机械制图 第4章 截切体与相贯体的投影

前面提到：各种形状的机件虽然复杂多样，但都是由一些简单的基本体经过叠加、切割或相交等形式组合而成的。那么，基本体被平面截切后的剩余部分，就称为截切体。两基本体相交后得到的立体，就叫相贯体。它们由于被截切或相交，会在面上产生相应的截交线或相贯线。了解它们的性质及投影画法，将有助于我们对机件形状结构的正确分析与表达。第4章截切体与相贯体的投影4．1截切体4．2相贯体4．3过渡线4．4相贯线的简化画法4．5截断体和相贯体的尺寸标注4．1截切体4．1．1截切体的有关概念及性质4．1．2平面截切体4．1．3曲面截切体返回4．1．1截切体的有关概念及性质如图所示，正六棱柱被平面Ｐ截为两部分，其中用来截切立体的平面称为截平面；立体被截切后的部分称为截切体；立体被截切后的断面称为截断面；截平面与立体表面的交线称为截交线。截交线具有以下基本性质：返回1.共有性截交线是截平面与立体表面的共有线，既在截平面上，又在立体表面上，是截平面与立体表面共有点的集合。2.封闭性由于立体表面是有范围的，所以截交线一般是封闭的平面图形（平面多边形或曲线）。由平面立体截切得到的截切体，叫平面截切体作平面立体上的截交线方法：（1）交点法：即先求出平面立体的各棱线与截平面的交点，然后将各点依次连接起来，即得截交线。连接各交点有一定的原则：只有两点在同一个表面上时才能连接，可见棱面上的两点用实线连接，不可见棱面上的两点用虚线连接。（2）交线法：即求出平面立体的各表面与截平面的交线。4．1．2平面截切体返回棱柱上的截交线【例4-1】如图a所示，求作五棱柱被正垂面Pv截断后的投影。分析截平面与五棱柱的五个侧棱面均相交，与顶面不相交，故截交线为五边形ABCDE。作图，如图a所示1）由于截平面为正垂面，故截交线的V面投影a′b′c′d′e′已知；于是截交线的H面投影abcde亦确定；2）运用交点法，依据“主左视图高平齐”的投影关系，作出截交线的W面投影a″b″c″d″e″；3）五棱柱截去左上角，截交线的H和W投影均可见。截去的部分，棱线不再画出，但有侧棱线未被截去的一段，在W投影中应画为虚线。4）检查、整理、描深图线，完成全图，如图b所示。棱锥上的截交线【例4-2】求作正垂面P截切四棱锥S-ABCD所得的截交线。见图a。分析1）截平面P与四棱锥的四个棱面都相交，截交线是一个四边形；2）截平面P是一个正垂面，其正面投影具有积聚性；3）截交线的正面投影与截平面的正面投影重合，即截交线的正面投影已确定，只需求出水平投影。作图,如图a所示1）因为PV具有积聚性，所以PV与s′a′、s′b′、s′c′和s′d′的交点1′、2′、3′和4′即为空间点Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的正面投影；2)利用从属关系，向下引铅垂线求出相应的点1、2、3和4；3)四边形1234为截交线的水平投影。线段1′2′3′4′为截交线的正面投影。各投影均可见。4）检查、整理、描深图线，完成全图带缺口的平面立体的投影【例4-4】如图a所示，已知带有缺口的正六棱柱的V面投影，求其H面和W面投影分析1）从给出的V面投影可知，正六棱柱的缺口是由两个侧平面和一个水平面截割正六棱柱而形成的。只要分别求出三个平面与正六棱柱的截交线以及三个截平面之间的交线即可。2）这些交线的端点的正面投影为已知，只需补出其余投影。3）Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ、Ⅷ四点是左边的侧平面与立体相交得到的点，Ⅲ、Ⅳ、Ⅸ、Ⅹ是右边的侧平面与立体相交得到的点，Ⅴ、Ⅵ两点为前后棱线与水平面相交得到上的点，其中直线Ⅶ、Ⅷ和Ⅸ、Ⅹ又分别是左右两侧平面与水平面相交所得的交线。