Данная статья рассматривает понятие проекции точки на прямую (ось). Мы дадим ему определение с использованием поясняющего рисунка; изучим способ определения координат проекции точки на прямую (на плоскости или в трехмерном пространстве); разберем примеры.
Проекция точки на прямую, определение
В статье «Проекция точки на плоскость, координаты» мы упоминали, что проецирование фигуры является обобщенным понятием перпендикулярного или ортогонального проецирования.
Все геометрические фигуры состоят из точек, соответственно проекция этой фигуры есть множество проекций всех ее точек. Поэтому, чтобы иметь возможность спроецировать фигуру на прямую, необходимо получить навык проецирования точки на прямую.
Проекция точки на прямую – это или сама точка, если она принадлежит заданной прямой, или основание перпендикуляра, опущенного из этой точки на заданную прямую.
Рассмотрим рисунок ниже: точка H1 служит проекцией точки М1 на прямую a, а точка М2, принадлежащая прямой, является проекцией сама себя.
Данное определение верно для случая на плоскости и в трехмерном пространстве.
Чтобы на плоскости получить проекцию точки М1 на прямую a, проводится прямая b, проходящая через заданную точку M1 и перпендикулярная прямой a. Таким образом, точка пересечения прямых a и b будет проекцией точки М1 на прямую a.
В трехмерном пространстве проекцией точки на прямую будет служить точка пересечения прямой a и плоскости α, проходящей через точку М1 и перпендикулярной прямой a.
Нахождение координат проекции точки на прямую
Рассмотрим данный вопрос в случаях проецирования на плоскости и в трехмерном пространстве.
Пусть нам заданы прямоугольная система координат Oxy, точка М1(x1, y1) и прямая a. Необходимо найти координаты проекции точки М1 на прямую a.
Проложим через заданную точку М1(x1, y1) прямую b перпендикулярно прямой a. Точку пересечения маркируем как H1. Точка Н1 будет являться точкой проекции точки М1 на прямую a.
Из описанного построения можно сформулировать алгоритм, который позволяет находить координаты проекции точки М1(x1, y1) на прямую a:
– составляем уравнение прямой (если оно не задано). Для совершения этого действия необходим навык составления основных уравнений на плоскости;
– записываем уравнение прямой b (проходящей через точку М1 и перпендикулярной прямой a). Здесь поможет статья об уравнении прямой, проходящей через заданную точку перпендикулярно заданной прямой;
– определяем искомые координаты проекции как координаты точки пересечения прямых a и b. Для этого решаем систему уравнений, составляющие которой – уравнения прямых a и b.
На плоскости Oxy заданы точки М1(1, 0) и прямая a (общее уравнение – 3x + y + 7 = 0). Необходимо определить координаты проекции точки М1 на прямую a.
Решение
Уравнение заданной прямой известно, поэтому, согласно алгоритму, переходим к шагу записи уравнения прямой b. Прямая b перпендикулярна прямой a, а значит нормальный вектор прямой a служит направляющим вектором прямой b. Тогда направляющий вектор прямой b запишем как b→=(3, 1). Запишем и каноническое уравнение прямой b, поскольку нам также заданы координаты точки М1, через которую проходит прямая b:
x-13=y1
Заключительным шагом определяем координаты точки пересечения прямых a и b. Перейдем от канонических уравнений прямой b к общему ее уравнению:
x-13=y1⇔1·(x-1)=3·y⇔x-3y-1=0
Составим систему уравнений из общих уравнений прямых a и b и решим ее:
3x+y+7=0x-3y-1=0⇔y=-3x-7x-3y-1=0⇔y=-3x-7x-3·(-3x-7)-1=0⇔⇔y=-3x-7x=-2⇔y=-3·(-2)-7x=-2⇔y=-1x=-2
В конечном итоге мы получили координаты проекции точки М1(1, 0) на прямую 3x + y + 7 = 0: (-2,-1).
Ответ: (-2, -1).
Подробнее рассмотрим случай, когда необходимо определить координаты проекции заданной точки на координатные прямые и параллельные им прямые.
Пусть заданы координатные прямые Ox и Oy, а также точка М1(x1, y1). Понятно, что проекцией заданной точки на координатную прямую Ox вида y = 0 будет точка с координатами (x1, 0). Так и проекция заданной точки на координатную прямую Oy будет иметь координаты 0, y1.
Любую произвольную прямую, параллельную оси абсцисс, возможно задать неполным общим уравнением By+C=0⇔y=-CB, а прямую, параллельную оси ординат – Ax+C=0⇔x=-CA.
