例85:放射線法畫展開圖
稜錐和圓錐類立體表面的稜線和素線匯交於錐頂成放射線,故採用放射線法畫展開圖較方便,展開後的圖形為扇形。
(1)正圓錐面展開圖(圖9-71)的畫法
正圓錐面的展開圖是一扇面,扇形的半徑等於圓錐素線的長度L,扇形的圓心角:α=D/L×180°
(2)斜口圓錐管展開圖的畫法
畫斜口圓錐管的展開圖時,可畫出正圓錐面的扇形展開圖,然後求得錐面上各素線被斜截後的實長,連線即成。作圖步驟(圖9-72)如下。
①展開正圓錐表面,以正圓錐素線實長為半徑,畫一圓弧;在水平投影上分錐底圓周為12等份;再以每份弦長代替弧長,在所畫圓弧上截取12份,得一扇形。
②做截交線的展開圖,可用旋轉法求實長的原理,過a′、b′、c′、d′、e′、f′作水平線,與最右邊素線相交,再以錐頂為圓心,以錐頂到各交點的距離為半徑,畫圓弧與扇形中對應素線交於A、B、C、D、E、F、G各點,再依次連成光滑曲線即成。
(3)正四稜錐罩展開圖的畫法
展開圖的作圖(圖9-73)步驟如下。
①分析構件主、俯視圖:正四稜錐罩底面四條邊相等,且俯視圖放映實長(L);而四條稜線相等,但其投影不放映實長,可用直角三角形法求得實長。作法:以一稜線的正面投影長度A為一直角邊,以L/2為另一直角邊,則斜邊B即為稜線的實長,等腰三角形即為一個稜面的實形。
②展開劃線:畫水平線,長度為L;過該線中點作垂線截取A,則斜邊B為稜線的實長,該等腰三角形即為一個稜面的實形;以稜線的實長B為半徑畫圓弧;再以L為半徑量取另三個稜面的實形,順次連線。
(4)三節圓錐管直角彎頭展開圖的畫法
三節圓錐管直角彎頭若伸直後,各素線匯交,便可用放射性法作圖。
展開圖的作圖(圖9-74)步驟如下。
①主視圖作圖:已知彎頭中心半徑R,大小錐口直徑分別為D、d。
a.以R為 半徑畫1/4圓,交直角邊與1′和4′;以此兩點為中點,截取大、小錐口直徑D和d,過1′和4′作1/4圓弧的切線1′2′和4′3′。
b.將1/4圓平分找到中點(作直線的平分線),過中點作該圓弧的切線,與1′2′和4′3′相交。
c.另畫一圓錐臺,底圓直徑為D,頂圓直徑為d,圓錐臺高度為1′2′+2′3′+3′4′。
d.分別以2′和3′為圓心,畫兩個內切圓。
e.將兩個內切圓平移到主視圖中,作兩圓的公切線;再分別過大、小錐口的端點5和8,作兩圓的切線,得到交點6和7。
f.連接O、6和O、7,將直角彎管分為三節。
②展開劃線
a.一般將底圓分為12等份,圖中採用簡化畫法,只畫一半圓分為6等份。作出12條素線的主視圖,求得各素線與相貫線的交點。利用「旋轉法」求得各素線被相貫線截斷後的實長。
b.畫一圓弧,使弧長為πD,也12等分,畫出12條素線,求得相應的交點。
c.用曲線板順次光滑連點,即得表面展開的樣板圖。
d.實際展開畫線時,是將三節圓錐管相互錯開180°,拼接為整張扇形板,畫線下料。
(5)五節圓錐管直角彎頭(蝦米彎)展開圖的畫法
展開作圖(圖9-75)步驟如下。
五節圓錐管直角彎頭各素線匯交,故可用放射線法作圖。
①主視圖作圖(已知彎頭中心半徑R,大、小錐口直徑D、d)
a.以R為半徑畫1/4圓,交直角邊與1′和6′,以此兩點為中點,截得大小錐口直徑D和d,過1′和6′作1/4圓弧的切線1′2′和5′6′。
b.將1/4圓進行4等分,得到4個等分點,分別過四個等分點作該1/4圓的切線,兩兩相交,得到四個交點,2′、3′、4′和5′。
c.另畫一圓錐臺,底圓直徑為D,頂圓直徑為d,圓錐臺高度為1′2′+2′3′+3′4′+4′5′+5′6′.
