Сопряжение двух параллельных прямых

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

Построение выполняют следующим образом:

• 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. Построение сопряжения двух параллельных прямых.

Проведение касательной к окружности

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 О1, 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 касательной к окружности.

Проведение прямой, касательной к двум окружностям

Даны две окружности радиусов R и R1. 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 — R1 (рис. 2.21, а). К этой окружности из центра О1 проводят касательную прямую ?1?. Построение касательной показано на рис. 2.20;
• 2) радиус, проведенный из точки О в точку ?, продолжают до пересечения в точке М с заданной окружностью радиуса R. Параллельно радиусу ОМ проводят радиус ?1? меньшей окружности. Прямая, соединяющая точки сопряжений М и Р, — касательная к заданным окружностям (рис. 2.21, б).

Рис. 2.21. Проведение касательной к двум окружностям.

При внутреннем касании построение проводят аналогично, но вспомогательную окружность проводят радиусом, равным сумме радиусов R + R1 (рис. 2.21, в). Затем из центра О1 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 R1.

• 1. Находят центр сопряжения (рис. 2.22, а), который должен находиться на расстоянии R1 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 + R1 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 ?1 перпендикуляр на заданную прямую.
• 3. Из центра сопряжения ?? между точками сопряжения ? и ? проводят дугу, радиус которой R1 (рис. 2.22, б).

Рис. 2.22. Построение сопряжения окружности и прямой.

Сопряжение двух дуг дугой заданного радиуса

Даны две дуги, радиусы которых R1 и R2. 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 сопряжения двух дуг окружностей.

Построение выполняют следующим образом:

Для внешнего касания:

• 1) из центров ?1 и О2 раствором циркуля, равным сумме радиусов заданной и сопрягающей дуг, проводят вспомогательные дуги (рис. 2.23, а); радиус дуги, проведенной из центра ?1, равен R1 + R3; а радиус дуги, проведенной из центра O2, равен R2 + R3. На пересечении вспомогательных дуг расположен центр сопряжения — точка O3;
• 2) соединив прямыми точку ?1 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 R3, между точками ? и ? описывают сопрягающую дугу.

Для внутреннего касания выполняют те же построения, но радиусы дуг берут равными разности радиусов заданной и сопрягающей дуг, т. е. R4 — R1 и R4 — R2. 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 R1 и R3, из точки O2, как из центра, проводят дугу (рис. 2.24, а);
• 2) раствором циркуля, равным разности радиусов R2 и R3, 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 R3 проводят дугу между точками сопряжения ? и ? (рис. 2.24, г).

Рис. 2.24. Построение сопряжения двух дуг окружностей при сочетании внешнего и внутреннего касания.

Для смешанного касания (2-й случай):

дано:

• 1) две сопрягаемые дуги окружностей радиусов R1 и R2 (рис. 2.25);
• 2) расстояние между центрами О i и O2 этих двух дуг;
• 3) радиус R3 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 ?1 и O2. Из центра О1 проводят вспомогательную дугу радиусом равным сумме радиусов сопрягаемой дуги радиуса R1 и сопрягающей дуги радиуса R3, а из центра O2 проводят вторую вспомогательную дугу радиусом, равным разности радиусов R3 и R2, до пересечения с первой вспомогательной дугой в точке O3, которая будет искомым центром сопрягающей дуги (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Построение сопряжения двух дуг окружностей при смешанном касании.

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

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.

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

Рис. 2.26. Эвольвента окружности.

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

Рис. 2.27. Зубья эвольвентного профиля.

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

Рис. 2.28. Эвольвента окружности.

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.

Построение эллипса

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. Зубья эвольвентного профиля.

Рис. 2.30. Построение эллипса.

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.

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. Последовательность выполнения геометрических построений при вычерчивании ключа.

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.