Тогда проекциями точки М1(x1, y1) на прямые y=-CB и x=-CAстанут точки с координатами x1, -CB и -CA, y1.
Определите координаты проекции точки М1(7, -5) на координатную прямую Oy, а также на прямую, параллельную прямой Oy 2y-3=0.
Решение
Запишем координаты проекции заданной точки на прямую Oy: (0, -5).
Запишем уравнение прямой 2y-3=0 в виде y=32. Становится видно, что проекция заданной точки на прямую y=32 будет иметь координаты 7, 32 .
Ответ: (0, -5) и 7, 32 .
Пусть в трехмерном пространстве заданы прямоугольная система координат Oxyz, точка М1(x1, y1, z1) и прямая a. Найдем координаты проекции точки М1 на прямую a.
Построим плоскость α, проходящую через точку М1 и перпендикулярную прямой a. Проекцией заданной точки на прямую a станет точка пересечения прямой a и плоскости α. Исходя из этого, приведем алгоритм для нахождения координат проекции точки М1(x1, y1, z1) на прямую a:
– запишем уравнение прямой а (если оно не задано). Для решения этой задачи необходимо ознакомиться со статьей об уравнениях прямой в пространстве;
– составим уравнение плоскости α, проходящей через точку М1 и перпендикулярной прямой a (см. статью «Уравнение плоскости, проходящей через заданную точку перпендикулярно заданной прямой»);
– найдем искомые координаты проекции точки М1(x1, y1, z1) на прямую a – это будут координаты точки пересечения прямой α и плоскости α (в помощь – статья «Координаты точки пересечения прямой и плоскости»).
Задана прямоугольная система координат Oxyz, и в ней – точка М1(0, 1, -1) и прямая a. Прямой a соответствуют канонические уравнения вида: x+23=y-6-4=z+11. Определите координаты проекции точки М1 на прямую a.
Решение
Используем указанный выше алгоритм. Уравнения прямой a известны, поэтому первый шаг алгоритма пропускаем. Запишем уравнение плоскости α. Для этого определим координаты нормального вектора плоскости α. Из заданных канонических уравнений прямой a выделим координаты направляющего вектора этой прямой: (3, -4, 1), который будет являться нормальным вектором плоскости α, перпендикулярной прямой a. Тогда n→ = (3, -4, 1) – нормальный вектор плоскости α. Таким образом, уравнение плоскости α будет иметь вид:
3·(x-0)-4·(y-1)+1·(z-(-1))=0⇔3x-4y+z+5=0
Теперь найдем координаты точки пересечения прямой а и плоскости α, для этого используем два способа:
- Заданные канонические уравнения позволяют получить уравнения двух пересекающихся плоскостей, определяющих прямую a:
x+23=y-6-4=z+11⇔-4·(x+2)=3·(y-6)1·(x+2)=3·(z+1)1·(y-6)=-4·(z+1)⇔4x+3y-10=0x-3z-1=0
Чтобы найти точки пересечения прямой 4x+3y-10=0x-3z-1=0 и плоскости 3x-4y+z+5=0 , решим систему уравнений:
4x+3y-10=0x-3z-1=03x-4y+z+5=0⇔4x+3y=10x-3z=13x-4y+z=-5
В данном случае используем метод Крамера, но возможно применить любой удобный:
∆=43010-33-41=-78∆x=103010-3-5-41=-78⇒x=∆x∆=-78-78=1∆y=410011-33-51=-156⇒y=∆y∆=-156-78=2∆z=43101013-4-5=0⇒z=∆z∆=0-78=0
Таким образом, проекцией заданной точки на прямую a является точка cкоординатами (1, 2, 0)
- На основе заданных канонических уравнений легко записать параметрические уравнения прямой в пространстве:
x+23=y-6-4=z+11⇔x=-2+3·λy=6-4·λz=-1+λ
Подставим в уравнение плоскости, имеющее вид 3x-4y+z+5=0, вместо x, y и z их выражения через параметр:
3·(-2+3·λ)-4·(6-4·λ)+(-1+λ)+5=0⇔26·λ=0⇔λ=1
Вычислим искомые координаты точки пересечения прямой a и плоскости αпо параметрическим уравнениям прямой a при λ = 1:
x=-2+3·1y=6-4·1z=-1+1⇔x=1y=2z=0
Таким образом, проекция заданной точки на прямую a имеет координаты (1, 2, 0)
Ответ: (1, 2, 0)
Напоследок отметим, что проекциями точки М1(x1, y1, z1) на координатные прямые Ox, Oy и Oz буду являться точки с координатами (x1, 0, 0), (0, y1, 0) и (0, 0, z1) соответственно.
