3.1 点的投影
空间任何形体都是由点、线、面组成的。而点、线、面也可以统称为几何元素。线由若干点集合而成,面由若干条线集合而成,而形体则由若干个点、线、面所组成。所以点的投影为线、面及形体投影的基础。
3.1.1 点的三面投影及其特性
三面投影体系在第2章第2节已经了解并掌握,画法几何的起点在于此。
空间点A分别向H面、V面和W面作正投影,所得的投影用a、a'、a″表示,如图3-1。其投影特性如下:
图3-1 点的三面投影
①点的水平投影a和正面投影a'的连线垂直于OX轴,即a'a⊥OX;
②点的正面投影a'和侧面投影a″的连线垂直于OZ轴,即a'a″⊥OZ;
③点的水平投影a和侧面投影a″的连线垂直于OY轴,即aa″⊥OY。
点的水平投影a到OX 轴的距离等于点的侧面投影a″到OZ 轴的距离,aaX=a″aZ;同理,a'aX=a″aYW;a'az=aaYH
根据上述点在三面投影体系中的投影特性,对于空间的点,只要已知其某两面投影,就可以补绘其另一面投影。
【例3-1】 已知点B的H投影b和V投影b',如图3-2(a),试求其W面投影。
图3-2 求作点的第三面投影
[作图步骤]
(1)过已知投影b'作OZ轴的垂线,所求的b″必在这条直线上。
(2)过投影b作OYH轴的垂线,交于45°辅助线后,再作OYW轴的垂线,交过投影b'作OZ轴的垂线于投影b″,如图3-2(b);
(3)过投影b作OYH轴的垂线,交于45°辅助线后,再作OYW轴的垂线,交过投影b'作OZ轴的垂线于投影b″,如图3-2(b);
同时,b到OX轴的距离等于b″到OZ轴的距离,可以截取这段距离来确定点B的W投影b″,如图3-2 (c) 。
注意:作图时bx、bZ 等可不注写。
【例3-2】 已知点A在H面上,点B在Z轴上,试求点A、B的另两面投影,如图3-3(a)。
图3-3 求作点的另两面投影
[作图步骤]
(1)点A在H面上,所以点A的V、W面投影分别落在OX轴和OYH轴上,同时点A的H投影与其本身重合,如图3-3(b)。
(2)点B在Z轴上,所以其H面投影在原点上,V、W面投影与其本身重合。
3.1.2 点与坐标的关系
在三面投影体系中,点A的位置可由它到三个投影面的距离确定,即由它的三个坐标来确定。如图3-4,点的坐标有如下的关系。
图3-4 点的坐标
点到W面的距离=Aa″=Oax=点A的x坐标。
点到V面的距离 =Aa'=Oay=点A的y坐标。
点到H面的距离 =Aa=Oaz=点A的z坐标。
空间点A用坐标来确定,则记作A(x,y,z),其三面投影的坐标分别为a(x,y)、a'(x,z)和a″(y,z),如图3-4。
坐标值以mm为单位,可取正整数和零,不可取负值。根据点的坐标,可以准确绘制其三面投影。
【例3-3】 已知点C(25,18,20),试求点C的三面投影,如图3-5。
图3-5 已知坐标求点的投影
[作图步骤]
(1)绘制投影轴(即坐标轴)。
(2)分别在OX轴上和OZ轴上自O点向左和向上截取x坐标25和z坐标20,并分别过截的点作相应轴的垂线,垂线的交点为c'(25,20)。
(3)在竖直垂线上自OX轴向前截取y坐标18为c(25,18),利用“知二补三”,求作c″(18,20)。
注意:根据坐标求作点的投影时,在投影图中不必注写各投影的坐标值。
综上所述,可将点分为如下几类。
(1)空间点:点的三面投影分别位于三个投影面上,且各坐标值均不为零。
(2)投影面上的点:点的两面投影位于相应的投影轴上,另一面投影与其空间位置重合,且三个坐标值中其一为零。
(3)投影轴上的点:点的两面投影位于相应的投影轴上(与其空间位置重合),另一面投影必定位于原点上,且三个坐标值中其二为零。
注意:Y轴上的点,其H面投影在YH轴上,则W面投影在YW轴上。
(4)原点:原点为极特殊的点,点的三面投影均在三个投影轴的汇交点处,且三个坐标值均为零。
3.1.3 两点的相对位置
空间两点的相对位置,可以从投影中判断,V面投影反映上下、左右关系,H面投影反映左右、前后关系,W面投影反映上下、前后关系。也可以根据点的坐标值大小来确定或判断其相对位置,坐标值大的点在左、前、上方;坐标值小的点在右、后、下方。
【例3-4】 已知点A、B、C、D和E 的投影,如图3-6(a),分别指出点B、C相对于点A的位置和点D相对于点E的位置,并补绘其侧面投影。
图3-6 两点的相对位置及作图
[分析与作图]
(1)从V面投影可以看出,点B在点A的右方、上方,从H面投影可以看出点B在点A的右方、前方,所以点B在点A的右、前、上方。
(2)同理,点C在点A的右、后方。
(3)点D在点E的正上方。则两点的H面投影重合,我们称这样的点为H面的重影点,记作d(e)。点D将点E遮挡,所以相对于H面点E为不可见的点,其代号需加括号。由此可见,判别重影点的可见性依据是左、前、上的点为可见,则右、后、下的点不可见。
由已知的投影图可知:任何两个点或多个点,只要已知其两面投影就可以判别其之间的空间相对位置。
在点D的右侧任意位置设置Z轴、Y轴,按照点的投影规律绘制其各点的侧面投影。如图3-6(b)。
【例3-5】 已知点A的两面投影,如图3-7 (a) ,求作点A正右方15的点B、点A正上方10的点C和点B正前方的12的点D的三面投影。
图3-7 投影面的重影点
[作图步骤]
(1)根据“知二补三”作点A的W面投影a″。
(2) 自a'、a向右量取15,确定b'、b。
(3)根据“知二补三”作点b″,其与a″ 重合,记作(b″)。
(4)同样的方法作点C和D的各面投影。
由作图可知,点A、B为W面的重影点;点A、C为H面的重影点;点B、D为V面的重影点。