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可构三视图的空间构形分析

更新时间:2016-07-05

一般情况下,三视图足以确定空间形体。如果给定的三视图对应两种以上的空间形体(即三视图具有不可逆性)[1],称此三视图为可构三视图。薛天跃,李萍曾对文献[2]中可构三视图的形成、特点、判断方法以及构思进行过研究,但在智力构形设计实践的过程中,尚存在继续探讨的空间。此外,在现有的文献资料中,极少提及可构三视图的存在,导致在工程实际中容易出现“不可逆性投影不定形”[3]的情况。选择可构三视图作为研究对象,通过对三种题设类型(不包括同一形体不同空间位置时的三视图)进行空间构形分析与设计,试图系统探讨三视图空间不定形的根本原因、构形分析与设计方法,为拓展智力构形设计实践提供清晰的分析思路和设计依据,并对提高机件的内外结构形状的可逆性表达具有积极作用。

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上发表的重要讲话中指出:“做好高校思想政治工作,要因事而化、因时而进、因势而新。要遵循思想政治工作规律,遵循教书育人规律,遵循学生成长规律,不断提高工作能力和水平[2]”。习近平总书记的讲话,是新媒体环境下加强对大学生思想行为正确引领的重要指南。

1 在给定三视图外形轮廓内设计不同形体

三视图的外形轮廓,即形体在三投影面体系中的三个影,而不是三个投影。图1(a)[4]是已给定的三视图外形轮廓,其中组成左视图外形轮廓中的两条直线的交点位于正方形的中心,要求三视图外形轮廓不变,设计不同形体及其三视图。

1.1 按已知三视图外形轮廓辨认形体的原型或原始形状

图1主视图和左视图的外形轮廓均为正方形,该形体的原型属于柱体类;俯视图的外形轮廓是圆,反映了柱体类的形状特征轮廓,因此该形体的原型是圆柱体。

1.2 在原型中确定形体的可构表面或几何元素

图1左视图中由两条相交直线,分别通过正方形的两个顶点和中心而形成的“V”形缺口,则该形体通过切割圆柱体前半部分形成的截断体,反映了形体中截交线的空间位置特征轮廓和形状特征轮廓,对应了两种含义:处于侧垂位置的截交线椭圆投影的积聚和回转面转向轮廓线的投影。因此,满足切割圆柱体的方式除了平面切割,也可能有圆锥旋转面切割或综合平面和圆锥旋转面切割的情况,所设计的形体随切割形状方式的变化而变化。

式中,α0表示纯气体在吸收线中心的吸收系数,νg和δν分别为对应吸收线的中心频率和吸收线半宽。当光源输出中心频率精确锁定在甲烷气体的吸收峰即ν0=νg时,将式(3)代入式(2),可得

1.3 在可构线框范围内构形细节结构形状

若形体是被两个45°倾斜的侧垂平面截切的圆柱,截交线的空间形状为上下两部分的半个椭圆(也可看作为两等径圆柱的相贯线),其交线为侧垂线,其侧面投影与左视图长方形中心重合,则可设计的形体及其三视图,如图1(b)所示。

若被两个圆锥旋转面截切,截交线的空间形状为两部分过圆柱最左、最右极限转向轮廓线的半个圆锥,其锥点均与正方形中心形成了三点重合,此时的形体方案及其三视图,如图1(c)所示。

加强国防动员建设,是增强国防实力、保卫国家安全的需要。做好武装工作,是加强国防动员和后备力量建设的重要内容。新时代,武装工作任务艰巨,使命光荣,必须全面贯彻习近平强军思想,瞄准强军目标,聚焦主责主业,坚持党管武装,在强军兴军征程中营造新气象、展现新作为。

同理,可得出由一个45°倾斜的侧垂平面和一个圆锥旋转面进行综合切割的设计方案及其三视图,如图1(d)所示。

图1 在给定的三视图外形轮廓内设计不同形体

我国现代医学教育由于历史原因,存在素质教育薄弱、教学模式单一、内容陈旧、教学方法呆板等问题,虽历经多次重大改革,取得了较大进步,促进了医学生在知识、能力、综合素质和创新思维等方面的发展,但与社会进步、科学技术发展、卫生事业改革和接轨国际医学教育标准的需要还有一定差距[1]。笔者基于辽宁何氏医学院“以能力导向为主并应用新媒体手段的考核评估体系”的教育教学改革经验,并结合多年医学教学体会作以分享探讨。

2 根据已知三视图设计不同的形体

2.1 空间切割位置的不定形设计

图2(a)的外形轮廓均为矩形,则形体的原型是六面体;截平面均通过六面体的顶点,三角形B1CD1(一般位置平面)和对角线A1C(一般位置直线)是不可构几何元素,并将矩形轮廓均划分为三角形线框,连接对角线AC,构成了正垂面A1B1C和铅垂面AA1C,构成图2(b)的形体方案。

