На рис. 8 построена развертка боковой поверхности эллиптического цилиндра, в который для построения развертки вписана двенадцатиугольная призма. Поверхность имеет фронтальную плоскость симметрии. Самая длинная образующая - нулевая, самая короткая - шестая, по ней и сделан разрез поверхности. Развертка - фигура симметричная относительно нулевой образующей. Истинная величина половины нормального сечения поверхности плоскостью Sum построена на плоскости П4 - эллипс. Разворачиваем дугу полуэллипса в прямую 0 - 6с помощью хорд 04-14, ... 54 - 64, заменяющих кривые участки эллипса. В точках 0, 1, ... 6 на развертке восстанавливаем перпендикуляры, по которым откладываем натуральную длину участков, образующих поверхности (до нормального сечения и после него), измеренную на плоскости П2. Концы отрезков соединяем плавными кривыми, которые являются разверткой оснований поверхности. С помощью седьмой образующей на развертку нанесена точка поверхности.
3.3 Построение развертки призмы правильной формы
Построение разверток призматических и цилиндрических поверхностей значительно упрощается, если они представлены простыми прямыми фигурами.
Для примера на рис. 9 приведена развертка трехгранной призмы правильной формы. Развертки ее строим, воспользовавшись тем, что ребра ее АА, ВВ, СС параллельны фронтальной плоскости проекций и проецируются на нее в натуральную величину, а нижнее ABC и верхнее А"В"С" основания параллельны горизонтальной плоскости проекций и проецируются на нее в натуральную величину. Точка М на развертке трехгранной призмы строится обычным способом.
3.4 Построение развертки прямого кругового цилиндра
На рис. 10 приведен пример построения развертки прямого кругового цилиндра. Ее высота Н на фронтальную плоскость проекций проецируется в натуральную величину, а нижнее и верхнее основания параллельны горизонтальной плоскости проекций и на нее проецируются в натуральную величину. В этом случае развертку цилиндрической поверхности строим с помощью хорд, соединяющих соседние точки деления окружности оснований, в который вписан правильный двенадцатиугольник. В этом случае цилиндрическая поверхность условно заменена поверхностью вписанной правильной двенадцатигранной призмы, и развертка цилиндрической поверхности построена способом триангуляции.
Положение точки М на развертке цилиндрической поверхности определяется обычным способом.
4. Вопросы для самопроверки
Что называется разверткой поверхности тела.
Что представляют собой развертки боковых поверхностей: а) прямой призмы; б) прямого кругового цилиндра; в) прямого кругового конуса
В чем заключается способ треугольников и способ нормального сечения.
С чего начинается построение развертки поверхности наклонной четырехугольной пирамиды SABCD
Каким способом строится развертка боковой поверхности эллиптического цилиндра.
Аналогично построению развертки, какой поверхности строится развертка боковой поверхности наклонного конуса.
Список литературы
Васильев В.Е., Начертательная геометрия. М.: Высш.шк., 2002
Гордон В.О., Семенцов-Огиевский М.А., Курс начертательной геометрии. М.: Высш. шк., 2008
Королев Ю.И., Начертательная геометрия: Учебник для вузов. - Спб.: Питер, 2007.
Соломонов К.Н., Бусыгина Е.Б., Чиченева О.Н. Начертательная геометрия: Учебник. - М.: МИСИС: ИНФРА-М, 2004.
Чекмарев А.А., Начертательная геометрия и черчение: - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2002.
Разверткой поверхности называется плоская фигура, образованная последовательным совмещением поверхности с плоскостью без разрывов и складок. При развертывании поверхность рассматривается как плоская, но нерастяжимая. Цель развертывания поверхностей – создание моделей поверхностей из листового материала путем последующего изгибания и «свертывания» их разверток.
