正投影法卧式椭圆规的制作方法
【专利摘要】本实用新型是涉及滑杆、滑块、槽轮组成的用于绘制椭圆的装置的绘图工具的【技术领域】，具体地说是一种用于教学、工程制图以及用来画圆的正投影法卧式椭圆规，根据椭圆定义绘制椭圆，两个焦点分别位于滑杆（13）、滑杆（16）上，利用槽轮（44）拉直纱线（46）。安装槽轮（44）的系统都安装在件（32）上，槽轮（44）的轴承架能相对于滑杆（10）转动，该椭圆规解除了两段纱线的打结现象，并且零件与零件、零件与纱线之间没有干涉现象，画笔可保持适当的着力度，该椭圆规绘制椭圆时，滑杆平行且近靠画板，不论画多大的椭圆，高度不变，具有操作简单，小型轻便，成本低廉等优点。
【专利说明】正投影法卧式椭圆规
【技术领域】
[0001]本实用新型是涉及滑杆、滑块、槽轮组成的用于绘制椭圆的装置的绘图工具的【技术领域】，具体地说是一种用于教学、工程制图以及用来画圆的正投影法卧式椭圆规。
【背景技术】
[0002]目前，课堂上，演示椭圆定义，是将一条纱线的两端分别固定在黑板上，用粉笔抄住，拉直纱线来画椭圆。画到长轴端点时，存在两个问题:一是因纱线缠绕而打结，不能继续画下去；二是纱线往往被固定纱线端的装置阻拦干涉，因此只能画出没有端点的半个椭圆。
[0003]木工画椭圆，也采用课堂上演示椭圆定义的方法。在工程中，虽有立式椭圆规，当所画椭圆的大小范围需要大幅度变化时，整个装置、使用高度也需要大幅度变化，制造成本、操作难度也变化显著。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种方法简单、操作简便、生产成本减低的正投影法卧式椭圆规。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种正投影法卧式椭圆规，设置底座，在底座的下底面装有2至3个钢针固定在用来绘制椭圆的画板上，底座上底面固结一只竖直的阶梯轴——大轴，其特征在于大轴的下半部分套上一只套轴，套轴可以绕大轴旋转，该套轴外表面固结或突出一个长方体，用螺钉从长方体的下底面旋入，从上底面旋出，旋出部分的螺尾处连接弹簧的一端。一只外表面有两层台阶的阶梯轴套，套在大轴上半部分，并且固定在大轴上；在阶梯轴套的两层台阶上，从下到上依次安装两条滑杆，两条滑杆的上底面均垫一个长方体垫片，在大轴上端用螺母将它们向下压紧、固定在阶梯轴套上，这两条滑杆称之为固定滑杆；这两条固定滑杆距离大轴较远的一端分居在大轴两侧，到大轴的轴心距离相等，并且在一条直线上，有两个滑块分别固定在这两条固定滑杆离大轴较远的一端；两个滑块的上底面各固结一个线柱，线柱上有一个螺钉用来固定纱线的一端，两个线柱的上底面与画板的距离相等且高于大轴的上端，这两个线柱的上端就是椭圆的两个焦点。把另外的一个上下底互相平行的横截面为工字形的滑块，安装在另外一条具有直线形滑道的滑杆上，该滑杆可以绕大轴——椭圆中心转动，称之为中心滑杆。中心滑杆上的滑块下底面安装笔套，笔套的下端安装笔芯或钢针；滑块的上底面固结与该底面垂直的一只单臂轴承架，单臂轴承架上安装轴承，轴承内安装悬臂轴。在滑块上底面或单臂轴承架上再安装一个手柄。做一个中心对称的槽轮，用来拉紧纱线，槽轮轴的两端分别安装在小轴架上，槽轮可以在该轴架上自转，安装槽轮的轴架固结在悬臂轴的悬空端，槽轮的自转轴线与悬臂轴的轴线的延长线垂直相交，垂足与槽轮的中心重合；这样，槽轮中心的空间位置，跟悬臂轴绕自身轴线旋转或槽轮自转无关。安装时，槽轮中心略高于两焦点，高多少，无严格规定；这样，绘制椭圆时，固定纱线端的装置对纱线没有阻拦干涉，且纱线段与画板所成的角大于零。使槽轮的中心与笔尖的连线垂直于画板；这样，笔尖就是槽轮中心在画板上的正投影。悬臂轴平行于中心滑杆的滑道，且悬空端指向大轴的轴线；安装槽轮的轴架三面开口 ；这样，绘制椭圆时，纱线对运动构件没有阻拦干涉。当悬臂轴转动时，槽轮的轴架旋转形成的圆柱面的下方要留有间距，该间距形成的空间要对着两条固定滑杆，因为槽轮中心位于椭圆的长轴端点时，固定滑杆相对于大轴的较长端有时处在这个空间里，要求这个空间的上下距离，大于两条固定滑杆及其所夹的垫片的厚度之和；这样，绘制椭圆时，固定滑杆对运动构件没有阻拦干涉。在大轴的下半部分安装的套轴的上端，该套轴用销钉与中心滑杆铰链，并使中心滑杆绕销钉折叠，让中心滑杆的一侧或两侧压在该套轴上端的底面上，并且中心滑杆的滑道与画板平行，这时，前文叙述的弹簧，它的另一端固定在中心滑杆的一侧；旋动弹簧下端的螺钉，调整弹簧的长度，使画笔对画板保持适当的压力。
