由上下两个平行的多边形平面(底面)和其余相邻两个面(棱面)的交线(棱线)都互相平行的平面所组成的立体,称为棱柱体。
棱柱体的特点:上、下底面平行且相等;各棱线平行且相等;底面的边数N =侧棱面数N =侧棱线数N(N≥3);表面总数=底面边数+ 2。图 3.1(a)是直三棱柱,其上、下底面为三角形,侧棱线垂直于底面,3 个侧棱面均为矩形,共 5 个表面。
图3.1 三棱柱的投影
(1)安放位置
同一形体因安放位置不同其投影也有不同。为作图简便,应将形体的表面尽量平行或垂直于投影面。如图 3.1(a)放置的三棱柱,上、下底面平行于H面,后棱面平行于V面,则左、右棱面垂直于H面。这样安放的三棱柱投影就较简单。
(2)投影分析[图 3.1(a)]
H面投影:是一个三角形。它是上、下底面实形投影的重合(上底面可见,下底面不可见)。由于 3 个侧棱面都垂直于H面,所以三角形的 3 条边即为 3 个侧棱面的积聚投影;三角形的 3 个顶点为 3 条棱线的积聚投影。
V面投影:是两个小矩形合成的一个大矩形。左、右矩形分别为左、右棱面的投影(可见);大矩形是后棱面的实形投影(不可见);大矩形的上、下边线是上、下底面的积聚投影。
W面投影:是一个矩形。它是左、右棱面投影的重合(左侧棱面可见、右侧棱面不可见)。矩形的上、下、左边线分别是上、下底面和后棱面的积聚投影;矩形的右边线是前棱线BB 1 的投影。
(3)作图步骤[图 3.1(b)]
①画上、下底面的各投影。先画H面上的实形投影,即△abc,后画V、W面上的积聚投影,即a′c′、a′ 1 c′ 1 、a″b″、a″ 1 b″ 1 。
②画各棱线的投影,即完成三棱柱的投影。3 个投影应保持“三等”关系。
立体表面上取点的步骤:根据已知点的投影位置及其可见性,分析、判断该点所属的表面;若该表面有积聚性,则可利用积聚投影的直线作出点的另一投影,最后作出第三投影;若该表面无积聚性,则可采用平面上取点的方法,过该点在所属表面上作一条辅助线,利用此线作出点的另二投影。
【例 3.1】 已知三棱柱表面上M点的H面投影m(可见)及N点的V面投影n′(可见),求M、N点的另外二投影[图 3.2(a)]。
图3.2 棱柱体表面上取点
【解】 (1)分析:由于m可见,则可判断M点属三棱柱上底面△ABC;n′点可见,则可判断N点属右棱面。由于上底面、右棱面都有积聚投影,则M点、N点的另一投影可直接求出。
(2)作图:如图 3.2(b)所示。
①由m向上作OX轴的垂线(以下简称“垂线”),与上底面在V面的积聚投影a′b′c′相交于m′;由m、m′及Y 1 ,求得m″。
②由n′向下作垂线与右棱面H面的积聚投影bc相交于n;由n′、n及Y 2 求得n″。
③判别可见性:点的可见性与点所在的表面的可见性是一致的,如右棱面的W面投影不可见,则n″不可见。当点的投影在平面的积聚投影上时,一般不判别其可见性,如m′、m″和n。
由一个多边形平面(底面)和其余相邻两个面(侧棱面)的交线(棱线)都相交于一点(顶点)的平面所围成的立体称为棱锥体。
棱锥体的特点:底面为多边形;各侧棱线相交于一点;底面的边数N =侧棱面数N =侧棱线数N(N≥3);表面总数=底面边数+ 1。图 3.3(a)是三棱锥,由底面(△ABC)和 3 个侧棱面(△SAB、△SBC、△SAC)围成,共 4 个表面。
(1)安放位置
如图 3.3(a)所示,将三棱锥底面平行于H面,后棱面垂直于W面。
(2)投影分析[图 3.3(a)]
H面投影:是 3 个小三角形合成的一个大三角形。3 个小三角形分别是 3 个侧棱面的投影(可见);大三角形是底面的投影(不可见)。
V面投影:是两个小三角形合成的一个大三角形。两个小三角形是左、右侧棱面的投影(可见);大三角形是后棱面的投影(不可见);大三角形的下边线是底面的积聚投影。
W面投影:是一个三角形。它是左右侧棱面投影的重合,左侧棱面可见,右侧棱面不可见;三角形的左边线、下边线分别是后棱面和底面的积聚投影。
(3)作图步骤[图 3.3(b)]
①画底面的各投影。先画H面上的实形投影,即△abc,后画V面、W面上的积聚投影,即a′c′、a″b″。
②画顶点S的三面投影,即s、s′、s″。
③画各棱线的三面投影,即完成三棱锥的投影。
图3.3 三棱锥的投影
【例 3.2】 如图 3.4(a)所示,已知三棱锥表面上的M点的H面投影m(可见)和N点的V面投影(不可见),求M、N点的另外二投影。
图3.4 棱锥体表面上取点
【解】 (1)分析:由于m可见,则M点属△SBC;n′不可见,则N点属于△SAC,利用平面上取点的方法即可求得所缺投影。
(2)作图:如图 3.4(b)所示。
①连接sm并延长交bc于 1;由 1 向上引垂线交b′c′于 1′;连接s′1′与过m向上的垂线相交于m′;由 1 及y 1 求得 1″,从而求得m″。
②连接s′n′并延长交a′c′于 2′;由 2′向下引垂线交ac于 2;连接s2 与过n′向下的垂线相交于n;由n′向右作OZ轴的垂线(即OX轴的平行线,以下简称“平行线”)交s″c″得n″。
③判断可见性:M点属△SBC,因△s′b′c′可见,则m′点可见;△s″b″c″不可见,则m″不可见。N点属于△SAC,因△sac可见,则n可见;△s″a″c″有积聚性,故n″不判别可见性。