При построении сопряжения двух дуг окружностей третьей дугой заданного радиуса можно рассмотреть три случая: когда сопрягающая дуга радиуса R касается заданных дуг радиусов R 1 и R 2 с внешней стороны (рисунок 36, а); когда она создает внутреннее касание (рисунок 36, б); когда сочетаются внутреннее и внешнее касания (рисунок 36, в).

Построение центра О сопрягающей дуги радиуса R при внешнем касании осуществляется в следующем порядке: из центра О 1 радиусом, равным R + R 1 , проводят вспомогательную дугу, а из центра O 2 проводят вспомогательную дугу радиусом R + R 2 . На пересечении дуг получают центр О сопрягаемой дуги радиуса R, а на пересечении радиусом R + R 1 и R + R 2 с дугами окружностей получают точки сопряжения А и А 1 .

Построение центра О при внутреннем касании отличается тем, что из центра О 1 R - R 1 а из центра О 2 радиусом R - R 2 . При сочетании внутреннего и внешнего касания из центра О 1 проводят вспомогательную окружность радиусом, равным R - R 1 , а из центра О 2 - радиусом, равным R + R 2 .

Рисунок 36 – Сопряжение окружностей дугой заданного радиуса

Сопряжение окружности и прямой линии дугой заданного радиуса

Здесь может быть рассмотрено два случая: внешнее сопряжение (рисунок 37, а ) и внутреннее (рисунок 37, б). В том и в другом случае при построении сопрягающей дуги радиуса R центр сопряжения О лежит на пересечении геометрических мест точек, равно удаленных от прямой и дуги радиуса R на величину R 1 .

При построении внешнего сопряжения параллельно заданной прямой на расстоянии R 1 в сторону окружности проводят вспомогательную прямую, а из центра О радиусом,равным R + R 1 , - вспомогательную окружность, и на их пересечении получают точку О 1 - центр сопрягающей окружности. Из этого центра радиусом R проводят сопрягающую дугу между точками А и А 1 , построение которых видно из чертежа.

Рисунок 37 - Сопряжение окружности и прямой линии второй дугой

Построение внутреннего сопряжения отличается тем, что из центра О проводят вспомогательную дугу радиусом, равным R - R 1 .

Овалы

Плавные выпуклые кривые, очерченные дугами окружностей разных радиусов, называют овалами. Овалы состоят из двух опорных окружностей с внутренними сопряжениями между ними.

Различают овалы трехцентровые и многоцентровые. При вычерчивании многих деталей, например кулачков, фланцев, крышек и других, контуры их очерчивают овалами. Рассмотрим пример построения овала по заданным осям. Пусть для четырехцентрового овала, очерченного двумя опорными дугами радиуса R и двумя сопрягающими дугами радиуса r , заданы большая ось АВ и малая ось CD. Величину радиусов R u r надо определить путем построений (рисунок 38). Соединим концы большой и малой оси отрезком AС, на котором отложим разность СЕ большой и малой полуосей овала. Проведем перпендикуляр к середине отрезка AF, который пересечет большую и малую оси овала в точках О 1 и О 2 . Эти точки будут центрами сопрягающихся дуг овала, а точка сопряжения будет лежать на самом перпендикуляре.

Рисунок 38 – Построение овала

Лекальные кривые

Лекальными называют плоские кривые, вычерченные с помощью лекал по предварительно построенным точкам. К лекальным кривым относят: эллипс параболу, гиперболу, циклоиду, синусоиду эвольвенту и др.

Эллипс представляет собой замкнутую плоскую кривую второго порядка. Она характеризуется тем, что сумма расстояний от любой ее точки до двух точек фокусов есть величина постоянная, равная большей оси эллипса. Построить эллипс можно несколькими способами. Например, можно построить эллипс по его большой АВ и малой CD осям (рисунок 39, а ). На осях эллипса как на диаметрах строят две окружности, которые можно разделить радиусами на несколько частей. Через точки деления большой окружности проводят прямые, параллельные малой оси эллипса, а через точки деления малой окружности - прямые, параллельные большой оси эллипса. Точки пересечения этих прямых и являются точками эллипса.

Можно привести пример построения эллипса по двум сопряженным диаметрам (рисунок 39,б) MN и KL. Сопряженными два диаметра называют, если каждый из них делит пополам хорды, параллельные другому диаметру. На сопряженных диаметрах строят параллелограмм. Один из диаметров MN делят на равные части; на такие же части делят и стороны параллелограмма, параллельные другому диаметру, нумеруя их, как показано на чертеже. Из концов второго сопряженного диаметра KL через точки деления проводят лучи. В пересечении одноименных лучей получают точки эллипса.

Рисунок 39 – Построение эллипса

Параболой называют незамкнутую кривую второго порядка, все точки которой равно удалены от одной точки - фокуса и от данной прямой - директрисы.

Рассмотрим пример построения параболы по ее вершине О и какой-либо точке В (рисунок 40, а). С этой целью строят прямоугольник ОABC и делят его стороны на равные части, из точек деления проводят лучи. В пересечении одноименных лучей получают точки параболы.

Можно привести пример построения параболы в виде кривой, касательной прямой с заданными на них точками А и В (рисунок 40, б). Стороны угла, образованного этими прямыми, делят на равные части и нумеруют точки деления. Одноименные точки соединяют прямыми. Параболу вычерчивают как огибающую этих прямых.

