立体表面元素及基本体的投影.doc

第3章 立体表面基本元素及基本体的投影
3．1点的投影
序号：8

课　　题
　　课题一　　点的投影
课　时
2
目的要求
　　初步了解点的投影及其投影规律
知 识 点
　　点的投影规律 点的相对位置
关 键 点
　　点的投影与该点直角坐标的关系
教学进程
设　　计
　　1．简述点的三面投影及其规律；
　　2．点的投影与其直角坐标的关系；
　　3．特殊位置点的投影；
　　4．两点的相对位置；
教学方法
　　讲授、示例
教具引用

课后记述

课后作业
　 3－１（１～５）
主要内容：
点、线、面是构成自然界中一切有形物体（简称形体）的基本几何元素，它们是不能脱离形体而孤立存在的。基本体是指形状简单且规则的形体，任何机件都可以看成是由若干个基本体组合而成的。因此，学习和掌握其投影特性和规律，能够为正确理解和表达形体打下坚实的基础。
　　3．1．1点的三面投影及其规律
将空间点A放置在三投影面体系中，过点A分别作垂直于H面、V面、W面的投影线，投影线与H面的交点（即垂足点）a称为A点的水平投影（H投影）；投影线与V面的交点a′称为A点的正面投影（V投影）；投影线与W面的交点a″称为A点的侧面投影（W投影）。投影特性如下：
（1）点的两面投影的连线垂直于相应的投影轴。
a′a ⊥OX，即A点的V和H投影连线垂直于X轴；
a′a″⊥OZ，即A点的V和W投影连线垂直于Z轴；
aaYh⊥OYH，a″ayw⊥OYW，oaYh=oayw
（2）点的投影到投影轴的距离，反映该点到相应的投影面的距离。
aax= a″az= A a′,反映A点到V面的距离；
a′ax= a″ayw=Aa, 反映A点到H面的距离；
a′az= aaYh=Aa″, 反映A点到W面的距离；
　　3．1．2点的投影与其直角坐标的关系
若将三面投影体系中的三个投影面看作是直角坐标系中的三个坐标面，则三条投影轴相当于坐标轴，原点相当于坐标原点。如图3-3所示：空间点Ｓ（x，y，z）到三个投影面的距离可以用直角坐标来表示，即：
空间点Ｓ到Ｗ面的距离，等于点Ｓ的Ｘ轴坐标，即x
空间点Ｓ到Ｖ面的距离，等于点Ｓ的Ｙ轴坐标，即y
空间点Ｓ到Ｈ面的距离，等于点Ｓ的Ｚ轴坐标，即z
3．1．3特殊位置点的投影
1． 投影面上的点
2． 投影轴上的点
3．1．4两点的相对位置
空间两点的相对位置，是以其中一个点为基准，来判断另一个点在该点的前或后、左或右、上或下。
空间两点的相对位置可以根据其坐标关系来确定：x坐标大者在左，小者在右；y坐标大者在前，小者在后；z坐标大者在上，小者在下。也可以根据它们的同面投影来确定：V投影反映它们的上下、左右关系，H投影反映它们的左右、前后关系，W投影反映它们的上下、前后关系。
　小 结：
1、 点在第一分角中各种位置的投影特性及作图方法
2、 点的投影与该点直角坐标的关系
3、 两点的相对位置及重影点可见性的判别

3．2直线的投影
序号：9
课　　题
　　课题二　直线的投影
课　时
2
目的要求
　　掌握各种位置直线的投影特性和作图方法 直线上的点的投影特性及定比关系
知 识 点
　　各种位置直线的投影特性 直线与点及两直线的相对位置
关 键 点
　　直线上的点的定比关系 两直线的相对位置判别
教学进程
设　　计
　　1．直线的三面投影；
　　2．直线上点的投影；
　　3．各种位置直线的投影特性；
　　4．两直线的相对位置；
教学方法
　　讲授、示例
教具引用

