background image

  

1. Odwzorowanie postaci geometrycznej w rzutach 

środkowym i równoległym 

Celem zapisu konstrukcji jest identyfikacja obiektu przestrzennego (urządzenia technicznego) za 

pomocą metod zrozumiałych dla ludzi profesjonalnie zajmujących się techniką. Proponowane w 
Graficznym zapisie konstrukcji metody umożliwiają również zapis pozwalający identyfikować 

obiekty przestrzenne przez osoby nie mające związków z tą dziedziną wiedzy. Identyfikacja tych 
obiektów dokonywana jest: 

l

w pierwszym przypadku za pomocą tzw. 

rzutowania prostokątnego

 

na wzajemnie 

prostopadłe płaszczyzny zwane rzutniami oraz  

l

w drugim przypadku za pomocą tzw. 

rzutu aksonometrycznego.  

 

Odwzorowania elementów przestrzennych na płaszczyźnie muszą spełniać szereg podstawowych 

warunków:  

·

        

zapisy konstrukcji muszą być absolutnie jednoznaczne, co oznacza, iż obiektowi 

przestrzennemu przypisany jest jeden rysunek lub zespół rysunków dokładnie opisujący jego 

właściwości geometryczne oraz na odwrót na podstawie rysunku lub zespołu rysunków 
można absolutnie jednoznacznie odtworzyć dany obiekt przestrzenny;  

·

        

zapisy konstrukcji powinny umożliwiać czytającemu rysunek analizę obiektu 

przestrzennego,  łącznie z identyfikacją wszystkich właściwości geometrycznych (wymiary, 

kształt, szczegóły konstrukcyjne) oraz niektórych właściwości technologicznych (rodzaj 

obróbki, tolerancje i pasowania powierzchni).     

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Poniżej przedstawiono zapis przykładowej konstrukcji mechanicznej w formie rzutu

aksonometrycznego oraz rzutów prostokątnych na dwie wzajemnie prostopadłe rzutnie.  

Jak widać na rys. 1.1. forma rysunku aksonometrycznego pozwala czytelnikowi na dość 

precyzyjną identyfikację geometryczną obiektu przestrzennego. Rysunek 1.2 wymaga już od 
czytelnika znajomości zasad i metod odwzorowań przestrzennych. Wymaga również 

wyobraźni przestrzennej do poprawnego odczytu konstrukcji. Temu celowi poświecone będą 
dwa pierwsze z pośród trzech podstawowych bloków przedmiotu.   

Przedmiot Informatyka 4 - CAD w Graficznym zapisie konstrukcji składa się z trzech 
podstawowych bloków tematycznych: 

1. Blok związany z podstawami odwzorowań przestrzennych na płaszczyźnie za pomocą rzutu 

równoległego oraz rzutu prostokątnego.  

2. Blok  związany z teorią zapisu konstrukcji mechanicznych i elektromechanicznych  

3. Blok związany z niezbędnymi narzędziami komputerowymi służącymi do komputerowego 

tworzenia rysunków płaskich i przestrzennych, ich zapisu, edycji i modyfikacji.  

Pierwszy blok dotyczy podstaw odwzorowań, a w szczególności tych elementów, które 

związane są z prostokątnymi rzutami Monge’a oraz rzutami aksonometrycznymi brył 

przestrzennych. Wiadomości z tej dziedziny kształtują wyobraźnie przestrzenna słuchacza oraz 
pozwalają na swobodne operowanie podstawowymi elementami przestrzeni euklidesowej W

3

Blok drugi dotyczy szczegółowych zasad zapisu konstrukcji mechanicznych i

elektromechanicznych. Wiedza z tego zakresu pozwoli tworzyć i odczytywać techniczny zapis 

konstrukcji elementów maszyn. Pozwala również zapoznać się słuchaczowi z metodami uproszczeń 
stosowanych w zapisie. Blok ten przygotowuje słuchacza do samodzielnego zapisu projektowanej  

konstrukcji.  

Rys.1.1  Rzut aksonometryczny części maszynowej       

 

Rys. 1.2  Rzuty prostokątne części  maszynowej  przedstawionej na rys.1.1. 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Blok trzeci to poznanie narzędzia umożliwiającego prace nad projektem. Narzędzia   w dobie 

dostępu do techniki komputerowej związane są z metodami CAD (Computer Aided Design).  Na 
fotografii 1.1 przedstawiony został przykładowy rysunek przekroju elektrycznego rozrusznika 

samochodowego w wymiarze przestrzennym 3D. Tak przygotowany model rozrusznika składa się z 
szeregu elementów projektowanych oddzielnie, składanych i współpracujących ze sobą. 

Stosowane metody CAD umożliwiają prezentację modeli urządzeń bardziej zrozumiałą dla 

użytkowników. W tym przypadku przedstawia się rysunki podzespołów przygotowanych do 
montażu, co jest bardziej czytelne dla człowieka bez przygotowania technicznego. Na fot.1.2 

przedstawiony został rysunek modelu rzeczywistego, elipsoidalnego,   samochodowego  projektora
oświetleniowego nowej generacji w takiej właśnie formie.  

  
Fot.1.1. Widok aksonometryczny modelu samochodowego rozrusznika magnetoelektrycznego w wy

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

  

    Poznanie trzech wyżej wymienionych zagadnień pozwoli słuchaczowi na twórczą pracę w 

konkretnej dziedzinie techniki. Szczególną uwagę pragniemy zwrócić na poznanie współczesnych 
narzędzi do zapisu projektowanych konstrukcji. Stanowią one dla projektanta bazę  ułatwiającą 

konstruktorowi trudną prace twórczą nad projektowaniem coraz bardziej skomplikowanych urządzeń 

technicznych. Narzędzie, któremu poświęciliśmy uwagę w BLOKU 3 niniejszego przedmiotu jest 
program graficzny amerykańskiej firmy Autodesk AutoCAD 2000 w polskiej wersji językowej. 

Przedstawiony w załączeniu dysk CD z programem jest wersją trialową tego programu ważną 
jedynie 30 dni. Zalecamy zatem 

nie uruchamiać jej dopóty, dopóki nie poznamy zasad i metod 

omówionych w BLOKU  1 i 2.