Основные свойства разверток:
Прямая на поверхности переходит в прямую на развертке;
Параллельные прямые на поверхности переходят в параллельные прямые на развертке;
Длины отрезка линии на поверхности и той же линии на развертке равны;
Углы между линиями на поверхности и между соответствующими линиями на развертке равны;
Площадь развертки равна площади поверхности;
Все размеры на развертке имеют натуральную величину.
Все поверхности подразделяются на развертываемые и неразвертываемые.
К развертываемым поверхностям относятся:
Гранные поверхности (пирамиды, призмы и т.д.), т.к. плоские элементы многогранника точно совмещаются с плоскостью развертки. В этом случае развертка называется точной.
Линейчатые поверхности (цилиндрические, конические и поверхности с ребром возврата), т.е. это поверхности, у которых смежные образующие-прямые параллельны или пересекаются.
К неразвертывающимся поверхностям относятся все остальные линейчатые, а также нелинейчатые поверхности (цилиндроиды, коноиды, сфера). Развертки этих поверхностей в этом случае называются приближенными или условными.
1.5.1 Развертка поверхностей многогранников
При построении разверток многогранников определяют натуральную величину всех его граней (плоских многоугольников). При этом используют различные способы преобразования чертежа. Выбор тех или иных способов зависит от вида многогранника и его расположения относительно плоскостей проекций.
1.5.1.1 Развертка поверхности призмы
Существует два способа развертки призмы: способ «нормального сечения» и способ «раскатки».
Способ «нормального сечения» используют для развертки поверхности призм общего положения. В этом случае строится нормальное сечение призмы (т.е. вводится плоскость, расположенная перпендикулярно боковым ребрам призмы) и определяются натуральные величины сторон многоугольника этого нормального сечения.
Пример выполнения развертки трехгранной призмы общего положения способом «нормального сечения» рассмотрим в задаче согласно рисунка 1.5.1
Обратим внимание на то, что в нашем случае боковые ребра призмы являются фронталями, т.е. на плоскость П 2 они проецируются в натуральную величину.
1) Во фронтальной плоскости проекций построим фронтально проецирующую плоскость γ(γ 1 ) , которая одновременно перпендикулярна боковым ребрам призмы AD , CF , BE . Полученное нормальное сечение выразится в виде треугольника 123 . Методом плоско-параллельного перемещения определим его натуральную величину в соответствии с рисунком 1.5.2.
2) Все стороны нормального сечения последовательно отложим на прямой: 1 0 2 0 =1 1 1 2 1 1 ; 2 0 3 0 =2 1 1 3 1 1 ; 3 0 1 0 =3 1 1 1 1 1 .
3) Через точки 1 0 ,2 0 ,3 0 проведем прямые, перпендикулярные прямой 1 0 -1 0 и отложим на них натуральную величину боковых ребер: 1 0 D 0 =1 2 D 2 и 1 0 A 0 = 1 2 A 2 ; 2 0 F 0 = 2 2 F 2 и 2 0 C 0 = 2 2 C 2 ; 3 0 E 0 = 3 2 E 2 и 3 0 B 0 = 3 2 B 2 .
4) Полученные точки верхнего и нижнего оснований призмы соединим прямыми A 0 B 0 C 0 и D 0 F 0 E 0 . Плоская фигура A 0 B 0 C 0 D 0 F 0 E 0 является искомой разверткой боковой поверхности данной призмы. Для построения полной развертки необходимо к развертке боковой поверхности пристроить натуральные величины оснований. Для этого воспользуемся полученными на развертке натуральными величинами их сторон A 0 C 0 , C 0 B 0 , B 0 A 0 и D 0 F 0 , F 0 E 0 , E 0 D 0 в соответствии с рисунком 1.5.3
Рисунок 1.5.1
Рисунок 1.5.2
Рисунок 1.5.3 – Развертка призмы способом «нормального сечения»
Способ «раскатки». Этот способ удобен для построения разверток призм с основанием, лежащим в плоскости уровня. Суть способа заключается в последовательном совмещением боковых граней с плоскостью чертежа путем поворота их вокруг соответствующих ребер призмы (рисунок 1.5.4).
