椭圆规的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种椭圆规，包括圆规、自由滑轨、伸缩滑轨、滑动装置、笔、固定端和紧固螺栓，其中圆规的一只脚固定，另一只脚与固定端通过滑动装置相连，圆规的两端通过伸缩滑轨相连，自由滑轨一端安装有齿轮，自由滑轨不随着齿轮的转动而转动，滑动装置可以通过齿轮的转动实现两边同时伸长，且可以保证自由滑轨垂直平分滑动装置所构成的线段，笔放置在自由滑轨与伸缩滑轨的交点处并随两个滑轨运动，紧固螺栓可以固定圆规的半径，使用本发明的椭圆规可方便快捷地绘制出已知长轴和焦距的任意椭圆。
【专利说明】椭圆规【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绘图仪，具体涉及一种用于绘制椭圆的椭圆规。
【背景技术】
[0002]圆规作为一种常见的绘图工具，可以方便的绘出已知参数的圆。但是椭圆的绘制却没有一个方便的工具可供使用，如何方便快速的画出一个已知参数的椭圆是需要解决的问题。
[0003]在目前在已公开的文献中所出现的椭圆规主要有以下6类:投影原理式、焦距中心式、十字槽块式、曲柄连杆式、齿轮啮合式和连杆齿轮组合式，主要存在以下问题:
1)理论上单纯、作图精度差、使用不方便，特别对扁平度较大的椭圆无法画图，部分装置无法绘制指定参数的椭圆；
2)结构复杂、笨重，画笔运动方向与受力方向不一致且夹角较大，从而作图十分困难。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种根据长轴和焦距可以快速绘制椭圆的装置。
[0005]技术方案:为解决上述技术问题，本发明提供的椭圆规，包括铰接于手柄处的第一支腿和第二支腿，所述第一支腿和第二支腿的自由端之间连接有伸缩滑轨，所述伸缩滑轨内具有第一滑槽，所述第一支腿的自由端安装有第一固定脚，所述第二支腿的自由端与滑动装置的一端铰接，所述滑动装置的另一端安装有第二固定脚，所述滑动装置包括依次啮合的上齿条、齿轮和下齿条，所述齿轮的转轴与自由滑轨固定连接，所述自由滑轨内具有第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽的交点处穿设有笔。
[0006]作为优选，为了更好地约束上下齿条，使自由滑轨在运动过程中始终处于滑动装置的垂直平分线上，所述上齿条和下齿条通过搭接装置相互连接，所述搭接装置包括下齿条的端部的第一滑套，所述第一滑套具有与穿设于其中的上齿条接触的滚轮；以及上齿条端部的第二滑套，所述第二滑套也具有与穿设于其中的下齿条接触的滚轮。
[0007]作为优选，对于约束上下齿条提出的另一种方案是，所述齿轮外套设有矩形机框，所述机框的内壁与上齿条和下齿条的外侧滑动配合，所述转轴穿设于所述机框的侧壁上。
[0008]作为优选，为了便于快速设定所需绘制椭圆的长轴，随时读出圆规的半径，所述伸缩滑轨上制有刻度线。
[0009]作为优选，为了便于固定与调整圆规的长轴，所述第一支腿和第二支腿与固定装置的铰接处安装有紧固螺栓。
[0010]作为优选，所述笔上设有与所述第一滑槽和第二滑槽配合的环槽，可以通过自由滑轨和伸缩滑轨自由滑动。
[0011 ] 本发明的原理是已知一个定圆内圆心以外的一定点和圆上一动点，连接定点和动点得到一条线段，作线段的垂直平分线交动点和圆心的连线于一点，动点绕圆移动一周该点的轨迹即为一个椭圆。根据以上论述，通过该装置通过实现以上的运动轨迹即可绘制指定长轴和焦距的椭圆。
[0012]有益效果:本发明通过在现有圆规上增加滑轨与滑动装置的结构实现椭圆的绘制，具有以下优势:
1.在圆规转动的同时，滑动装置随之伸长(缩短)，自由滑轨随之运动，但始终垂直平分第二固定脚与圆规第二支腿之间的线段，从而两条滑轨的交点处铅笔位置不断变化，其轨迹即为椭圆；
2.圆规半径可以设置并固定，第二固定脚与圆规第一固定脚之间距离也可以根据要求固定，使绘制的椭圆具有设定的长轴和焦距；
3.将圆规的第一固定脚和滑动装置的第二固定脚固定，设置好圆规半径，圆规旋转半周，绘制半个椭圆，互换第第一固定脚和第二固定脚，即可绘出整个椭圆。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明椭圆规的结构示意图；
图2是图1中滑动装置的固定方式详图；
图3是图1中铅笔与滑轨连接处详图；
图4是本发明实施例中绘制前半个椭圆的起始状态图；
图5是本发明实施例中绘制前半个椭圆的中间状态图；
图6是本发明实施例中绘制前半个椭圆的结束状态图；
图7是本发明实施例中绘制后半个椭圆的起始状态图；
图8是本发明实施例中绘制后半个椭圆的中间状态图；
图9是本发明实施例中绘制后半个椭圆的结束状态图；
图中各标号:圆规1、自由滑轨2、伸缩滑轨3、滑动装置4、铅笔5、第二固定脚6、紧固螺栓7、搭接装置8。
【具体实施方式】
[0014]实施例:本实施例的椭圆规如图1所示，包括圆规1，其第一支腿通过第一固定脚固定于绘制的表面，第二支腿的自由端与第二固定脚6通过滑动装置4相连，圆规I的两端通过可自由伸缩的伸缩滑轨3相连，并在伸缩滑轨3上制有刻度，自由滑轨2 —端置于滑动装置4上，滑动装置4包括与齿轮相啮合的上、下齿条，可以实现滑动条向两边等距离滑动，使齿轮始终处于滑动装置的中点处，而自由滑轨与齿轮连接处可以转动，即自由滑轨不随着齿轮发生转动，保持水平即通过齿轮的转动，实现两边同时伸长且可以保证自由滑轨2垂直平分滑动装置4所构成的线段，紧固螺栓7可以固定圆规I的半径。
[0015]如图2所示，滑动装置4通过搭接装置8互相连接，且不影响伸缩运动。搭接装置8包括下齿条端部用于穿过上齿条的滑套，安装于滑套上并与上齿条接触的滚轮。
[0016]如图3所示，铅笔5上有两个圆环形凹槽，放置在自由滑轨2与伸缩滑轨3的交点处并随两个滑轨运动。
[0017]当然本发明不拘泥于上述形式，实现自由滑轨垂直平分滑动装置所在线段的方式可以采用其他形式，例如也可以在齿轮与上、下齿条外套设矩形机框，该矩形机框具有分别与上、下齿条外侧滑动配合的上、下内壁，并将转轴穿过机框的侧壁。
[0018]使用时包括以下步骤:第一步，用直尺标定所绘椭圆的焦点位置，在两个焦点位置固定圆规I的第一固定脚和第二固定脚6，然后张开圆规使得伸缩滑轨3上的刻度等于所绘椭圆长轴的长度并通过紧固螺栓7固定圆规I的半径。
[0019]第二步，如图4、图5和图6所示，转动圆规I半周，当圆规I转动时，滑动装置4随之伸长缩短，但滑动装置4上的齿轮始终处于滑动条中点位置，从而自由滑轨2实现了在圆规I运动过程中始终垂直平分滑动装置4所构成的线段，所以铅笔5到第二固定脚6的距离加上到圆规I固定脚的距离便等于圆规I的半径，即伸缩滑轨3的长度，旋转圆规I半周时，铅笔5便会绘制出已知焦距和长轴的椭圆的一半。
[0020]第三步，如图7、图8和图9所示，调换圆规I的固定脚与第二固定脚6的位置，采用同样的方式即可绘制另外的半个椭圆。继续转动圆规I半周，当圆规I转动时，滑动装置4随之伸长缩短，但滑动装置4上的齿轮始终处于滑动条中点位置，从而自由滑轨2实现了在圆规I运动过程中始终垂直平分滑动装置4所构成的线段，所以铅笔5到第二固定脚6的距离加上到圆规I固定脚的距离便等于圆规I的半径，即伸缩滑轨3的长度，旋转圆规I半周时，铅笔5便会绘制出已知焦距和长轴的椭圆的另一半。
[0021]本发明所述的椭圆规，尤其适用于学生课堂使用，涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种椭圆规，包括铰接于手柄处的第一支腿和第二支腿，其特征在于:所述第一支腿和第二支腿的自由端之间连接有伸缩滑轨，所述伸缩滑轨内具有第一滑槽，所述第一支腿的自由端安装有第一固定脚，所述第二支腿的自由端与滑动装置的一端铰接，所述滑动装置的另一端安装有第二固定脚，所述滑动装置包括依次啮合的上齿条、齿轮和下齿条，所述齿轮的转轴与自由滑轨固定连接，所述自由滑轨内具有第二滑槽，所述第一滑槽和第二滑槽的交点处穿设有笔。
2.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于:所述上齿条和下齿条通过搭接装置相互连接，所述搭接装置包括下齿条的端部的第一滑套，所述第一滑套具有与穿设于其中的上齿条接触的滚轮；以及上齿条端部的第二滑套，所述第二滑套也具有与穿设于其中的下齿条接触的滚轮。
3.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于:所述齿轮外套设有矩形机框，所述机框的内壁与上齿条和下齿条的外侧滑动配合，所述转轴穿设于所述机框的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于:所述伸缩滑轨上制有刻度线。
5.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于:所述第一支腿和第二支腿与固定装置的铰接处安装有紧固螺栓。
6.根据权利要求1-5之任一所述的椭圆规，其特征在于:所述笔上设有与所述第一滑槽和第二滑槽配合的环槽。
【文档编号】B43L11/04GK104015529SQ201410279563
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】陈喜坤, 柏宁, 于立婷, 陈彧 申请人:河海大学