作图如图a所示1）利用棱柱各侧棱面的积聚性、点与直线的从属性及“主左视图高平齐”的投影关系依次作出各点的三面投影。2）连接各点。将在同一棱面又在同一截平面上的相邻点的同面投影相连。3）判别可见性。只有7〞8〞、9〞10〞交线不可见，画成虚线。4）检查、整理、描深图线，完成全图返回4．1．3曲面截切体由曲面立体截切得到的截切体，叫曲面截切体。1．圆柱上的截交线平面与圆柱面相交，根据截平面与圆柱轴线相对位置的不同，所得的截交线有三种情况(1)当截平面垂直于圆柱的轴线时，截交线为一个圆；(2)当截平面倾斜于圆柱的轴线时，截交线为椭圆，此椭圆的短轴平行与圆柱的底圆平面，它的长度等于圆柱的直径；椭圆长轴与短轴的交点（椭圆中心），落在圆柱的轴线上，长轴的长度随截平面相对轴线的倾角不同而变化；(3)当截平面经过圆柱的轴线或平行于轴线时，截交线为两条素线。【例4-5】如图a所示，求正垂面与圆柱的截交线。分析1）圆柱轴线垂直于H面，其水平投影积聚为圆。2）截平面P为正垂面，与圆柱轴线斜交，交线为椭圆。椭圆的长轴平行于V面，短轴垂直于V面。椭圆的V面投影成为一条直线，与PV重合。椭圆的H面投影，落在圆柱面的同面投影上而成为一个圆，故只需作图求出截交线的W面投影。作图,如图a所示1）求特殊点。这些点包括轮廓线上的点、特殊素线上的点、极限点以及椭圆长短轴的端点。最左点Ⅰ（也是最低点）、最右点Ⅲ（也是最高点），最前点Ⅱ和最后点Ⅳ，它们分别是轮廓线上的点，又是椭圆长短轴的端点，可以利用投影关系，直接求出其水平投影和侧面投影。2）求一般点。为了作图准确，在截交线上特殊点之间选取一些一般位置点。图中选取了Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ四个点，由水平投影5、6、7、8和正面投影5′、6′、7′、8′，求出侧面投影5″、6″、7″、8″。3）连点。将所求各点的侧面投影顺次光滑连接，即为椭圆形截交线的W面投影。4）判别可见性。由图中可知截交线的侧面投影均为可见。5）检查、整理、描深图线，完成全图2．圆锥上的截交线当平面与圆锥截交时，根据截平面与圆锥轴线相对位置的不同，可产生五种不同形状的截交线(1)当截平面垂直于圆锥的轴线时，截交线为一个圆；(2)当截平面倾斜于圆锥的轴线，并与所有素线相交时，截交线为一个椭圆；(3)当截平面倾斜于圆锥的轴线，但与一条素线平行时，截交线为抛物线；(4)当截平面平形于圆锥的轴线，或者倾斜于圆锥的轴线但与两条素线平行时，截交线为双曲线；(5)当截平面通过圆锥的轴线或锥顶时，截交线为两条素线。表4-2圆锥面上的截交线【例4-6】如图a所示，已知圆锥的三面投影和正垂面P的投影，求截交线的投影。分析1）因截平面P是正垂面，P面与圆锥的轴线倾斜并与所有素线相交，故截交线为椭圆；2）PV面与圆锥最左最右素线的交点，即为椭圆长轴的端点Ⅰ、Ⅳ，即椭圆长轴平行于V面，椭圆短轴Ⅴ、Ⅵ垂直于V面，且平分Ⅰ、Ⅳ。3）截交线的V面投影重合在PV上，H面投影、W面投影仍为椭圆，椭圆的长、短轴仍投影为椭圆投影的长、短轴。作图,如图a所示1）求长轴端点。在V面上，PV与圆锥的投影轮廓线的交点，即为长轴端点的V面投影1′、4′；Ⅰ、Ⅳ的H面投影1、4在水平中心线上，14就是投影椭圆的长轴；2）求短轴端点。椭圆短轴Ⅴ、Ⅵ的投影5′(6′)必积聚在1′、4′的中点；过5′(6′)作纬圆求出水平投影5、6，之后求出5〞6〞；3）求最前、最后素线与P面的交点Ⅱ和Ⅲ。在PV与圆锥正面投影的轴线交点处得2′、（3′），向右得到其侧面投影2〞、3〞，向下向左得到2、3；4）求一般点Ⅶ、Ⅷ。先在V面定出点7′、（8′），再用纬圆法求出7、8，并进一步求出7〞、8〞；5）连接各点并判别可见性。在H面投影中依次连接各点，即得椭圆的H面投影；同理得出椭圆的W面投影。