Начертательная геометрия и инженерная графика

6.1 Способ вспомогательных секущих сфер.

Этот способ применяется для построения линии пересечения поверхностей вращения произвольного вида, при условии, что оси этих поверхностей пересекаются.

В основу способа концентрических сфер положено свойство сферы с центром на оси какой-либо поверхности.

Если центр сферы находится на оси какой-нибудь поверхности вращения, то сфера соосна с поверхностью вращения и в их пересечении получатся окружности (рис. 106).

Рис. 106. Соосные поверхности вращения: a – наглядное изображение; б – на комплексном чертеже

Рассмотрим способ концентрических сфер на примере построения линии пересечения цилиндра и конуса вращения, оси которых i(i₁,i₂) и q(q₁,q₂) пересекаются и точка пересечения осей обозначена через O(O₁,O₂) (рис. 107).

Точка пересечения осей поверхностей принимается за центр вспомогательных концентрических сфер.

Рис. 107. Линия пересечения поверхностей цилиндра и прямого кругового конуса

Алгоритм решения задачи об определении линии пересечения поверхностей состоит в следующем:

1. Определить опорные точки (рис. 108). Так как обе данные поверхности имеют общую плоскость симметрии δ(δ₁), параллельную плоскости проекций П₂, то их очерковые образующие, по отношению к плоскости П₂, пересекаются. Точки A(A₁,A₂), B(B₁,B₂), C(C₁,C₂) и D(D₁,D₂) пересечения этих образующих являются точками видимости линии пересечения поверхностей.

2. Определить радиусы максимальной и минимальной сфер, необходимых для определения точек линии пересечения.

Радиус максимальной сферы R_max равен расстоянию от центра вспомогательных сфер до наиболее удаленной точки пересечения очерковых образующих, в данном случае R_max=O₂A₂(рис. 109).

Чтобы определить радиус минимальной сферы R_min, необходимо провести через точку O₂нормали к очерковым образующим данных поверхностей. Тогда больший из отрезков этих нормалей и будет R_min. В этом случае сфера минимального радиуса будет касаться одной из данных поверхностей, а со второй – пересекаться.

В данном случае сферой минимального радиуса является сфера, касающаяся цилиндрической поверхности (см. рис. 109).

Рис. 108. Определение опорных точек линии пересечения поверхностей

Сфера радиусом R_min касается цилиндрической поверхности по окружности m, которая на фронтальной проекции изображается в виде прямой m₂), перпендикулярной q₂) (m₂)⊥q₂)). Эта же сфера пересекает коническую поверхность по двум окружностям. Но, в данном случае, нам интересна только окружность n, так как только она дает решение. Эта окружность n изображается на фронтальной проекции в виде прямой n₂), перпендикулярной i₂)(n₂)⊥i₂)). Точки E и F пересечения этих окружностей будут принадлежать обеим поверхностям:

Чтобы построить горизонтальные проекции точек E и F следует воспользоваться окружностью n, содержащей данные точки, так как она не искажается на плоскости проекций П₁:

3. Для построения промежуточных точек линии пересечения проводят несколько концентрических сфер с центром в точке O, причем радиус R этих сфер должен изменяться в пределах R_min<R<R_max. Рассмотрим определение точек линии пересечения на примере сферы радиусом R₁ (R_min<R₁<R_max)(рис. 110, 111).

Рис. 110. Определение промежуточных точек линии пересечения поверхностей

Сфера радиусом R₁ пересекает цилиндрическую поверхность по окружности l, которая на фронтальной проекции изображается в виде прямой l₂, перпендикулярной q₂(l₂⊥q₂). Эта же сфера пересекает коническую поверхность по окружности k, которая изображается на фронтальной проекции в виде прямой k₂, перпендикулярной i₂(k₂⊥i₂). Точки G и H пересечения этих окружностей будут точками искомой линии пересечения:

Чтобы построить горизонтальные проекции точек G и H, следует воспользоваться окружностью k, содержащей данные точки, так как она не искажается на плоскости проекций

Рис. 111. Определение промежуточных точек линии пересечения поверхностей

4. Аналогичным образом определить все остальные точки искомой линии пересечения. Последовательно соединить полученные точки плавной лекальной кривой. В данном случае линия пересечения поверхностей цилиндра и конуса представляет собой две кривые второго порядка u(u₁,u₂) и u'(u'₁,u'₂) (рис. 112).

Горизонтальная проекция линии пересечения поверхностей симметрична относительно плоскости δ(δ₁) – общей плоскости симметрии данных поверхностей. Эта плоскость была указана ранее (см. рис. 108).

5. Определить видимость линии пересечения поверхностей и их очерковых образующих. На фронтальной плоскости проекций видимы будут те точки линии пересечения, которые лежат перед горизонтальной проекцией очерковых образующих, проекции которых совпадают с плоскостью симметрии δ(δ₁), – точки A, M, G, E, D и B, K, P, C. На горизонтальной плоскости проекций линия u(u₁,u₂)видима, так как все ее точки лежат выше фронтальной проекции оси вращения цилиндра q(q₂), а линия u'(u'₁,u'₂) будет невидима, поскольку все ее точки лежат ниже фронтальной проекции образующих, совпадающих с проекцией оси вращения цилиндра q(q₂).