Проекции точек на поверхностях геометрических тел
Вы уже знаете, как построить проекции предмета или объекта. Часто при изготовлении изделий необходимо по заданным проекциям определить геометрическую форму предметов и их частей. Предмет можно рассматривать как комбинацию различных геометрических элементов: вершин, ребер, граней и т. д.
Укажите количество вершин, ребер и граней изображенного предмета.
Для точного построения изображений ряда деталей необходимо уметь находить проекции отдельных точек. Чтобы построить проекции точки, принадлежащей поверхности геометрического тела, необходимо понять, на какой поверхности или на каком элементе поверхности (ребре, вершине, грани) находится эта точка. Представив любую деталь как совокупность геометрических тел, можно легко найти проекцию точки. |
|
Рассмотрим проекции точки на геометрических телах. Проецирование точек на поверхности цилиндра Последовательность проецирования точек 1. Находят горизонтальные проекции точек а′ и b′. Так как горизонтальная проекция боковой проекции цилиндра отображается в виде круга, то проекции точек а′ и b′ будут находиться на нем. Для их нахождения проводят вертикальные линии связи из проекций точек а″ и b″ до пересечения с окружностью. 2. Проекции точек а′″ и b′″ находят на пересечении линий проекционной связи. |
Направление взгляда на плоскости проекций H, W помогает определить видимость проекций точек на горизонтальной и профильной плоскости проекций. Например, проекции а′ и b′ на плоскости H видны. Проекция а′″ на плоскости W не видна (показана в скобках), проекция b′″ видна (показана без скобок).
Определите, какая из горизонтальных проекций на рисунке является проекцией наглядного изображения головки винта.
Проецирование точек на поверхности призмы Последовательность проецирования точек 1. Находят горизонтальную проекцию точки а′. Для ее нахождения проводят вертикальную линию связи из проекции точки а″ до пересечения с шестиугольником (горизонтальная проекция призмы). 2. Проекцию точки а′″ находят на пересечении линий проекционной связи. |
Опишите последовательность проецирования точки, находящейся на ребре призмы. Выполните это построение.
Проецирование точек на поверхности пирамиды
Построение проекции точки, лежащей на ребре
Если точка находится на ребре предмета, то сначала необходимо выполнить проекцию ребра, а затем при помощи линий проекционной связи найти проекции точки, лежащей на ребре.
Как вы считаете, можно ли таким способом спроецировать точку, находящуюся не на ребре, а на грани четырехгранной пирамиды? Свои предположения проверьте на практике.
Общий метод определения точки, лежащей на поверхности геометрического тела, заключается в следующем: через точку на поверхности проводят вспомогательную прямую, проекции которой легко определяются на данной поверхности.
Построение проекции точки, лежащей на грани
Задана фронтальная проекция а″ точки А, лежащая на боковой поверхности четырехгранной пирамиды.
Проекции точек можно определить несколькими способами. Рассмотрим каждый из них.
Способ I. 1. Находят горизонтальную проекцию точки а′: вспомогательной прямой соединяют заданную проекцию точки а″ с проекцией вершины пирамиды s″ и продлевают ее до пересечения с основанием в точке f″. |
|
Способ II. 1. Через проекцию а″ точки А проводят вспомогательную прямую и получают точки пересечения с ребрами пирамиды 1″ и 2″. |
На ваш взгляд, изменится ли положение проекции точки, если вспомогательную прямую провести не параллельно, а наклонно к горизонтальной плоскости?
Проецирование точек на поверхности конуса. На поверхности конуса проекции точек можно также определить двумя способами. Способ I заключается в определении проекций точки с помощью вспомогательной линии — образующей, расположенной на поверхности конуса и проведенной через точку А. |
Построение ортогональных проекций точек
Положение точки в пространстве может быть задано двумя её ортогональными проекциями, например, горизонтальной и фронтальной, фронтальной и профильной. Сочетание любых двух ортогональных проекций позволяет узнать значение всех координат точки, построить третью проекцию, определить октант, в котором она находится. Рассмотрим несколько типичных задач из курса начертательной геометрии.
По заданному комплексному чертежу точек A и B необходимо:
- Записать их координаты.
- Достроить проекции т. A и B на плоскость П3.
- Определить положение точек в пространстве (октант или плоскость проекций).