Рисунок 40 – Построение параболы

Гиперболой называют плоскую незамкнутую кривую второго порядка, состоящую из двух веток, концы которых удаляются в бесконечность, стремясь к своим асимптотам. Гипербола отличается тем, что каждая точка ее обладает особым свойством: разность ее расстояний от двух данных точек-фокусов есть величина постоянная, равная расстоянию между вершинами кривой. Если асимптоты гиперболы взаимно перпендикулярны, она называется равнобокой. Равнобокая гипербола широко применяется для построения различных диаграмм, когда задана своими координатами одна точка М (риссунок 40, в). В этом случае через заданную точку проводят линии АВ и KL параллельно координатным осям. Из полученных точек пересечения проводят линии, параллельные координатным осям. В их пересечении получают точки гиперболы.

Циклоидой называют кривую линию, представляющую собой траекторию точки А при перекатывании окружности (рисунок 41). Для построения циклоиды от исходного положения точки А откладывают отрезок АА], отмечают промежуточное положение точки А. Так, в пересечении прямой, проходящей через точку 1, с окружностью, описанной из центра О 1 , получают первую точку циклоиды. Соединяя плавной прямой построенные точки, получают циклоиду.

Рисунок 41 – Построение циклоиды

Синусоидой называют плоскую кривую, изображающую изменение синуса в зависимости от изменения его угла. Для построения синусоиды (рисунок 42) нужно разделить окружность на равные части и на такое же количество равных частей разделить отрезок прямой АВ = 2лR. Из одноименных точек деления провести взаимно перпендикулярные линии, в пересечении которых получают точки, принадлежащие синусоиде.

Рисунок 42 – Построение синусоиды

Эвольвентой называют плоскую кривую, являющуюся траекторией любой точки прямой линии, перекатываемой по окружности без скольжения. Построение эвольвенты выполняют в следующем порядке (рисунок 43): окружность делят на равные части; проводят касательные к окружности, направленные в одну сторону и проходящие через каждую точку деления; на касательной, проведенной через последнюю точку деления окружности, откладывают отрезок, равный длине окружности 2 лR, который делят на столько же равных частей. На первой касательной откладывают одно деление 2 лR/n , на второй - два и т. д.

Полученные точки соединяют плавной кривой и получают эвольвенту окружности.

Рисунок 43 – Построение эвольвенты

Вопросы для самопроверки

1 Как разделить отрезок на любое равное число частей?

2 Как поделить угол пополам?

3 Как разделить окружность на пять равных частей?

4 Как построить касательную из заданной точки к данной окружности?

5 Что называется сопряжением?

6 Как сопрячь две окружности дугой заданного радиуса с внешней стороны?

7 Что называется овалом?

8 Как строится эллипс?

Записи в тетради фиолетовый цвет, желтый фон – пояснения

Читаем понимаем, то что черный шрифт

Делаем то, что не сделано в тетради, если ее нет, то на А4 - форматах, что бы вклеить в тетрадь

Тема. Сопряжения.

Значение сопряжений в техническом черчении

Графическая работа № 5. Чертёж технической детали с применением сопряжений. Формат А4 (210 × 297).

Плавный переход одной линии в другую называется сопряжением. Общая для сопрягаемых линий точка называется точкой сопряжения, или точкой перехода. Для построения сопряжений надо найти центр сопряжения и точки сопряжений. Рассмотрим различные типы сопряжений.

Сопряжение прямого угла. Пусть необходимо выполнить сопряжение прямого угла радиусом сопряжения, равным отрезку АВ (R=AB). Найдем точки сопряжения. Для этого поставим ножку циркуля в вершину угла и раствором циркуля, равным отрезку АВ, сделаем засечки на сторонах угла. Полученные точки а и b являются точками сопряжения. Найдем центр сопряжения - точку, равноудаленную от сторон угла. Раствором циркуля, равным радиусу сопряжения, из точек а и b проведем внутри угла две дуги до пересечения друг с другом. Полученная точка О - центр сопряжения. Из центра сопряжения описываем дугу заданного радиуса от точки а до точки Ь. Обводим вначале дугу, а затем прямые линии

Сопряжение острого и тупого углов .

Чтобы построить сопряжение острого угла, возьмем раствор циркуля, равный заданному радиусу R=AB. Поочередно поставим ножку циркуля в двепроизвольные точки на каждой из сторон острого углса. Проведем четыре дуги внутри угла, жак показано на ргас. 71, а. К ним проведем две касательные до пересечения в точке О - центре сопряжения (рис. 71, б)- Из центра сопряжения опустим перпендикуляры на стороны угла. Полученные точки а и b будут точками сопряжения (рис. 71, б). Поставив ножку циркуля в центр сопряжения (О), раствором циркуля, равным заданному радиусу сопряжения (R=AB), проведем дугу сопряжения.

Сопряжение двух параллельных прямых.

Заданы две параллельные прямые и точка d, лежащая на одной из них (рис.72). Рассмотрим последовательность построения сопряжения двух прямых. В точке d восставим перпендикуляр до пересечения его с другой прямой. Точки d и е являются точками сопряжения. Разделив отрезок de пополам, найдем центр сопряжения. Из него радиусом сопряжения проводим дугу, сопрягающую прямые.

