所谓曲面立体,是指形体的部分表面或全部表面由曲面围成。在曲面立体中,常见的是回转体。
回转体是曲面立体中形状较规则的一类,它是由回转面与平面(有的无平面)所围成的立体,最常见的是圆柱圆锥圆球等。
14.2.1 圆柱体
(1)圆柱体的投影
圆柱体是直母线AB 绕轴线旋转形成的圆柱面与两圆平面为上顶下底所围成的立体[图3.79(a)]。
微课 圆柱体的投影
图3.79 圆柱体
动画 圆柱体的投影
图3.79(b)为正置圆柱体的三面投影图。
H 面投影:为一圆周,反映圆柱体上顶下底两面圆的实形,圆柱体的侧表面积聚在整个圆周上。
V 面投影:为一矩形,由上顶下底两面圆的积聚投影及最左最右两条素线组成。这两条素线是圆柱体对V 面投影的转向轮廓线,它把圆柱体分为前半圆柱体和后半圆柱体,前半圆柱体可见,后半圆柱体不可见,因此,它们也是正面投影可见与不可见的分界线。
W 面投影:也为一矩形,是由上顶下底两面圆的积聚投影及最前最后两条素线组成。这两条素线是圆柱体对W 面投影的转向轮廓线,它把圆柱体分为左半圆柱体和右半圆柱体,左半圆柱体可见,右半圆柱体不可见,因此,它们也是侧面投影可见与不可见的分界线。
由于圆柱体的侧表面是光滑的曲面,实际上不存在最左最右最前最后这样的轮廓素线,它们仅仅是因投影而产生的。因此,投影轮廓素线只在相应的投影中存在,在其他投影中则不存在。
(2)圆柱表面上的点
由于圆柱侧表面在轴线所垂直的投影面上投影积聚为圆,故可利用积聚性来作图。
如图3.80(a)所示,已知圆柱表面上的点K,M,N 的一个投影,求其他两个投影。
投影分析与作图:
特殊点。从V 面投影看,k′在正中间且不可见,则K 点应在圆柱最后的素线上(转向轮廓线上),其两个投影也应该在这条素线上。像这样转向轮廓线上的点可直接求得,如图3.80(b)所示。
一般点。从V 面投影看,m′可见,M 点在左前半圆柱上,由于整个圆柱面水平投影积聚在圆周上,因此m 也应该在圆周上,“长对正”可直接求得。m″则通过“宽相等高平齐”求得。
从H 面投影看,N 点应在圆柱的下底面上,其两个投影也应该在相应的投影上,利用“长对正宽相等”可求出n′,n″。
图3.80 圆柱表面上的点
14.2.2 圆锥体
(1)圆锥体的投影
圆锥体是直母线SA 绕过S 点的轴线旋转形成的圆锥面与圆平面为底所围成的立体[图3.81(a)]。
微课 圆锥体的投影
图3.81 圆锥体
动画 圆锥体的投影
图3.81(b)为正置圆锥体的三面投影图。
H 面投影:为一圆周,反映圆锥体下底面圆的实形。锥表面为光滑的曲面,其投影与底面圆重影且覆盖在其上。(www.xing528.com)
V 面投影:为一等腰三角形。三角形的底边为圆锥体底面圆的积聚投影,两腰为圆锥体最左最右两轮廓素线的投影。它是圆锥体前后两部分的分界线。其另外两面投影不予画出。
W 面投影:也为一等腰三角形。其底边为圆锥体底面圆的积聚投影,两腰为圆锥体最前最后两轮廓素线的投影。它是圆锥体左右两部分的分界线。其另外两面投影也不予画出。
(2)圆锥表面上的点
由于圆锥表面投影均不积聚,因此求圆锥表面上的点就要作辅助线。点属于曲面,也应该属于曲面上的一条线。曲面上最简单的线是素线和圆。下面分别介绍素线法和纬线圆法。
如图3.82(a)所示,已知圆锥表面上的点K,M,N 的一个投影,求其他两个投影。
投影分析与作图:
特殊点。从V 面投影看,k′在转向轮廓线,即K 点在圆锥最右的素线上,其他两个投影也应该在这条素线上。k,k″可直接求得,注意:k″不可见,如图3.82(c)所示。