- Построить наглядное изображение точек в системе плоскостей П1, П2, П3.
Определение координат точек по их проекциям
Определим сначала координаты т. A, которые можно записать в виде A (x, y, z). Горизонтальная проекция т. A – точка A’, имеющая координаты x, y. Проведем из т. A’ перпендикуляры к осям x, y и найдем соответственно Aх, Aу. Координата х для т. A равна длине отрезка AхO со знаком плюс, так как Aх лежит в области положительных значений оси х. С учетом масштаба чертежа находим х = 10. Координата у равна длине отрезка AуO со знаком минус, так как т. Aу лежит в области отрицательных значений оси у. С учетом масштаба чертежа у = –30. Фронтальная проекция т. A – т. A” имеет координаты х и z. Опустим перпендикуляр из A” на ось z и найдем Az. Координата z точки A равна длине отрезка AzO со знаком минус, так как Az лежит в области отрицательных значений оси z. С учетом масштаба чертежа z = –10. Таким образом, координаты т. A (10, –30, –10).
Координаты т. B можно записать в виде B (x, y, z). Рассмотрим горизонтальную проекцию точки B – т. В’. Так как она лежит на оси х, то Bx = B’ и координата Bу = 0. Абсцисса x точки B равна длине отрезка BхO со знаком плюс. С учетом масштаба чертежа x = 30. Фронтальная проекция точки B – т. B˝ имеет координаты х, z. Проведем перпендикуляр из B” к оси z, таким образом найдем Bz. Аппликата z точки B равна длине отрезка BzO со знаком минус, так как Bz лежит в области отрицательных значений оси z. С учетом масштаба чертежа определим значение z = –20. Таким образом, координаты B (30, 0, -20). Все необходимые построения представлены на рисунке ниже.
Построение проекций точек
Точки A и B в плоскости П3 имеют следующие координаты: A”’ (y, z); B”’ (y, z). При этом A” и A”’ лежат одном перпендикуляре к оси z, так как координата z у них общая. Точно также на общем перпендикуляре к оси z лежат B” и B”’. Чтобы найти профильную проекцию т. A, отложим по оси у значение соответствующей координаты, найденное ранее. На рисунке это сделано с помощью дуги окружности радиуса AуO. После этого проведем перпендикуляр из Aу до пересечения с перпендикуляром, восстановленным из точки A” к оси z. Точка пересечения этих двух перпендикуляров определяет положение A”’.
Точка B”’ лежит на оси z, так как ордината y этой точки равна нулю. Для нахождения профильной проекции т. B в данной задаче необходимо лишь провести перпендикуляр из B” к оси z. Точка пересечении этого перпендикуляра с осью z есть B”’.
Определение положения точек в пространстве
Наглядно представляя себе пространственный макет, составленный из плоскостей проекций П1, П2 и П3, расположение октантов, а также порядок трансформации макета в эпюр, можно непосредственно определить, что т. A расположена в III октанте, а т. B лежит в плоскости П2.
Другим вариантом решения данной задачи является метод исключений. Например, координаты точки A (10, -30, -10). Положительная абсцисса x позволяет судить о том, что точка расположена в первых четырех октантах. Отрицательная ордината y говорит о том, что точка находится во втором или третьем октантах. Наконец, отрицательная аппликата z указывает на то, что т. A расположена в третьем октанте. Приведенные рассуждения наглядно иллюстрирует следующая таблица.
Октанты | Знаки координат | ||
x | y | z | |
1 | + | + | + |
2 | + | – | + |
3 | + | – | – |
4 | + | + | – |
5 | – | + | + |
6 | – | – | + |
7 | – | – | – |
8 | – | + | – |
Координаты точки B (30, 0, -20). Поскольку ордината т. B равна нулю, эта точка расположена в плоскости проекций П2. Положительная абсцисса и отрицательная аппликата т. B указывают на то, что она расположена на границе третьего и четвертого октантов.
Построение наглядного изображения точек в системе плоскостей П1, П2, П3
Используя фронтальную изометрическую проекцию, мы построили пространственный макет III октанта. Он представляет собой прямоугольный трехгранник, у которого гранями являются плоскости П1, П2, П3, а угол (-y0x) равен 45 º. В этой системе отрезки по осям x, y, z будут откладываться в натуральную величину без искажений.
Построение наглядного изображения т. A (10, -30, -10) начнем с её горизонтальной проекции A’. Отложив по оси абсцисс и ординат соответствующие координаты, найдем точки Aх и Aу. Пересечение перпендикуляров, восстановленных из Aх и Aу соответственно к осям x и y определяет положение т. A’. Отложив от A’ параллельно оси z в сторону её отрицательных значений отрезок AA’, длина которого равна 10, находим положение точки A.
