第三章 4旋转曲面
§4旋转曲面的面积
(3)
首页
×
如果光滑曲线Ｃ由参数方程 x=x(t),y=y(t),t ∈[α,β] 且 y(t)≥0，那么由弧微分知识推知曲线C绕 x 轴旋转所得 旋转曲面的面积为
S 2 y(t ) x 2 (t ) y'2 (t )dt .
(4)
事实上，由（２）知，
S 2 f x 1 f
lim f ( x )dx a f ( x )dx.
b T 0
首页
×
一般地，我们归纳出所求量Φ的积分表达式的步骤. (1) 选取积分变量及变化区间； (2) 设想把区间[a,b]分成n个小区间,取其中任一小 区间并记作[x, x+△x]，求出相应于此小区间的 部分量△Φ的近似值
ｄΦ＝f（x）dx；
b a 2
x dx = 2 a f x
b
dy 2 1( ) dx dx
= 2 f x dx dy = 2 y( t )ds
b 2 2 a
= 2
2 '2 = 2 y( t ) x ( t ) y ( t )dt .
首页
dx 2 dy 2 y( t ) ( ) ( ) dt dt dt
S f (i )xi ( xi xi xi 1 ).
i 1
首页
n
×
（iii）取极限 注意到(1)式右边的和式既依赖于对区间[a, b] 的分割,又与所有中间点 i( i=1,2,…，n）的取法
有关.可以想象,当分点无限增多,且对[a, b]无限细
分时,如果此和式与某一常数无限接近,且与分点xi, 中间 i 点的选取无关,则就把此常数定义作为曲边梯 形的面积S.
第三章 常见曲面球面和旋转面
x b1 2 y b2 2 z b3 2 c b12 b22 b32 0,
当 b12 b22 b32 c 时，它表示一个球心在 b1,b2 ,b3 ，半径为 b12 b22 b32 c 的
球面；当 b12 b22 b32 c 时，它表示一个点 b1, b2 ,b3 ；当 b12 b22 b32 c 时，它
将（2）代入（1）中得
解（3）得
(x t)2 y2 (z t)2 1,
2( x
t)2
2y2
(z
t)2
2,
t z，
将（4）代入（3）中得所求柱面为
（2） （3） （4）
(x z)2 y2 1，
如果给的是准线 C 的参数方程
x f (t),
y
g (t ),
z h(t),
同理可得柱面的参数方程为
已知轴 l 过店 M1x1, y1, z1 ，方向向量为 vl, m, n，母线 的方程为：
F(x, y, z) 0 G(x, y, z) 0
二、旋转面的方程的求法
点 M x, y, z在旋转面上的充分必要条件是 M 在经过母线 上某一点 M 0 x0 , y0 , z0
的纬圆上（如图 3.2）。即，有母线 上的一点 M 0 使得 M和M 0 到轴 l 的距离相等（或到轴 上一点 M1 的距离相等）；并且 M0M l 。因此，有
2
2
与 M 的直角坐标 x, y, z的关系为
x R cos cos,
y
R
cos
sin
,
z R sin ,
R 0,
- ,
2
2
0 2
（3.4）
1.3 曲面和曲线的普通方程、参数方程
旋转曲面的面积
作业
P255：1，2，3.
0
2
64 a2
3
例3 已知
y
星形线
x y
a a
cos 3 sin 3
t t
(a 0)
a
o
ax
求 10 它所围成的面积;
20 它的弧长;
30 它绕轴旋转而成的旋转体 体积及表面积.
解 10 设面积为 A. 由对称性,有
a
A 4 ydx 0
4
0
a
sin3
积 面，它们在旋转曲面上截下一条狭带．当 dx
很小时，此狭带的面积近似于一圆台的侧面
积，取其为面积元素，dS 2 f (x) 1 f '2 xdx
旋转曲面的面积为
S
2
b
a
f
x
1 f '2 xdx
若曲线由参数方程
x y
xt y t
,
t
x x(t)
y
y(t)
( t )给出，则侧面积公式为：
A 2
y (t )
x'2 (t) y'2 (t)dt
若曲线段由极坐标方程
( ) ( )给出，则侧面积公式为
A 2
( ) sin
2 ( ) '2 ( )d
,
定义，且
y
t
0,
则由弧
微分只是推知曲线 C 绕 x 轴旋转所得曲面的面积
S 2 y t x' 2 t y' 2 t dt
旋转曲面公式
旋转曲面公式旋转曲面公式是数学中常见的一类曲面方程。
在平面上，旋转曲面是通过绕着直线或点旋转形成的曲面。
旋转曲面公式是表达这类曲面的数学方程形式，非常有用且广泛应用于工程、物理和计算机图形学领域。
本文将介绍旋转曲面公式的定义、种类、基本特性和应用。
一、定义旋转曲面是指在平面上绕一个直线或一个点旋转所形成的曲面。
旋转曲面通常是由一条曲线绕着一定的轴或点旋转而生成。
旋转曲面公式是表达这类曲面的方程形式。
二、种类1. 绕x轴旋转当曲线绕x轴旋转时，生成的曲面被称为“圆锥面”或“圆锥体”（如果包含了内部）。
2. 绕y轴旋转当曲线绕y轴旋转时，生成的曲面被称为“旋转椭球面”或“旋转椭球体”（如果包含了内部）。
3. 绕z轴旋转当曲线绕z轴旋转时，生成的曲面被称为“旋转双曲面”，“旋转抛物面”或“旋转超球面”等。
三、基本特性1. 参数化形式旋转曲面可以用参数化的形式表示。
考虑曲线在xy平面上的表示形式r(t)。
为了将曲线绕z轴旋转，定义参数u表示绕z轴旋转的角度，曲面上每个点的坐标可以用下列参数化方程表示：x(u,t) = r(t)cos(u)y(u,t) = r(t)sin(u)z(u,t) = h(u)其中，r(t) 和 h(u) 是曲线在xy平面上和在z轴上的函数表示。
2. 等距线和平行线旋转曲面上的等距线是该曲面上的一条线，该线上的所有点到轴线（旋转轴）的距离相等。
相比之下，平行线是该曲面上的两条直线，它们不相交且距离相等。
对于圆锥面和旋转椭球面，等距线是从顶点或焦点到曲面上各点所在直线；对于旋转双曲面和旋转抛物面，等距线是与两极相切的曲面上的一条曲线。
3. 对称性旋转曲面具有一些特殊的对称性质。
根据对称平面或对称点的位置，旋转曲面可以被分为各种对称类型。
例如，对于绕x轴旋转的圆锥体，它有一个顶点和一条中心轴，因此它具有中心对称性；对于绕y轴旋转的旋转椭球体，它具有两个焦点和一条中心轴，具有反演和中心对称性。
第3章 PROE曲面的绘制
第3章Pro/ENGINEER曲面绘制本章主要介绍创建曲面造型特征的一些基本和高级的方法。
基本特征的创建方式主要有拉伸、旋转、扫描、混合等；而高级特征的创建方式比较多，主要有可变截面扫描、扫描混合、螺旋扫描、边界混合、截面至曲面、曲面至曲面、从文件、自由生成等。
本章以各个曲面创建命令为主线，就生成曲面的各种方法由简单到复杂，逐步深入地介绍曲面特征的创建方法。
同时，应当指出的是，由于有关曲面操作的详细介绍在《基础篇》中已给出，所以在绘制的过程中，一些简单操作可能一笔带过，不作详细说明。
本章知识要点：•基本曲面特征设计——包括对拉伸、旋转、扫描、混合等曲面基本创建方式进行介绍。
•高级曲面特征设计——介绍可变截面扫描、扫描混合、螺旋扫描、边界混合、截面至曲面、曲面至曲面、从文件、自由生成等高级曲面创建方法。
3.1 拉伸曲面（Extrude）拉伸曲面是指一条直线或一条曲线沿其垂直于绘图平面的一个或两个相对的方向拉伸所形成的一个曲面。
下面来看看创建拉伸曲面的过程。
（1）选取【Insert】|【Extend】然后将弹出【DashBoard】（仪表板）。
（2）点选曲面按钮，然后点选草图绘制按钮进入草图绘制模式。
（3）使用草绘工具绘制拉伸曲线如图3-1所示（4）设置好拉伸深度及方向，所生成的拉伸曲面如图3-2所示。
图3-1拉伸曲线草图图3-2拉伸曲面3.2 旋转曲面（Revolve）旋转曲面是指一条直线或曲面围绕一条中心轴，按一定的角度旋转而成的一个曲面。
下面来看看旋转曲面特征的创建过程。