一般点。素线法:从图3.82(a)V 面投影看,m′可见,M 点在左前半圆锥面上。在V 面投影上连s′m′延长与底面水平线交于a′,s′a′即素线SA 的V 面投影,如图3.82(c)所示;过a′作铅垂线与H 面上圆周交于前后两点,因m′可见,故取前面一点,sa 即为素线SA 的H 面投影;再过m′引铅垂线与sa 交于m,即为所求M 点的H 面投影;根据点的投影规律求出s″a″,过m′作水平线与s″a″交于m″。作图过程如图3.82(c)所示。
纬线圆法:母线绕轴线旋转时,母线上任意点的轨迹是一个圆,称为纬线圆,且该圆所在的平面垂直于轴线,如图3.82(b)所示的M 点轨迹。
过m′作水平线与轮廓线交于b′,c′b′即为辅助线纬圆的半径实长,在H 面上以s(c)为中心,c′b′为半径作圆周即得纬圆的H 面投影,此纬圆与过m′的铅垂线相交得m 点。这一交点应与素线法交于同一点。
从图3.82(a)的H面投影看,N点位于右后锥面上,用纬线圆法求解,其作图过程与图3.82(c)相反,即先过n 作纬圆的H 面投影,再求纬圆的V 投影而求得n′点,作图如图3.82(d)所示。
图3.82 圆锥表面上的点
微课 球体的投影
14.2.3 圆球体
(1)圆球体的投影
圆球体是半圆(EAF)母线绕直径EF 为轴线旋转而成的球面体[图3.83(a)]。
如图3.83(b)所示,球的三面投影均为圆,并且大小相等,其直径等于球的直径。所不同的是,H 面投影为上下半球之分界线,在圆球上半球面上的所有的点和线的H 面投影均可见,而在下半球面上的点和线其投影不可见;V 面投影为前后半球之分界线,在圆球前半球面上所有的点和线的投影为可见,而在后半球面上的点和线则不可见;W 面投影则为左右半球之分界线,在圆球左半球面上所有的点和线其投影为可见,而在右半球上的点和线则不可见。这3 个圆都是转向轮廓线,其另两面投影落在相应的对称轴线上,不予画出。
图3.83 圆球体
动画 球体的投影
(2)圆球表面上的点
点属于圆球,也必须属于圆球表面上的一条线,而圆球表面只有圆。理论上可用圆球表面上的任意纬线圆作辅助线,但方法上所用纬线圆要简单易画,所以只能用投影面平行圆。
如图3.84(a)所示,已知圆球表面上的点K,M 的一个投影,求其他两个投影。
投影分析与作图:
特殊点。从H 面投影看,k 在前半圆球面上,在水平投影转向轮廓线上,则其他两个投影也应该在这条轮廓线上。k′,k ″可直接求得,注意:k ″不可见,如图3.84(b)所示。
一般点。从图3.84(a)的V 面投影看,M 点应在左后上部圆球面上,先用水平圆来作图。在图3.84(b)过(m′)作水平线与V 面圆交与a′,根据a′求出纬圆OA 的H 面投影oa,过(m′)作铅垂线与圆oa 交于两点,因(m′)不可见,取后半圆上一点m,然后根据(m′)m 求得m″。
讨论:按同样的方法,在(m′)处还可用正平圆作辅助圆用侧平圆作辅助圆,得到的答案都是一致的,读者可以自己尝试。
图3.84 圆球表面上的点
14.2.4 曲面立体的尺寸标注
图3.85 为常见曲面立体的定形尺寸注法。由于曲面立体的长宽相同,只需标注直径φ××和高度h 即可,而圆球体则只标注一个球体直径Sφ××。由图3.85 可知,若将直径φ××都注在V 面投影上(括号处),可取消水平投影。
图3.85 曲面立体的尺寸标注
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