6）检查、整理、描深图线，完成全图。【例4-7】如图4-8a所示，求作侧平面Q与圆锥的截交线。作图,如图a所示1）在QV与圆锥正面投影左边轮廓线的交点处，得到截交线最高点Ⅲ的投影3′，进一步得到3、3″；2）在QV与圆锥底面正面投影的交点处，得到截交线最低点Ⅰ和Ⅱ的投影1′、（2′），进一步得到1、2、1″、2″；3）用素线法求出一般点Ⅳ、Ⅴ的各投影；4）顺次连接2″-5″-3″-4″-1″；5）各面投影均可见。6）检查、整理、描深图线，完成全图4．带缺口的曲面立体的投影【例4-8】如图a所示，给出圆柱切割体的正面投影和水平投影，补画出侧面投影。作图,如图a所示1）求特殊点。根据截平面和圆柱体的积聚性，截交线的正面投影、水平投影为已知，只需求出截交线的侧面投影。其中Ⅰ是椭圆长轴的一个端点，Ⅲ、Ⅵ是椭圆短轴的两个端点，他们在各轮廓线上，Ⅳ、Ⅴ是素线和椭圆的连接点，利用水平投影求出侧面投影。2）求一般点。Ⅱ、Ⅶ是一般位置的点，用素线法求出其水平投影，进一步求出侧面投影。3)判别可见性并连点。4）检查、整理、描深图线，完成全图【例4-9】如图4-11a所示，求切割后圆锥的投影。作图,如图a所示1）求特殊点。Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ三点为R与圆锥表面相交的点；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三点为P与圆锥表面相交的点；同时，Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ、Ⅵ、又分别是为R与Q和P与Q相交的点。根据各点的正面投影先求出其水平投影，再求出其侧面投影。2）本题不需要求一般点。3）连点并判别可见性。所有点全部可见。4）检查、整理、描深图线，完成全图返回??……思考题---11)什么是截切体？2)圆锥面上的截交线有哪几种?4．2相贯体4．2．1相贯体的有关概念及性质4．2．2立体表面的相贯线返回两立体相交得到的立体，叫相贯体，两立体因相贯表面产生的交线称为相贯线4．2．1相贯体的有关概念及性质性质:（1）相贯线是相交两立体表面共有的线，是两立体表面一系列共有点的集合，同时也是两立体表面的分界点。。（2）由于立体占有一定的空间范围，所以相贯线一般是封闭的空间曲线。相贯线可见性的判断原则是：相贯线同时位于两个立体的可见表面上时，其投影才是可见的；否则就不可见。返回4．2．2立体表面的相贯线1．两曲面立体表面的交线求相贯线的方法通常有以下两种：第一种：积聚投影法——相交两曲面体，如果有一个表面投影具有积聚性时，就可利用该曲面体投影的积聚性作出两曲面的一系列共有点，然后依次连成相贯线。第二种：辅助平面法——根据三面共点原理，作辅助平面与两曲面相交，求出两辅助截交线的交点，即为相贯点。选择辅助平面的原则是：辅助截平面与两个曲面的截交线（辅助截交线）的投影都应是最简单易画的直线或圆。因此在实际应用中往往多采用投影面的平行面作为辅助截平面。【例4-11】如图a所示，求作两轴线正交的圆柱体的相贯线。分析两圆柱相交时，根据两轴线的相对位置关系，可分为三种情况：正交（两轴线垂直相交）、斜交（两轴线倾斜相交）、侧交（两轴线垂直交叉）。1）轴线确定相贯线的空间形状。由图可知，两个直径不同的圆柱垂直相交，大圆柱为铅垂位置，小圆柱为水平位置，由左至右完全贯入大圆柱，所得相贯线为一组封闭的空间曲线。2）根据两立体与投影面的相对位置确定相贯线的投影。相贯线的水平投影积聚在大圆柱的水平投影上（即小圆柱水平投影轮廓之间的一段大圆弧），相贯线的侧面投影积聚在小圆柱的侧面投影上（整个圆）。因此，余下的问题只是根据相贯线的已知两投影求出它的正面投影。