d.分別以2′、3′、4′和5′為圓心,畫四個內切圓。
e.將四個內切圓平移到主視圖中,作相鄰兩圓的公切線;再分別過大、小錐口的端點作圓的切線,各切線兩兩相交,可把圓錐管分成五節。
②展開劃線
a.一般將底圓分為12等份(圖中採用簡化畫法,只畫一般圓分6等份)作出12條素線的主視圖,求得各素線與相貫線的交點,利用「旋轉法」求得各素線被相貫線截斷後的實長。
b.畫一扇面,使弧長等於πD,也分為12等份,畫出12條素線,求得相應的相貫線。
c.用曲線板順次光滑連點,即得表面展開的樣板圖。
實際展開畫線時,是將五節圓錐管相互錯開180°,拼接為整張扇形板,劃線下料。
(6)圓管與圓錐管正交節頭展開圖的畫法。
展開圖畫圖(圖9-76)步驟如下。
①視圖分析:圓管與圓錐管正交節頭是由兩個相同角度(45°)斜切的圓管與圓錐管正交(兩軸線垂直並相交)相貫組成。相貫線為平行曲線(橢圓)。其主視圖反應各截斷素線的實長。
②展開劃線:分別畫出截切圓管與圓錐管的展開圖。
a.畫出截切圓錐管的展開圖:將豎直圓錐管的俯視圖(圓)分成適當等份(根據精度要求確定),一般分為12等份,對應主視圖的12條素線;畫一扇面,圓周長為πD,也分為12等份,畫出12條素線的展開圖;截取各截斷素線的實長;光滑連接各截斷點,完成斜切圓錐管的展開圖。
b.畫出截切圓管的展開圖:將圓管的左視圖(圓)分成適當等分,圖9-76中採用簡化畫法(直接在主視圖上畫半圓且六等分),展開圖亦僅畫了對稱的一半。
例86:三角形法畫展開圖
(1)異形接頭展開圖的畫法
圖9-77所示異形接頭是一個由圓管過渡到方管的接頭,俗稱「天圓地方」。可用三角形法畫展開圖。
展開步驟如下。
①將表面劃分為若干三角形。由圖9-77中可看出,「天圓地方」是由四個相同的等腰三角形和四個圓角部分組成。若將頂部圓周分為12等份(也可作其他等分),便可將每一圓角分為三個近似三角形。
②求各三角形各邊實長。在三角形各邊中,12和13兩線需用三角形法求實長,其餘各邊均平行於水平投影面,均在俯視圖上反映實長。
③用已知三邊畫三角形的方法,依次畫出全部三角形。
從上述展開圖作法可知,三角形法把不規則的曲面劃分成若干三角形平面,近似地展開,所以得出的展開圖也是近似的。
(2)長方錐臺展開圖的畫法
展開作圖(圖9-78)步驟如下。
①分析構件主、俯視圖:長方錐臺頂面、底面的俯視圖反映實形;而四條稜線的主、俯視圖都不反應實長,可用直角三角形法求得實長,四個梯形稜面(兩兩相等),可分成兩個三角形來求得實形。
②展開劃線:
a.直角三角形法求稜線實長,畫水平線,長分別為ab、be、bd,作垂線等於錐臺高,則斜邊為各線實長AB、BE、BD;
b.作一直線BC,再以B點為圓心,以BD為半徑畫弧,以C點為圓心、以AB為半徑畫弧,得交點D,連成△BCD。
c.再分別以B、D點為圓心,分別以AB、ad為半徑畫兩圓弧,得交點A,連成△ABD。
d.把側稜面分成兩個三角形(△ABE和△BEF),按各邊實長作圖,最後得到側稜面的實形圖。
e.依次攤開。
(3)凸五角星展開圖的畫法
展開圖的作圖(圖9-79)步驟如下。
①分析視圖:凸五角星可看成由10個相同的平面三角形圍成,對於投影不反應實長的邊,需用直角三角形法求得實長。現只分析一個三角形平面△OⅠ1,其中OⅠ邊為正平線,其正面投影O′Ⅰ′反映實長;Ⅰ1邊為水平線,其水平投影Ⅰ1反映實長;只有O1邊為一般位置直線,需用直角三角形法求得實長。
