土木工程识图（道路桥梁类）资源课件

第五章形体的投影形体的投影第五章形体的投影道路工程中的形体都可以看做是由一些基本的几何体组合而成的组合体。如图5-1所示的桥墩，可以看做由有若干基本几何体组合而成，如桥墩盖梁是棱柱体，桥墩立柱是圆柱体，承台和防振挡块是长方体(四棱柱)，桩基础由十五根混凝土打入桩组成，桩上部是四棱柱，下部是四棱锥。道路工程中的形体都可以看做是由一些基本的几何体组合而成的 基本体根据其表面性质的不同可分为平面立体和曲面立体。表面都由平面围成的立体称为平面立体，常见的平面体有棱柱体、棱锥体(棱台)。由曲面或曲面与平面所围成的形体称为曲面立体，常见的曲面体有圆柱体、圆锥体(圆锥台)及球体。图5-2所示为常见的基本体。基本体根据其表面性质的不同可分为平面立体和曲面立体。5.1平面立体的投影5.1.1棱柱的投影 棱柱的上、下底面是互相平行且全等的多边形，侧棱线相互平行而且垂直于上下底面，各棱面均为矩形。若底面为三角形的棱柱称为三棱柱，底面为五边形的棱柱称为五棱柱，以此类推。图5-3为道路工程中常见的棱柱体。5.1平面立体的投影5.1.1棱柱的投影 1.棱柱的三面投影 六棱柱的水平投影水平投影是一个正六边形，它是顶面和底面反映实形的投影，顶面和底面的投影重合，顶面可见，底面不可见。六棱柱的正面投影正面投影由三个矩形线框组成。中间的线框是前、后两侧面的投影，反映实形；旁边两线框是其余四个侧面的投影，是类似形；顶面和底面在V面上的投影积聚为上、下两条平行于OX轴的直线段。六棱柱的侧面投影侧面投影是两个矩形线框，是左边两个侧面和右边两个侧面的重合投影，是类似形；前、后两侧面及顶面、底面的侧面投影均积聚为直线。1.棱柱的三面投影土木工程识图（道路桥梁类）资源课件土木工程识图（道路桥梁类）资源课件2.棱柱面上取点和直线由于棱柱体的几面投影都具有积聚性，棱柱面上取点和直线可利用棱柱面投影的积聚性来作图。特殊地，如果点在棱线上，只要抓住点线投影的从属性就可以了。2.棱柱面上取点和直线由于棱柱体的几面投影都具有积聚道路工程中常见的棱柱立体图道路工程中常见的棱柱立体图道路工程中常见的棱柱体的投影道路工程中常见的棱柱体的投影例5-1如图5-8a所示，已知六棱柱棱面上A、B、C点的V面投影，补全三点的其他两面投影，并作直线BC的投影。1.分析 由V面投影可知A、B、C点在棱柱的侧面上。2.作图步骤例5-1如图5-8a所示，已知六棱柱棱面上A、B、C点的5.1.2棱锥的投影1.棱锥的三面投影 棱锥的投影特征：棱锥的一个投影为多边形中嵌套具有公共顶点的三角形，该多边形反映棱锥的形状特征，反映棱锥底面的实形(顶点与多边形各角点的连线为侧棱的投影)；而另外两投影都是由实线或虚线组成的有公共顶点的三角形线框。5.1.2棱锥的投影1.棱锥的三面投影常见棱锥体的投影常见棱锥体的投影*2.棱锥体面上取点和直线 棱锥上大部分棱面为一般位置平面，其投影没有积聚性，所以棱锥体面上取点和直线要借助于辅助线。例5-2 如图5-11所示，已知三棱锥面上点A和直线BC的H面投影a和bc，求其相应的V面、W面投影。1.分析 点A在三棱锥的后棱面上，而后棱面为侧垂面，它的W面投影有积累性，可以利用积聚投影求出。BC直线在右前面上，求B、C两点的投影可以用棱面上作辅助直线的方法求得。2.作图步骤(图5-11b)*2.棱锥体面上取点和直线 棱锥上大部分棱面土木工程识图（道路桥梁类）资源课件 3.棱台的三面投影 棱锥的顶部被平行于底面的平面切割后形成棱台，棱台的两个底面为平行的且相似的多边形，各侧面均为梯形。图5-12为四棱台的投影图情况。3.棱台的三面投影 棱锥的顶部被平行于底面土木工程识图（道路桥梁类）资源课件 画棱台三面投影图时，先画顶面、底面反映实形的多边形的投影，再画顶面、底面的其他两面投影，最后将顶面、底面对应点的同面投影用直线连接起来，就完成了作图。