课后记述

课后作业
　　３－２（１～１２）

主要内容：
两点可以决定一直线，直线的长度是无限延伸的。直线上两点之间的部分（一段直线）称为线段，线段有一定的长度。本书所讲的直线实质上是指线段。
3．2．1直线的三面投影
直线的投影在一般情况下仍是直线，在特殊情况下，其投影可积聚为一个点。直线在某一投影面上的投影是通过该直线上各点的投射线所形成的平面与该投影面的交线。作某一直线的投影，只要作出这条直线两个端点的三面投影，然后将两端点的同面投影相连，即得直线的三面投影。
　　3．2．2直线上点的投影
如果点在直线上，则点的三面投影就必定在直线的三面投影之上。这一性质称之点的从属性。
一直线上的两线段之比，等于其同面投影之比。这一性质称之点的定比性。
3．2．3各种位置直线的投影特性
按直线与三个投影面之间的相对位置，将空间直线分为两大类：即特殊位置直线和一般位置直线。特殊位置直线又分为投影面平行线和投影面垂直线。直线与投影面之间的夹角，称为直线的倾角。直线对H面、V面、W面的倾角分别用希腊字母α、β、γ表示。
1． 投影面平行线
平行于一个投影面而与另外两个投影面都倾斜的直线，称为投影面平行线。水平线，正平线，侧平线.投影特性如下：
（1）投影面平行线在它所平行的投影面上的投影反映实长，且倾斜于投影轴，该投影与相应投影轴之间的夹角，反映空间直线与另外两个投影面的倾角。
（2）其余两个投影平行于相应的投影轴，长度小于实长。
2． 投影面垂直线
垂直于一个投影面的直线称为投影面垂直线，铅垂线，正垂线，侧垂线． 投影特性如下：
(1)直线在它所垂直的投影面上的投影积聚为一点；
(2)直线的另外两个投影平行于相应的投影轴，且反映实长。
3． 一般位置直线
与三个投影面都倾斜（即不平行又不垂直）的直线称为一般位置直线，简称一般线。
一般位置直线具有以下的投影特性：
(1)直线在三个投影面上的投影都倾斜于投影轴，其投影与相应投影轴的夹角不能反映其与相应投影面的真实的倾角。
(2)三个投影的长度都小于实长。
3．2．4两直线的相对位置
空间两直线的相对位置可分为三种：两直线平行、两直线相交、两直线交叉。前两种直线又称为同面直线，后一种又称为异面直线。
1. 平行两直线：
性质：其同面投影平行或重合。
2. 相交两直线：
性质：其同面投影相交或重合，且交点符合直线上点的投影规律。
3．交叉两直线：
性质：其同面投影相交或平行，且交点不符合直线上点的投影规律。
小 结
１　各种位置直线的投影特性
２　直线上的点的定比关系
３　直线与点及两直线的相对位置

3．3平面的投影
序号：10
课　　题
　　课题三　平面的投影
课　时
4
目的要求
掌握平面的几何元素表示法和特殊位置平面的迹线表示法
掌握各种位置平面的投影特性及作图方法
掌握平面内的点和直线的几何条件及作图方法
掌握圆的投影特性
知 识 点
各种位置平面及其投影特性 直线在平面上的条件点在平面上的条件
关 键 点
　　平面上的直线和点的综合应用
教学进程
设　　计
1． 平面的表示方法
2． 各种位置平面的投影特性
3． 平面上的点和直线的投影
教学方法
　　讲授、示例
教具引用

课后记述

课后作业
　　３－３（１～３）

主要内容：
3．3．1平面的表示方法
1．用几何元素表示平面
平面可用下列任何一组几何元素来确定其空间位置:
(1) 不在同一直线上的三点
(2) 一直线和该直线外一点
(3)相交两直线
(4)平行两直线
(5)任意平面图形
在投影图上可以用上述任何一组几何元素的投影表示平面
2．用迹线表示平面
平面的空间位置还可以由它与投影面的交线来确定，平面与投影面的交线称为该平面的迹线。由于迹线位于投影面上，它的一个投影与自身重合，另外两个投影与投影轴重合，通常用只画出与自身重合的投影并加标记的办法来表示迹线，凡是与投影轴重合的投影均不标记。特殊位置平面中有积聚性的迹线两端用短粗实线表示，中间用细实线相连，并标出迹线符号。
3．3．2各种位置平面的投影特性
根据平面与投影面的相对位置的不同，将空间平面分为两大类：即特殊位置平面和一般位置平面。特殊位置平面又分为投影面平行面和投影面垂直面。
1．投影面平行面
平行于一个投影面（同时必然垂直于另外两个投影面）的平面称为投影面平行面，水平面，正平面，侧平面。投影特性如下：
(1)平面在它所平行的投影面上的投影反映实形；
(3) 平面在另外两个投影面上的投影积聚为一直线，且分别平行于相应的投影轴。
2．投影面垂直面
垂直于一个投影面，并且同时倾斜于另外两个投影面的平面称为投影面垂直面。铅垂面，正垂面，侧垂面，
投影特性如下：
(1)平面在它所垂直的投影面上的投影积聚成一直线，此直线与相应投影轴的夹角反映该平面对另外两个投影面的倾角；
(2)平面在另外两个投影面上的投影为原平面图形的类似形，面积比实形小。
3．一般位置平面
与三个投影面都倾斜（即不平行又不垂直）的平面称为一般位置平面，简称一般面。
投影特性如下：
(1)三面投影都不反映空间平面图形的实形，都是原平面图形的类似形，面积比实形小；
(2)三面投影都不反映该平面与投影面的倾角。
3．3．3平面上的点和直线的投影
1．平面上的点
点在平面上的几何条件为：若点在平面内的任一已知直线上，则点必在该平面上。
2．平面上的直线
直线在平面上的几何条件为：若一直线经过平面上的两个已知点，或经过一个已知点且平行于该平面上的另一已知直线，则此直线必定在该平面上。
　3．平面上的投影面平行线
平面上的投影面平行线，有平面上的水平线、正平线和侧平线三种，它们既具有平面上的直线的投影特性，又具有投影面平行线的投影特征。
小 结：
1、 各种位置平面及其投影特性
2、 直线在平面上的条件
3、 点在平面上的条件
3．4基本体的投影
序号：11
课　　题
　　课题四　基本体的投影
课　时
6
目的要求
　　掌握立体的三面投影图画法及其表面求点
知 识 点
　　平面立体的三面投影图 回转立体的三面投影图 表面求点 尺寸标注
关 键 点
　　立体表面求点
教学进程
设　　计
　　1．平面立体的三面投影图及表面求点；
　　2．回转立体的三面投影图及表面求点
　　3．基本体的尺寸标注；
教学方法
　　讲授、示例
教具引用

