專利名稱：一筆畫橢圓、漸開線、螺線多功能曲線儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種手動畫橢圓、漸開線、螺線的繪圖工具。
背景技術：
目前，一般科技人員和在校學生大都采用幾何畫法畫橢圓，漸開線和螺線，既麻煩又浪費時間。發明內容本發明的目的是提供一種一筆即可畫出標準橢圓、漸開線、螺線，暨任意圓、弧、角、圓的內接正多邊形等普及型手動繪圖工具。本發明的框架，包括一個空心圓柱狀的圓框，內壁配有齒圈；四個等距安裝在圓框外壁的懸臂；四個分別安裝在懸臂上垂直向下的支腳，要求放在繪圖紙上時的四個支腳交叉相連的兩條直線互為對稱軸；一個圓形底盤，結合于圓框內壁的下部，能夠沿圓框的內壁自由旋轉，其朝上一面裝有一個手柄和一個制動器，本發明的傳動系統等零部件均配置在其上下兩面；此框架的整體外形似一只四條腿的螃蟹。實現畫橢圓的機構，包括一個離合齒輪，當底盤旋轉時，憑借與圓框內壁齒圈嚙合獲得動力；一個定位齒輪，當底盤旋轉一周的同時，要求離合齒輪獲得的動力經變速后， 帶動定位齒輪沿與底盤旋轉方向相反的方向繞自己的圓心旋轉兩周；一個支撐導軌，定位齒輪借助一個移置導軌與其結合，定位齒輪的圓心至過底盤圓心的垂線之距離，要求調整為所求的橢圓長短軸之和的1/4 ；一個裝配在定位齒輪圓面的導軌，一個繪圖筆懸臂結合在這個導軌上，這個導軌的厚度，要保證繪圖筆懸臂的距底盤盤面最近點，必須遠于畫漸開線、螺線的機構中不包括齒條懸臂的各部件的距底盤盤面最遠點；一個垂直向下的繪圖筆， 其筆尖可起落，在過其圓心的垂線上，安裝在繪圖筆懸臂的一端，繪圖筆尖至過定位齒輪圓心的垂線之距離，要求調整為所求的橢圓長短軸之差的1/4。實現畫漸開線，螺線的機構，包括一個離合齒輪，底盤旋轉時，憑借與圓框內壁齒圈的嚙和獲得動力；一個輸出齒輪，在無極變速器輸出軸上的位置可調；一個移置導軌，結合在一個支撐導軌上；一個具有齒條功能的齒條懸臂，結合在移置導軌上；一個繪圖筆，其筆尖在過其圓心的垂線上，安裝在齒條懸臂的一端；當底盤沿逆時針方向旋轉一周的同時， 要求離合齒輪獲得的動力經過變速后，由輸出齒輪帶動齒條懸臂攜繪圖筆作背離移置導軌且平行于X軸的直線運動，直線運動的距離要求等于所求漸開線所屬圓的周長或所求螺線的導程；畫漸開線時，要求繪圖筆的筆尖對準Y軸，其筆尖至過底盤圓心的垂線之距離要求調整為所求漸開線所屬圓的半徑，但在畫螺線時，這個距離則要求等于零。實現畫任意圓、弧、角、圓的內接正多邊形的機構，包括一個將圓分為360等份的環形刻度盤，裝配在圓框上端的圓上；一個指針，裝配在底盤上的手柄上，指向環形刻度盤得刻度。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明的(頂視)示意圖。
具體實施方式
本發明包括一個內壁有齒圈的空心圓柱狀圓框(1)；等距安裝于圓框(1)外壁的四個(圖中只畫出一個)懸臂O)；每個懸臂(2)上均安裝一個垂直向下的支腳⑶；一個圓形底盤G)。實現畫橢圓的機構中，底盤⑷旋轉時，離合齒輪(5)會將其獲得的動力傳遞給與其同在底盤(4)朝上一面的傳動齒輪(6)，再由傳動齒輪(6)的同心軸將這個動力依次傳遞給底盤(4)朝上的一面由一個條形鋼板(11)連在一起的傳動齒輪(7)、(8)、(9)和定位齒輪(10)，這個傳遞過程，要求當底盤(4)沿某一方向繞自己的圓心旋轉一周的同時，定位齒輪(10)能夠沿與底盤(4)旋轉方向相反的方向繞自己的圓心旋轉兩周；定位齒輪(10)通過一個移置導軌結合在支撐導軌(1 上，支撐導軌(1 的位置在以傳動齒輪(7)的圓心為圓心，以這個圓心至過底盤圓心的垂線之距離為半徑的圓弧上，導軌(12)上有一組讀數為定位齒輪(10)的圓心至過底盤圓心的垂線之距離的刻度，移置導軌上有一個指針指向這組刻度；定位齒輪(10)的圓面裝配了一個導軌(13)，一個繪圖筆懸臂(14)結合在導軌(13)上，繪圖筆(15)安裝在繪圖筆(14)上，繪圖筆(15)的筆尖在過其圓心向下的垂線上，繪圖筆(15)的圓心至過定位齒輪(10)圓心的垂線之距離可調，繪圖筆懸臂(14)上有一組刻度的讀數等于這個距離的大小，導軌(1 上有一個標記指向這組刻度。畫橢圓的步驟①將離合齒輪(5)和離合齒輪(18)均調離圓框⑴內壁的齒圈，再調整定位齒輪(10)的位置，使移置導軌上的指針所指的導軌(1 上的刻度讀數為所求橢圓長短軸之和的1/4 ；②在底盤的中心和懸臂O)的對稱軸上分別插入輔助定位棒(16)、(17)，讓繪圖筆懸臂(14)靠緊輔助定位棒(16)、(17)，使之平行于X軸，并保證繪圖筆(1 的圓心對準X軸；③合上制動器使底盤(4)不能旋轉，并取下輔助定位棒(16)、
(17)；將繪圖筆懸臂(14)上的讀數等于所求橢圓長短軸之差的1/4的刻度，對準導軌(13) 上的標記；⑤讓離合齒輪(5)重新與圓框(1)內壁的齒圈嚙合，并取下齒條懸臂(30)；⑥將本發明平放在繪圖紙面，四個支腳C3)對準繪圖位置的十字線，落下繪圖筆(1 的筆尖后松開制動器，轉動手柄使底盤(4)旋轉一周，繪圖筆(1 畫出的圖形就是所求的橢圓。畫漸開線、螺線的機構中，底盤(4)沿逆時針方向旋轉時，其朝上一面的離合齒輪
(18)會將獲得的動力依次傳遞給傳動齒輪(19)、(20)、(21)、(22)、(23)、(M)，再由傳動齒輪04)的同心軸傳遞給底盤(4)朝下一面構成無級變速器的平盤(25)、滾輪06)和輸出軸(34)，然后由在輸出軸上位置可調的輸出齒輪(XT)推動結合在移置導軌09)上的齒條懸臂(30)，使之帶動筆尖對準Y軸的繪圖筆(31)作背離移置導軌09)且平行于X軸的直線運動；構成無級變速器的加壓裝置在靠近平盤0 的位置對輸出軸(34)加壓，壓力的大小可調，并且平盤05)和底盤(4)之間配有鋼珠；移置導軌09)、(32)均結合在平行于Y 軸的支撐導軌08)上；隨滾輪06)的旋轉而旋轉的輸出軸(34)的另一端，通過一個軸承結合在移置導軌(3 上，滾輪06)在平盤0 上的位置會隨著移置導軌(3 在支撐導軌08)上位置的改變而改變；刻度盤(3 上有兩組刻度，移置導軌09)上的指針指向的一組之讀數代表的是，繪圖筆(31)的筆尖所對準的Y軸上某一點至過底盤(4)圓心的垂線之距離，移置導軌(3 上的指針指向的一組之讀數代表的是，當滾輪06)在平盤05)上不同的位置時，底盤⑷沿逆時針方向旋轉一周的同時，繪圖筆(31)直線運動的距離；齒條懸臂(30)的距底盤⑷盤面最近點，要求遠于畫橢圓的機構中不包括導軌(13)的各部件的距底盤(4)盤面最遠點。畫漸開線、螺線的步驟①調整移置導軌09)的位置，使其上的指針所指的刻度盤(33)上的刻度讀數，等于漸開線所屬圓的半徑；②調小對輸出軸(34)的壓力后，調整移置導軌(3 的位置，使滾輪06)在平盤0 上的位置發生改變，使移置導軌(32)上的指針所指向的刻度盤(33)上的刻度讀數，等于所求的漸開線所屬圓的周長或所求的螺線的導程；③將繪圖筆(31)的筆尖對準Y軸，把輸出齒輪07)調至齒條懸臂(30)上與齒條嚙合，再取下導軌(1 ；④讓底盤(4)的X軸與一對相互對稱的兩個支腳C3)的連線重合，然后將本發明平放在繪圖紙面，四個支腳C3)對準繪圖位置的十字線，落下繪圖筆 (31)的筆尖，轉動手柄使底盤(4)沿逆時針方向旋轉一周，繪圖筆(31)畫出的圖形就是所求的圓的漸開線；⑤在上述步驟中，只要在步驟③時將繪圖筆(31)的筆尖對準底盤的圓心，繪圖筆(31)畫出的圖形就是以移置導軌(32)上的指針指向的刻度盤(33)上的刻度讀數為導程的所求的螺線。 實現畫圓、弧、角、圓的內接正多邊形的步驟①將離合齒輪(5)和(18)均調離圓框⑴內壁的齒圈并取下導軌(13)，調整移置導軌09)的位置使繪圖筆(31)對準X軸； 在齒條懸臂(30)上有一組刻度，刻度的讀數等于繪圖筆(31)的筆尖至過底盤圓心的垂線之距離，以此距離為所求的圓的半徑，把本發明平放在繪圖紙面，四個支腳C3)對準繪圖位置的十字線，放下繪圖筆尖后轉動手柄使底盤(4)旋轉一周，繪圖筆(31)畫出的圖形就是所求的圓，十字線的交點是它的圓心；②在以上過程中，只有當手柄上的指針所指的環形刻度盤上的刻度讀數為所求的弧相對應的范圍時繪圖筆尖是落在繪圖紙面的，這樣，繪出的圖形就是所求的弧；③在以上過程中，只有當手柄上的指針分別指向與所求的角相對應的兩個刻度時放下筆尖在繪圖紙面作出標記，將這兩個標記分別與繪圖位置十字線的交點相連所形成的夾角，就是所求的角；④在以上過程中，只有當手柄上的指針分別指向與所求的圓的內接正N邊形相對應的N個刻度時落下筆尖作出N個標記，然后用直尺將相鄰的兩個標記一一相連，這樣所形成的圖形就是所求的圓的內接正多邊形。
權利要求
1. 一種一筆畫橢圓、漸干線、螺線的多功能曲線儀，其特征在于一個框架，包括一個空心圓柱狀的圓框(1)，內壁配有齒圈；四個等距安裝在圓框(1) 外壁的懸臂O)；四個分別安裝在懸臂(2)上垂直向下的支腳(3)，要求放在繪圖紙上時的四個支腳交叉相連的兩條直線互為對稱軸；一個圓形底盤G)，結合于圓框(1)內壁的下部，能夠沿圓框(1)的內壁自由旋轉，其朝上一面裝有一個手柄和一個制動器；實現畫橢圓的機構，包括一個離合齒輪(5)，當底盤(4)旋轉時，憑借與圓框內壁的齒圈嚙合獲得動力；一個定位齒輪(10)，當底盤(4)旋轉一周的同時，要求離合齒輪( 獲得的動力經變速后，帶動定位齒輪(10)沿與底盤(4)旋轉方向相反的方向繞自己的圓心旋轉兩周；一個支撐導軌(12)，定位齒輪(10)借助一個移置導軌與其結合，定位齒輪(10)的圓心至過底盤(4)圓心的垂線之距離，要求調整為所求的橢圓長短軸之和的1/4 ；一個裝配在定位齒輪(10)上的導軌(13)，一個繪圖筆懸臂(14)結合在導軌(13)上，導軌(13)的厚度，要保證繪圖筆懸臂(14)的距底盤(4)盤面最近點，必須遠于畫漸開線、螺線的機構中不包括齒條懸臂(30)的各部件的距底盤(4)盤面最遠點；一個垂直向下的繪圖筆(15)，其筆尖可起落，在過其圓心的垂線上，安裝在繪圖筆懸臂(14)的一端；將離合齒輪(5)調離圓框 ⑴內壁的齒圈后，把兩個輔助定位棒(16)、(17)分別插在底盤⑷的圓心和懸臂(2)的對稱軸上，輔助繪圖筆懸臂(14)準確地平行于X軸，并保證繪圖筆(15)的筆尖對準X軸； 合上制動器，將輔助定位棒(16)、(17)取下，然后將繪圖筆(1 的筆尖至過定位齒輪(10) 圓心的垂線之距離調整為所求的橢圓長短軸之差的1/4;取下齒條懸臂(30)后，把離合齒輪( 調回原處，將該裝置平放于繪圖紙面，四個支腳C3)對準繪圖位置的十字線，放下繪圖筆(1 的筆尖后松開制動器，轉動手柄使底盤(4)旋轉一周，繪圖筆(1 畫出的圖形就是所求的橢圓；實現畫漸開線，螺線的機構，包括一個離合齒輪(18)，底盤(4)旋轉時，憑借與圓框 (1)內壁齒圈的嚙和獲得動力；一個輸出齒輪(27)，在無極變速器輸出軸(34)上的位置可調；一個移置導軌( )，結合在支撐導軌08)上；一個具有齒條功能的齒條懸臂(30)，結合在移置導軌09)上；一個繪圖筆(31)，安裝在齒條懸臂(30)的一端；當底盤(4)沿逆時針方向旋轉一周的同時，要求離合齒輪(18)獲得的動力經過變速后，由輸出齒輪(XT)帶動齒輪懸臂(30)攜繪圖筆(31)作背離移置導軌09)且平行于X軸的直線運動，直線運動的距離要求等于所求的漸開線所屬圓的周長或所求的螺線的導程；畫漸開線時，要求繪圖筆 (31)的筆尖對準Y軸，其筆尖至過底盤圓心的垂線之距離要求調整為所求的漸開線所屬圓的半徑，但在畫螺線時，這個距離則要求等于零；齒條懸臂(30)的距底盤(4)盤面最近點，要求遠于畫橢圓機構中不包括導軌(13)的各部件的距底盤(4)盤面最遠點；取下導軌 (13)，將該裝置平放于繪圖紙面，四個支腳C3)對準繪圖位置的十字線，放下繪圖筆尖后轉動手柄使底盤(4)沿逆時針方向旋轉一周，繪圖筆(31)畫出的圖形就是所求的漸開線或螺線.一入 ，實現畫圓、弧、角、圓的內接正多邊形的機構，包括一個將圓分為360等份的環形刻度盤， 裝配在圓框(1)上端的圓上；一個指針，裝配在底盤(4)上的手柄上，指向環形刻度盤的刻度； 調整移置導軌(29)的位置，使繪圖筆(31)對準X軸，以繪圖筆(31)的筆尖至過底盤(4)圓心的垂線之距離為半徑，把該裝置平放在繪圖紙面，四個支腳(3)對準繪圖位置的十字線，利用繪圖筆(1 的筆尖可起落的特點，配以直尺，即可畫出所求的圓、弧、角、圓的內接正多邊形。
全文摘要
本發明提供了一種手動的一筆畫橢圓、漸開線、螺線的多功能曲線儀。包括一個內壁配有齒圈的空心圓柱的圓框1；四個懸臂2；四個垂直向下的支腳3；一個底盤4，結合于圓框1內壁的下部，可自由旋轉；齒輪10的圓心至過底盤4圓心的垂線距離可調，要求等于所求的橢圓長短軸之和的1/4；齒輪10的圓面有一個導軌13，結合在導軌13上的繪圖筆懸臂14上有一個繪圖筆15，其筆尖至過齒輪10圓心的垂線距離可調，要求等于所求的橢圓長短軸之差的1/4；當齒輪10隨著底盤4繞底盤4的圓心沿逆時針方向運行一周的同時，要求將齒輪5獲得的動力變速后，帶動齒輪10沿順時針方向繞自己的圓心旋轉兩周，這樣，繪圖筆畫出的圖形就是所求的橢圓。
文檔編號B43L11/06GK102248842SQ20111009691
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者董國奇 申請人:董國奇