Наглядное изображение т. B (30, 0, -20) строится аналогично – в плоскости П2 по осям x и z нужно отложить соответствующие координаты. Пересечение перпендикуляров, восстановленных из Bх и Bz, определит положение точки B.
Лекция № 2. Точка
1. Проекции точки на две плоскости проекций
Рассмотрим проекции точек на две плоскости, для чего возьмем две перпендикулярные плоскости (рис. 4), которые будем называть горизонтальной фронтальной и плоскостями. Линию пересечения данных плоскостей называют осью проекций. На рассмотренные плоскости спроецируем одну точку А с помощью плоской проекции. Для этого необходимо опустить из данной точки перпендикуляры Аа и A на рассмотренные плоскости.
Проекцию на горизонтальную плоскость называют горизонтальной проекцией точки А, а проекцию а́ на фронтальную плоскость называют фронтальной проекцией.
Точки, которые подлежат проецированию, в начертательной геометрии принято обозначать с помощью больших латинских букв А, В, С. Для обозначения горизонтальных проекций точек применяют малые буквы а, b, с… Фронтальные проекции обозначают малыми буквами со штрихом вверху а́, b́, с́…
Применяется также и обозначение точек римскими цифрами I, II,… а для их проекций — арабскими цифрами 1, 2… и 1́, 2́…
При повороте горизонтальной плоскости на 90° можно получить чертеж, в котором обе плоскости находятся в одной плоскости (рис. 5). Данная картина называется эпюром точки.
Через перпендикулярные прямые Аа и Аа́ проведем плоскость (рис. 4). Полученная плоскость является перпендикулярной фронтальной и горизонтальной плоскостям, потому что содержит перпендикуляры к этим плоскостям. Следовательно, данная плоскость перпендикулярна линии пересечения плоскостей. Полученная прямая пересекает горизонтальную плоскость по прямой аах, а фронтальную плоскость — по прямой а́ах. Прямые аах и а́ах являются перпендикулярными оси пересечения плоскостей. То есть Аааха́ является прямоугольником.
При совмещении горизонтальной и фронтальной плоскостей проекции а и а́ будут лежать на одном перпендикуляре к оси пересечения плоскостей, так как при вращении горизонтальной плоскости перпендикулярность отрезков аах и а́ах не нарушится.
Получаем, что на эпюре проекции а и а́ некоторой точки А всегда лежат на одном перпендикуляре к оси пересечения плоскостей.
Две проекции а и а́ некоторой точки А могут однозначно определить ее положение в пространстве (рис. 4). Это подтверждается тем, что при построении перпендикуляра из проекции а к горизонтальной плоскости он пройдет через точку А. Точно так же перпендикуляр из проекции а́ к фронтальной плоскости пройдет через точку А, т. е. точка А находится одновременно на двух определенных прямых. Точка А является их точкой пересечения, т. е. является определенной.
Рассмотрим прямоугольник Aaaха́ (рис. 5), для которого справедливы следующие утверждения:
1) Расстояние точки А от фронтальной плоскости равно расстоянию ее горизонтальной проекции а от оси пересечения плоскостей, т. е.
Аа́ = аах;
2) расстояние точки А от горизонтальной плоскости проекций равно расстоянию ее фронтальной проекции а́ от оси пересечения плоскостей, т. е.
Аа = а́ах.
Иначе говоря, даже без самой точки на эпюре, используя только две ее проекции, можно узнать, на каком расстоянии от каждой из плоскостей проекций находится данная точка.
Пересечение двух плоскостей проекций разделяет пространство на четыре части, которые называют четвертями (рис. 6).
Ось пересечения плоскостей делит горизонтальную плоскость на две четверти — переднюю и заднюю, а фронтальную плоскость — на верхнюю и нижнюю четверти. Верхнюю часть фронтальной плоскости и переднюю часть горизонтальной плоскости рассматривают как границы первой четверти.
При получении эпюра вращается горизонтальная плоскость и совмещается с фронтальной плоскостью (рис. 7). В этом случае передняя часть горизонтальной плоскости совпадет с нижней частью фронтальной плоскости, а задняя часть горизонтальной плоскости — с верхней частью фронтальной плоскости.
На рисунках 8-11 показаны точки А, В, С, D, располагающиеся в различных четвертях пространства. Точка А расположена в первой четверти, точка В — во второй, точка С — в третьей и точка D — в четвертой.