读图时，若一个投影为里、外两个相似多边形线框，两多边形线框之间嵌套有相应数目的梯形，而另外两投影都是由实线或虚线组成的梯形线框，则该形体是棱台，且该棱台顶面、底面平行于“里、外两个相似多边形线框”所在的投影面。画棱台三面投影图时，先画顶面、底面反映实形的多边5.2曲面立体的投影曲面立体是由曲面或曲面与平面所围成，工程上常用的曲面体是回转体，如圆柱体、圆锥体、球体等。5.2曲面立体的投影曲面立体是由曲面或曲面与平面所围成5.2.1圆柱的投影1.圆柱的三面投影 图5-14所示圆柱的H面投影为一个圆，反映圆柱顶面和底面的实形，而圆周又是圆柱面的积聚投影，圆柱面上任何点和线的水平投影都积聚在这个圆上。圆柱的V面投影是一个矩形线框，该矩形线框代表了前半个圆柱面和后半个圆柱面的重合投影，前半部分可见，后半部分不可见。圆柱的W面投影也是一个矩形线框，该矩形线框代表了左半个圆柱面和右半个圆柱面的重合投影，左半部分可见，右半部分不可见。5.2.1圆柱的投影1.圆柱的三面投影 图5-1不同位置圆柱的投影不同位置圆柱的投影2.圆柱面上的点 例5-3已知圆柱面上M点的正面投影m和N点的侧面投影n(图5-16a)，求出它们的其他两面投影。1.分析 2.作图步骤2.圆柱面上的点 例5-3已知圆柱面上M点的正面投5.2.2圆锥的投影 1.圆锥的三面投影 如图5-17所示，该圆锥的H面投影是一个圆，是圆锥面和底面的重合投影，该圆反映底面的实形。圆锥的V面投影是等腰三角形，底边是锥底的积聚投影，两腰sa、sb是圆锥最左素线和最右素线的投影。圆锥的W面投影也是等腰三角形，底边是锥底的积聚投影，两腰sc、sd是圆锥最前素线和最后素线的投影。5.2.2圆锥的投影 1.圆锥的三面投不同位置圆锥的投影不同位置圆锥的投影例5-4如图5-19所示，已知圆锥面上点M的V面投影m和N点的H面投影n，试求点M、N的其余两投影。分析：由图中可见，点N位于最右轮廓线上,根据点在直线上的从属投影特性,直接作出n、n。n可见，n不可见。1.素线法求点M投影,如图5-19a所示。2.纬圆法求M点投影，如图5-19b所示。2.圆锥面上的点和线例5-4如图5-19所示，已知圆锥面上点M的V面投影m土木工程识图（道路桥梁类）资源课件3.圆台3.圆台*5.2.3球的投影 1.球的三面投影 如图5-21所示，球的各投影的轮廓线均为同样大小的圆，其直径等于球的直径。但三个投影面上的圆是三个不同方向的轮廓线。2.球面上的点在球表面上取点，需用平行于投影面的圆作为辅助线。根据需要，可选择水平圆、正平圆或侧平圆为辅助圆来作图。*5.2.3球的投影 1.球的三面投影 例5-5如图5-22a所示，已知球面上A点的V面投影，B点的H面投影，试求A、B点的其余两投影。解：1)作过A点的水平圆辅助线的三面投影，因为A点的V面投影可见，所以A点位于前半球，从a向下作投影连线与辅助圆水平投影的前半周相交得a。2)根据a、a求出a，因A位于左半球，所以a可见。3)因B点在球面的正面轮廓素线圆上，b、b就在其相应的投影上，可直接作图。例5-5如图5-22a所示，已知球面上A点的V面5.3组合体的投影5.3.1组合体的组合形式 1.组合体的形体分析 任何复杂的物体，都可以看成是由若干基本体组合而成，为了便于画图和读图、通过分析将组合体分解成若干个基本体，并分析他们的形状结构、相对位置以及组合形式的方法，称为形体分析法。如图5-23所示的桥墩由桥墩墩帽、桥墩立柱、桥墩基础三部分组成，盖梁为棱柱体，基础为长方体(四棱柱)，立柱为台体，可以看成是四棱柱与两个半圆台组成。5.3组合体的投影5.3.1组合体的组合形式 2.