立体表面上取点,其方法与平面内取点相同,只是平面立体是由若干个平面围成的,投影时总会有两个表面重叠在一起,就有一个可见性问题。只有位于可见表面上的点才是可见的,反之不可见。因此,要确定立体表面上的点,先要判断它位于哪个平面上。
如图3.75(a)所示,六棱柱的表面分别有A,B,C 3 个点的一个投影,求其他的两个投影。
投影分析:从V 面投影看,a′在中间图框内且可见,则A 点应在六棱柱最前的棱面上;(b′)在右面的图框内且不可见,B 点应在六棱柱右后方的棱面上;从H 投影看,c 在六边形内且不可见,C 点应在六棱柱的底面上。
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图3.75 棱柱表面上定点
作图:由于六棱柱的六个侧面均积聚在H 面投影上,故A,B 两点的H 面投影应在相应侧面的积聚投影上,利用积聚性即可求得[图3.75(b)],它们的W 面投影和C 点的V,W面投影则可根据“长对正宽相等高平齐”求得。注意判断可见性。
14.1.2 棱锥体
底面为多边形,所有棱线均相交于一点的立体就是棱锥体。正棱锥底面为正多边形其侧棱面为等腰三角形。
(1)棱锥的投影
图3.76(a)为一正置的正四棱台,H 面投影外框为矩形,反映4 个梯形棱面的类似形,顶面反映矩形实形,而底面为不可见的矩形;在V,W 面上的棱台均反映棱面的类似形。其三面投影图见图3.76(b)。
微课 棱锥体的投影
图3.76 正四棱台
(2)棱锥表面上的点
棱锥表面定点的方法和棱柱有相似之处,不同的是棱锥表面绝大多数没有积聚性,不能利用积聚性找点。这里的关键是点与平面的从属性的应用。
如图3.77(a)所示,已知正三棱锥S-ABC 表面上的点M,N 的一个投影,求其他两个投影。
图3.77 棱锥表面上定点
投影分析:从V 面投影看M 面点应在三棱锥的左前棱面SAB 上,从H 面投影看N 点应在三棱锥的后棱面SAC 上。由于三棱锥的3 个棱面均处于一般位置,没有积聚性可利用,故要利用平面内取点的方法(辅助线法)。
作图:如图3.77(b)所示,过点M 作辅助线SM,即连s′m′并延长交于底边得s′d′,向H 面上投影得sd,由m′向下作竖直线交于sd 上得m,利用宽度Ym 相等,确定m″,因为SAB棱面在三投影中都可见,故M 点的三面投影也可见。
按同样的作图方法可得n′和n″。连se,求出s′e′,过n 作竖直线交s′e′得n′,根据投影规律求得n″。因为SAC 棱面处于三棱锥的后面,故n′不可见,n″则聚积在s″a″c″上,如图3.77(b)所示。
讨论:这里的辅助线并不一定都要过锥顶,还可作底边的平行线棱面上过已知点的任意斜线。读者可以自己尝试。
(3)平面立体的尺寸标注
确定平面立体大小所需的尺寸,称为定形尺寸,一般标注形体的长宽高,如图3.78所示为常见的几种平面形体尺寸注法,但由于正六边形和等边三角形的几何关系,图中宽度(b)与长度a 相关,常作为参考尺寸标出,用括号加以区别;此外,若棱锥锥顶偏移还须加注定位尺寸,请读者留意。
图3.78 平面立体的尺寸标注
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