作图,如图a所示1）求特殊点正面投影中两圆柱投影轮廓相交处的1′、5′两点分别是相贯线上的最左、最右点（同时也是最高点），它们的水平投影落在小圆柱的最左最右两边素线的水平投影上，1″、5″重影。3、7两点分别位于小圆柱的水平投影的圆周上，它们是相贯线上的最前点和最后点，也是相贯线上最低位置的点。可先在小圆柱和大圆柱侧面投影轮廓的交点处定出3″和7″，然后再在正面投影中找到3′和7′（前、后重影）。2）求一般点在小圆柱侧面投影（圆）上的几个特殊点之间，选择适当的位置取几个一般点的投影，如：2″、4″、6″、8″等，再按投影关系找出各点的水平投影2、4、6、8，最后作出它们的正面投影2′、4′、6′、8′。3）连点并判别可见性连接各点时，应沿着相贯线所在的某一曲面上相邻排列的素线（或纬圆）顺序光滑连接。例题中相贯线的正面投影可根据侧面投影中小圆柱的各素线排列顺序依次连接1′、2′、3′、4′、5′、（6）′、（7′）、（8′），1′各点。由于两圆柱前、后完全对称，故相贯线前、后相同的两部分在正面投影中重影（可见者为前半段）。4）检查、整理、描深图线，完成全图，如图所示。【例4-12】如图a所示，求圆柱与圆锥的相贯线。作图，如图a所示1）求特殊点①求最低点直接在正面投影中找出两回转体轮廓素线的交点1′，同时，该点也是最左点，并作出它们的水平投影和侧面投影。②求最高点直接在正面投影中找出两回转体轮廓素线的交点4′，并作出它们的水平投影和侧面投影。③求最前、最后点在水平投影中，圆柱面的最前素线与圆锥面的交点是相贯线的最前点3，最后素线与圆锥面的交点是相贯线的最后点5，过3、5直接向上作竖直线交圆柱的轴线于3′（5′）得其正面投影，它们是重影点，再作出其侧面投影。④求最右点，在侧面投影中，过锥顶作圆柱的切线，得切点7〃，并作水平投影7和正侧面投影7′2）求一般点作水平辅助面Rv，与两立体的截交线的侧面投影相交于点2″、6″，进一步用辅助圆法（纬圆法）求出其水平投影，进一步求出其正面投影。应用此法，可求出其它的一般位置点。3）连线并判别可见性。在水平投影中，3、5两点是可见部分与不可见部分的分界点，1、2、6不可见，4、7可见，顺序用虚线连接各点5、6、1、2、3，用实线连接各点5、4、3，得其水平投影。在正面投影中，相贯线1′、2′、3′、4′可见，画成实线，5′、6′分别和3′、4′重影，不可见，应画成虚线，但因重影在此省略，得其正面投影。(3）检查、整理、描深图线，完成全图2．曲面体表面交线的特殊情况1）相贯线为直线（1）两锥体共顶时，其相贯线为过锥顶的两条直素线，如图a所示。（2）两圆柱体的轴线平行，其相贯线为平行于轴线的直线，如图b所示。2．相贯线为平面曲线相贯线为平面曲线的情况返回??……思考题---2什么是相贯体，他的性质是什么？4．3过渡线在锻件和铸件中，由于工艺上的要求，在零件的表面相交处常用一个曲面光滑地过渡，这个过渡曲面称为圆角。由于圆角的存在，使得零件表面的相贯线不很明显，但为了区分不同形体的表面，仍需要画出这些交线，这种线称为过渡线。过渡线的画法与相贯线的画法一样。但过渡线不与圆角的轮廓素线接触，只画到两立体表面轮廓素线的理论交点处过渡线应采用细实线绘制，并且两端要与轮廓线明显脱开返回4．4相贯线的简化画法为了简化作图，国家规定：在不致引起误解的情况下，图形中的相贯线和过渡线可以用近似画法，如图a所示,也可以采用模糊画法画出，如图b所示。。当两圆柱正交且直径相差较大时，其相贯线的投影可采用近似画法，具体画法是：以两圆柱中半径较大的圆柱的半径为半径画出一段圆弧即可，如图a所示；但当两圆柱的直径相差不大时，不宜采用这种方法。返回4．5截断体和相贯体的尺寸标注4．5．1截断体（常常是带有切口、和穿孔的基本体）的尺寸标注1、带斜面和切口的基本体返回2、带凹槽和穿孔的基本体4．5．2相贯体的尺寸标注返回