②展開劃線
a.直角三角形法求稜線O1的實長:圖中是以O′1′的高度差H為一直角邊,以水平投影長度O1為另一直角邊,所作直角三角形的斜邊,求得實長的。
b.用三角形法:任畫一直線OⅠ=O′Ⅰ′,分別以O、Ⅰ點為圓心,以Ⅰ1和O1的實長(見正面投影)為半徑畫兩圓弧得交點1,依次連接O、Ⅰ、1三點,完成△OⅠ1的展開圖。
c.按照此方法依次畫出其餘9個三角形的實形圖。
若凸五角星的尺寸有如下關係:γ=0.38196R,H=0.618R,則其平面展開後,扔成為一個完整的平面五角星。
凸五角星可看成由10個相同的平面三角形圍成,如圖9-79(c)所示。從水平投影中可看出,Ⅰ、O、3三點成一條直線,故O3線是正平線,其正面投影O′3′反應實長(見主視圖中的虛線);OⅠ邊也是正平線,其正面投影O′Ⅰ′也反映實長;Ⅰ1邊為水平線,其水平投影Ⅰ1反映實長。
由於O1=O3,因此,可不必採用直角三角形法求稜線O1的實長了。可用三角形法:任畫一直線OⅠ=O′Ⅰ′,分別以O、Ⅰ點為圓心,以Ⅰ1和O1的實長(見正面投影O′3′)為半徑畫兩圓弧得交點1,依次連接O、Ⅰ、1三點,完成△OⅠ1的展開圖。
按照此方法,依次畫出其餘9個三角形的實形圖。
例87:近似法畫展開圖
球面、正螺旋面、柱狀面等曲面,理論上是不可展曲面,不可能按其實際形狀依次攤平成平面,但實際生產中也常需要畫出他們的展開圖,只好用近似法作圖。
近似法作圖,實質是把不可展曲面分成若干較小部分,將每一小部分看成是可展平面、柱面或錐面來畫展開圖。
(1)圓柱正螺旋面的近似展開畫法
圓柱正螺旋面在生產中,常見於輸送物料的螺旋輸送機,俗稱絞龍。加工時要按每一導程間的一圈曲面展開下料,再焊接起來。
現介紹兩種生產中常用的作圖法。
①簡便展開法。若已知圓柱正螺旋面的基本參數:外徑D、內徑d、導程S、寬度b,一個導程圓柱正螺旋面的展開步驟如下:
a.以S及πd為兩直角邊作直角三角形ABC,斜邊AC即為一個導程圓柱正螺旋面的內緣實長l。
b.以S及πD為兩直角邊作直角三角形ABD,斜邊AD即為一個導程圓柱正螺旋面的外緣實長L。
c.以AC、AD為上下底,以b=(D-d)/2為高作等腰梯形(圖9-80中只畫了一半),沿長DC和Ⅱ為半徑畫圓弧,在外圓上去弧長ⅡⅣ=AD,得點Ⅳ,內圓上去弧長ⅠⅢ=AC,得點Ⅲ,連Ⅲ、Ⅳ即成圖。
②計算法。如圖9-80(d)所示,一個導程圓柱正螺旋面的近似展開圖為環形,若已知R、γ和α,則此環形即可畫出。
已知圓柱正螺旋面導程為S,螺旋面的內、外徑分別為d、D,則內圈和外圈每一圈螺旋線的展開長度可用下式求出:
根據D、d、S計算出R、r、L、l、α之後,即可畫出圓柱正螺旋面的近似展開圖。
實際加工時,不必剪掉α角,即在剪縫處直接繞捲成螺旋線以達到節省材料、錯開焊縫的目的。
(2)天方地橢圓異形接頭展開圖的畫法
展開圖的作圖(圖9-81)步驟如下。
①分析構件主、俯視圖:該異形接頭可看成由四個平面三角形和四個局部斜圓錐面過渡組成,底面(橢圓形)的俯視圖反映實形,前後、左右對稱,對稱面上的素線E1為正平線(其主視圖反映實長,即E1=e′1′)故僅畫出展開圖的1/4即可。
②展開畫法:將一個局部斜圓錐面分為若干等份,如:3份,即在俯視圖中分成曲面△b12、△b23、△b34;利用直角三角形法求得各線段的實長;依次畫出各三角形的實形;用曲線板順次光滑連點,即得表面的展開圖。