Сопряжение дуг двух окружностей дугой заданного радиуса.

Существует несколько типов сопряжения дуг двух окружностей дугой заданного радиуса: внешнее, внутреннее и смешанное.

Построение внутреннего сопряжения .

а). радиусы сопрягаемых окружностей R1 и R2;

б). расстояние l1 и l2 между центрами этих дуг;

в). радиус R сопрягающей дуги.

Требуется:

б).найти точки сопряжения s1 и s2;

в).провести дугу сопряжения.

По заданным расстояниям между центрами l1 и l2 на чертеже намечают центры О и О1, из которых описывают сопрягаемые дуги радиусов R1 и R2. Из центра О1 проводят вспомогательную дугу окружности радиусом, равным разности радиусов сопрягающей дуги R и сопрягаемой R2, а из центра О -радиусом, равным разности радиусов сопрягающей дуги R и сопрягаемой R1. Вспомогательные дуги пересекутся в точке О2, которая и будет искомым центром сопрягающей дуги.

Для нахождения точек сопряжения точку О2 соединяют с точками О и О1 прямыми линиями. Точки пересечения продолжения прямых О2О и О2О1 с сопрягаемыми дугами являются искомыми точками сопряжения(точки s и s1).

Радиусом R из центра О2 проводят сопрягающую дугу между точками сопряжения s и s1.

Построение внешнего сопряжения.

б).расстояние l1 и l2 между центрами этих дуг;

в).радиус R сопрягающей дуги.

Требуется:

а).определить положение центра О2 сопрягающей дуги;

в).найти точки сопряжения s и s1;

в).провести дугу сопряжения.

Построение внешнего сопряжения показано на рис. 18,б. По заданным расстояниям между центрами l1 и l2 на чертеже находят точки О и О1, из которых описывают сопрягаемые дуги радиусов R1 и R2. Из центра О проводят вспомогательную дугу окружности радиусом, равным сумме радиусов сопрягаемой дуги R1 и сопрягающей R, а из центра О1 -радиусом, равным сумме радиусов сопрягаемой дуги R2 и сопрягающей R. Вспомогательные дуги пересекутся в точке О2, которая будет искомым центром сопрягающей дуги.

Для нахождения точек сопряжения центры дуг соединяют прямыми линиями ОО2 и О2О2. Эти две прямые пересекают сопрягаемые дуги в точках сопряжения s и s1. Из центра О2 радиусом R проводят сопрягающую дугу, ограничивая ее точками сопряжения s1 и s.

Построение смешанного сопряжения .

а).радиусы R1 и R2 сопрягаемых дуг окружностей;

б).расстояния l1 и l2 между центрами этих дуг;

в).радиус R сопрягающей дуги.

Требуется:

а).определить положение центра О2 сопрягающей дуги;

б).найти точки сопряжения s и s1;

в).провести дугу сопряжения.

По заданным расстояниям между центрами l1 и l2 на чертеже намечают центры О и О1, из которых описывают сопрягаемые дуги радиусов R1 и R2. Из центра О проводят вспомогательную дугу окружности радиусом, равным сумме радиусов сопрягаемой дуги R1 и сопрягающей R, а из центра О1 -радиусом, равным разности радиусов R и R2. Вспомогательные дуги пересекутся в точке О2, которая будет искомым центром сопрягающей дуги.

Соединив точки О и О2 прямой, получают точку сопряжения s1; соединив точки О1 и О2, находят точку сопряжения s. Из центра О2 проводят дугу сопряжения от s до s1.

При вычерчивании контура детали необходимо разобраться, где имеются плавные переходы, и представить себе, где надо выполнить те или иные виды сопряжения.

Для приобретения навыков построения сопряжения выполняют упражнения по вычерчиванию контуров сложных деталей. Перед упражнением необходимо просмотреть задание, наметить порядок построения сопряжений и только после этого приступить к выполнению построений.

Тема Лекальные кривые.

Общие сведения. Правила пользования лекалом. Построение лекальных кривых: эллипса, параболы, гиперболы, циклоиды, синусоиды, эвольвенты, Спирали Архимеда.Практическая работа. Упражнение на построение лекальных кривых

Коробовые кривые линии.

Некоторые детали машин, инструменты для обработки металлов имеют контуры, ограниченные замкнутыми кривыми линиями, состоящими из взаимно сопрягающихся дуг окружностей различных диаметров.

Коробовыми кривыми называются кривые, образованные сопряжением дуг окружностей. К таким кривым относятся овалы, овоиды, завитки.

Построение овала.

Овал- замкнутая коробовая кривая, имеющая две оси симметрии.

Последовательность построения овала по заданному размеру большой оси овала АВ производят следующим образом (рис. ,а). Ось АВ делят на три равные части (АО1, О1О2, О2В). Радиусом, равным О1О2, из точек деления О1 и О2 проводят окружности, пересекающиеся в точках m и n.

Соединив точки n и m с точками О1 и О2, получают прямые nО1, nО2, mО1, mО2, которые продолжают до пересечения с окружностями. Полученные точки 1,2,3, и 4 являются точками сопряжения дуг. Из точек m и n, как из центров, радиусом R1, равным n2 и m3, проводят верхнюю дугу 12 и нижнюю дугу 34.