Этим способом построена развертка поверхности призмы ABCDEF , боковые ребра которой являются фронталями, а нижнее основание лежит в горизонтальной плоскости (рисунок 1.5.5).
1) Боковые грани призмы совместим с фронтальной плоскостью, проходящей через ребро AD . Это удобно в этом случае, т.к. фронтальные проекции боковых ребер призмы равны их истинной длине. Тогда ребро A 0 D 0 развертки будет совпадать с фронтальной проекцией ребра AD (A 2 D 2 ) .
2) Для определения на развертке истиной величины боковой грани ADEB вращаем ее вокруг ребра AD до положения, параллельного фронтальной плоскости проекций. Чтобы определить на развертке положение точки B 0 , из точки B 2 восстанавливаем перпендикуляр к A 2 D 2 . Точка B 0 будет найдена в пересечении этого перпендикуляра с дугой окружности радиуса R 1 , равного истиной величине ребра AB и проведенной из точки A 2 , как из центра.
3) Точка E 0 будет определяться на развертке как результат пересечения прямой B 0 E 0 параллельной фронтальной проекцией ребра BE (B 2 E 2 ), и перпендикуляра, восстановленного из точки E 2 к A 2 D 2 .
4) Точки C 0 и A 0 построены аналогично точке B 0 в пересечении перпендикуляров из точек C 2 и A 2 к фронтальным проекциям ребер, с дугами окружностей, проведенных из точек B 0 и C 0 как из центров радиусами R 2 и R 3 , равными соответственно ребрам BC и CA . Точки F 0 и D 0 определяются аналогично точке E 0 .
5) Соединив последовательно совмещенные вершины ломаными линиями, получим развертку боковой поверхности призмы A 0 B 0 C 0 A 0 D 0 F 0 E 0 D 0 . При необходимости можно получить полную развертку призмы, присоединив к ней натуральные величины обоих оснований.
Если боковые ребра призмы занимают общее положение, то предварительным преобразованием чертежа их надо привести в положение линий уровня.
16.1. Чертежи разверток поверхностей призм и цилиндров .
Для изготовления ограждений станков, вентиляционных труб и некоторых других изделий вырезают из листового материала их развертки.
Развертка поверхностей любой прямой призмы представляет собой плоскую фигуру, составленную из боковых граней - прямоугольников и двух оснований - многоугольников.
Например, у развертки поверхностей шестиугольной призмы (рис. 139, б) все грани - равные между собой прямоугольники шириной а и высотой h, а основания - правильные шестиугольники со стороной, равной а.
Рис. 139. Построение чертежа развертки поверхностей призмы: а - два вида; б - развертка поверхностей
Таким образом, можно построить чертеж развертки поверхностей любой призмы.
Развертка поверхностей цилиндра состоит из прямоугольника и двух кругов (рис. 140, б). Одна сторона прямоугольника равна высоте цилиндра, другая - длине окружности основания. На чертеже развертки к прямоугольнику пристраивают два круга, диаметр которых равен диаметру оснований цилиндра.
Рис. 140. Построение чертежа развертки поверхностей цилиндра: а - два вида; б - развертка поверхностей
16.2. Чертежи разверток поверхностей конуса и пирамиды .
Развертка поверхностей конуса представляет собой плоскую фигуру, состоящую из сектора - развертки боковой поверхности и круга - основания конуса (рис. 141, 6).
Рис. 141. Построение чертежа развертки поверхностей конуса: а - два вида; б - развертка поверхностей
Построения выполняются так:
- Проводят осевую линию и из точки s" на ней описывают радиусом, равным длине s"a" образующей конуса, дугу окружности. На ней откладывают длину окружности основания конуса.
Точку s" соединяют с концевыми точками дуги.
- К полученной фигуре - сектору пристраивают круг. Диаметр этого круга равен диаметру основания конуса.