При расположении точек в первой или четвертой четвертях их горизонтальные проекции находятся на передней части горизонтальной плоскости, а на эпюре они лягут ниже оси пересечения плоскостей. Когда точка расположена во второй или третьей четверти, ее горизонтальная проекция будет лежать на задней части горизонтальной плоскости, а на эпюре будет находиться выше оси пересечения плоскостей.
Фронтальные проекции точек, которые расположены в первой или второй четвертях, будут лежать на верхней части фронтальной плоскости, а на эпюре будут находиться выше оси пересечения плоскостей. Когда точка расположена в третьей или четвертой четверти, ее фронтальная проекция — ниже оси пересечения плоскостей.
Чаще всего при реальных построениях фигуру располагают в первой четверти пространства.
В некоторых частных случаях точка (Е) может лежать на горизонтальной плоскости (рис. 12). В этом случае ее горизонтальная проекция е и сама точка будут совпадать. Фронтальная проекция такой точки будет находиться на оси пересечения плоскостей.
В случае, когда точка К лежит на фронтальной плоскости (рис. 13), ее горизонтальная проекция k лежит на оси пересечения плоскостей, а фронтальная ḱ показывает фактическое местонахождение этой точки.
Для подобных точек признаком того, что она лежит на одной из плоскостей проекций, служит то, что одна ее проекция находится на оси пересечения плоскостей.
Если точка лежит на оси пересечения плоскостей проекций, она и обе ее проекции совпадают.
Когда точка не лежит на плоскостях проекций, она называется точкой общего положения. В дальнейшем, если нет особых отметок, рассматриваемая точка является точкой общего положения.
2. Отсутствие оси проекций
Для пояснения получения на модели проекций точки на перпендикулярные плоскости проекций (рис. 4) необходимо взять кусок плотной бумаги в форме удлиненного прямоугольника. Его нужно согнуть между проекциями. Линия сгиба будет изображать ось пересечения плоскостей. Если после этого согнутый кусок бумаги вновь расправить, получим эпюр, похожий на тот, что изображен на рисунке.
Совмещая две плоскости проекций с плоскостью чертежа, можно не показывать линию сгиба, т. е. не проводить на эпюре ось пересечения плоскостей.
При построениях на эпюре всегда следует располагать проекции а и а́ точки А на одной вертикальной прямой (рис. 14), которая перпендикулярна оси пересечения плоскостей. Поэтому, даже если положение оси пересечения плоскостей остается неопределенным, но ее направление определено, ось пересечения плоскостей может находиться на эпюре только перпендикулярно прямой аа́.
Если на эпюре точки нет оси проекций, как на первом рисунке 14 а, можно представить положение этой точки в пространстве. Для этого проведем в любом месте перпендикулярно прямой аа́ ось проекции, как на втором рисунке (рис. 14) и согнем чертеж по этой оси. Если восстановить перпендикуляры в точках а и а́ до их пересечения, можно получить точку А. При изменении положения оси проекций получаются различные положения точки относительно плоскостей проекций, но неопределенность положения оси проекций не влияет на взаимное расположение нескольких точек или фигур в пространстве.
3. Проекции точки на три плоскости проекций
Рассмотрим профильную плоскость проекций. Проекции на две перпендикулярные плоскости обычно определяют положение фигуры и дают возможность узнать ее настоящие размеры и форму. Но бывают случаи, когда двух проекций оказывается недостаточно. Тогда применяют построение третьей проекции.
Третью плоскость проекции проводят так, чтобы она была перпендикулярна одновременно обеим плоскостям проекций (рис. 15). Третью плоскость принято называть профильной.
В таких построениях общую прямую горизонтальной и фронтальной плоскостей называют осью х, общую прямую горизонтальной и профильной плоскостей — осью у, а общую прямую фронтальной и профильной плоскостей — осью z. Точка О, которая принадлежит всем трем плоскостям, называется точкой начала координат.
На рисунке 15а показана точка А
Конец ознакомительного фрагмента.
-
Проекции точки
Проецирование
точки на три плоскости проекций
координатного угла начинают с получения
ее изображения на плоскости H
– горизонтальной плоскости проекций.
Для этого через точку А (рис. 4.12, а)
проводят проецирующий луч перпендикулярно
плоскости H.
На
рисунке перпендикуляр к плоскости Н
параллелен оси Oz. Точку пересечения
луча с плоскостью Н (точку а) выбирают
произвольно. Отрезок Аа определяет,
на каком расстоянии находится точка А
от плоскости Н, указывая тем самым
однозначно положение точки А на рисунке
по отношению к плоскостям проекций.
