三、两回转体表面的交线——相贯线的画法
在制图员职业资格证考试中,相贯线主要考查轴线正交的圆柱、圆锥、圆球相交的相贯线;当圆柱或圆锥与圆球相贯时,球心在圆柱或圆锥的轴线上。
(一)求相贯线的作图方法和步骤
1.作图方法 根据相贯线的性质,求相贯线的实质就是求两立体表面共有点的投影问题。通常采用表面取点法或辅助平面法。
2.作图步骤
(1)补画三面投影图(据情况)。
(2)求相贯线上特殊点的投影(最高、最低、最左、最右、最前、最后点以及对称交线的点等)。
(3)求相贯线上一般点的投影。
(4)依次光滑连接各点的同面投影。
(5)整理轮廓线,判别可见性(只有同时位于两个立体的可见表面上)。
(二)绘制回转体的相贯线
下面通过几个绘制相贯线的例子,说明相贯线的作图方法和步骤。
【例3-5】如图3-8(a)所示三视图,补画V面投影。
分析
该图是一轴线侧垂的圆柱体,在圆柱体内同轴开一个圆柱孔,铅垂方向又开一圆柱孔,两圆柱孔直径相等,且轴线正交。共有两条相贯线,一条是圆柱体表面与铅垂孔产生的交线,是一条封闭的空间曲线;一条是铅垂孔与侧垂孔的交线,是由两半椭圆弧组成,如图3-8(b)所示。
作图
1.作圆柱表面的相贯线
(1)该相贯线的侧面投影为圆弧,且与圆柱面的侧面投影3″—1″(2″)—4″圆弧重合,水平投影与铅垂孔的水平投影圆重合,正面投影是一曲线,前后对称,利用表面取点法可作此线的正面投影。
(2)先求相贯线上特殊点的投影。特殊点的水平投影1、2、3、4和侧面投影1″(2″)、3″、4″为已知点,按投影规律得V面上最左点1′、最右点2′、最前点3′、最后点(4′)的投影,如图3-8(c)所示。
(3)求相贯线上一般点的投影。在相贯线前半部分的水平投影上取左右对称的两点5、6,根据投影规律得到侧面投影5″、(6″),进而求得V面投影5′、6′,如图3-8(d)所示。
图3-8
图3-8 圆柱体的相贯线的作图步骤
(4)依次光滑连接点1′—5′—3′—6′—2′即得圆柱表面相贯线,如图3-8(e)所示。
2.作内部相贯线 内表面是两个等直径圆柱孔正交,属于相贯线的特殊情况(两个垂直于正面的半椭圆),在V面上投影为直线7′—9′、8′—9′,如图3-8(f)所示。
3.判断可见性 外表面的交线可见,为实线;内表面的交线不可见,画成虚线,如图3-8(g)所示。
【例3-6】如图3-9(a)所示,求圆柱与圆锥的相贯线投影并补全相贯体的水平投影。
分析
由图3-9(a)可知,圆柱与圆锥轴线垂直相交,相贯线为一条封闭的空间曲线,并且前后对称。由于圆柱的W面投影为圆,所以,相贯线的W面投影积聚在该圆上。需求的是相贯线的正面投影和水平投影。可选择水平面作辅助平面,它与圆锥面的截交线为圆,与圆柱面的截交线为两条平行的素线,圆与直线的交点即为相贯线上的点。
作图
(1)求特殊点。最高点、最低点、最前点、最后点。采用过锥顶的正平面P1作为辅助截平面最为方便,如图3-9(b)所示。它与圆锥面交线的正面投影是圆锥最左、最右的转向线,与圆柱面交线的正面投影是圆柱最上、最下的转向线,两转向线的交点即是相贯线上最高、最低点的正面投影1′、2′,按投影规律作交点的水平投影1、2,侧面投影1″、2″。
采用过圆柱轴线的水平面P2作为辅助截平面,如图3-9(c)所示。它与圆柱面交线的水平投影是圆柱最前、最后的转向线,与圆锥面交线的水平投影是圆,转向线与圆的交点即是相贯线上最前、最后点3、4,按投影规律作正面投影3′、4′,侧面投影3″、4″。
(2)求一般点。采用与圆锥轴线垂直的水平面P3作为辅助平面,如图3-9(d)所示。它与圆锥交线的水平投影是圆,与圆柱面交线的水平投影是两条平行的素线(按投影规律由侧面投影得到),圆和素线的交点为相贯线一般点的水平投影5、6,按投影规律求得正面投影5′、6′。同理求得一般点水平投影7、8,正面投影7′、8′,如图3-9(e)所示。
(3)判断可见性:依次光滑连接各点,如图3-9(f)所示。当两回转体表面都可见时,其上的交线才可见。按此原则,相贯线的V面投影前后对称,后面的相贯线与前面的相贯线重合,只需按顺序光滑连接前面可见部分的各点的投影1′—5′(6′)—3′(4′)—7′(8′)—2′;相贯线的H面投影以最前点3、最后点4为分界点,分界点的上段可见,用粗实线依次光滑连接3—5—1—6—4;分界点的下段不可见,用虚线依次光滑连接3—7—2—8—4。
(4)整理轮廓线。H面投影中,圆柱的最前、最后转向线应画到相贯线上的3、4两点;转向线内圆锥底圆的投影应为虚线,如图3-9(f)所示。
图3-9
图3-9 辅助平面法作相贯线的步骤
(三)相贯线的特殊情况
1.轴线相交回转体的相贯线 两回转体轴线相交,且平行于同一投影面,若它们能公切一个球,则相贯线是垂直于这个投影面的两个椭圆,是两条平面曲线,如图3-10所示。
图3-10 轴线相交、公切于一个球的两回转体相交
2.同轴回转体的相贯线 两个同轴回转体的相贯线是垂直于轴线的圆,如图3-11所示。
图3-11 两个同轴回转体相交
3.轴线平行的两圆柱的相贯线 这种情况下的相贯线是两条平行的素线,如图3-12所示。
图3-12 轴线平行的两圆柱相交
(四)组合回转体相贯线的画法
某一立体和另外两个立体相贯时,会在该立体表面上产生两段相贯线。它们的投影按两两相贯时的相贯线的画法分别绘制,但要注意两段相贯线的组合形式。
1.直立圆柱与两共轴的不等径圆柱相贯 如图3-13(a)所示,两段相贯线被圆平面隔开,因而在正面投影中两段相贯线的投影相错。
2.直立圆柱与共轴的圆柱圆台相贯 如图3-13(b)所示,两段相贯线相交,其交点为三个立体表面的共有点。
3.直立圆柱与共轴相切的球、圆柱相贯 如图3-13(c)所示,两段相贯线是圆滑连接的。
图3-13 组合回转体相贯线