图2 形体三视图中空间切割位置的不定形设计

虽然所给可构三视图形式多样,但可分析为由若干基本体经过叠加、切割或综合叠加和切割的方式而构成投影的组合[8]。设计突破了根据三视图的特点得出形体的构成方式,拟定形体合适的构形,再确定形体中的定点、定线和定面或基本体,进而通过改变组成形体中可变动的点、线和表面的位置、形状和数量,可设计出不同的形体方案。

2.2 空间切割或叠加的不定形设计

图3(a)[6]的三视图表达的形体可以看作由七个基本体(三棱锥1,三棱柱2、3、4和四棱柱5、6、7)叠加而成的原型,各顶点为定点。过顶点恰当地去掉其中任何一个或两个基本体,甚至三个基本体,三视图仍然不变。

图3 形体三视图中空间切割或叠加的不定形设计

对于可构视图中满足功能、符合工程实际以及新颖、美观的空间构形规律将在后续进一步分析。

2.3 空间形状与叠加组合的不定形设计

图4(a)[7]的外形轮廓内各有三个线框,对应有三个基本体通过叠加而成的形体。基本体的形状可为长方体、三棱柱、四分之一圆弧柱体和月形柱体,其中六面体为充要条件且位于空间的最前方。主视图外形轮廓内的两条细虚线,显示了圆弧和斜面的形状特征,对应三棱柱和四分之一圆弧柱体或月形柱体,同时也反映了基本体之间的特征交线,但两条细虚线不能表达基本体之间的前后关系。因此,其位置、形状的组合可设计不同的形体,图4(b)至(d)为其中三种不同的形体方案。

图1也常以阻塞体“穿洞”、分向穿孔构型设计[5]等形式命题,但分析与设计的思路仍是根据三视图外形轮廓的形状特征首先确认形体的原始形状,再结合点、线、面的定位、定形投影特征确定该形体的可构几何元素,即形体可能存在不同方式的构形过程,进而想象出形体的细节结构形状,最后在限定的三视图外形轮廓内补上所缺的漏线。

图4 形体三视图中空间形状与叠加组合的不定形设计

在含有不可构几何元素的切割体基础上,保留点B且连接对角线A1B,对应铅垂面AA1C和侧垂面A1BC,构成了图2(c)的形体方案;去掉点A且连接对角线A1D,对应侧垂面A1BC和正垂面A1CD,构成了图2(d)的形体。根据截断面之间产生投影重合的方法,构造出的形体可随切割面的位置和个数的不同而变化,但三视图仍为图2(a)。

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3 根据同类形两视图设计同类形第三视图对应的不同形体

同类形的方向有同方向和反方向[9]。图5(a)为已知形状和尺寸均相同但方向互为相反的一组同类形主、俯视图,要求构思并设计能够表达同类形左视图对应的多种不同形体,即间接给定了图5(b)和图5(c)两组同类形三视图。

[2]薛天跃,李萍.不定形三视图的分析与构思[J].机械工程与自动化,2005,133(6):117-118.

3.1 同类形三视图的可行性分析

三视图的外形轮廓均为正方形,所以它的原型是正方体;正方形内均由对角线分成两个可见的同类形图框,各图框的对应关系不明确但都符合三视图的三等规律。因此,两组同类形三视图是否都能够还原出形体,仍需进一步验证。验证的方法通常借助于三维立体如模型或轴测图来辅助表达形体的空间结构形状,如图6(a)、6(b)[10]分别是图5(b)、图5(c)的轴测图,即两组同类形三视图的空间结构形状均是正六面体经过切割构成的切割体。

图5 按已知同类形两视图构成的同类形三视图

三视图的外形轮廓均为正方形,所以它的原型是一个正六面体;正方形内均由其对角线构成的可见线框,对角线均满足点、线的投影规律。但是,两组三视图是否能够构成实体,仍需进一步分析。由于形体的一些顶点、棱边、表面在投影上产生了积聚、重合,造成线框的对应关系不够直观。这时,可采用三维立体,如草图、模型或轴测图的表达方法转换投影三要素中的形体方向或投射方向,可使形体的顶点、棱边、表面不会积聚、重合,如图6(a)和图6(b)[10]分别是图5(b)和图5(c)对应的轴测图,即两组同形三视图均能构成实体。

图6 将三视图转换到轴测图中验证构成形体的可行性

3.2 同类形三视图的可构性分析及其细节结构形状设计

图5(b)的形体方案中一定存在一般位置直线A1C,则截平面一定通过正六面体ABCD-A1B1C1D1的两个顶点A1和C,对应铅垂面AA1 C和正垂面A1B1C如图6(a)。在此基础上增减重合投影的结构,并结合对应互补形关系,构建了部分不同的形体方案如图7(a)至(b)。

图5(c)的形体方案中一定存在三个投影面平行线A C、AB1和B1C,则截平面一定通过正六面体ABCD-A1B1C1D1的三个顶点A、B1和C,对应三角形A B1C是一般位置等边三角形。在图6(b)的基础上,采用切割面通过正六面体的三个顶点A1、D和C1,或两个顶点A1和D,对应对角线之间平行且具有投影重合或积聚的投影特性,如图8(a)及(b);同理,通过对应互补形关系快速设计出的部分形体方案如图8(c)至(e)。