(3)馬蹄形接管的近似展開畫法
展開圖的作圖(圖9-82)步驟如下。
①分析視圖:雖然馬蹄形接管的上、下口都是圓,但上口圓處於傾斜位置(正垂面),其正面投影為斜線,水平投影為橢圓;下口圓處於水平位置,其正面投影為水平線,水平投影為圓,反映實形。
由於側表面不是圓錐面,不可用放射線法展開,只能用三角形法繪製展開圖。
將上口小圓和下口大圓劃分為適當等份(圖中,各劃分為12等份);連接相應等分點,得到12條素線(A1、B2、C3等);將相鄰兩素線之間的部分再劃分為兩個三角形(總計24個三角形),這樣,便於利用三角形法逐個求得各個三角形的實形。馬蹄形接管前後側面對稱,可僅繪製一半展開圖。
②展開劃線
a.直角三角形求素線實長。例如,ⅠB邊的實長等於以1′b′的高度差為一直角邊、以1b長度為另一直角邊所組成的直角三角形的斜邊。注意,ⅠA=1′a′,GⅦ=g′7′(兩素線是正平線)。
b.逐個畫出各個三角形的展開圖。例如,△ABⅠ的展開圖,是由AⅠ、BⅠ的實長和ab弧長為三條邊形成的。
(4)側圓底方彎管的近似展開圖的畫法
展開圖的作圖(圖9-83)步驟如下。
①分析視圖。為便於展開,可將側圓底方彎管劃分為:前下面(三角形,側垂面);左右側(平面和部分圓柱面);部分斜錐面;後板(平面+部分圓柱面,為側垂面)。
②展開劃線
a.前下面(三角形ABⅠ,側垂面)的展開
一、用直角三角形法求素線ⅠB的實長。以1″B″的Y坐標差L為一直角邊、以正面投影1′b′的長度為另一直角邊,則斜邊反映ⅠB的實長。
二、畫出三角形平面ABⅠ的展開圖,AB=a′b′;ⅠB=ⅠA。
b.部分斜錐面ⅠBP的展開
一、先將斜錐面劃分成適當數量的三角形。圖9-83中劃分為四個曲面三角形,即:△ⅠBⅡ、△ⅡBⅢ、△ⅢBⅣ和△ⅣBP。
二、用直角三角形法求素線實長。如以2″b″的Y坐標差L為一直角邊、以正面投影2′b′的長度為另一直角邊,則斜邊即為ⅡB的實長。畫出曲面△ⅠBⅡ的實形圖。
三、用三角形法依次畫出曲面三角形△ⅡBⅢ、△ⅢBⅣ和△ⅣBP的近似 展開圖。
c.左右側平面CBP1P0和部分圓柱面P0ⅦP的展開(平行線法):
一、以B點為圓心、以正面投影b′p′為半徑畫圓弧,以P為圓心、以L長為半徑畫圓弧,兩圓弧相交,得到交點P1,連接B、P1點,並延長。
二、在BP1直線上截取BE1、E1F1、F1G1、G1Ⅳ1、Ⅳ1P1、P151、5161、6171分別等於B′e′、e′f′、f′g′、g′4′、4′p′、p′5′、5′6′、6′7′。
三、過各截點作PP1的平行線,並分別截取相應長度,如BC=b″c″、E1E=ee″、F1F=f1f、G1G=g1g、Ⅳ1Ⅳ=44″、P1P0=pp″、Ⅴ1Ⅴ=55″、Ⅵ1Ⅵ=66″,得到交點C、E、F、G、Ⅳ、P、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ,光滑連點。
d.後板的展開
一、作水平線CD=a′b′,再作中垂線KⅦ等於伸直的c″7″(c″e″+d″f″+f″g″+g″4″+4″p″+p″5″+5″6+67″)。
二、過各截面(E、F、G、Ⅳ、P、Ⅴ、Ⅵ)作水平線,並截取與主視圖中對應部分相同長度,如EE=1e′、FF=1f′、GG=1g′等。
三、依次光滑連點。