Точка а является прямоугольной проекцией
точки А на плоскость Н и называется
горизонтальной проекцией точки А (рис.
4.12, а).
в)
Рис.
4.12.
Для
получения изображения точки А на
плоскости V (рис. 4.12,б) через точку А
проводят проецирующий луч перпендикулярно
фронтальной плоскости проекций V. На
рисунке перпендикуляр к плоскости V
параллелен оси Оу. На плоскости Н
расстояние от точки А до плоскости V
изобразится отрезком аах,
параллельным оси Оу и перпендикулярным
оси Ох. Если представить себе, что
проецирующий луч и его изображение
проводят одновременно в направлении
плоскости V, то когда изображение луча
пересечет ось Ох в точке ах,
луч пересечет плоскость V в точке а’.
Проведя из точки ах
в плоскости V перпендикуляр к оси Ох,
который является изображением
проецирующего луча Аа на плоскости V, в
пересечении с проецирующим лучом
получают точку а’. Точка а’ является
фронтальной проекцией точки А, т. е. ее
изображением на плоскости V.
Изображение
точки А на профильной плоскости проекций
(рис. 4.12, в) строят с помощью проецирующего
луча, перпендикулярного плоскости W. На
рисунке перпендикуляр к плоскости W
параллелен оси Ох. Проецирующий луч от
точки А до плоскости W на плоскости Н
изобразится отрезком аау,
параллельным оси Ох и перпендикулярным
оси Оу. Из точки Оу параллельно оси Oz и
перпендикулярно оси Оу строят изображение
проецирующего луча аА и в пересечении
с проецирующим лучом получают точку
а”. Точка а” является профильной
проекцией точки А, т. е. изображением
точки А на плоскости W.
Точку
а” можно построить, проведя от точки
а’ отрезок а’аz
(изображение проецирующего луча Аа”
на плоскости V) параллельно оси Ох, а от
точки аz
— отрезок а”аz
параллельно оси Оу до пересечения с
проецирующим лучом.
Получив
три проекции точки А на плоскостях
проекций, координатный угол развертывают
в одну плоскость, как показано на рис.
4.11,б, вместе с проекциями точки А и
проецирующих лучей, а точку А и проецирующие
лучи Аа, Аа’ и Аа” убирают. Края
совмещенных плоскостей проекций не
проводят, а проводят только оси проекций
Oz, Оу и Ох, Оу1
(рис. 4.13).
Анализ
ортогонального чертежа точки показывает,
что три расстояния — Аа’, Аа и Аа”
(рис. 4.12, в), характеризующие положение
точки А в пространстве, можно определить,
отбросив сам объект проецирования —
точку А, на развернутом в одну плоскость
координатном угле (рис. 4.13). Отрезки
а’аz,
ааy
и Оах
равны Аа” как противоположные стороны
соответствующих прямоугольников (рис.
4.12,в и 4.13). Они определяют расстояние,
на котором находится точка А от профильной
плоскости проекций. Отрезки а’ах,
а”ау1
и Оау
равны отрезку Аа, определяют расстояние
от точки А до горизонтальной плоскости
проекций, отрезки аах,
а”аz
и Оаy1
равны отрезку Аа’, определяющему
расстояние от точки А до фронтальной
плоскости проекций.
Рис.
4.13.
Отрезки
Оах,
Оау
и Оаz,
расположенные на осях проекций, являются
графическим выражением размеров
координат X, Y и Z точки А. Координаты
точки обозначают с индексом соответствующей
буквы. Измерив величину этих отрезков,
можно определить положение точки в
пространстве, т. е. задать координаты
точки.
На
эпюре отрезки а’ах
и аах
располагаются как одна линия,
перпендикулярная к оси Ох а отрезки
а’аz
и a”az
— к оси Оz.
Эти лини называются линиями проекционной
связи. Они пересекают оси проекций в
точках ах
и аz
соответственно. Линия проекционной
связи, соединяющая горизонтальную
проекцию точки А с профильной, оказалась
«разрезанной» в точке ау.
Две
проекции одной и той же точки всегда
располагаются на одной линии проекционной
связи, перпендикулярной к оси проекций.
Для
представления положения точки в
пространстве достаточно двух ее проекций
и заданного начала координат (точка О)
На рис. 4.14, б две проекции точки полностью
определяют ее положение в пространстве
По этим двум проекциям можно построит
профильную проекцию точки А. Поэтому в
дальнейшем, если не будет необходимости
в профильной проекции, эпюры будут
построены на двух плоскостях проекций:
V и Н.