Проводят оси АВ и СD. Из точки их пересечения радиусом ОС(половина малой оси овала) проводят дугу до пересечения с большой осью овала АВ в точке N. Точку А соединяют прямой с точкой С и на ней от точки С откладывают отрезок NB, получают точку N. В середине отрезка AN1 восставляют перпендикуляр и продолжают его до пересечения с большой и малой осями овала в точках О1 и n. Расстояние ОО1 откладывают по большой оси овала вправо от точки О, а расстояние on от точки О откладывают по малой оси овала вверх, получают точки n1 и О2. Точки n и n1 являются центрами верхней дуги 12 и нижней дуги 34 овала, а точки О1 и О2-центрами дуг 13 и 24. Получают искомый овал.

Построение завитков.

Завиток- плоская спиральная кривая, вычерчиваемая циркулем путем сопряжения дуг окружностей.

Построение завитков выполняют при вычерчивании таких деталей, как пружины и спиральные направляющие.

Построение овоида.

Овоид- замкнутая коробовая кривая,имеющая только одну ось симметрии. Радиусы R и R1 дуг окружностей, центры которых лежат на оси симметрии овоида, не равны друг другу.

Построение овоида по заданной оси АВ выполняется в следующей последовательности.

Проводят окружность диаметром, равным оси АВ овоида. Из точек А и В через точку О1(точка пересечения окружности радиуса R с осью симметрии) проводят прямые. Из точек А и В, как из центров, радиусом R2, равным оси АB, проводят дуги An и Bm, а из центра О1 радиусом R1 проводят малую дугу овоида nm.

Построение завитков выполняется из двух, трех и более центров и зависит от формы и размеров «глазка», который может быть окружностью, правильным треугольником, шестиугольником и т.п. Последовательность построения завитка следующая.

Вычерчивается в тонких линиях контур «глазка», например окружность с диаметром О1О2. Из точек О1 и О2, как из центров, проводят две сопряженные между собой полуокружности. Верхняя полуокружность О21 из центра О1, нижняя полуокружность 12 из центра О2. Получается искомый завиток.

Лекальные кривые.

При выполнении чертежей часто приходится прибегать к вычерчиванию кривых, состоящих из ряда сопряженных частей, которые невозможно провести циркулем. Такие кривые строят обычно по ряду принадлежащих им точек, которые затем соединяют плавной линией сначала от руки карандашом, а затем обводят при помощи лекал.

Рассматриваемые лекальные кривые располагаются в одной плоскости и называются поэтому плоскими.

Лекальные кривые широко применяются в машиностроении для очертания различных технических деталей, например: кронштейнов, ребер жесткости, кулачков, зубчатых колес, фасонного инструмента и т.п.

К лекальным кривым относят эллипс, параболу, гиперболу, циклоиду, эпициклоиду, эвольвенту, синусоиду, спираль Архимеда и др.

Ниже рассмотрены способы построения кривых, наиболее часто встречающихся в технике.

Построение эллипса.

Эллипс- замкнутая плоская кривая, сумма расстояний каждой точки которой до двух данных точек(фокусов), лежащих на большой оси, есть величина постоянная и равная длине большой оси.

Широко применяемый в технике способ построения эллипса по большой(АВ) и малой(СD) осям.

Проводят две перпендикулярные осевые линии. Затем от центра О откладывают вверх и вниз по вертикальной оси отрезки, равные длине малой полуоси, а влево и вправо по горизонтальной оси-отрезки, равные длине большой полуоси.

Из центра О радиусами ОА и ОС проводят две концентрические окружности и ряд лучей-диаметров. Из точек пересечения лучей с окружностями проводят линии, параллельные осям эллипса, до взаимного пересечения в точках, принадлежащих эллипсу. Полученные точки соединяют от руки и обводят по лекалу.

Построение параболы.

Парабола- плоская кривая, каждая точка которой равноудалена от директрисы DD1 прямой, перпендикулярной к оси симметрии параболы, и от фокуса F-точки, расположенной на оси симметрии параболы.

Расстояние KF между директрисой и фокусом называется параметром p параболы. Точка О, лежащая на оси симметрии, называется вершиной параболы и делит параметр p пополам.

Для построения параболы по заданной величине параметра p проводят ось симметрии параболы(на рисунке вертикально) и откладывают отрезок KF=p. Через точку K перпендикулярно оси симметрии проводят директрису DD1. Отрезок KF делят пополам и получают вершину О параболы. От вершины О вниз на оси симметрии намечают ряд произвольных точек I-IV с постепенно увеличивающимся расстоянием между ними. Через эти точки проводят вспомогательные прямые, перпендикулярные оси симметрии. На вспомогательных прямых из фокуса F делают засечки радиусом, равным расстоянию от прямой до директрисы. Например, из точки F на вспомогательной прямой, проходящей через точки V, делают засечку дугой R1=KV; полученная точка 5 принадлежит параболе.

В станкостроении и других отраслях машиностроения часто применяются детали, контурные очертания которых выполнены по параболе, например, стойка и рукав радиально-сверлильного станка.

Построение синусоиды .

Синусоида- плоская кривая, изображающая изменение синуса в зависимости от изменения угла.

Величина L называется длиной волны синусоиды, L=ПR.