组合体的组合形式 (1)叠加形式如图5-24a、b所示的组合体都是由几个基本体叠加而成的，图5-24a所示的挡土墙由四棱柱、五棱柱及长方体叠加而成，图5-24b所示的桥墩由六棱台、六棱柱及八棱柱叠加而成。2.组合体的组合形式 (1)叠加形式如图5 (2)切割形式如图5-25a、b所示组合体，都可看成一个基本体(长方体)被几个平面或曲面切割而成。图5-25a所示的组合体是长方体被切去三棱柱和四棱柱形成的；图5-25b所示的组合体是长方体被切去四棱柱、四棱柱及圆柱而形成的。(2)切割形式如图5-25a、b所示组合体，3.组合体两表面的连接形式 由于叠加或切割，在相邻两形体表面产生的连接形式可分为平齐、相错、相切和相交等几种(见表5-1)。3.组合体两表面的连接形式 由于叠加或切割，在土木工程识图（道路桥梁类）资源课件(1)平齐指相邻两基本体表面互相平齐，两表面构成一个完整的平面，投影图上中间接触处没有线隔开。(2)相错指相邻两基本体表面互相错开或不平齐。投影图上中间接触处应画线隔开。(3)相切两基本体表面彼此相切(曲面与曲面、曲面与平面相切)，两表面结合处光滑过渡。投影图上相切处不应画线。(4)相交两基本体表面彼此相交时，在两表面相交处一定会产生表面交线。投影图上相交处应画出交线。(1)平齐指相邻两基本体表面互相平齐，两表面构成一个完整的5.3.2组合体投影图的绘制 表达组合体一般是画三面投影图，从投影的角度讲三面投影图已能唯一地确定形体。1.形体分析 画组合体的投影图首先要进行形体分析，分析它是由哪些基本体组合而成的，同时要分析这些基本体彼此间的相对位置，然后再根据形体的复杂程度用恰当的投影图表达。图5-26是涵洞端墙。5.3.2组合体投影图的绘制 表达组合体2.投影图的确定 (1)确定立面图投影图随形体放置和立面图方向的不同而改变，一般应按工程中的自然位置放置立面图，应把能较多反映组合体形状和位置特征的某一面作为立面图的投影方向，并尽可能使形体上主要面平行于投影面，以便使投影能得到实形，还要兼顾其他两个投影图表达的清晰性，即尽可能减少其他投影图中的虚线。(2)确定投影图数量确定投影图数量的原则是在把形体表达足够充分的前提下，尽量减少投影图数量。2.投影图的确定 (1)确定立面图3.选比例、定图幅 投影图确定后，还要根据组合体的总体大小和复杂程度，按国家标准的规定选择适当的比例和图幅。4.布置投影图 布图时，根据选定比例和组合体的总体尺寸，可粗略算出各投影图范围大小，并布置匀称图面。考虑标注尺寸和注写文字的位置后，再作适当调整，便可定出各投影图的对称线、主要端面轮廓线的位置，作为作图基准线，布图要求平衡、匀称、协调。3.选比例、定图幅 投影图确定后，还要根据组合 5.画底图 1)画图的先后顺序，一般应从正面投影入手。先画主要部分，后画次要部分；先画看得见的部分，后画看不见的部分；先画圆和圆弧，后画直线。2)画图时，组合体的每一个部分，最好是三个投影图配合着画。每部分也应从反映形状特征的投影先画。而不是先画完一个投影图后再画另一个投影图。这样，可以提高绘图速度，避免漏画和多画图线。6.检查、描深 检查底稿，改正错误，然后描深。5.画底图 1)画图的先后顺序，引导作图端墙作图步骤如图5-27af所示。引导作图端墙作图步骤如图5-27af所示。土木工程识图（道路桥梁类）资源课件如图所示桥台翼墙，其形体分析过程如图5-28be所示。作图过程如图5-29ad如图所示桥台翼墙，其形体分析过程如图5-28be所示。作图土木工程识图（道路桥梁类）资源课件1.读图的基本知识 (1)几个投影图联系起来看组合体的每个投影图只反映形体某一个侧面的特征，而不反映形体的全貌。读图时一定要把几个投影图联系起来，综合各个侧面的特征想象形体的空间形状。图5-30中af所示六个形体的正面投影相同，a、b、c侧面投影是相同的，d、e、f侧面投影也是相同的，但它们却表示不同的形体。5.3.3组合体读图方法 读图就是要根据给出的投影图想象出形体的空间形象。1.读图的基本知识 (1)几个投影图联系起来土木工程识图（道路桥梁类）资源课件 (2)了解投影图中线和线框的含义投影图是由若干图线组成的，图线构成不同形状的线框，分析线和线框的意义是读图的基础，是对组合体的投影作形体分析、线面分析的必备条件。1)线的意义。线多数情况下是形体上某一侧面的积聚投影，也可能是形体上两个侧面交线的投影，再一种可能是曲面体轮廓线的投影。(2)了解投影图中线和线框的含义投影图是由若干图2)线框的意义。线框。线框通常是代表形体表面上某一个侧面的实形或类似形，有时是表示曲面。2)线框的意义。线框。线框通常是代表形体表面上某一个侧 相邻线框。投影图中相邻的封闭线框一般表示不同位置的表面，而线框中间的公共边可能表示把两个形体隔开的第三个表面的积聚投影或表示形体两表面交线的投影。相邻线框。投影图中相邻的封闭线框一般表示不同位置 线框包围中的线框。投影图中线框包围中的线框可能表示凸面或凹面，也可能表示通孔。线框包围中的线框。投影图中线框包围中的线框可能表 (3)在投影图中找对应投影关系读图时在三面投影中分析出点、线、面的对应的投影是很重要的。1)相邻投影图中对应的一对线框如果是同一平面的投影，它们必定是类似形，而且是几边形对应几边形，平行边对应平行边，线框各顶点投影符合点的投影规律，且各顶点连接顺序相同，如图5-35所示p和p。2)相邻投影图中对应投影无类似形，必定积聚成线。(3)在投影图中找对应投影关系读图时在三面投影中分 2.读图的方法 (1)拉伸法可把反映立体形状特征的投射线框沿其投影方向并结合相邻投影拉伸为柱状体，如图5-36b、c所示。这种读图的方法即为拉伸法。2.读图的方法 (1)拉伸法可把反映立体形状特征土木工程识图（道路桥梁类）资源课件例5-6用拉伸法阅读图5-38a、b所示两形体的三面投影图。例5-6用拉伸法阅读图5-38a、b所示两形体的三面投影*例5-7用拉伸法阅读图5-39a所示的三面投影图.*例5-7用拉伸法阅读图5-39a所示的三面投影图.*例5-8用拉伸法阅读图5-40a所示的三面投影图，请同学们自己分析。*例5-8用拉伸法阅读图5-40a所示的三面投影图，请同 (2)形体分析法形体分析法读图，就是先从特征比较明显的投影图着手，根据投影图间的投影关系，把组合体分解成一些基本体，并想象各基本体的形状，再按它们之间的相对位置，综合想象组合体的形状，此读图方法常用于叠加型组合体。下面以图5-41所示的形体为例，说明形体分析的方法：1)从投影图中分离出表示各基本体的线框。以特征比较明显的V面投影图着手,将V面投影分为3个线框，即1、2、3，如图5-41a所示。2)分别找出各线框对应的其他投影，并结合各基本体反映形状特征的投影想象形体的形状。3)根据各部分的形状和它们的相对位置综合想象其整体形状，如图5-41e、f所示。此时要抓住有位置特征的投影图。(2)形体分析法形体分析法读图，就是先从特征比较明显土木工程识图（道路桥梁类）资源课件土木工程识图（道路桥梁类）资源课件*例5-9如图5-42a所示的是涵洞洞口的三面投影图，根据其三面投影，阅读并想象其空间形状。*例5-9如图5-42a所示的是涵洞洞口的三面投影图，根 (3)线、面分析法(切割法)当形体被多个平面切割、形体的形状不规则或在某个投影图上的投影重叠时，运用形体分析法难以读懂。这时要运用线、面分析，分析表面形状以及面与面之间的表面交线，并借助立体的概念想象出组合体的形状。这种方法称为线、面分析法。1)确定物体的原始基本体形状。2)确定切割面的位置和面的形状。3)根据基本体形状、各截切面与基本形体的相对位置想象切割出组合体的形状。