Математическая физика Методика решения задач по электротехнике Основы электроники Начертательная геометрия На главную

Начертательная геометрия

Многогранники

Задание многогранников на эпюре Монжа (общие положения)

Многие пространственные фигуры представлены в виде многогранников – замкнутых пространственных фигур, ограниченных плоскими многоугольниками. Вершины и стороны многоугольников являются вершинами и ребрами многогранника, при этом, если все его вершины и ребра находятся по одну сторону плоскости любой из его граней, то многогранник называется выпуклым, а все его грани являются выпуклыми многоугольниками.

Многогранники широко распространены в архитектуре, строительстве, технике. Многие детали машин и механизмов, станков, инструментов и приборов имеют форму многогранников или их сочетаний.

5.2. Виды многогранников

Наибольший практический интерес представляют призмы, пирамиды и выпуклые однородные многогранники – тела Платона (тетраэдр, гексаэдр, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр). Это правильные (соответственно) четырех-, шести-, восьми-, двенадцати- и двадцатигранники. Радиотехникам: Cпутниковые антенны, Схемы видеокамер, Цоколевка транзисторов

Пирамида – это многогранник, одна грань которого – многоугольник, а остальные грани – треугольники с общей вершиной (рис. 5.1). Пирамида называется правильной, если основанием её является правильной многоугольник, а высота (перпендикуляр, опущенный из вершины на основание) проходит через центр этого многоугольника.

Рис. 5.1

Пирамида называется усечённой, если вершина её отсекается плоскостью, пересекающей все ребра, исходящие из этой вершины (рис. 5.1, 5.2).

Рис. 5.2

Призмой называют многогранник, две грани которого (основания призмы) представляют собой равные многоугольники с взаимно параллельными сторонами, а все другие грани – параллелограммы (рис. 5.3).

Рис. 5.3

Призму называют прямой, если ребра её перпендикулярны плоскости основания. Если основанием призмы является прямоугольник, а боковые рёбра перпендикулярны основанию, то её называют параллелепипедом (рис. 5.4)

Рис. 5.4

Многогранник, все грани которого представляют собой правильные и равные многоугольники, называют правильными (это – тела Платона).

Русский математик Леонард Эйлер открыл и доказал знаменитую теорему, связывающую число граней (Г), вершин (В) и рёбер (Р) любого выпуклого многогранника:

Г + В – Р = 2 (число Эйлера)

Построение проекций многогранника сводиться к построению проекций вершин и рёбер, т.е. сетки многогранника.

5.3. Пересечение многогранника плоскостью

Цель пересечения многогранников – выяснить их конструктивные особенности, которые невозможно определить на обычных проекциях.

При пересечении многогранника плоскостью в сечении получается плоская фигура, ограниченная линиями пересечения секущей плоскости с гранями многогранника, т.е. с плоскостями.

Линия пересечения многогранника плоскостью определяется по точкам пересечения рёбер многогранника (метод рёбер) или по линиям пересечения граней многогранника с данной плоскостью (метод граней), т.е. задача сводиться к определению точек пересечения прямой с плоскостью (в первом случае) или к определению линий пересечения плоскостей.

Фигуру, полученную от пересечения многогранника плоскостью называют многоугольником (фигурой) сечения, иногда упрощенно, сечением (рис. 5.2 DЕF)

Если секущая плоскость параллельна плоскости проекций, то фигура сечения проецируется на эту плоскость проекций без искажения – в натуральную величину (рис. 5.1 123). В противном случае сечение проецируется с искажением, в частности и прямой (рис. 5.2). Поэтому для определения натуральной величины сечения необходимо применить один из методов преобразования проекций (замены плоскостей проекций, вращения или совмещения).

5.4. Пересечение многогранника прямой

Задачи на определение точек пересечения прямой линии с многогранником решают в соответствии с алгоритмом построения точки пересечения прямой с плоскостью. Выпуклые многогранники пересекаются прямой линией в двух точках (рис. 5.5 – т. т. K и L).

Рис. 5.5

На рис. 5.5 прямая М заключена во фронтально-проецирующую плоскость Т. На горизонтальной проекции простроена горизонтальная проекция сечения пирамиды этой плоскостью ( 112131), а также определены горизонтальные проекции точек пересечения прямой М со сторонами 123 К1 и L1. Фронтальные проекции этих точек и видимость прямой М определены путем ортогонального проецирования.

Метод плоско-параллельного перемещения Этот метод является разновидностью метода вращения. Как известно, при вращении некоторой точки вокруг своей оси она описывает окружность, расположенную в плоскости, перпендикулярной оси вращения

Взаимное пересечение многогранников Что касается линии взаимного пересечения двух многогранников, то она определяется по точкам пересечения рёбер одного многогранника с гранями другого: это известная задача на определение точки пересечения прямой с плоскостью, хотя возможен вариант построения линии пересечения граней многогранников , т.е. линии пересечения двух плоскостей.

Обобщенные позиционные задачи. Пересечение кривой поверхности плоскостью. В сечении поверхности плоскостью получается плоская линия, которую строят по отдельным точкам. При этом сначала строят опорные точки, лежащие на контурных линиях поверхности, а также точки на ребрах и линиях основания поверхности.

Пересечение кривой поверхности прямой. Пересечение прямой с поверхностью Для того чтобы найти точки пересечения прямой с поверхностью любого тела (цилиндр, конус, шар и т. д.), поступают точно также, как и при нахождении точки пересечения прямой с плоскостью, а именно: заданную прямую заключают во вспомогательную плоскость