（1）选取【Insert】|【Revolve】，然后将在屏幕下方出现【DashBoard】（仪表板）。
（2）点选曲面按钮，然后点选草图绘制按钮进入草图绘制模式。
（3）使用草绘工具绘制旋转曲线如图3-3所示。
注意必须绘制旋转轴。
（4）设置好旋转角度及方向，所生成的旋转曲面如图3-4所示。
图3-3旋转曲线草图图3-4旋转曲面3.3 扫描曲面（Sweep）扫描曲面是指一条直线或曲线沿某一条直线或曲线路径扫描所完成的一个曲面，下面来看看扫描曲面特征的创建过程。
43旋转曲面定义431在空间一条曲线绕着定直线旋转一
绕它的对称轴旋转的旋转曲面方程为
x2 y2 2 pz
曲面（4.3-5）叫做旋转抛物面（图4-11）。
例5 ：
将圆
( y b)2 z2 a2
:
,(b a 0)
x0
(20)
（图4-12(a))绕 z 轴旋转，求所得旋转曲面的方程。
解：因为绕 z 轴旋转，所以在方程( y b)2 z 2 a2 中保留 z 不变，而 y 用 x2 y2 代，就得将圆（20）绕
z 轴旋转而成的旋转曲面的方程为
( x2 y2 b)2 z2 a2
即
x2 y2 z2 b2 a2 2b x2 y2
或
(x2 y2 z2 b2 a2 )2 4b2 (x2 y2 )
这样的曲面叫做环面（图4-12（b)),它的形状像救生圈。
作业
P158 1，2，3
为
x
2
y y1 ( y1, z1) 0
从（12），（13），（14）三式中消去参数得所求旋转曲面的
方程为 F( y, x2 z2 ) 0
同样，把曲线 绕z轴旋转所得的旋转曲面的方程为
F( x2 y2 , z) 0
对于其他坐标面上的曲线，绕坐标轴旋转所得的旋转曲面，其 方程可类似的求出，这样我们就得出如下的规律：
§4.3 旋转曲面
定义4.3.1 在空间，一条曲线 绕着定直线l 旋转一周所生成的曲面叫做旋 转曲面，或称回转曲面。曲线 叫作旋转曲面的母线，定直线 l 叫做旋
转曲面的旋转轴，简称为轴。
如图就纬交4是圆成-5通或一，过纬条旋点线曲转。线M曲1在，面且通这的垂过些母直旋曲线于转 线轴轴显上l然l的在的的任旋平平意转面面点中上与M都，旋1 能以在转l彼旋曲为此转面界重时的的合形交每，成线个这一，半曲个我平线圆们面叫，把都作这它与旋个叫曲转圆做面
旋转曲面
第四章构建曲面（旋转曲面）
课时
2
教学目的
1.掌握旋转曲面的含义
2.掌握构建旋转曲面的方法
3.灵活运用
教学重点
1.旋转曲面的构建
2.旋转曲面的应用
教学难点
1.旋转曲面的构建
2.旋转曲面的应用
教学方法
讲授法、演示法
教学过程：
一、定义：旋转曲面是把几何图素绕着某一轴或一条直线旋转而产生的曲面。
二、构建方法：
1、绘制外形线框
2、绘制旋转曲面
范例：如下图绘制一线框
绘制如图线框模型
执行[绘图]/[绘制曲面]命令，先选择外形曲线，然后选择旋转轴，如图所示。
三、学生练习：
1、打开D:\CAM习题\源文件\06\6-30.MCX
结果应如图：
2、打开D:\CAM习题\源文件\06\6-31.MCX
线框图形旋转后图形课后小结源自旋转曲面可用多个图素进行串联，角度也可自定义。
作业
绘制课本上的三维图形和曲面
第三章 4旋转曲面资料
：x 2
y 1
z 1 0
绕
Z轴旋转所得的旋转曲面的方程
通过轴线的平面与旋转曲面相截Ｌ所ຫໍສະໝຸດ 的平面曲线叫旋转曲面的子午线。
Ｃ
任意一条子午线都可以当做这个
旋转曲面的生成曲线。
求旋转面的方程
1、坐标面上曲线绕坐标轴旋转所成的旋转曲面方程 z
f ( y, z) 0
曲线 C
x
0
绕z 轴
C
o
y
x
求旋转面的方程
曲线 C
f ( y, z) 0
x
0
绕 z 轴旋转一周
第三节 旋转曲面、二次旋转曲面
• 一、旋转曲面 • 二、二次旋转曲面 • 三、基本类型二次曲面方程 • 四、基本类型二次曲面图形与性质
一、旋转曲面
定义：空间中一条曲线Ｃ绕一条直线Ｌ旋转一周所成的曲 面称为旋转曲面。
z
旋转曲面的生成 平面曲曲线线C
绕旋定转直曲线面旋的转轴
O
x
形成旋
y
转曲面
一、旋转曲面
一般地，
欲求将平面曲线绕某轴旋转的曲面方程，只需将 其对应的坐标不动，而另一变量换成其余二变量的完全 平方和之正负方根的形式。
例 1：将 oyz 平面上的直线 z=R 绕 y 轴旋转一周所 得旋转曲面方程．
z2 x2 R 即： x2 z2 R2
z
例 2：求 oyz 平面上的直线 y=ztanθ 绕 z 轴旋转一周所得旋转曲面方程．
z
o
y
.
x
例3：将oyz平面上的圆（y b)2 z2 r 2 (b r 0) 绕 Z轴 旋转一周所成的曲面方程 z
生活中见过这个曲面吗？
o
y
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z
绕 z 轴旋转一周
.
C
o
y
x
求旋转面的方程
f ( y, z ) 0 曲线 C x 0
得旋转曲面 S
绕 z轴旋转一周
z
M(x,y,z) S
P M
N (0, y1 , z1 )
.
f (y1, z1)=0
z1 z
| y1 | MP
2
S
x2 y2
z
o
z1
C
.
S：f ( x y , z ) 0
一、旋转曲面
通过轴线的平面与旋转曲面相截
所得的平面曲线叫旋转曲面的子
Ｌ
午线。
任意一条子午线都可以当做这个 旋转曲面的生成曲线。
Ｃ
求旋转面的方程
1、坐标面上曲线绕坐标轴旋转所成的旋转曲面方程 z
f ( y, z ) 0 曲线 C x 0
绕z轴 C o
y
x
求旋转面的方程
f ( y, z ) 0 曲线 C x 0
பைடு நூலகம்
x y
f (t ) g (t ) cos 2 2 f (t ) g (t ) sin ,(a t b,0 2 )
2 2
z h(t )
例4
x y z 1 ： 求直线 绕 Z轴旋转所得的旋转曲面的方程 2 1 0
z
例 2：求 oyz 平面上的直线 y=ztanθ 绕 z 轴旋转一周所得旋转曲面方程．
O
y x z tan
2 2
y
x
即： x 2 y 2 z 2 tan2 0
2 2 2 例3：将oyz平面上的圆 （y b) z r (b r 0)
绕 Z轴 旋转一周所成的曲面方程 z
第三节 旋转曲面、二次旋转曲面 • 一、旋转曲面
• 二、二次旋转曲面
• 三、基本类型二次曲面方程 • 四、基本类型二次曲面图形与性质
一、旋转曲面
定义：空间中一条曲线Ｃ绕一条直线Ｌ旋转一周所成的曲 面称为旋转曲面。
z
旋转曲面的生成 平面曲线 C 曲线
绕定直线旋转 旋转曲面的轴
O
y
形成旋 转曲面
x
f ( y , x z ) 0 。
2 2
一般地，
欲求将平面曲线绕某轴旋转的曲面方程，只需将 其对应的坐标不动，而另一变量换成其余二变量的完 全平方和之正负方根的形式。
例 1：将 oyz 平面上的直线 z=R 绕 y 轴旋转一周所 得旋转曲面方程．
z 2 x2 R
即： x 2 z 2 R 2
x
( x y b) z r
2 2 2 2 2
即 ( x y z b . r 2 )2 4b2 ( x 2 y 2 )
2 2 2
. 2
圆环面
.
救生圈
求旋转面的方程
2、不在坐标面上曲线绕坐标轴旋转所成的旋转曲面方程
x f (t ) 曲线 C y g (t )( a t b) 绕 z 轴旋转一周所得曲面方程。 z h(t )
2
y1
y
x
在这里， 将 oyz 面 上 有 一 曲 线 f ( y, z) 0 中 y 换 成 了
x 2 y 2 ， z 不变即得曲线绕 z 轴旋转的曲面方程．
f ( x 2 y 2 , z ) 0
同理，
oyz 面上的曲线 f ( y, z) 0 绕 y 轴旋转的曲面方程为
o
r
b
y
2 2 2 例3：将oyz平面上的圆 （y b) z r (b r 0)
绕 Z轴 旋转一周所成的曲面方程
z
o
y
.
x
2 2 2 例3：将oyz平面上的圆 （y b) z r (b r 0)
绕 Z轴 旋转一周所成的曲面方程
z
生活中见过这个曲面吗？
o
y
.