    

   

Fot.1.2. Widok samochodowego projektora oświetleniowego nowej generacji, przygotowanego do m
3D 

(1.1) Rzutowanie środkowe i równoległe w zapisie konstrukcji 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

  

Operacja rzutowania jest podstawową operacją w odwzorowaniach przestrzennych na płaszczyźnie. 

 

Niech w trójwymiarowej przestrzeni euklidesowej W

3

 ustalona będzie płaszczyzna 

p , zwana dalej 

rzutnią oraz punkt S lub prosta k (kierunek rzutowania) nie należące do rzutni 

p . Zespół złożony z rzutni, 

punktu S - zwanego środkiem rzutowania nazywamy aparatem rzutowania środkowego, lub zastępując 
środek rzutu kierunkiem rzutowania
 k -  aparatem rzutowania równoległego i oznaczamy. 

  

 

 Rzuty środkowe punktów P, Q, R otrzymamy prowadząc promienie rzutujące  p, q, r 

wychodzące z środka rzutowania S i przechodzące przez te punkty, aż do przecięcia się z rzutnią 

p. 

Punkty przebicia promieni rzutujących z rzutnia wyznaczą rzuty środkowe tych punktów. W 
przypadku rzutu równoległego postępujemy podobnie. Jednak promienie rzutujące są równoległe do 

zadanego kierunku rzutowania k. Rozważając w geometrii zasady  rzutowania równoległego często 
mamy do czynienia z elementami niewłaściwymi, które zdefiniujemy dla zrozumienia zapisów 

umownych stosowanych w rzutowaniu. 

W geometrii euklidesowej dwie proste leżące na płaszczyźnie przecinają się lub są równoległe. 

Prosta nie leżąca w płaszczyźnie przebija ją lub jest do niej równoległa. Rozważania byłyby 

prostsze, gdyby  dwie proste leżące w płaszczyźnie zawsze przecinały się, zaś prosta zawsze 
przebijała płaszczyznę. Wprowadzając określenie punktu niewłaściwego możemy uzyskać takie 

własności podstawowych elementów przestrzennych Do zbioru punktów właściwych, leżących na 
prostej, dołączymy zatem jeden punkt niewłaściwy w taki sposób, aby: 

l

proste równoległe miały wspólny punkt niewłaściwy,  

l

proste nierównoległe miały różne punkty niewłaściwe.   

Można zatem powiedzieć, iż proste równoległe "przecinają się" w jednym punkcie niewłaściwym. 

Analogiczne rozumowanie możemy przeprowadzić w stosunku do dwóch płaszczyzn równoległych, 

które miałyby "wspólną" krawędź przecięcia, zwaną prostą niewłaściwą. Punkty niewłaściwe 
oznaczać będziemy symbolem punktu właściwego ze znakiem "nieskończoność":  

        Prostą niewłaściwą opisujemy przy pomocy odcinka prostej zakończonej strzałką, określającą 
kierunek prostej oraz punktem niewłaściwym n p.:   

Rys.1.3.   Rzut środkowy i równoległy punktów leżących w przestrzeni W

.

 

:  

np. A

:

 

, B

:

  

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

          Rzutowanie równoległe elementów przestrzennych na jedną rzutnię nie jest odwzorowaniem 
jednoznacznym w obydwu kierunkach. A więc, jeżeli punktowi w przestrzeni odpowiada jeden i 

tylko jeden rzut równoległy punktu na określoną rzutnię, to niestety rzutowi temu nie odpowiada 
jeden i tylko jeden punkt w przestrzeni W

3

 . Z punktu widzenia potrzeb techniki taki rzut nie może 

być podstawą jednoznacznych odwzorowań na płaszczyźnie i odwrotnie. Wprowadzenie 

odpowiednich własności tego rzutu może doprowadzić do odwzorowań jednoznacznych, a więc 

przydatnych w graficznym zapisie konstrukcji technicznych. Oznacza to, iż określona ewolucja 

własności rzutowania równoległego może być przydatna w technice. Przywołując zdefiniowane 

przez Euklidesa pewne zapisy o charakterze podstawowym w teorii geometrii jak  

określenia, 

pewniki i postulaty

  można sformułować podobne definicje określające własności rzutu  w 

rzutowaniu równoległym. Własności te, przedstawione poniżej pozwolą na wykorzystywanie zasad 

rzutowania równoległego do zapisu złożonych konstrukcji technicznych.   

         Zwykle rzutowanie na jedną rzutnię nie jest odwzorowaniem jednoznacznym. W celu 
dostosowania takiego rzutu do praktyki technicznej należy wprowadzić pewne własności, które tą 

jednoznaczność odwzorowań zapewnią. Uogólniając należy stwierdzić, iż własności rzutu tworu G' 

nie są identyczne jak własności samego tworu  G. Wynika to z faktu, że twór może być bryłą 

przestrzenną, natomiast jego rzut równoległy zawsze jest figurą płaską. Jednak niektóre własności 

tych tworów nie ulegają zmianie po dokonaniu operacji rzutowania równoległego. Własności te 
nazwane zostały 

niezmiennikami rzutu równoległego.

 Do niezmienników rzutowania równoległego 

zaliczamy zatem: 

1. współliniowość punktów (rzuty punktów leżących na prostej będą leżały na rzucie tej 

prostej),  

2. przynależności elementów (jeżeli punkt leży na prostej, to rzut tego punktu leży na rzucie tej 

prostej),  

3. równoległość prostych (rzutami prostych równoległych są proste równoległe),  

4. stosunek długości odcinków równoległych (jeżeli długości odcinków równoległych 

pozostają w określonym stosunku do siebie to długości ich rzutów pozostają w stosunku 
identycznym),  

5. stosunek podziału odcinka (jeżeli punkt A dzieli odcinek w określonym stosunku, to rzut 

punktu A' dzieli rzut tego odcinka w takim samym stosunku),  

6. długość odcinków równoległych do rzutni (długość odcinka równoległego do rzutni jest taka 

sama jak długość rzutu tego odcinka),  

7. kąt o obu ramionach równoległych do rzutni (wielkość kąta, którego obydwa ramiona są 

równoległe do rzutni jest taka sama jak wielkość rzutu tego kąta),    

8. związki miarowe w płaszczyźnie równoległej do rzutni (długości odcinków, kąty oraz 

wielkości figur leżących na płaszczyźnie równoległej do rzutni zachowują się po dokonaniu 
operacji rzutowania).  