[0007]本实用新型在使用时，松动大轴上端的螺母，等距离反向地平移两条固定滑杆，把需要的焦距调好，拧紧大轴上端的螺母予以确定。有了焦距，再选择纱线的长度，椭圆的大小、形状就确定了。将纱线穿越槽轮的底槽，两端固定在焦点上，手持手柄只需注意拉直纱线让中心滑杆转动，操作简单；可连续运动，没有干涉。这时槽轮中心在平行于画板的空间平面上的轨迹就是椭圆，画笔绘出的图形就是这个椭圆在滑板上的正投影。经过椭圆长轴端点时，被拉直的两条纱线段发生翻转，驱使悬臂轴同方向绕其轴心转动，解决了这时无法拉直纱线，而缠绕打结的问题；而槽轮中心的运动与悬臂轴绕其轴心转动无关，所以椭圆于长轴端点处准确而不间断。如果所绘椭圆的大小，要大幅度变化，比如学生要画小椭圆，木工要在木板上绘制大椭圆，只需拔出原滑杆，插上备用滑杆，装置的其他部分，原装不变，垂直高度也不变，操作易难也就不变。对于不同的使用对象，除了滑杆的长短外，均能做到统一规格生产，随意小型、轻便化，这就有效地降低了生产成本。用于演示椭圆的定义，由于装置高度矮，滑杆近靠且平行于画板，槽轮及其轴架可以小型化，所以，槽轮的中心——椭圆定义中的动点的位置明显，纱线、焦点显露，足以直观地展示出椭圆定义中的条件部分；动点的运动平稳连续，笔迹流畅，着色均匀，形象地描绘出定义中的结论部分；也形象充分地演示出在定义域内，连续、周期函数的轨迹特征，
[0008]如果在中心滑杆上的滑块的一侧，旋入一个螺钉，可以把该滑块定位在中心滑杆上的任意位置，撤出纱线，就可以绘出大小不同的圆，在工程中画大圆，其准确度高、灵活方便、易操作，这是传统的立式圆规所无法与之相比的。
[0009]本实用新型由于采用上述结构，根据椭圆定义绘制椭圆，用简单的方法，解除纱线缠绕打结的现象，无阻拦干涉，可在任意周期内连续平稳地画椭圆；绘制大、小椭圆，高度不变，操作简单；小型轻便，能有效地降低生产成本；画笔可保持适当的着力度，具有方法简单、操作简便、减低生产成本等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的主视图。
[0011]图1-1是图1的A-A剖面图。
[0012]图2是图1的左视图。
[0013]图2-1是图2的B-B剖面图。
[0014]图2-2是图2的C-C剖面图。
[0015]图2-3是图2的D-D剖面图。
[0016]图2-4是图2-3的局部放大图。
[0017]图3是图1的俯视图。
[0018]图3-1是图3的E-E剖面图。
[0019]图3-2是图3的F-F剖面图。
[0020]图4是图1套轴(9)的主视图。
[0021]图4-1是图1套轴(9)的左视图。
[0022]图4-2是图1套轴(9 )的俯视图。
[0023]图5是图1轴套(12)的主视图。
[0024]图5-1是图1轴套(12)的左视图。
[0025]图5-2是图1轴套(12)的俯视图。
[0026]图6是图1垫片(15)的主视图。
[0027]图6-1是图1垫片(15)的左视图。
[0028]图6-2是图1垫片(15)的俯视图。
[0029]图7是图1垫片(22)的主视图。
[0030]图7-1是图1垫片(22)的左视图。
[0031]图7-2是图1垫片(22)的俯视图。
[0032]图8是图1固定滑杆(13)的主视图。
[0033]图8-1是图1固定滑杆(13)的左视图。