Длину окружности при построении сектора можно определить по формуле C = 3.14xD.
Угол а подсчитывают по формуле а = 360°хD/2L, где D - диаметр окружности основания, L -длина образующей конуса, ее можно подсчитать по теореме Пифагора.
Рис. 142. Построение чертежа развертки поверхностей пирамиды: а - два вида; б - развертка поверхностей
Чертеж развертки поверхностей пирамиды строят так (рис. 142, б):
Из произвольной точки О описывают дугу радиуса L, равного длине бокового ребра пирамиды. На этой дуге откладывают четыре отрезка, равные стороне основания. Крайние точки соединяют прямыми с точкой О. Затем пристраивают квадрат, равный основанию пирамиды.
Обратите внимание, как оформляют чертежи разверток. Над изображением выносят специальный знак. От линий сгиба, которые проводят штрихпунктирнои с двумя точками, проводят линии-выноски и пишут на полке «Линии сгиба».
- Как построить чертеж развертки поверхностей цилиндра?
- Какие надписи наносят на чертежах разверток поверхностей предметов?
Для изготовления кожухов машин, ограждений станков, вентиляционных устройств, трубопроводов необходимо из листового материала вырезать их развертки.
Разверткой поверхности многогранника называют плоскую фигуру, полученную при совмещении с плоскостью чертежа всех граней многогранника в последовательности их расположения на многограннике.
Чтобы построить развертку поверхности многогранника, нужно определить натуральную величину граней и вычертить на плоскости последовательно все грани. Истинные размеры ребер граней, если они спроецированы не в натуральную величину, находят способами вращения или перемены плоскостей проекций (проецированием на дополнительную плоскость), приведенными в предыдущем параграфе.
Рассмотрим построение разверток поверхности некоторых простейших тел.
Развертка поверхности прямой призмы представляет собой плоскую фигуру, составленную из боковых граней - прямоугольников и двух равных между собой многоугольников оснований. Для примера взята правильная прямая шестиугольная призма (рис. 176, а). Все боковые грани призмы - прямоугольники, равные между собой по ширине а и высоте Н; основания призмы - правильные шестиугольники со стороной, равной а. Так как истинные размеры граней нам известны, нетрудно выполнить построение развертки. Для этого на горизонтальной прямой последовательно откладывают шесть отрезков, равных стороне основания шестиугольника, т. е. 6а. Из полученных точек восставляют перпендикуляры, равные высоте призмы Н, и через конечные точки перпендикуляров проводят вторую горизонтальную прямую. Полученный прямоугольник (Н х 6а) является разверткой боковой поверхности призмы. Затем на одной оси пристраивают фигуры оснований - два шестиугольника со сторонами, равными а. Контур обводят сплошной основной линией, а линии сгиба - штрихпунктирной с двумя точками.
Подобным образом можно построить развертки прямых призм с любой фигурой в основании.
Развертка поверхности правильной пирамиды представляет собой плоскую фигуру, составленную из боковых граней - равнобедренных или равносторонних треугольников и правильного многоугольника основания. Для примера взята правильная четырехугольная пирамида (рис. 176, б). Решение задачи осложняется тем, что неизвестна величина боковых граней пирамиды, так как ребра граней не параллельны ни одной из плоскостей проекций. Поэтому построение начинают с определения истинной величины наклонного ребра SA. Определив способом вращения (см. рис. 173, в) истинную длину наклонного ребра SA, равную s"a` 1 (рис. 176, б), из произвольной точки О, как из центра, проводят дугу радиусом s"a` 1 . На дуге откладывают четыре отрезка, равные стороне основания пирамиды, которое спроецировано на чертеже в истинную величину. Найденные точки соединяют прямыми с точкой О. Получив развертку боковой поверхности, к основанию одного из треугольников пристраивают квадрат, равный основанию пирамиды.