课后记述

课后作业
　　　３—４（１～４）　　３－５（１～２）　　３－６

主要内容：
形状简单且规则的立体称为基本几何体，简称为基本体。
基本体按其表面性质的不同可分为平面立体和曲面立体。表面都是由平面围成的立体称为平面立体（简称平面体）。表面都是由曲面或是由曲面与平面共同围成的立体称为曲面立体（简称曲面体），其中围成立体的曲面又是回转面的曲面立体，又叫回转体，
3．4．1平面立体的投影
平面立体主要有棱柱和棱锥两种，棱台是由棱锥截切得到的。平面立体上相邻两面的交线称为棱线。因为围成平面立体的表面都是平面多边形，而平面图形是由直线段围成的，直线段又是由其两端点所确定。因此，绘制平面立体的投影，实际上就是画出各平面间的交线和各顶点的投影。在平面立体中，可见棱线用实线表示，不可见棱线用虚线表示，以区分可见表面和不可见表面。
1．棱柱
棱柱分直棱柱（侧棱与底面垂直）和斜棱柱（侧棱和底面倾斜）。棱柱上、下底面是两个形状相同且互相平行的多边形，各个侧面都是矩形或平行四边形，上下底面是正多边形的直棱柱，称为正棱柱。
投影图的作图步骤
1）布置图面，画中心线、对称线等作图基准线。
2）画水平投影，即反映上下端面实形的正六边形。
3）根据正六棱柱的高，按投影关系画正面投影。
4）根据正面投影和水平投影，按投影关系画侧面投影。
5）检查并描深图线，完成作图。
2．棱锥
棱锥的底面为多边形，各侧面为若干具有公共顶点的三角形。当棱锥的底面是正多边形，各侧面是全等的等腰三角形时，称为正棱锥。下面以三棱锥为例：
作图步骤
1）布置图面，画中心线、对称线等作图基准线。
2）画水平投影。
3）根据三棱锥的高，按投影关系画正面投影。
4）根据正面投影和水平投影按投影关系画侧面投影。
5）检查、描深图线，完成作图。
3．平面立体上点和直线的投影
平面立体的表面都是平面多边形，在其表面上取点、取线的作图问题，实质上就是平面上取点、取线作图的应用。其作图的基本原理就是：平面立体上的点和直线一定在立体表面上。由于平面立体的各表面存在着相对位置的差异，必然会出现表面投影的相互重叠，从而产生各表面投影的可见与不可见问题，因此对于表面上的点和线，还应考虑它们的可见性，判断立体表面上点和线可见与否的原则是：如果点、线所在的表面投影可见，那么点、线的同面投影一定可见，否则不可见。
立体表面取点、取线的求解问题一般是指已知立体的三面投影和它表面上某一点（线）的一面投影，要求该点（线）的另两面投影，这类问题的求解方法有：
（1）从属性法 当点位于立体表面的某条棱线上时，那么点的投影必定在棱线的投影上，既可利用线上点的“从属性”求解。
（2）积聚性法 当点所在的立体表面对某投影面的投影具有积聚性时，那么点投影必定在该表面对这个投影面的积聚投影上。
（3）辅助线法 当点所在的立体表面无积聚性投影时，必须利用作辅助线的方法来帮助求解。这种方法是先过已知点在立体表面作一辅助直线，求出辅助直线的另两面投影，再依据点的“从属性”，求出点的各面投影。
3．4．2 回转体的投影
回转体的曲表面是由一母线（直线或曲线）绕定轴回转一周而形成的回转面，圆柱、圆锥、圆球和圆环是工程上常见的回转体，其回转面都是光滑曲面。
1．基本概念
（1）曲面
曲面可以看成是由直线或曲线在空间按一定规律运动而形成的。若是作回转运动而形成的曲面则称为回转曲面，简称回转面。
（2）素线与轮廓线
形成回转面的母线，它们在曲面上的任何位置称为素线。如圆柱体的素线都是互相平行的直线；圆锥体的素线是汇集于锥顶S点的倾斜线；圆球体的素线是通过球体上下顶点的半圆弧线；