[0034]图8-2是图1固定滑杆(13)的俯视图。
[0035]图9是工字形滑块(28)、长方体线柱(25)及其上面的螺钉的组装体主视图。
[0036]图9-1是图9的俯视图。
[0037]图9-2是图9-1的H-H剖面图。
[0038]图9-3是图9-1的G-G剖面图。
[0039]图10是工字形滑块(18)、长方体线柱(19)及其上面的螺钉的组装体主视图。
[0040]图10-1是图10的俯视图。
[0041]图10-2是图10-1的J-J剖面图。
[0042]图10-3是图10-1的1-1剖面图。
[0043]图11是图1中心滑杆(10)的主视图。
[0044]图11-1是图1中心滑杆(10)的左视图。
[0045]图11-2是图1中心滑杆(10)的俯视图。
[0046]图12是图1组合体(32)的主视图。
[0047]图12-1是图1组合体(32)的左视图。
[0048]图12-2是图1组合体(32)的俯视图。
[0049]图12-3是图12的K-K剖面图。
[0050]图13是图1悬臂轴(35)主视图。
[0051]图13-1是图1悬臂轴(35)左视图。
[0052]图13-2是图1悬臂轴(35)俯视图。
[0053]图13-3是图13的N-N剖面图。
[0054]图13-4是图13-1的局部放大图。
[0055]图14是图1轴承座(39 )的俯视图。
[0056]图14-1是图14的L-L剖面图。
[0057]图14-2是图14-1的左视图。
[0058]图14-3是图14-2的局部放大图。
[0059]图15是图1槽轮(44)的主视图。
[0060]图15-1是图1槽轮(44)的左视图。
[0061]图15-2是图1槽轮(44)的俯视图。
[0062]图15-3是图15-1的M-M剖面图。
[0063]图15-4是图15-2的局部放大图。
【具体实施方式】
[0064]下面结合附图对本实用新型进一步说明:
[0065]如附图所示，一种正投影法卧式椭圆规，设置底座(3)，底座(3)的下底面安装2至3个钢针(4)固定在用来绘制椭圆的画板上，底座(3)的垂直圆孔内安装阶梯大轴(5)，并用螺钉(I)、垫片(2 )把大轴(5 )与底座(3 )固结，其特征在于套轴(9 )套在大轴(5 )的下半段，能绕大轴(5 )旋转，套轴(9 )外表面突起一个长方体，螺钉(6 )从这个长方体的下底面旋入，从上底面旋出，旋出部分的螺尾处与件(7)连接，件(7)能绕螺钉(6)转动，不能沿螺钉
(6)的轴线移动。两侧有两层台阶的轴套(12)，套在大轴(5)上半段的靠近上端处，并用螺钉(14)固定在大轴(5)上。从轴套(12)的下层台阶起，从下至上依次安装固定滑杆(13)、长方体垫片(15)、固定滑杆(16)以及长方体垫片(22);长方体垫片(15)的作用是垫高固定滑杆(16)，使固定滑杆(13)与固定滑杆(16)在大轴(5)的两侧保持一定的上下距离，让滑块(28)、滑块(18)分别能在大轴(5)的两侧的固定滑杆(16)、固定滑杆(13)上滑动；并且当固定滑杆(13)拔出后，留有间隙，较容易地再插入，长方体垫片(22)的作用是垫高垫片
(23)，让固定滑杆(16)拔出后，留有间隙，较容易地再插入；固定滑杆(13)、固定滑杆(16)距离大轴(5)的轴心较远的一端分居在大轴(5)的两侧，到大轴(5)的轴心距离相等，并且在这两端上分别安装滑块(18)、滑块(28)，固定滑杆(13)与滑杆(16)长度、厚度相同，滑道宽度不同；旋动滑块(18)上的螺钉(21)把滑块(18)固定在固定滑杆(16)上，如果固定滑杆(16)较短，而焦距较大，固定滑杆(16)此时不能伸到螺钉(21)的正下方，螺钉(21)将向下穿过一孔，螺钉(21)是确定半焦距用的，把滑块(18)固定在固定滑杆(13)上；再旋动滑块(28 )上的螺钉(29 )，螺钉(29 )是确定半焦距用的，把滑块(28 )固定在固定滑杆(16 )上；在大轴(5)的上端用螺母(24)、垫片(23)向下，把固定滑杆(13)、长方体垫片(15)、固定滑杆(16)以及长方体垫片(22)之间压紧，并固定在轴套(12)上。螺钉(17)、螺钉(27)分别把线柱(19)、线柱(25)连接并固定在滑块(18)、滑块(28)的上底面，线柱(19)、线柱(25)的上端与底座(3)的下底面距离相等且高于大轴(5)的上端；线柱(19)、线柱(25)的上端平滑各有一垂直圆孔，绘制椭圆时，两圆孔内分别从上方穿进一条纱线(46)的一端，螺钉(20)、螺钉(26)分别从线柱(19)、线柱(25)的外侧横向旋入圆孔内，分别把纱线(46)的一端压住、固定；线柱(19)、线柱(25)的上端就是椭圆的两个焦点。组合体(32)的下半部分是横截面为工字形的滑块，安装在有直线形滑道的中心滑杆(10)上；该滑块的下底面中间部分安装笔套，笔套由件(30)和件(31)组成，笔套下端装入笔芯或钢针。组合体(32)的上半部分是与滑块底面垂直的单臂轴承架，单臂轴承架上安装轴承(34)，轴承(34)由3至4个螺钉(36)、3至4个垫片(37)以及轴承盖(33)固定在组合体(32)上半部分的单臂轴承架上，轴承(34)内安装悬臂轴(35)，悬臂轴(35)悬空一端为长方体。组合体(32)顶部安装手柄(45 )。槽轮(44 )成中心对称，槽轮(44 )的轴两端分别安装在轴承(42 )、轴承(43 )内，轴承
(42)、轴承(43)分别安装在轴承架(39)、轴承架(41)内。
[0066]该实施方案的轴承架(39)、轴承架(41)，分别用2至3个螺钉(38)、2至3个螺钉
(40)固结在悬臂轴(35)上的悬空一端的长方体的相对侧面，槽轮(44)的自转轴线与悬臂轴(35)的轴线的延长线垂直相交，垂足与槽轮(44)的中心重合；这样，不论悬臂轴(35)与槽轮(44) 一起绕悬臂轴(35)的轴心转动，还是槽轮(44)的自转，而槽轮(44)的中心在空间的位置都不变。
[0067]槽轮(44)的中心与笔尖的连线垂直于底座(3)的下底面；这样，笔尖就是槽轮(44)的中心在画板上的正投影。
[0068]槽轮(44)的中心略高于线柱(19)和线柱(25)的顶端，高多少，无严格限制；这样，经过槽轮(44)的中心和焦点的直线与画板所成的角大于零，并且绘制椭圆时线柱(19)、线柱(25)、大轴(5)对纱线没有阻拦干涉。
[0069]悬臂轴(35)平行于中心滑杆(10)的滑道，且悬空端指向大轴(5)的轴线；这样，绘制椭圆时，纱线对转动构件没有阻拦干涉。
[0070]安装槽轮(44)的轴承架(39)和轴承架(41)绕悬臂轴(35)的轴心旋转形成的圆柱面的下方，留有空间，这个空间对着固定滑杆(13)和固定滑杆(16);如果所绘制的椭圆过于扁平，焦距与长轴的长度很接近，那么，当槽轮(44)的中心在椭圆长轴端点时，固定滑杆
(13)或固定滑杆(16)的一端处在这个空间里，所以，这个空间的上下距离需大于固定滑杆
(13)、垫片(15)、固定滑杆(16)的厚度之和；这样，绘制椭圆时，固定零件对运动构件没有阻拦干涉。
[0071 ] 中心滑杆(10 )与套轴(9 )，用销钉(11)铰链，中心滑杆(10 )绕销钉(11)折叠后，中心滑杆(10)的一侧或两侧压在套轴(9)上端的底面上，且中心滑杆(10)上的滑道与底座
(3)的下底面平行；这样，绘制椭圆时，可以通过选择画笔的长使画笔对水平画板有一定的压力，且使槽轮(44)的中心与画板的距离处处相等。
[0072]此时，用一条纱线(46)穿越槽轮(44)的底槽，两端固定在焦点上，手持手柄拉直纱线(46)并使中心滑杆(10)绕大轴(5)转动，槽轮(44)的中心在平行于画板的空间平面上的轨迹就是椭圆，笔尖在画板上绘出的图形就是槽轮(44)的中心的轨迹在画板上的正投影。槽轮(44)的中心就是椭圆定义中的动点，当这个动点经过椭圆长轴端点时，因为槽轮(44)的底槽横截面的圆半径总不为零，近焦点的那段纱线所在的直线与画板所成的角大于零，而悬臂轴(35)转动所受的摩擦力很小，这时，手持手柄，施有拉直纱线并使中心滑杆