Для построения синусоиды проводят горизонтальную ось и на ней откладывают заданную длину АВ (рис. 24), Отрезок АВ делят на несколько равных частей, например, на 12. Слева вычерчивают окружность, радиус которой равен величине амплитуды, и делят её также на 12 равных частей; точки деления нумеруют и через них проводят горизонтальные прямые. Из точек деления отрезка АВ восставляют перпендикуляры к оси синусоиды и на их пересечении с горизонтальными прямыми находят точки синусоиды.

Полученные точки синусоиды а1, а2, а3,...соединяют по лекалу кривой.

При выполнении чертежей деталей или инструментов, поверхности которых очерчены по синусоиде, величину длины волны АВ обычно выбирают независимо от размера амплитуды r. Например, при вычерчивании шнека длина волны L меньше размера 2Пr. Такая синусоида называется сжатой. Если длина волны больше размера 2Пr, то синусоида называется вытянутой.

Построение гиперболы.

Гипербола- плоская кривая, состоящая из двух разомкнутых, симметрично расположенных ветвей(рис. 25). Разность расстояний от каждой точки гиперболы до двух данных точек(фокусов F и F1) есть величина постоянная и равная расстоянию между вершинами гиперболы А и В.

Рассмотрим прием построения гиперболы по заданным вершинам А и В и фокусному расстоянию FF1

Разделив фокусное расстояние FF1 пополам, получают точку О, от которой в обе стороны откладывают по половине заданного расстояния между вершинами А и В. Вниз от фокуса F намечают рад произвольных точек 1,2,3,4...с постепенно увеличивающимся расстоянием между ними. Из фокуса F описывают дугу вспомогательной окружности радиусом R, равным, например, расстоянию от вершины гиперболы В до точки 3. Из фокуса F1 проводят вторую дугу вспомогательной окружности радиусом r, равным расстоянию от вершины А до точки 3. На пересечении этих дуг находят точки С и С1, принадлежащие гиперболе. Таким же способом находят остальные точки гиперболы.

Сопряжение двух параллельных прямых

Заданы две параллельные прямые и на одной из них точка сопряжения М (рис. 2.19, а ). Требуется построить сопряжение.

• 1) находят центр сопряжения и радиус дуги (рис. 2.19, б). Для этого из точки М восставляют перпендикуляр до пересечения с прямой в точке N. Отрезок MN делят пополам (см. рис. 2.7);
• 2) из точки О – центра сопряжения радиусом ОМ = ON описывают дугу от точек сопряжения М и N (рис. 2.19, в ).

Рис. 2.19.

Даны окружность с центром О и точка А. Требуется провести из точки А касательную к окружности.

1. Точку А соединяют прямой с заданным центром О окружности.

Строят вспомогательную окружность диаметром, равным ОА (рис. 2.20, а ). Чтобы найти центр О 1, делят отрезок ОА пополам (см. рис. 2.7).

2. Точки M и N пересечения вспомогательной окружности с заданной – искомые точки касания. Точку А соединяют прямыми с точками М или N (рис. 2.20, б ). Прямая AM будет перпендикулярна прямой ОМ, так как угол АМО опирается на диаметр.

Рис. 2.20.

Проведение прямой, касательной к двум окружностям

Даны две окружности радиусов R и R 1. Требуется построить прямую, касательную к ним.

Различают два случая касания: внешнее (рис. 2.21, б ) и внутреннее (рис. 2.21, в ).

При внешнем касании построение выполняют следующим образом:

• 1) из центра О проводят вспомогательную окружность радиусом, равным разности радиусов заданных окружностей, т.е. R – R 1 (рис. 2.21, а ). К этой окружности из центра О1 проводят касательную прямую Ο 1Ν. Построение касательной показано на рис. 2.20;
• 2) радиус, проведенный из точки О в точку Ν, продолжают до пересечения в точке М с заданной окружностью радиуса R. Параллельно радиусу ОМ проводят радиус Ο 1Ρ меньшей окружности. Прямая, соединяющая точки сопряжений М и Р, – касательная к заданным окружностям (рис. 2.21, б ).

Рис. 2.21.

При внутреннем касании построение проводят аналогично, но вспомогательную окружность проводят радиусом, равным сумме радиусов R + R 1 (рис. 2.21, в ). Затем из центра О 1 проводят касательную к вспомогательной окружности (см. рис. 2.20). Точку N соединяют радиусом с центром О. Параллельно радиусу ON проводят радиус O1Р меньшей окружности. Искомая касательная проходит через точки сопряжений М и Р.

Сопряжение дуги и прямой дугой заданного радиуса

Даны дуга окружности радиуса R и прямая. Требуется соединить их дугой радиуса R 1.

• 1. Находят центр сопряжения (рис. 2.22, а ), который должен находиться на расстоянии R 1 от дуги и от прямой. Поэтому проводят вспомогательную прямую, параллельную заданной прямой, на расстоянии, равном радиусу сопрягающей дуги R1) (рис. 2.22, а ). Раствором циркуля, равным сумме заданных радиусов R + R 1 описывают из центра О дугу до пересечения со вспомогательной прямой. Полученная точка О1 – центр сопряжения.
• 2. По общему правилу находят точки сопряжения (рис. 2.22, б ): соединяют прямой центры сопрягаемых дуг O1 и О и опускают из центра сопряжения Ο 1 перпендикуляр на заданную прямую.
• 3. Из центра сопряжения Οχ между точками сопряжения Μ и Ν проводят дугу, радиус которой R 1 (рис. 2.22, б ).

Рис. 2.22.

Сопряжение двух дуг дугой заданного радиуса

Даны две дуги, радиусы которых R 1 и R 2. Требуется построить сопряжение дугой, радиус которой задан.

Различают три случая касания: внешнее (рис. 2.23, а, б ), внутреннее (рис. 2.23, в ) и смешанное (см. рис. 2.25). Во всех случаях центры сопряжений должны быть расположены от заданных дуг на расстоянии радиуса дуги сопряжения.

Рис. 2.23.

Построение выполняют следующим образом:

Для внешнего касания:

• 1) из центров Ο 1 и О2 раствором циркуля, равным сумме радиусов заданной и сопрягающей дуг, проводят вспомогательные дуги (рис. 2.23, а ); радиус дуги, проведенной из центра Ο 1, равен R 1 + R 3; а радиус дуги, проведенной из центра O2, равен R 2 + R 3. На пересечении вспомогательных дуг расположен центр сопряжения – точка O3;
• 2) соединив прямыми точку Ο1 с точкой 03 и точку O2 с точкой O3, находят точки сопряжения M и N (рис. 2.23, б );
• 3) из точки 03 раствором циркуля, равным R 3, между точками Μ и Ν описывают сопрягающую дугу.

Для внутреннего касания выполняют те же построения, но радиусы дуг берут равными разности радиусов заданной и сопрягающей дуг, т.е. R 4 – R 1 и R 4 – R 2. Точки сопряжения Р и К лежат на продолжении линий, соединяющих точку O4 с точками O1 и O2 (рис. 2.23, в ).

Для смешанного (внешнего и внутреннего ) касания (1-й случай):

• 1) раствором циркуля, равным сумме радиусов R 1 и R 3, из точки O2, как из центра, проводят дугу (рис. 2.24, а);
• 2) раствором циркуля, равным разности радиусов R 2 и R 3, из точки O2 проводят вторую дугу, пересекающуюся с первой в точке O3 (рис. 2.24, б );
• 3) из точки О1 проводят прямую линию до точки O3, из второго центра (точка O2) проводят прямую через точку O3 до пересечения с дугой в точке М (рис. 2.24, в).

Точка O3 является центром сопряжения, точки М и N – точками сопряжения;

4) поставив ножку циркуля в точку O3, радиусом R 3 проводят дугу между точками сопряжения Μ и Ν (рис. 2.24, г ).

Рис. 2.24.

Для смешанного касания (2-й случай):

• 1) две сопрягаемые дуги окружностей радиусов R 1 и R 2 (рис. 2.25);
• 2) расстояние между центрами О i и O2 этих двух дуг;
• 3) радиус R 3 сопрягающей дуги;

требуется:

• 1) определить положение центра O3 сопрягающей дуги;
• 2) найти на сопрягаемых дугах точки сопряжения;
• 3) провести дугу сопряжения

Последовательность построения

Откладывают заданные расстояния между центрами Ο 1 и O2. Из центра О 1 проводят вспомогательную дугу радиусом равным сумме радиусов сопрягаемой дуги радиуса R 1 и сопрягающей дуги радиуса R 3, а из центра O2 проводят вторую вспомогательную дугу радиусом, равным разности радиусов R 3 и R 2, до пересечения с первой вспомогательной дугой в точке O3, которая будет искомым центром сопрягающей дуги (рис. 2.25).

Рис. 2.25.

Точки сопряжения находят по общему правилу, соединяя прямыми центры дуг O3 и O1, O 3 и O2. На пересечении этих прямых с дугами соответствующих окружностей находят точки М и N.

Лекальные кривые

В технике встречаются детали, поверхности которых ограничены плоскими кривыми: эллипсом, эвольвентной окружностью, спиралью Архимеда и др. Такие кривые линии нельзя вычертить циркулем.

Их строят по точкам, которые соединяют плавными линиями с помощью лекал. Отсюда название лекальные кривые.

Приведена на рис. 2.26. Каждая точка прямой, если ее катить без скольжения по окружности, описывает эвольвенту.

Рис. 2.26.

Рабочие поверхности зубьев большинства зубчатых колес имеют эвольвентное зацепление (рис. 2.27).

Рис. 2.27.

Спираль Архимеда изображена на рис. 2.28. Это плоская кривая, которую описывает точка, равномерно движущаяся от центра О по вращающемуся радиусу.

Рис. 2.28.

По спирали Архимеда нарезают канавку, в которую входят выступы кулачков самоцентрирующего трехкулачкового патрона токарного станка (рис. 2.29). При вращении конической шестерни, на обратной стороне которой нарезана спиральная канавка, кулачки сжимаются.

При выполнении этих (и других) лекальных кривых на чертеже можно для облегчения работы воспользоваться справочником.

Размеры эллипса определяются величиной его большой АВ и малой CD осей (рис. 2.30). Описывают две концентрические окружности. Диаметр большей равен длине эллипса (большой оси АВ ), диаметр меньшей – ширине эллипса (малой оси CD ). Делят большую окружность на равные части, например на 12. Точки деления соединяют прямыми, проходящими через центр окружностей. Из точек пересечения прямых с окружностями проводят линии, параллельные осям эллипса, как показано на рисунке. При взаимном пересечении этих линий получают точки, принадлежащие эллипсу, которые, соединив предварительно от руки тонкой плавной кривой, обводят с помощью лекала.

Рис. 2.29.

Рис. 2.30.

Практическое применение геометрических построений

Дано задание: выполнить чертеж ключа, показанного на рис. 2.31. Как это сделать?

Прежде чем начинать чертить, проводят анализ графического состава изображения, чтобы установить, какие случаи геометрических построений необходимо применить. На рис. 2.31 показаны эти построения.

Рис. 2.31.

Чтобы вычертить ключ, нужно провести взаимно перпендикулярные прямые, описать окружности, построить шестиугольники, соединив верхние и нижние их вершины прямыми, выполнить сопряжение дуг и прямых дугами заданного радиуса.

Какова последовательность этой работы?

Вначале проводят те линии, положение которых определено заданными размерами и не требует дополнительных построений (рис. 2.32, а ), т.е. проводят осевые и центровые линии, описывают по заданным размерам четыре окружности и соединяют концы вертикальных диаметров меньших окружностей прямыми линиями.

Рис. 2.32.

Дальнейшая работа по выполнению чертежа требует применения изложенных в п. 2.2 и 2.3 геометрических построений.

В данном случае нужно построить шестиугольники и выполнить сопряжение дуг с прямыми (рис. 2.32, б ). Это и будет второй этап работы.

Внешним сопряжением считается сопряжение, при котором центры сопрягаемых окружностей (дуг) O 1 (радиус R 1) и O 2 (радиус R 2) располагаются за сопрягающей дугой радиуса R. На примере рассмотрено внешнее сопряжение дуг (рис.5). Сначала находим центр сопряжения. Центром сопряжения является точка пересечения дуг окружностей с радиусами R+R 1 и R+R 2 , построенных из центров окружностей O 1 (R 1) и O 2 (R 2) соответственно. Затем центры окружностей O 1 и O 2 соединяем прямыми с центром сопряжения, точкой O, и на пересечении линий с окружностями O 1 и O 2 получаем точки сопряжения A и B. После этого, из центра сопряжения строим дугу заданного радиуса сопряжения R и соединяем ей точки A и B.

Рисунок 5. Внешнее сопряжение дуг окружностей

Внутреннее сопряжение дуг окружностей

Внутренним сопряжением называется сопряжение, при котором центры сопрягаемых дуг O 1 , радиуса R 1 , и O 2 , радиус R 2 , располагаются внутри сопрягающей их дуги заданного радиуса R. На рис.6 приведён пример построения внутреннего сопряжения окружностей (дуг). Вначале мы находим центр сопряжения, которым является точка O, точка пересечения дуг окружностей с радиусами R-R 1 и R-R 2 проведённых из центров окружностей O 1 и O 2 соответственно. После чего соединяем центры окружностей O 1 и O 2 прямыми линиями с центром сопряжения и на пересечении линий с окружностями O 1 и O 2 получаем точки сопряжения A и B. Затем из центра сопряжения строим дугу сопряжения радиуса R и строим сопряжение.

Рисунок 6. Внутреннее сопряжение дуг окружностей

Рисунок 7.Смешанное сопряжение дуг окружностей

Смешанное сопряжение дуг окружностей

Смешанным сопряжением дуг является сопряжение, при котором центр одной из сопрягаемых дуг (O 1) лежит за пределами сопрягающей их дуги радиуса R, а центр другой окружности(O 2) – внутри её. На рис.7 приведён пример смешанного сопряжения окружностей. Сначала находим центр сопряжения, точку O. Для нахождения центра сопряжения строим дуги окружностей с радиусами R+ R 1 , из центра окружности радиуса R 1 точки O 1 , и R-R 2 , из центра окружности радиуса R 2 точки O 2 . После чего соединяем центр сопряжения точку O с центрами окружностей O 1 и O 2 прямыми и на пересечении с линиями соответствующих окружностей получаем точки сопряжения A и B. Затем строим сопряжение.

Построение кулачка

Построение очертания кулачка в каждом варианте следует начинать с нанесения осей координат Ох и Оу . Затем строят лекальные кривые по их заданным параметрам и выделяют участки, входящие в очертание кулачка. После этого можно вычертить плавные переходы между лекальными кривыми. При этом следует учесть, что во всех вариантах через точку D проходит касательная к эллипсу.

Обозначение Rx показывает, что величина радиуса определяется построением. На чертеже вместо Rx надо проставить соответствующее число со знаком «*».

Лекальной называют кривую, которую нельзя построить с помощью циркуля. Ее строят по точкам с помощью специального инструмента, называемого лекалом. К лекальным кривым относятся эллипс, парабола, гипербола, спираль Архимеда и др.

Среди закономерных кривых наибольший интерес для инженерной графики представляют кривые второго порядка: эллипс, парабола и гипербола, с помощью которых образуются поверхности, ограничивающие технические детали.

Эллипс - кривая второго порядка. Одним из способов построения эллипса является способ построения эллипса по двум осям рис.8. При построении проводим окружности радиусами r и R из одного центра О и произвольную секущую ОА. Из точек пересечения 1 и 2 проводим прямые, параллельные осям эллипса. На их пересечении отмечаем точку М эллипса. Остальные точки строим аналогично.

Параболой называется плоская кривая, каждая точка которой расположена на одинаковом расстоянии от заданной прямой, носящей название директрисы, и точки называемой фокусом параболы, расположенных в той же плоскости.

На рисунке 9 приведен один из способов построения параболы. Даны вершина параболы О, одна из точек параболы А и направление оси – ОС. На отрезке ОС и СА строят прямоугольник, стороны этого прямоугольника в задании – А1 и В1, делят на произвольное одинаковое число равных частей и нумеруют точки деления 1, 2, 3, 4… 10. Вершину О соединяют с точками деления на А1, а из точек деления отрезка В1 проводят прямые параллельные оси ОС. Пересечение прямых, проходящих через точки с одинаковыми номерами, определяют ряд точек параболы.

Синусоидой называют плоскую кривую, изображающую изменение синуса в зависимости от изменения его угла. Для построения синусоиды (рис. 10) нужно разделить окружность на равные части и на такое же количество равных частей разделить отрезок прямой АВ = 2лR . Из одноименных точек деления провести взаимно перпендикулярные линии, в пересечении которых получают точки, принадлежащие синусоиде.

Рисунок 10. Построение синусоиды

Эвольвентой называют плоскую кривую, являющуюся траекторией любой точки прямой линии, перекатываемой по окружности без скольжения. Построение эвольвенты выполняют в следующем порядке (рис.11): окружность делят на равные части; проводят касательные к окружности, направленные в одну сторону и проходящие через каждую точку деления; на касательной, проведенной через последнюю точку деления окружности, откладывают отрезок, равный длине окружности 2 лR , который делят на столько же равных частей. На первой касательной откладывают одно деление 2 лR/n , на второй – два и т.д.

Спираль Архимеда – плоская кривая, которую описывает точка, движущаяся равномерно-поступательно от центра О по равномерно вращающемуся радиусу (рис.12).

Для построения спирали Архимеда задается шаг спирали – а, и центр О. Из центра О описывают окружность радиусом Р = а (0-8). Делят окружность на несколько равных частей, например, на восемь (точки 1, 2, …, 8). На столько же частей делят отрезок О8. Из центра О радиусами О1, О2, и т.д. проводят дуги окружностей, точки пересечения которых с соответствующими радиусами-векторами принадлежат спирали (I, II, …,YIII)

Таблица 2

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1 y 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта S 1 a 1 b 1 y 1 R 1 R 2 R 3

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1 y 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 a 1 b 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 a 1 b 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1 y 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1

Кулачок № варианта S 1 a 1 b 1 y 1 R 1 R 2 R 3

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 d 1 y 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 a 1 b 1

Кулачок № варианта R 1 R 2 R 3 a 1 b 1

Сопряжение дуги и прямой дугой окружности заданного радиуса

Могут встретиться два случая такого сопряжения: внешнее касание сопрягающей дуги с заданной и внутреннее касание. В обоих случаях задача сводится к определению центра сопрягающей дуги и точек касания.

При внешнем касании (рисунок 52, а) из центра заданной дуги – точки O 1 проводят вспомогательную дугу радиусом R + R с . На расстоянии, равном радиусу R c сопрягающей дуги, параллельно заданной прямой проводят прямую. Точка О пересечения вспомогательной дуги и прямой есть центр сопрягающей дуги. На пересечении прямой, соединяющей точки О и O 1 с заданной дугой, отмечают точку касания A . Вторую точку касания В определяют как точку пересечения заданной прямой с перпендикуляром, опущенным на нее из точки О .

При внутреннем касании (рисунок 52, б) определение центра сопрягающей дуги и точек касания аналогичны предыдущему случаю с той лишь разницей, что радиус вспомогательной дуги равен R c – R .

Рисунок 52

Различают три вида такого сопряжения:

1) внешнее сопряжение при внешнем касании сопрягающей дуги с двумя заданными;

2) внутреннее сопряжение при внутреннем касании сопрягающей дуги с двумя заданными;

3) смешанное сопряжение при внешнем касании сопрягающей дуги с одной заданной и внутреннем касании с другой.

При внешнем сопряжении (рисунок 53, а) центр сопрягающей дуги точка O располагается в точке пересечения вспомогательных дуг радиусами r + R c и R + R c , проведенных соответственно из центров сопрягаемых дуг – точек O 2 и O 1 . Точки касания A и B определяются как точки пересечения заданных дуг с прямыми OO 1 и OO 2 .

Внутреннее сопряжение дуг радиусами r и R дугой радиусом R c показано на рисунке 53, б. Для определения центра сопрягающей дуги – точки О проводят вспомогательные дуги радиусами R c – r и R c – R соответственно из центров заданных дуг – точек O 2 и O 1 . Точка О пересечения этих дуг и явится центром сопрягающей дуги. Из точки О через точки O 1 и O 2 проводят прямые до пересечения с заданными дугами и получают соответственно две точки касания – A и B .

Рисунок 53

При смешанном сопряжении центр сопрягающей дуги – точка О определяется как точка пересечения двух вспомогательных дуг радиусами R c +R и R с – r (рисунок 53, в) или R с – R и R с + r , проведенных соответственно из центров заданных дуг – точек O 1 и O 2 . Для определения точек касания сопрягающей дуги с заданными проводят две прямые: одну через точки О и O 1 , другую через точки О и O 2 . Точки пересечения каждой из них с заданными дугами дают искомые точки касания A и B .