开标必须得有招标人进行主持,然后邀请全部的投标人来参与。除了开标工作人员、投标人、监督人员和公证人员以外,其他不相关的人员应该予以回避。如果进行某一标段项目进行划分且对其唱标时,没有参与投唱标段的人员必须得回避。

图7 对图6(a)中的同形三视图可构性分析

图8 对图6(b)中的同类形三视图可构性分析

根据同类形两视图设计同类形第三视图的不同形体,是“二求三”题型的拓展,需要先判断间接给定的三视图是否能够还原出形体后,再确定形体的可构或不可构几何元素,并在可构图框范围内根据形体投影重合或积聚的投影特性构造出不同的形体方案。但是,图7(b)、图8(c)至(d)的形体方案虽然都符合题设三视图的要求,但形体组成部分之间的连接呈线接触和点接触,均不易构成牢固的整体,所以是错误的;图8(e)中的两个组成部分(三棱锥B-AB1C和一般位置平面A1C1D)不能构成一个整体,也是错误的。因此,在发散思维过程的基础上应体现形体的可靠性、整体性和加工可能性上的限制以及必要的形式美法则。

4 结论

通过以上对可构三视图中的三种题设类型的空间构形分析,得出如下结论:

(1)形体在三投影面体系中存在相互重影的结构形状时,其各表面之间的空间位置和细节结构形状的投影对应关系不十分明显,它的空间构形为不定形。此外,图线的多种含义也是造成可构三视图的根本原因;(2)点、线、面的定位和定形投影特征是分析形体位置特征和形状特征的基础,也是突破可构三视图"一题多解"的关键,即在不可构几何元素的基础上,在可构几何元素范围内通过改变构成形体表面的方式及其位置和形状,可以快速设计出不同的形体方案(不包括图框区域内的曲面曲率变化情况);(3)灵活采用以定位为主、以定形为主和定位定形相结合的方式,先主后次,以大带小的思路确定形体合适的构形过程,并兼顾可靠性、整体性和加工可能性上的限制,有助于提高三视图分析与表达的准确性和效率。

图3(b)的形体方案是在形体的原型中截除三棱锥1后形成的,即三棱锥1由实体转换为虚空间:一个处于侧垂面的外锥面被三个投影面平行面代替,形体的一些边、表面结构的投影重叠形成了虚线、实线相重合,与图3(a)的三视图完全相同。

参考文献:

[1]陈锦昌,陈炽坤,孙炜.构型设计制图[M].北京:高等教育出版社,2012:147.

小学语文教学中,教师要指导学生掌握正确的阅读方法,以显著提升学生的阅读能力及阅读成效。考虑到小学生的思维能力及阅读经历有限。因此,教师在指导学生阅读方法时,不能硬塞给学生抽象的阅读方法,而是要在实际教学中渗透阅读方法的指导,使学生能够在阅读实践中掌握方法和规律。此外,在具体阅读方法指导上,教师还需依据课文实际,设置合理的思维情境,抓住阅读训练时机,让学生积极主动的阅读,进而让学生逐渐领悟阅读学习方法。

[3]刘发鸿.不定形原理和可逆性条件[J].陕西机械学院学报,1981(3):57-69.

随着我国新农村建设不断深入推行,大量自然村采取政治合并的手段,因此村级财务管理制度不够健全,出现了大量漏洞.在许多自然村基本上都有村主任或者是村委书记一把手独掌大权,极大影响了村级财务管理的效果。同时由于农村财务管理人才较为匮乏,因此对于村干部的财务管理行为缺乏有效的监督机制,约束机制不够健全,很容易出现村领导干部滥用职权或者是以权谋私的现象,造成严重突出的职权,监督缺失的问题。

[4]陈锦昌,丁川,陈亮.构型设计制图习题集[M].北京:高等教育出版社,2012:81.

[5]何铭新,钱可强,徐祖茂.机械制图[M].7版.北京:高等教育出版社,2016:195.

[6]贺向东.工程制图不定形问题探析[J].厦门广播电视大学学报(综合版),2000(1):63-68.

[7]孙炜,陈锦昌,陈亮.工程图学教育中加强构型创新设计能力的探索与实践[J].东华大学学报(自然科学版),2010,36(4):457-461.

[8]钱可强.机械制图[M].4版.北京:高等教育出版社,2014:104.

[9]刘发鸿.视图分析中的同类形法[J].陕西机械学院学报,1985(1):87.

[10]梁艳书.机械制图典型习题及解答[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011:199.

首先,音乐创作本身就是一种艺术行为,是一种情感升华,是一种审美体验。音乐创作对于创作者本身是其思想情感的表达,对于欣赏音乐作品的人民群众来说,也是一个美的享受过程。当人民群众对音乐产生共鸣,他们的艺术认知力和审美鉴赏力都会在无形中得到提高,这对于提升全社会整体文化素质有着不可替代的重要作用。

张春艳,甘瑞霞
《蚌埠学院学报》 2018年第2期
《蚌埠学院学报》2018年第2期文献

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