Рис.
4.14. Рис. 4.15.
Рассмотрим
несколько примеров построения и чтения
чертежа точки.
Пример
1.
Определение координат точки J заданной
на эпюре двумя проекциях (рис. 4.14).
Измеряются три отрезка: отрезок ОвХ
(координата X), отрезок bХb
(координата Y) и отрезок bХb’
(координата Z). Координаты записывают в
следующем п рядке: X, Y и Z, после буквенного
обозначения точки, например, В20; 30; 15.
Пример
2.
Построение точки по заданным координатам.
Точка С задана координатами С30; 10; 40. На
оси Ох (рис. 4.15) находят точку сх,
в которой линия проекционной связи
пересекает ось проекций. Для этого по
оси Ох от начала координат (точка О)
откладывают координату X (размер 30) и
получают точку сх.
Через эту точку перпендикулярно оси Ох
проводят линию проекционной связи и от
точки вниз откладывают координату У
(размер 10), получают точку с — горизонтальную
проекцию точки С. Вверх от точки сх
по линии проекционной связи откладывают
координату Z (размер 40), получают точку
с’ — фронтальную проекцию точки С.
Рис.
4.16.
Пример
3.
Построение профильной проекции точки
по заданным проекциям. Заданы проекции
точки D — d и d’. Через точку О проводят
оси проекций Oz, Oy и Оу1
(рис. 4.16, а). Для построения профильной
проекции точки D отточки d’ проводят
линию проекционной связи, перпендикулярную
оси Oz, и продолжают ее вправо за ось Oz.
На этой линии будет располагаться
профильная проекция точки D. Она будет
находиться на таком расстоянии от оси
Oz, на каком горизонтальная проекция
точки d располагается: от оси Ох, т. е. на
расстоянии ddx.
Отрезки dzd”
и ddx
одинаковы, так как определяют одно и то
же расстояние — расстояние от точки D
до фронтальной плоскости проекций. Это
расстояние является координатой У точки
D.
Графически
отрезок dzd”
строят перенесением отрезка ddx
с горизонтальной плоскости проекций
на профильную. Для этого проводят линию
проекционной связи параллельно оси Ох,
получают на оси Оу точку dy
(рис. 4.16,б). Затем переносят размер отрезка
Ody
на ось Оу1,
проведя из точки О дугу радиусом, равным
отрезку Ody,
до пересечения с осью Оу1
(рис. 4.16,б), получают точку dy1.
Эту точку можно построить и как показано
на рис. 4.16, в, проведя прямую под углом
45° к оси Оу из точки dy.
Из точки dy1
проводят линию проекционной связи
параллельно оси Oz и на ней откладывают
отрезок, равный отрезку d’dx,
получают точку d”.
Перенос
величины отрезка dxd
на профильную плоскость проекций можно
осуществить с помощью постоянной прямой
чертежа (рис. 4.16, г). В этом случае линию
проекционной связи ddy
проводят через горизонтальную проекцию
точки параллельно оси Оу1
до пересечения с постоянной прямой, а
затем параллельно оси Оу до пересечения
с продолжением линии проекционной связи
d’dz.
Частные
случаи расположения точек относительно
плоскостей проекций
Положение
точки относительно плоскости проекций
определяется соответствующей координатой,
т. е. величиной отрезка линии проекционной
связи от оси Ох до соответствующей
проекции. На рис. 4.17 координата У точки
А определяется отрезком аах
— расстояние от точки А до плоскости
V. Координата Z точки А определяется
отрезком а’ах
— расстояние от точки А до плоскости
Н. Если одна из координат равна нулю, то
точка расположена на плоскости проекций.
На рис. 4.17 приведены примеры различного
расположения точек относительно
плоскостей проекций. Координата Z точки
В равна нулю, точка находится в плоскости
Н. Ее фронтальная проекция находится
на оси Ох и совпадает с точкой bх.
Координата У точки С равна нулю, точка
располагается на плоскости V, ее
горизонтальная проекция с находится
на оси Ох и совпадает с точкой сх.
Следовательно,
если точка находится на плоскости
проекций, то одна из проекций этой точки
лежит на оси проекций.
Рис.
4.17.
На
рис. 4.17 координаты Z и Y точки D равны
нулю, следовательно, точка D находится
на оси проекций Ох и две ее проекции
совпадают.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #