专利名称：电动阿基米德螺线绘制仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动阿基米德螺线绘制仪 技术背景
古希腊数学家阿基米德(前287—前212年)在其著作《论螺线》 一书中， 给出螺线(阿基米德螺线)的定义； 一条射线绕其固定端点匀速旋转，同时有 一动点从端点出发，沿射线匀速运动，那么这一动点就描绘出一条平面螺线。 射线开始时的位置叫起始线。固定端点叫原点。(梁宗巨著《世界数学通史》上 册P357)
1984年人民教育出版社出版的高级中学课本《平面解析几何》Pns.m介绍 了阿基米德螺线的极坐标方程^ = ^+^(。〉0)。传统的绘制方法是描点法。根 据p = 给出0的一系列允许值，计算出p的对应值，再根据对应值表，
描点绘图。 . .
2007年8月7日登录百度网站获得信息最近一期美国《科学》杂志报道， 一名在美国哈佛大学攻读物理硕士的研究生彼得 鲁，在研究了一枚从春秋时 期的一个贵人坟墓中，挖掘出来的玉环之后，得出结论中国的能工巧匠，在 春秋时期，就能设计和制造出雕刻阿基米德螺线的机器。
又登录网站www.sipo.gov.cn，进行专利文献检索，输入关键词"阿基米 德螺线"，查到相关专利6项。其中申请号为9431278^.4的阿基米德螺线绘图仪， 同本实用新型的名称只有一个字不相同，但两者的结构截然不同。
操作电脑，利用美国wolfram公司，研究开发的数学软件Mathematica，有 绘制参数和极坐标方程的函数图象的功能，可以绘制阿基米德螺线。(《数学通 讯》2000年13期) 发明内容
本实用新型的目的，是提供一种能直接绘制阿基米德螺线的仪器。 本实用新型由图1所示的主体结构和图2、图3所示的支架组成。 图1中，电动机5倒置，即使其顶部朝下，同固定轴ll的顶部圆形面板， 由螺丝7 (共3颗)紧固联结。伞齿轮12由螺栓13同固定轴11固定。伞齿轮 16同螺杆15由螺栓17固定。伞齿轮12和16的齿数相等。异型螺母14套在螺杆15和导轨8上。螺杆15和螺母14的螺距都等于7.4mm。套筒10套在固定 轴11外。螺杆15同套筒10松联结。导轨8同套筒10紧联结。6是横截面为距 形的支撑杆。支撑杆6的末端，装有滚动轮21,滚动轮的中心轴由螺母20和 22同支撑杆6紧固定。螺杆15同支撑杆6松联结，导轨8同支撑杆6由螺母9 紧联结。螺母1同电动机5的主动轴2上端螺丝配合。联接杆3左端同主动轴2 紧联结，右端同支撑杆6由螺母4紧联结。异型螺母14的下部，有一螺孔同螺 杆19配合。螺母18同螺杆19的的左端螺纹配合，用于在螺杆19固定安装绘 图笔。
图2为支架的主视图，比例l: 2，高度160mm，支撑腿2(共3条)的上 端外螺纹同面板1的3个^3孔的内螺纹紧联结。支撑腿2的末端的外螺纹同磁 铁块3 (共3个)中央的内螺纹紧联结。面板l的外径为274mm。
将图l的螺母l松动，取下来，将图2从图1上空，使得^4中心孔，正对 着主动轴2的上端套入，放下。再将螺母1从主动轴2的上端套入，拧紧。
图1是本实用新型的主体结构，比例l: 1。图中l、 2、 3…22是零件代码。 图2是本实用新型的支架的主视图，比例l: 2。图中l、 2、 3是零件代码。 图3是本实用新型的支架的俯视图，比例l: 2。
具体实施方式
本实用新型绘制一支阿基米德螺线的步骤如下'
1. 将一张绘图纸铺在一块磁铁平板上。在纸上任取一点0 (0， 0)作为所 要绘制^阿基米德螺线的极点。作出极轴Ox，自O:引出一条射线W可看成是 螺杆15的中心轴的投影。设/与Ox的夹角为0，在/上(/的初始位置与Ox重 合)取一点A (p。,0)。
2. 将整个电动阿基米德螺线绘制仪，置于绘图纸上，使固定轴ll的末端针 尖，对准O点。6的末端滚动轮21和支架的3条支撑腿末端的3个磁铁块3， 同时落在绘图纸面上。磁铁块3同磁铁平板互相吸引，牢牢地夹住绘图纸，使 绘图纸不能移动。整个电动阿基米德螺线绘制仪，也就稳定在绘图纸面上。
3. 从螺杆19上，取下螺母18，将绘图笔(图中未画出)装进螺杆19，再 装上螺母18，并拧紧。使绘图笔固定在螺杆19上，调节螺杆19的位置，使绘 图笔尖落在/上的A点，设笔尖为动点M， A点(P。，0)为动点M的起始点， 设/ o二20mm。
4. 将电动机5的电源线，接上电源，将电动机5的正、反转控制开关(图 中未画出)扳至正转(顺时针)位置，电动机5启动，主动轴2正转并带动联结杆3反时针绕主动轴2转动，联接杆3带动支撑杆6， 6又带动导轨8和螺杆 15，绕固定轴ll反时针转动。螺杆15绕固定轴11公转时，带动套筒10也绕 固定轴ll转动。
由于固定在螺杆15的伞齿轮16同伞齿轮12正交啮合，螺杆15绕固定轴
11公转和套筒10自转时，带动伞齿轮16在伞齿轮12上自转。螺杆15随伞齿
轮16词步自转。螺杆15自转时，带动异型螺母14沿着导轨8向外移动。螺杆
15自转一圈，14移动一个螺距，很显然异型螺母14既绕固定轴11转动又沿着
导轨8移动。此时异型螺母14上的螺杆19带动绘图笔尖，即M点从A点开始
运动。主动轴2转n圈(此处n-10)，设其角速度w-^ (弧度制！)则M点
3嫩 15
到达Z上的B点(/又与Ox重合)，0则由O'增至2n;r，.关电源。笔尖(M点)
的运动，是由绕0匀速转动和沿/匀速移动复合而成。M点的轨迹符合阿基米德
所给出的螺线定义。故AB曲线是一支阿基米德螺线。
AB线段长度等于n t， t为螺杆15的螺距-7.4mm.己知n=10，那么 AB=74mm,线速度V = I^，，由于P。 = , v = ， ，w。丘秒，设
30秒 3嫩 15
7.4mm
。=二 =亚=2^^ = ^，所绘制的阿基米德螺线的方程为p = 2o + Z^ wI秒 30 ;rh h
欲绘制0取负值的，关于OX对称的另一支阿基米德螺线。首先必须把螺杆
15的螺纹和异型螺母14中部螺孔的螺纹，制成左旋螺纹。使用时只须将电动机 5的正、反转控制开关，扳至反转位置，使电动机5启动。即可把这支阿基米德 螺线绘制出来。
权利要求1. 一种电动阿基米德螺线绘制仪，由主体和支架组成。其特征是主体中倒置的电动机，联结着固定轴，固定轴外套着套筒。
2. 根据权利要求l所述的电动阿基米德螺线绘制仪，其特征在于固定轴下 端紧联结一个伞齿轮。
3. 根据权利要求l所述的电动阿基米德螺线绘制仪，其特征在于套筒外联 结着一根螺杆和一条导轨。
4. 根据权利要求3所述的螺杆，其特征在于螺杆左端紧联结一个伞齿轮， 此伞齿轮同固定轴上的伞齿轮正交啮合，螺杆上还套着一个异型螺母。
5. 根据权利要求4所述的异型螺母，其特征在于异型螺母上安装一根小螺 杆，此螺杆左端用于安装绘图笔。
6. 根据权利要求l所述的电动阿基米德螺线绘制仪，其特征在于支架有3 条腿，腿的末端各安装一块磁铁。
专利摘要本实用新型是一种能绘制阿基米德螺线的绘制仪。由主体结构和支架组成，电动机5倒置，同11的顶部圆面板紧联结，10套在11外部。12固定在11上。6由3与5的主动轴2紧联结。14的中部和下部，各有一个内螺纹孔，分别同15和19啮合。14的上部有一圆孔，供8穿过，联结10和6。16固定在15上，且与12正交啮合。15同10和6松联结。19左端安装绘图笔。电动机5顺时针转动，由3带动6绕11反转，6又带动8和15转。15绕11公转时又带动16在12上自转，15随16同步自转，并带动14沿8移动。19上的笔尖随19绕11转动又沿直线运动。笔尖在绘图纸上留下的轨迹，即为所要绘制的一支阿基米德螺线。
文档编号B43L11/06GK201257853SQ20082019014
公开日2009年6月17日 申请日期2008年8月8日 优先权日2008年8月8日
发明者王忠华 申请人:王忠华