(1.2) Niezmienniki rzutu równoległego

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Niezmienniki rzutowania równoległego stanowią własności o charakterze podstawowych, które będą 

wykorzystywane do zapisu konstrukcji technicznych na płaszczyźnie. 

        Znany z geometrii elementarnej układ osi współrzędnych, zwany układem kartezjańskim, jest 

układem przestrzennym i składa się z osi  x, y, z oraz początku układu współrzędnych. Osie są 
położone pod kątami 90

względem siebie. Umieszczony w takim układzie punkt P będzie miał 

współrzędne   P(x

o

, y

o

, z

o

). Analogicznie można zdefiniować położenie wektora i innych elementów 

w przestrzeni. Rzuty aksonometryczne są formą rzutów równoległych, które pozwalają 
przetransponować układ przestrzenny  0, x, y, z  na układ  płaski, a więc układ umożliwiający 

odwzorowanie tworów przestrzennych na płaszczyźnie. Takim zagadnieniem jesteśmy 
zainteresowani z punktu widzenia  

graficznego zapisu konstrukcji

. Rozwijając teorię rzutowania 

równoległego przyjmiemy twierdzenie, które otworzy możliwości wyodrębnionego zapisu tworów 

przestrzennych zwanego 

rzutem aksonometrycznym

 (dowód twierdzenia znajdzie czytelnik w 

literaturze przedmiotowej). 

Twierdzenie Pohlkie'go 

Każdy czworościan (bryła przestrzenna) można zrzutować, za pomocą rzutowania równoległego, 
na czworokąt podobny do z góry zadanego czworokąta zupełnego
 (patrz Rys.1.4). 

                                        

Twierdzenie to umożliwia przenoszenie brył przestrzennych do zupełnie dowolnych układów 

płaskich zwanych układami aksonometrycznymi. Stanowi to dla inżyniera źródło możliwości 
różnorodnego eksponowania swoich twórczych projektów. 

Przyjmując do wiadomości ustalenia twierdzenia Pohlkie'go można układ współrzędnych 

(1.3) Rzuty aksonometryczne jako wyodrębniona forma rzutowania 
równoległego 

Rys. 1.4.  Ilustracja twierdzenia Pohlkie'go. 

(1.4) Układy aksonometryczne 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

kartezjańskich, za pomocą rzutu równoległego, przetransponować na dowolny układ płaski. Ilustruje 

to rys.1.5. 

        Na osiach układu przestrzennego (0, x, y, z) odłożono odcinki jednostkowe [01

x

 ,

 

01

y

 ,

 

01

z

], 

które po dokonaniu rzutowania równoległego z kierunku  K

:

 

, utworzą rzuty jednostkowe tych 

odcinków w nowym układzie płaskim. Nowy układ osi 0'x'y'z' wraz z ich odcinkami jednostkowymi  
0'1'

x'

 , 0'1'

y'

 ,  ,0'1'

z'

  nazywamy  

aksonometrycznym układem współrzędnych

 Stosunek długości 

odcinków jednostkowych w układzie przestrzennym do długości ich rzutów w układzie płaskim 

nazywamy 

skrótem aksonometrycznym

 i dla poszczególnej osi współrzędnych układu 

aksonometrycznego powinien być zdefiniowany odrębnie. Ma to istotne znaczenie, albowiem jak 
wynika z wcześniejszych ustaleń można zdefiniować układ o dowolnie położonych osiach oraz 
dowolnych skrótach aksonometrycznych. Skróty aksonometryczne dla poszczególnych osi  

l

x'

l

y'

l

z'

 , w różnych źródłach literaturowych mogą być definiowane w różny sposób, co jest dopuszczalne 

i nie budzi zastrzeżeń z punktu widzenia teorii rzutowania równoległego.    

Dla potrzeb Graficznego zapisu konstrukcji, w wyniku doświadczeń praktycznych, zaproponowano 

cztery najbardziej używane i przydatne w technice układy aksonometryczne. Poniżej przedstawiono 
praktyczne układy aksonometryczne. 

 

Rys. 1.5.  Rzut równoległy przestrzennego układu (0, x, y, z)  na układ płaski  (0', 

x', y', z'). 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

     

 

W układzie perspektywy kawalerskiej osie y'  i  z'  położone są względem  siebie pod kątem 90

o

 . 

Oś  x' położona po kątem 135

o

 względem y' i  z'. Układ umożliwia zapis bez zniekształceń w pł. (0, 

y', z').

   

 

W układzie dimetrii wojskowej oś  z'"  układu jest pionowa, skrót zmniejsza wymiary w tym 
kierunku  dwukrotnie. Osie  x',  y'   pod kątem 135

o

 względem osi z'. Skróty nie zmieniają 

wymiarów w kierunku tych osi.  

Układ izometrii równokątnej jest układem regularnym. Osie  x', y', z'  pod kątem 120

o

 względem 

 

 

Rys. 1.6.  Układy aksonometryczne.  a) Układ dimetrii (perspektywy) kawalerskiej  (

l

x

 = 1:2,  

l

y

 = 1:1,   

l

z

 = 1:1).   b)  Układ dimetrii wojskowej (

l

x'

 = 1:1,  

l

y'

 =1:1,  

l

z'

 = 1:2).. 

 

 

Rys. 1.7. Układy aksonometryczne.  a)  Układ izometrii równokątnej (

l

x

 = 1:1,  

l

y

 =1:1,  

l

z

 = 

1:1).  b)  Układ dimetrii prawie prostokątnej (

l

x'

 = 2:3,  

l

y'

 =1:1,  

l

z'

 = 1:1). 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

siebie. Skróty nie zmieniają wymiarów w każdej osi.  

Tworzenie trzech pierwszych układów nie sprawia żadnych problemów. Komentarza wymaga 

tworzenie układu dimetrii prawie prostokątnej. Oś  z' jest osią pionową. Pozostałe osie x' i y' 
tworzymy w sposób następujący: 

l

na pomocniczej linii poziomej odmierzamy osiem odcinków jednostkowych otrzymując na 
niej punkt, przez który prowadzimy pomocniczą prostą pionową.   

l

odmierzając następnie na tej prostej w kierunku góry 7 odcinków jednostkowych oraz 1 w dół 
otrzymamy dwa punkty,   

l

łącząc otrzymane punkty z środkiem układu wyznaczymy położenie osi x' i y'.  

Rysowanie technicznych obiektów przestrzennych w rzutach aksonometrycznych pozwala 
przygotować zapis konstrukcji, który może być zrozumiały dla każdego czytelnika oraz przydatny 

do dalszych zapisów technicznych. Dla pokazania przykładu zapisu w takim rodzaju rzutowania 
rozwiążemy poniższe zadanie. 

Zadanie 1.1.

 

W układzie perspektywy kawalerskiej narysować rzut rury z wyciętą ćwiartką na całej długości.

 

Rozwiązanie tego zadania przedstawiono na rys. 1.8.  

 

  

 

 

 

Rys. 1.8.  Rysunek odcinka rury walcowej w układzie aksonometrii kawalerskiej.  

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

    Rozpoczynając rozwiązywanie powyższego zadania zwróćmy uwagę na umiejscowienie modelu 

bryły w układzie współrzędnych aksonometrycznych. Widok z kierunku prostopadłego do osi 
wzdłużnej rury jest dwoma współśrodkowymi okręgami. Jeżeli chcemy, aby okręgi te nie uległy 

deformacji na elipsy, których precyzyjna konstrukcja jest trudniejsza od prostej konstrukcji okręgu, 
należy w taki sposób umiejscowić rurę w układzie, który zapewni rysunek bez zniekształceń (układ 

osi 0y' i 0z' - zapewnia taką sytuację, ponieważ położenie osi jest względem siebie prostopadłe, a 
skróty aksonometryczne wynoszą odpowiednio 

l

y'

 = 1:1,  

l

z'

 = 1:1.)   

   

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

2. Odwzorowania przestrzenne w rzutach prostokątnych 

Rzutowanie prostokątne elementów przestrzennych jest podstawową forma odwzorowań 
stosowanych w technice. Zastosowanie trzech wzajemnie prostopadłych rzutni umożliwia 

jednoznaczne odwzorowanie elementów przestrzennych na płaszczyźnie i odwrotnie. Tego typu 

rzutowanie jest podstawą  

graficznego i komputerowego zapisu konstrukcji

. Rzut prostokątny jest 

rodzajem rzutu równoległego. Zatem znane są  zasady rzutowania prostokątnego. Umieszczony twór 

przestrzenny rzutowany jest za pomocą promieni rzutujących prostopadłych do rzutni. Poniżej 
przedstawiono zasady powstawania rzutów w odniesieniu do podstawowych tworów 

geometrycznych tzn. punktu, prostej i płaszczyzny. Poznanie zasad w odniesieniu do tych 

elementów, zwanych także  prymitywami umożliwi zapis konstrukcji bardziej złożonych o dużym 
stopniu uszczegółowienia. Na rys. rys 1.6a i 1.6b przedstawiono zasady tworzenia rzutów (zapis w 

rzutach aksonometrycznych) oraz rzuty prostokątne punktów A, B, C, D umieszczonych w różnych 

obszarach przestrzennych. 

Przestrzeń W

3

 podzielona została na cztery obszary zwane ćwiartkami za pomocą dwóch 

przecinających się płaszczyzn - pionowej i poziomej. Płaszczyzny te po złożeniu do jednej 
płaszczyzny pozwalają nas jasne i jednoznaczne odwzorowania przestrzenne na płaszczyźnie 

rysunku.  

l

Ćwiartka I jest obszarem położonym przed rzutnią pionową i nad rzutnią poziomą,  

l

Ćwiartka II jest obszarem położonym za rzutnią pionową i nad rzutnią poziomą.  

l

Ćwiartka III jest obszarem położonym za rzutnią pionową i pod rzutnią poziomą.  

l

Ćwiartka IV jest obszarem położonym przed rzutnią pionową i pod rzutnią poziomą.  

(2.1) Odwzorowanie punktów 

Rys. 1.9.  Rzutowanie prostokątne punktów   a) Ilustracja rzutowania prostokątnego w układzie akso
prostokątne punktów położonych w czterech ćwiartkach

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Złożenie dwóch płaszczyzn do wspólnego położenia, po obrocie dookoła osi x, będącej ich 

krawędzią przecięcia pozwala rozmieścić rzuty na jednej wspólnej płaszczyźnie. Odległość punktu 
od rzutni poziomej nazywamy wysokością i oznacza się literą "h", natomiast odległość punktu od 

rzutni pionowej nazywamy głębokością i oznacza się "g".  Wysokość jest dodatnia w ćwiartce I i II, 
a więc nad rzutnią poziomą, głębokość jest dodatnia w ćwiartce I i IV, a więc przed rzutnią 

pionową.  W przypadku zaistnienia potrzeby wprowadzenia trzeciego parametru identyfikującego 

obiekty przestrzenne można wprowadzić trzecią rzutnię, prostopadłą do rzutni poziomej i pionowej. 
W tym przypadku odległość punktu od trzeciej rzutni nazywamy szerokością punktu "s".     

Rozważmy obecnie rzutowanie kolejnego elementu jakim jest prosta. Prostą "a" można opisać 
jednoznacznie za pomocą dwóch punktów. Zatem rzuty prostej można wyznaczyć łącząc 

jednoimienne rzuty punktów A i B leżących na tej prostej. Zasady tworzenia rzutów prostej 
przedstawia rys.1.10.  

   

     

Prosta określona jednoznacznie za pomocą dwóch punktów może być określona w rzutach za 

pomocą rzutów punktów o szczególnym położeniu względem rzutni. Takimi punktami są ślady 

prostejŚladami prostej nazywamy punkty przebicia prostej z rzutniami. Zatem możemy mówić o 
śladzie pionowym prostej opisywanej  literą  V

a

 (od słowa vertical) oraz o śladzie poziomym H

a

 (od 

słowa horizontal). Punkty V

a

 i H

a

 oczywiście w rzutach określone są za pomocą ich rzutów 

pionowych i poziomych. Rzut pionowy śladu pionowego V

a

'' pokrywa się ze śladem pionowym, 

natomiast rzut poziomy tego śladu V

a

' znajduje się na osi  x (rzuty poziome wszystkich punktów 

leżących na rzutni pionowej znajdują się na osi x). Rzut poziomy śladu poziomego H

a

'

 

 pokrywa się 

ze śladem poziomym, natomiast rzut pionowy tego śladu H

a

'' znajduje się na osi  x (rzuty pionowe 

wszystkich punktów leżących na rzutni poziomej znajdują się na osi x). Opisanie prostej za pomocą 
ich śladów przedstawiono na rys. 1.11.

   

 

(2.2) Odwzorowanie prostych 

 

 

Rys. 1.10.  Rzutowanie prostokątne prostej oraz punktów leżących na niej  a) Ilustracja 
rzutowania prostokątnego prostej w układzie aksonometrycznym   b) Rzuty prostokątne 

prostej 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

        Przedstawione powyżej rzuty prostej dotyczą jej położenia ogólnego. W konstrukcjach 
przestrzennych często wykorzystywane są inne, szczególne położenia prostych, których rzuty można 

łatwo przewidzieć, bez konieczności żmudnych konstrukcji pomocniczych. Do takiego położenia 
prostych można zaliczyć n. p. proste poziome - równoległe do rzutni poziomej 

p

1

  oraz proste 

czołowe - równoległe do rzutni pionowej 

p

2

 . Rzuty prostych w położeniu szczególnym 

przedstawiono na rys.1.12. i 1.13. 

Jak widać na rysunku 1.12. rzut pionowy prostej poziomej ma położenie zawsze równoległe do osi x, 

co jest wygodną informacją przy rozwiązywaniu konstrukcji bardziej złożonych. 

Rys. 1.11.  Rzutowanie prostokątne prostej określonej przy pomocy śladów  a) Ilustracja 
rzutowania prostokątnego prostej oraz jej śladów w układzie aksonometrycznym   b) Rzuty 

prostokątne prostej oraz jej śladów

Rys. 1.12.  Rzutowanie prostokątne prostej prostej poziomej  a) Ilustracja rzutowania 

prostokątnego prostej poziomej w układzie aksonometrycznym   b) Rzuty prostokątne prostej 

poziomej 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Jak wynika z rysunku 1.13. rzut poziomy prostej czołowej ma położenie zawsze równoległe do osi x, 
co będzie wykorzystywane przy rozwiązywaniu konstrukcji  złożonych. 

Proste w przestrzeni mogą przecinać się ze sobą, być równoległe lub być skośne względem siebie. 
Dwie proste przecinające się i dwie proste równoległe jednoznacznie określają płaszczyznę. W tym 

przypadku mówimy, że płaszczyzna określona jest bezśladowo.  Na rys. 1.14. przedstawiono trzy 
przypadki położenia dwu prostych względem siebie. 

Proste przedstawione na rys.1.14c nie przecinają się ze sobą. Punkty przecięcia rzutów nie leżą na 
jednej odnoszącej prostopadłej do osi x (patrz linia kreskowa). 

Rys. 1.13.  Rzutowanie prostokątne prostej czołowej   a) Ilustracja rzutowania prostokątnego 

prostej czołowej w układzie aksonometrycznym.  b) Rzuty prostokątne prostej czołowej

(2.3) Wzajemne położenie prostych

Rys. 1.14.  Wzajemne położenie prostych względem siebie w rzutach prostokątnych   a) Rzuty 
dwu prostych równoległych  b) Rzuty dwu prostych przecinających się   c) Rzuty dwu 

prostych skośnych 

(2.4) Odwzorowanie płaszczyzn 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Płaszczyzny odwzorowywane są w rzutach prostokątnych w sposób umowny. Nie budzą żadnych 

wątpliwości płaszczyzny określone bezśladowo ( tak jak przedstawione na rys. rys. 1.14 a i b.). 
Jednak ogólnie ujmując zagadnienie należy stwierdzić, iż rzutem płaszczyzny jest płaszczyzna. 

Zapis w tym przypadku byłby utrudniony. Płaszczyzna zatem może być określona za pomocą śladów 
- pionowego v

a

  i  poziomego h

a

. Ślady w tym przypadku są krawędziami przecięcia się 

płaszczyzny 

a  z  rzutniami pionową i poziomą. Ilustracje odwzorowania płaszczyzny dowolnej w 

rzutach prostokątnych przedstawiono na rys. 1.15. 

 Duże znaczenie w rozwiązywaniu konstrukcji geometrycznych maja płaszczyzny o szczególnym 

położeniu względem rzutni. Do płaszczyzn tych należą płaszczyzna pionowo - rzutująca i 

płaszczyzna poziomo - rzutująca przedstawione na rys. rys. 1.16 i 1.17. Są to płaszczyzny 
prostopadłe do rzutni.  

  

Rys. 1.15.  Odwzorowanie  płaszczyzny w położeniu ogólnym  w rzutach prostokątnych   a)  

Ilustracja śladów płaszczyzny w rzucie aksonometrycznym  b)  Odwzorowanie płaszczyzny 

a 

przy pomocy śladów

Rys. 1.16. Rzuty i ślady płaszczyzny poziomo rzutującej  a) Rzut aksonometryczny 

płaszczyzny   b) Rzut prostokątny płaszczyzny

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

        Położenie płaszczyzny poziomo - rzutującej jest niezwykle interesujące z punktu widzenia 

realizacji konstrukcji złożonych. Wszystkie elementy płaskie znajdujące się w tej płaszczyźnie 
odwzorowują się w rzucie poziomym na ślad poziomy płaszczyzny (czyli w tym przypadku na rzut 

poziomy płaszczyzny). Umożliwia to w szybki sposób przewidzieć położenie tych rzutów, bez 
konieczności stosowania konstrukcji pomocniczych. 

 Podobnie sytuacja przedstawia się z płaszczyzną pionowo - rzutującą. Wszystkie elementy płaskie 

znajdujące się w tej płaszczyźnie odwzorowują się w rzucie pionowym na ślad pionowy płaszczyzny 
(czyli na rzut pionowy płaszczyzny). Skraca to pracochłonność konstrukcji złożonych, a więc są to 

płaszczyzny, z których konstruktorzy chętnie korzystają.

Rys. 1.17. Rzuty i ślady płaszczyzny pionowo - rzutującej. a) Rzut aksonometryczny 
płaszczyzny. b)  Rzut prostokątny płaszczyzny.

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

3. Elementy przynależne i równoległe w rzutowaniu 

prostokątnym 

Definicja

     W rzutach prostokątnych, podobnie jak w rzutach równoległych, jeżeli punkt 

przynależy do prostej to rzuty tego punktu przynależą do rzutów prostej.  

Można to zilustrować na rys. 1.18a.  

 Zakładając, że punkt 

P

 leży na prostej

 l 

obieramy punkt 

P''

 leżący na rzucie pionowym prostej 

l''

. 

Rzut poziomy tego punktu, 

P'

 będzie leżał na odnoszącej prostopadłej do osi x i rzucie poziomym 

prostej 

l'

. Analogiczne rozumowanie można przeprowadzić dla przynależności prostej do 

płaszczyzny (Rys.1.18b). Zakładając, że prosta 

k

  leży w płaszczyźnie dwóch prostych 

 i  

b

,

 

obieramy dowolny rzut pionowy prostej - 

k''

. Prosta 

k'' 

przecina proste 

a" i b"  

w punktach 

1'' i 2''

.

Rzuty poziome tych punktów będą leżały odpowiednio na odnoszących prostopadłych do osi x oraz 

rzutach poziomych prostych 

a'

 i 

b'

 Punkt jest przynależny do płaszczyzny jeżeli przynależy do prostej leżącej w płaszczyźnie.  

Obierzemy dowolny punkt 

A,  

przyjmując jego rzut pionowy 

A'' 

jak na rys. 1.19 i założymy, że 

leży on na płaszczyźnie dwóch przecinających się prostych 

(a x b)

. Aby wyznaczyć drugi rzut tego 

punktu powinniśmy skorzystać z cytowanej powyżej definicji przynależności. Poprowadźmy przez 
rzut pionowy punktu 

A''

 dowolną prostą 

p''

, która będzie leżała w płaszczyźnie dwóch prostych 

(a x 

b)

. Jeżeli tak, to prosta 

p''

 przetnie nam proste 

a''

 i 

b'' 

w punktach odpowiednio 

2''

 i 

1''.

 Rzuty 

poziome tych punktów 

1' 

2'

 znajdziemy na przecięciu się odnoszących prostopadłych do osi x z 

rzutami poziomymi prostych

 a' 

 i

 b'

. Rzuty poziome punktów 

1' 

2'

 wyznacza nam rzut poziomy 

prostej 

p'

, leżącej w płaszczyźnie prostych (a x b). Ponieważ prostą 

prowadziliśmy przez punkt 

A

(3.1) Przynależność punktu do prostej i prostej do płaszczyzny 

Rys.1.18. Przynależność elementów  a) Przynależność punktu do prostej  b) Przynależność 

prostej do płaszczyzny 

(3.2) Przynależność punktu do płaszczyzny

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

można jego rzut poziomy 

A'

 wyznaczyć na przecięciu się odnoszącej, prostopadłej do osi x, i rzutu 

poziomego prostej 

p'.

 

 Analogiczne zagadnienie można rozpatrzyć, zakładając iż dana płaszczyzna określona jest śladami 
v

a

 i h

a

 (patrz rys. 1.20a,b).  Przyjmijmy dowolny rzut poziomy punktu A'.  Zakładając, iż punkt 

należy do płaszczyzny 

a,  z definicji przynależności wyznaczymy drugi rzut punktu. Przez rzut 

poziomy punktu prowadzimy rzut poziomy prostej l (l'), dla  której zakładamy przynależność do 
płaszczyzny 

a. Możemy zdefiniować przynależność prostej do płaszczyzny w sposób następujący: 

Definicja

  

Prosta należy do płaszczyzny, jeżeli ma z nią co najmniej dwa punkty wspólne. W konstrukcjach 

śladowych prosta leży na płaszczyźnie, jeżeli ślady prostej leżą na śladach płaszczyzny.

 

Rzut pionowy punktu 

A''

 wyznaczymy pośrednio poprzez wyznaczenie drugiego rzutu prostej 

l''

. 

Wyznaczamy ślad poziomy prostej 

l 

H

l

 

 oraz pokrywający się z nim rzut poziomy tego śladu 

H'

 

 

Rzut pionowy śladu poziomego

 H''

l

 

 prostej

 l 

będzie leżał na przecięciu się z osią x, odnoszącej 

prostopadłej do osi x wystawionej ze śladu poziomego prostej 

l.

 Rzut poziomy śladu pionowego 

V'

 

będzie leżał na przecięciu się rzutu poziomego prostej

 l

 z osią x. Rzut pionowy śladu pionowego 

V''

 będzie leżał na przecięciu się odnoszącej, prostopadłej do osi x, wystawionej  z tego punktu, aż 

do przecięcia się z rzutem pionowym prostej 

l. 

Otrzymaliśmy w ten sposób rzuty pionowe śladów 

  

Rys.1.19. Przynależność punktu do płaszczyzny określonej bezśladowo

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

prostej 

l

,  które wyznaczają rzut pionowy prostej 

l''

. Na rzucie tym leży oczywiście szukany rzut 

punktu 

A''

, który będzie należał na płaszczyźnie 

Na rys.1.20b. Przedstawiono analogiczną konstrukcję, korzystając z pośrednictwa prostej poziomej 

p

leżącej w płaszczyźnie 

a

Dwie proste są do siebie równoległe jeżeli ich rzuty są równoległe. Definicje równoległości prostych 

przedstawiono na rys. 1. 14. Zagadnienie to wydaje się oczywiste, wynika bowiem z niezmienników 

rzutu równoległego.                

 

Definicja

 

Prosta jest równoległa do płaszczyzny jeżeli jest równoległa do dowolnej prostej leżącej w tej 

płaszczyźnie.

 

Oczywiście w konstrukcjach bezśladowych równoległość ta wydaje się oczywista i sprowadza się do 

równoległości dwóch prostych, którą opisano wcześniej.  Przykład równoległości prostej do 
płaszczyzny trójkąta przedstawiono na rys. 1.21a. Prosta 

a

 jest równoległa do płaszczyzny trójkąta 

ponieważ jest równoległa do boku 

AB   

D (ABC)  (a" || AB" oraz a' || AB').

 

 

 

Rys.1.20.  Przynależność punktu do płaszczyzny określonej śladami

(3.3) Równoległość prostych oraz prostej do płaszczyzny

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

Bardziej złożona jest konstrukcja  równoległości prostej do płaszczyzny w przypadku, gdy 

płaszczyzna określona jest śladami. Wynika to z konieczności wyznaczenia najpierw prostej 

a

 

leżącej w płaszczyźnie. Przypomnijmy tu warunek przynależności prostej do płaszczyzny (ślady 

prostej muszą leżeć na śladach płaszczyzny). Po wyznaczeniu rzutów prostej 

a

 leżącej w 

płaszczyźnie 

a

, bez trudu wyznaczyć rzuty prostej 

b || 

a

.   

Równoległość płaszczyzn w rzutach prostokątnych można zdefiniować w sposób następujący: 

Definicja

 

Jeżeli dwie przecinające się proste są równoległe do dwóch innych, przecinających się prostych, to 

płaszczyzny jakie tworzą te proste są do siebie równoległe. 

 

Można to przedstawić na rys. 1.22a. Jedna z płaszczyzn jest określona przez dwie proste 

przecinające się, druga również, lecz w postaci trójkąta. 

Rys.1.21.  Równoległość prostej do płaszczyzny  a) Prosta równoległa do płaszczyzny trójkąta 
ABC  b) Prosta równoległa do płaszczyzny określonej śladami. 

(3.4) Równoległość płaszczyzn 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

 W konstrukcjach śladowych warunkiem równoległości płaszczyzn jest równoległość ich 
jednoimiennych śladów, przecinających się w punkcie właściwym na osi x. To oznacza, że aby dwie 

płaszczyzny  były do siebie równoległe to ich ślady pionowe muszą być do siebie równoległe oraz 
ślady poziome również muszą być do siebie równoległe. Definicja ta jest zgodna z poprzednią, 

ponieważ ślady płaszczyzny to nic innego jak rzuty dwóch wzajemnie przecinających się prostych

spełniających jedynie warunek położenia na rzutniach (patrz: 

definicja śladów płaszczyzn

Przypomnijmy tu jednak fakt, iż ogólnie nie można stwierdzić, że płaszczyzny, których ślady są 

odpowiednio równoległe, są do siebie równoległe. Przykładem mogą tu być dwie płaszczyzny 
równoległe do osi x. Ich ślady są do siebie równoległe, lecz płaszczyzny wcale nie muszą być 

równoległe. Istotnym zatem jest tu drugi warunek, aby ślady przecinały się na osi x. Na rys. 1.22a  

płaszczyzna określona przy pomocy dwóch prostych 

(a x b)

 przecinających się w punkcie 

Q

 jest 

równoległa do płaszczyzny 

 

D (ABC) 

ponieważ rzuty prostych 

 i  b

 są odpowiednio równoległe do 

rzutów boków 

 

D (ABC)

,

 

a mianowicie

 AC i CB.

 

  

  

  

  

  

  

Rys. 1.22.  Równoległość płaszczyzn.  a) Rzuty dwóch płaszczyzn równoległych określonych 

dwiema prostymi równoległymi             b) Równoległość płaszczyzn określonych śladami

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

4. Prostopadłość prostych i płaszczyzn 

     Ogólnie, jeżeli dwie proste są do siebie prostopadłe, to w rzutach prostokątnych ich rzuty, 
zwykle,  nie są prostopadłe. Są jednak przypadki szczególne dla których prostopadłość wybranych 

rzutów jest zachowana. Wynika to oczywiście z niezmienników rzutowania równoległego. Można 

nawet powiedzieć, iż dodatkowy 9 niezmiennik dotyczy właśnie prostopadłości prostych w rzutach 
prostokątnych. Niezmiennik ten można sformułować w sposób następujący:  

Niezmiennik 9

  

Kąt prosty, którego jedno z ramion jest równoległe do rzutni zachowuje swą prostopadłość po 
dokonaniu rzutowania na tą właśnie rzutnię.

  

    Proste równoległe do rzutni to odpowiednio:  pozioma (równoległą do rzutni poziomej) oraz  
czołowa 
(równoległa do rzutni 

 

pionowej). Jeżeli zatem jedno z ramion kąta prostego jest prostą 

poziomą lub czołową, to rzutem tego kąta, odpowiednio poziomym dla prostej poziomej i pionowym 
dla prostej czołowej, będą kąty proste. Przedstawiono to na rys. 1.23.     

   

     Podobnie można rozważyć kwestię kąta prostego, którego jedno z ramion jest równoległe do 

rzutni pionowej. W rzucie pionowym otrzymamy wówczas kąt prosty, co jest dowodem 
prostopadłości prostych. Rzuty prostokątne prostych prostopadłych  

a

  i  

c

 przedstawiono na rys. 

1.24.   

(4.1) Prostopadłość prostych 

Rys.1.23. Rzuty prostych prostopadłych, z których jedna jest równoległa do rzutni poziomej.  
a) Proste przecinające się  b) Proste skośne.