(3)线、面分析法(切割法)当形体被多个平面切割、形土木工程识图（道路桥梁类）资源课件例5-10如图5-44a所示为U形桥台翼墙的三面投影图，阅读并想象其空间形状。例5-10如图5-44a所示为U形桥台翼墙的三面投影图，土木工程识图（道路桥梁类）资源课件例5-11根据桥墩的正面投影和水平投影(图5-45a)补画其侧面投影。例5-11根据桥墩的正面投影和水平投影(图5-45a)土木工程识图（道路桥梁类）资源课件例5-12根据形体的正面投影和水平投影(图5-46a)补画其侧面投影。例5-12根据形体的正面投影和水平投影(图5-46a)补土木工程识图（道路桥梁类）资源课件土木工程识图（道路桥梁类）资源课件*5.4截切体和相贯体的投影5.4.1截切体的投影 基本体被平面所截(即平面与基本体相交)形成的形体称为截切体，截切基本体的平面称为截平面，截平面与基本体表面的交线称为截交线，由截交线围成的图形称为截断面，如图5-48所示。1.平面立体截交线 平面立体的截交线是一封闭的平面折线平面多边形，多边形的各边是截平面与立体相应棱面的交线，多边形的顶点是截平面与立体相应棱线的交点。*5.4截切体和相贯体的投影5.4.1截切体的投影 例5-13如图5-48所示，求作六棱柱被正垂面截切后的投影。分析：截平面与六棱柱的四个棱面相交，且与顶面也相交，故截交线为五边形ABCDE。五边形各顶点是截平面与六棱柱棱线的交点。例5-13如图5-48所示，求作六棱柱被正垂面截切后的投2.回转体被平面所截 回转体被平面所截，截交线是封闭的平面曲线，或是曲线和直线组成的平面图形，或是平面多边形。回转体不同，截平面相对于回转体的位置不同，回转体被平面所截产生的截交线也不同，截平面一般都与某投影面平行或垂直。这样，截交线在这个投影面上的投影反映实形或积聚成直线。2.回转体被平面所截 回转体被平面所截，截表5-2 常见回转体的截交线。截平面与圆柱轴线平行截交线为矩形截平面与圆柱轴线相交截交线为椭圆截平面与圆锥轴线垂直截交线为圆截平面过圆锥锥顶截交线为两条相交的直线表5-2 常见回转体的截交线。截平面与圆柱轴线平行截平面与截平面与圆锥轴线相交截交线为椭圆截平面与圆锥轴线平行截交线为双曲线截平面与圆锥的轮廓素线平行截交线为抛物线截平面与球相交且为水平面截交线为水平圆截平面与圆锥轴线相交截平面与圆锥轴线平行截平面与圆锥的轮廓素5.4.2相贯体的投影 相交的两立体称为相贯体，两立体表面的交线称为相贯线。相贯线一般是空间的闭合线。相贯线的形状随立体形状和位置的不同而异，如图5-49所示。5.4.2相贯体的投影 相交的两立体称为1.两平面立体相交 两个平面立体的相贯线在一般情况下为一个或两个空间多边形，多边形每个边都是两个立体有关棱面的交线，多边形的顶点都是一平面立体上参与相贯的棱线对另一个立体的贯穿点。1.两平面立体相交 两个平面立体的相贯线例5-14如图5-50所示，两三棱柱相交，求其相贯线。例5-14如图5-50所示，两三棱柱相交，求其相贯线。2.平面立体与曲面相交 平面立体与曲面立体相交的相贯线是由若干段平面曲线或直线所组成，是空间闭合线。构成相贯线的每一条线段是平面立体参与相贯的棱面与曲面立体表面的截交线。各线段的转折点，就是平面立体上参与相贯的棱线与曲面立体的贯穿点。2.平面立体与曲面相交 平面立体与曲面立体例5-15图5-51为三棱柱与圆锥相交，求相贯线。例5-15图5-51为三棱柱与圆锥相交，求相贯线。3.两曲面立体相交两曲面立体相交时，相贯线一般是光滑的、闭合的空间曲线，特殊情况下是平面曲线或直线。3.两曲面立体相交两曲面立体相交时，相贯线一般是光滑的、闭例5-16如图5-52所示，求两正交圆柱的相贯线。例5-16如图5-52所示，求两正交圆柱的相贯线。