Развертка поверхности прямого кругового конуса представляет собой плоскую фигуру, состоящую из кругового сектора и круга (рис. 176, в). Построение выполняют следующим образом. Проводят осевую линию и из точки, взятой на ней, как из центра, радиусом Rh равным образующей конуса sfd, очерчивают дугу окружности. В данном примере образующая, подсчитанная по теореме Пифагора, равна приблизительно
Для изготовления кожухов машин, ограждений станков, вентиляционных устройств, трубопроводов и других изделий необходимо из листового материала вырезать их развертки.
Разверткой поверхности многогранника называют плоскую фигуру, полученную в результате последовательного совмещения с плоскостью чертежа всех граней многогранника.
Построение разверток поверхности многогранников состоит из определения натуральной величины граней и построения на плоскости в последовательном порядке всех граней. Размеры граней, если они спроецированы не в натуральную величину, находят способами вращения или перемены плоскостей проекций, приведенными в предыдущем параграфе.
Рассмотрим построение разверток некоторых простейших тел.
Развертка поверхности прямой призмы представляет собой плоскую фигуру, составленную из боковых граней – прямоугольников и двух равных между собой многоугольников оснований. Для примера взята правильная шестиугольная призма (рис. 4.17, а). Боковые грани призмы представляют собой равные между собой прямоугольники шириной а и высотой Я, а основания – правильные шестиугольники со стороной, равной а. Так как размеры граней известны, построение развертки нетрудно выполнить. Для этого на горизонтальной прямой последовательно откладывают шесть отрезков, равных стороне основания а шестиугольника, т.е. 6а . Из полученных точек восставляют перпендикуляры длиной, равной высоте призмы Я. Соединяя полученные отрезки, проводят вторую горизонтальную прямую. Полученный прямоугольник (H × 6a ) является разверткой боковой поверхности призмы. Затем на одной оси пристраивают фигуру оснований – два шестиугольника со сторонами, равными а. Контур обводят сплошной основной линией, a линии сгиба – штрихпунктирной тонкой с двумя точками.
Рис. 4.17.
С помощью подобного построения можно вычертить развертки прямых призм с любой фигурой в основании. Разница будет лишь в количестве и ширине граней боковой поверхности.
Аналогично строится и развертка поверхности цилиндра (рис. 4.17, б ). Только ширина ее равняется πd (длине окружности основания).
Развертка поверхности правильной пирамиды представляет собой плоскую фигуру, составленную из боковых граней – равнобедренных или равносторонних треугольников и правильного многоугольника основания. Для примера взята правильная четырехугольная пирамида (рис. 4.18a ). Решение задачи осложняется тем, что неизвестна величина боковых граней пирамиды, так как их ребра не параллельны ни одной из плоскостей проекций. Поэтому начинают построение с определения величины ребра SА способом вращения (см. рис. 4.15, в ). Определив длину наклонного ребра SA, равную s"a" 1, проводят из произвольной точки 5, как из центра, дугу окружности радиусом s"a" 1. По этой дуге откладывают четыре отрезка равных стороне основания пирамиды, которое на чертеже спроецировалось в истинную величину. Найденные точки соединяют прямыми с точкой s. Получив таким образом развертку боковой поверхности, пристраивают к основанию одного из треугольников квадрат, равный основанию пирамиды.
Развертка поверхности прямого кругового конуса представляет собой плоскую фигуру, состоящую из кругового сектора и круга (рис. 4.18, б ).
Рис. 4.18.
Построение выполняют следующим образом. Проводят осевую линию и из точки, взятой на ней, как из центра, очерчивают радиусом R 1, равным образующей конуса s"a" 1, дугу окружности. Затем подсчитывают угол сектора по формуле α = 360° R/L, где R – радиус окружности основания конуса; L – длина образующей боковой поверхности конуса. В примере α = 360° 15/38 ≈ 142,2°.
Этот угол строят симметрично относительно осевой линии с вершиной в точке S. К полученному сектору пристраивают круг с центром на осевой линии и диаметром, равным диаметру основания конуса.