【机械制图与CAD实战(七)】正投影法

1.1、投影法的概念

这是整个画法几何与机械制图的理论基础,大家一定要认真听。

(1)什么是投影法?

我们可以这样理解:投影法 ,就是让光线 通过物体,照射到一个选定的平面上,从而在这个平面上得到物体图形的一种方法。

大家可以联想一个自然现象------阳光下的影子。光线照到你身上,地面上就会出现你的影子。这就是最朴素的投影现象。

而我们工程图学 要做的,就是把这种自然界的投影现象,进行科学的抽象和总结 ,形成一套系统的理论和方法,最终实现用平面图形来准确表达物体形状的目的。

也就是说,我们不是为了画影子,而是为了用投影的方法,把立体物体的形状信息,记录在平面的图纸上

所以简单总结一下:

  • 投影法:光线 → 物体 → 平面 → 得到图形。

  • 工程目的 :把自然界中的投影现象,变成一套科学规则,用于画图和看图

1.2、投影法的三要素

投影法就是光线通过物体,在平面上得到图形的方法。那么,要形成一个投影,必须具备哪几个条件呢?

我把它总结为投影形成的三要素,大家记一下:

第一,空间物体。

也就是被投影的对象。在工程图学中,任何复杂的立体都可以归结为点、线、面这些最基本的几何元素。所以,我们研究投影,往往从点的投影开始,逐步过渡到线、面,再到立体。

第二,光源。

也就是产生投影的源头。在投影法中,我们把它抽象为投射中心投射线。光源的位置不同,投射线的方向就不同,产生的投影效果也不一样。比如,灯光是放射状的,太阳光可以看作是平行光。

第三,投影面。

也就是投影落在上面的那个平面。它可以是平面,也可以是曲面,但在我们工程图学中最常用的是平面。图纸,本质上就是一个投影面。

1.2、投影法的分类

(1)中心投影法

什么是中心投影法?简单说,就是所有投影线都交汇于同一点 的投影方法。这个交汇点我们称为投射中心 。用这种方法得到的投影,就叫中心投影

大家可以联想一下------一盏灯照着物体,光线向四周放射,投到墙上产生的影子,就是中心投影。

它的特点有三点,大家要记住:

特点①:投影会随距离变化。

当我们改变物体与投影面之间的距离时,物体投影的大小也会跟着改变。离投影面越近,投影越大;离得越远,投影越小。这一点和我们的日常视觉经验是一致的。

特点②:立体感强,像真实看到的画面。

用中心投影法画出来的图形,叫做透视图 。它的特点是立体感非常强 ,符合我们人眼看东西的习惯------近大远小。所以,它常常用于绘制建筑效果图、室内设计效果图等需要直观展示的场合。

特点③:不反映物体的真实大小。

正因为中心投影有"近大远小"的特点,所以它不能准确地反映物体原来的真实尺寸。比如,一个长方体在中心投影中,靠近投影面的部分显得大,远处的显得小,无法直接量出真实的长度。

正是因为这个缺点,中心投影法不适合用来绘制机械图样------因为机械图样要求尺寸准确、可测量。


简单总结一下中心投影法:

项目 内容
定义 投影线交汇于一点的投影方法
特点 近大远小、立体感强、不反映真实大小
应用 建筑效果图、透视图
机械制图 ❌ 不适合

中心投影好看但不准确,机械制图不能用它来画零件。

(2)平行投影法

什么是平行投影法?顾名思义,就是所有投影线都相互平行 的投影方法。用这种方法得到的投影,叫做平行投影

大家可以联想一下------太阳光照射物体产生的影子。太阳距离我们非常远,照射到地面的光线可以近似看作是互相平行的。这就是平行投影的自然原型。

那么,平行投影法又可以分为两种情况。划分的依据是:投影线与投影面之间的相对位置关系

根据投影线是否垂直于投影面,我们把平行投影法分为两类:

① 正投影法

投影线垂直于投影面 时,称为正投影法。这是机械制图中最核心、最常用的一种投影方法。我们在图纸上画的绝大多数视图,都是用正投影法得到的。它的优点是:投影能真实反映物体的形状和大小,作图也相对简单。

② 斜投影法

投影线倾斜于投影面(即不垂直)时,称为斜投影法。这种方法在机械制图中用得不多,但在某些立体图(如斜轴测图)中会用到。它的优点是立体感较好,但不能直接反映物体的真实形状。


简单总结一下平行投影法的分类:

类别 投影线方向 特点 机械制图中的应用
正投影法 垂直于投影面 反映真实形状和大小 ✅ 最常用(视图、三视图等)
斜投影法 倾斜于投影面 立体感较好,形状有变形 少数情况(如斜轴测图)

1.3、正投影法及性质

在平行投影法中,有一种最特殊、也最重要的情形,那就是正投影法

正投影法 的定义很简单:就是平行投射线与投影面相互垂直的投影方法。

为什么它这么重要?因为它具备以下几个突出的特点,大家一定要记牢:

特点一:度量性好

正投影法画出来的图形,可以直接测量。你拿尺子在图纸上量,就能得到物体对应部位的真实尺寸(当然,要乘以绘图比例)。这一点对机械制造来说至关重要,因为工人师傅需要根据图纸上的尺寸来加工零件。

特点二:反映真实形状

当物体的表面平行于投影面 时,它的投影就会真实地反映该表面的实际形状和大小 。比如,一个长方形的面平行于投影面,它的投影就是一个一模一样的长方形------不歪、不变形、不长不短。正因如此,正投影法被广泛应用于机械图样中。

特点三:几何关系保持不变

在正投影过程中,物体上原来平行 的线,投影后依然平行 ;原来垂直 的线,投影后在特定视图上依然表现出垂直关系。简单说,平行、垂直等几何关系在投影中不会改变。这就大大方便了我们画图和读图。

正是因为以上三点------度量性好、反映真实形状、几何关系不变 ------正投影法在工程上得到了非常广泛的应用 。我们后续要学的三视图、剖视图、断面图等,都是以正投影法为基础的。


简单总结一下正投影法的特点:

特点 说明
度量性好 可在图纸上直接测量尺寸
反映真实形状 表面平行于投影面时,投影不变形
几何关系不变 平行、垂直关系在投影中保持不变
应用 机械图样(视图、剖视、断面等)
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