我们把确定曲面范围的外形线称为轮廓线（或转向轮廓线），轮廓线也是可见与不可见的分界线。
（3）纬圆
由回转体的形成可知，母线上任意一点的运动轨迹为圆，该圆垂直轴线，此圆既为纬圆。
2．圆柱
作图步骤
1）用点划线画出圆柱体各投影的轴线、中心线；
2）有直径画水平投影圆；
3）由“长对正”和高度作正面投影矩形；
4）由“高平齐、宽相等”作侧面投影矩形。
3．圆锥
作图步骤
1）用点划线画出圆锥体三面投影的轴线、中心线；
2）画出底面圆的三面投影。底面为水平面，水平投影为反映实形的圆，其它两投影积聚为直线段，长度等于底圆直径；
3）依据圆锥的高度画出锥顶点S的三面正投影。
4）画轮廓线的三面正投影，即连接等腰三角形的腰。
4．圆球
圆球面的特性 圆球体是由圆球面所围成的。
作图步骤
1）用点划线画出圆球体各投影的中心线；
2）以球的直径为直径画三个等大的圆。
5．圆环
圆环由环面围成，其三面投影中，两个投影为长圆形，一个投影为同心圆。
6．回转体上点和线的投影
曲面立体表面上的点和线的投影作图，与在平面上取点、取线的原理一样。
（1）圆柱面上的点和线
1）圆柱面上点的投影
圆柱面上的点必定在圆柱面的一条素线或一个纬圆上。当圆柱面具有积聚投影时，圆柱面上点的投影必在同面积聚投影上。
2）圆柱面上线的投影
（2）圆锥面上的点和线
1）圆锥面上点的投影
圆锥体的投影没有积聚性，在其表面上取点的方法有两种：
方法一：素线法。圆锥面是由许多素线组成的。圆锥面上任一点必定在经过该点的素线上，因此只要求出过该点素线的投影，即可求出该点的投影。
方法二：纬圆法。由回转面的形成可知，母线上任意一点的运动轨迹为圆，该圆垂直于旋转轴线，我们把这样的圆称之为纬圆。圆锥面上任一点必然在与其高度相同的纬圆上，因此只要求出过该点的纬圆的投影，即可求出该点的投影。
2）圆锥表面上线的投影
（3）圆球体上的点和线
1．圆球体上的点
由于圆球体的特殊性，过球面上一点可以作属于球体的无数个纬圆，为作图方便，常沿投影面的平行面作相应投影面的纬圆，这样过球面上任一点可以得到H、V、W三个方向的纬圆。因此只要求出过该点的纬圆投影，即可求出该点的投影。
2．圆球体上的线
可见，求曲面上点的投影的方法主要有素线法和纬圆法两种，在采用这两种方法时应着重弄清以下概念：
（1）某一点在曲面上，则它一定在该曲面的素线或纬圆上。
（2）求一点投影时，要先求出它所在的素线或纬圆的投影。
（3）为了熟练地掌握在各种曲面上作素线或纬圆的投影，必须了解各种曲面的形成规律和特性。
3．4．3基本体的尺寸标注
形体的视图，只能表达形体的形状及各部分的相互位置关系，但不能确定其真实大小。形体的真实大小，必须由尺寸来确定。
任何基本几何体都有长、宽、高三个方向上的大小，在视图上，通常要把反映这三个方向的大小尺寸都标注出来。尺寸一般标注在反映实形的投影上，并尽可能集中注写在一两个投影的下方或右方，必要时才注写在上方或左方。一个尺寸只需标注一次，尽量避免重复。
1．平面基本体
平面基本体一般应注出其底面尺寸和高度尺寸，底面为正多边形时，可标注其外接圆直径
2． 回转体
标注回转体尺寸时，一般应注出其径向（直径）尺寸“f”，因为“f”具有双向尺寸功能，它不仅可以减少一个方向的尺寸，而且还可以省略一个投影。还需要标注轴向尺寸。圆柱、圆锥、圆台在直径数字前加注符号“Φ”，而圆球在直径数字前加注符号“ SΦ”。
小结
1．平面立体的三面投影图及表面求点；
　　2．回转立体的三面投影图及表面求点
　　3．基本体的尺寸标注；