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

   

 

Definicja

  

Prosta jest prostopadła do płaszczyzny jeżeli jest prostopadła do dwóch przecinających się prostych 

leżących w tej płaszczyźnie.

  

Prostopadłość prostej do płaszczyzny ustalana jest w rzutach prostokątnych poprzez konstrukcję 

prostopadłości dwu prostych. Rzuty prostej prostopadłej do danej płaszczyzny, zgodnie z 

ustaleniami w p. 4.1. powinny być zatem prostopadłe odpowiednio do rzutu poziomego prostej 
poziomej leżącej w płaszczyźnie oraz do rzutu pionowego prostej czołowej leżącej w płaszczyźnie. 

Aby zatem poprowadzić prosta prostopadłą do płaszczyzny określonej bezśladowo należy 
wyznaczyć dwie przecinające się proste (poziomą i czołową) leżące w tej płaszczyźnie. Umożliwi to 

nam wyznaczenie prostej, która będzie prostopadła do jednej i drugiej prostej. Oczywiście, w sensie 

ogólnym, prosta jest prostopadła do płaszczyzny, jeżeli jest prostopadła do dowolnych 
przecinających się prostych leżących w płaszczyźnie, jednak konstrukcję taką można zbudować w 

rzutowaniu prostokątnym tylko wtedy jeżeli oprzemy się na prostych szczególnych, ponieważ ich 
pojedyncze ramiona są równoległe do rzutni.   

    Zamiast wyznaczać proste szczególne leżące w płaszczyźnie, możemy samą płaszczyznę 
zbudować z dwóch przecinających się prostych - poziomej i czołowej. Na rys. 1.25a. przedstawiono 
konstrukcję płaszczyzny 

(

p

  x 

 c

) złożonej z dwóch prostych: poziomej i czołowej przecinających 

się w punkcie 

1

. Prosta 

jest prostopadła do płaszczyzny 

a

, ponieważ jej rzuty są odpowiednio 

prostopadłe do rzutu pionowego prostej czołowej i rzutu poziomego prostej czołowej.   

    W przypadku płaszczyzny określonej śladami konstrukcja prostej prostopadłej do płaszczyzny jest 
znacznie prostsza, ponieważ rzuty prostej powinny być prostopadłe do odpowiednich śladów 

płaszczyzny. Nie kłóci się to z poprzednimi ustaleniami, albowiem ślady płaszczyzny są szczególnie 
położonymi prostymi: poziomą i czołową, które leżą w płaszczyźnie i jednocześnie leżą na 

Rys.1.24. Rzuty prostych prostopadłych, z których jedna jest równoległa do rzutni pionowej.  
a) Proste przecinające się.  b) Proste skośne.

(4.2) Prostopadłość prostej do płaszczyzny

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

rzutniach. Ślady te oczywiście są prostymi, które przecinają się na osi x, spełniają więc wszystkie 

warunki do realizacji konstrukcji prostopadłości prostej do płaszczyzny.   

 Na rys. 1.25 b przedstawiono konstrukcję prostej 

prostopadłej do płaszczyzny 

a

 określonej 

śladami. Prosta prostopadła do płaszczyzny przechodzi przez z góry określony punkt 

 

przestrzeni.  

Definicja

  

Dwie płaszczyzny są do siebie prostopadłe, jeżeli jedna z nich zawiera prostą prostopadłą do 
drugiej płaszczyzny.

  

 Można zatem stwierdzić,  że każda płaszczyzna przechodząca przez prostą prostopadłą do 
płaszczyzny jest do niej prostopadła. A więc przez prostą prostopadłą do płaszczyzny można 
poprowadzić cały pęk płaszczyzn, które będą prostopadłe do danej płaszczyzny

.  

Na rys. 1.26 a, b 

przedstawiono płaszczyzny prostopadłe do z góry zadanych płaszczyzn.  

    

 

  

Rys.1.25. Prosta prostopadła do płaszczyzny  a) Płaszczyzna określona bezśladowo   b) 
Płaszczyzna określona śladami

(4.3) Prostopadłość płaszczyzn 

Informatyka 4 - Lekcja 1

background image

 

 Na rys. 1.26a dana jest płaszczyzna określona za pomocą dwóch przecinających się w punkcie 

prostych 

p

  i  

c

. Druga płaszczyzna prostopadła do pierwszej określona została za pomocą również 

dwóch prostych  

m

  i  

n

  przecinających się w punkcie 

Q

, przy czym jedna z nich jest prostopadła do 

płaszczyzny utworzonej przez proste 

p

   i  

c

. Wynika to z faktu, iż proste

  p

   i 

  c

  są odpowiednio 

równoległe do rzutni poziomej (prosta pozioma 

p

) i rzutni pionowej (prosta czołowa 

c

), a więc 

prosta n będzie prostopadła do płaszczyzny utworzonej przez te proste, jeżeli rzut pionowy prostej 

n"

  będzie prostopadły do rzutu pionowego prostej czołowej 

c"

, a rzut poziomy prostej 

n'

  będzie 

prostopadły do rzutu poziomego prostej poziomej 

p'

.    

    W przypadku konstrukcji śladowych ( rys.1.26 b) w dowolnej płaszczyźnie 

określonej śladami

 

a

 

i

 

 

a

 

obieramy dowolną prostą 

a

 leżącą w płaszczyźnie, a więc jej ślady 

 V

a

 

 

i

 

 H 

a

 

będą leżały 

na  śladach płaszczyzny. W ten sposób skonstruowane rzuty prostej 

a

 leżącej w płaszczyźnie  

a

powinny być prostopadłe odpowiednio do jednoimiennych śladów płaszczyzny

 

b

.   Ślady te 

oczywiście muszą przecinać się w punkcie 

X

a

 na osi x. Zatem możemy stwierdzić, że płaszczyzna 

b

jest prostopadła do 

a

  , ponieważ jest prostopadła do prostej 

a

, która leży w płaszczyźnie  

a

 .

 

 

   

   

  

Rys.1.26. Płaszczyzny wzajemnie prostopadłe. a). Płaszczyzny określone bezśladowo.  b). 
Płaszczyzny określone śladami.

Informatyka 4 - Lekcja 1