(10)绕大轴(5)的轴心转动的外力，使近焦点上的那段纱线对槽轮(44)的底槽圆柱面也同时产生一个拉力，这个拉力被槽轮(44)的槽底的圆柱面分解，分解得到的其中一个分力的力矩使悬臂轴(35)转动，同时两焦点上的直线段得以翻转，这个翻转使近焦点的那段纱线由转动在先变为转动在后，这就解决了每经过半个周期，两段纱线加绕180度的问题，也就是解决了缠绕打结的问题，而槽轮(44)的中心一动点的空间位置与悬臂轴(35)绕自身轴线转动无关，因此，只需拉直纱线(46)不停地让中心滑杆(10)绕大轴(5)转动，画笔就会连续不间断地准确地沿着椭圆作周期性的运动。
[0073]该方案的弹簧(8) —端与中心滑杆(10)固结，另一端与件(7)固结。根据画板是水平还是垂直的两种不同的情况，微调螺钉(6)，使画笔对画板保持适当的压力，不因笔尖稍有磨短，就着色不清。
[0074]本实用新型的装置在使用时，选取长度不等的纱线(46)，获得不等的长轴；松动螺母(24)，等距离反方向地移动固定滑杆(13)、固定滑杆(16)，获得不等的焦距，再拧紧螺母(24);有了不等的长轴、焦距，就可以绘制大小，形状不同的椭圆。若需要大幅度地改变椭圆的大小，只需拔出固定滑杆(13)、固定滑杆(16)，或再拔出中心滑杆(10)，再插入备用的其它长度的滑杆即可。
[0075]需要大幅度地改变椭圆的大小时，除了选换固定滑杆(13)、固定滑杆(16)、或者还有中心滑杆(10)，其他部分的规格、组装不变，整个系统的结构也不变；因此，即使有不同要求的人群，其它部分也可以做到规格统一，尽意地小型、轻便化，有效地降低生产成本。
[0076]使用该装置演示椭圆定义，不仅直观、形象、连续、清楚，而且较以往的方法:每画半个椭圆，就要翻动整理一下纱线，且要补画椭圆的端点，省时省力多了。
[0077]如果拧动该装置的组合体(32)上一侧的螺钉(47)，把组合体(32)定位在中心滑杆(10)上，撤出纱线(46)，该装置就是一个圆规。
【权利要求】
1.一种正投影法卧式椭圆规，设置底座(3)，底座(3)的下底面安装2至3个钢针(4)，把底座(3)固定在用来绘制椭圆的画板上；底座(3)的垂直圆孔内安装阶梯大轴(5)，并用螺钉(I)、垫片(2)把大轴(5)与底座(3)固结，其特征在于套轴(9)套在大轴(5)的下半段，套轴(9)外表面突起一个长方体，螺钉(6)从这个长方体的下底面旋入，从上底面旋出，旋出部分的螺尾处与件(7)连接，两侧有两层台阶的轴套(12)，套在大轴(5)上的靠近上端处，并用螺钉(14)固定在大轴(5)上；从轴套(12)的下层台阶起，从下至上依次安装固定滑杆(13)、长方体垫片(15)、固定滑杆(16)以及长方体垫片(22);固定滑杆(13)、固定滑杆(16)距离大轴(5)的轴心较远的一端分居在大轴(5)的两侧，到大轴(5)的轴心距离相等，并且分别安装滑块(18)，滑块(28);旋动滑块(18)上的螺钉(21)，把滑块(18)固定在固定滑杆(16)上，如果固定滑杆(16)伸不到螺钉(21)的正下方，让螺钉(21)穿过一孔把滑块(18)固定在固定滑杆(13)上；旋动滑块(28)上的螺钉(29)，把滑块(28)固定在固定滑杆(16)上；在大轴(5)的上端用螺母(24)、垫片(23)向下，把固定滑杆(13)、长方体垫片(15)、固定滑杆(16)以及长方体垫片(22)之间压紧，固定在轴套(12)上；螺钉(17)、螺钉(27)分别把线柱(19)、线柱(25)连接并固定在滑块(18)、滑块(28)的上底面；线柱(19)、线柱(25)的上端与底座(3)的下底面距离相等并高于大轴(5)的上端；线柱(19)、线柱(25)的上端平滑各有一垂直圆孔，两圆孔内分别从上方穿进一条纱线(46)的一端，螺钉(20)、螺钉(26)分别从线柱(19)、线柱(25)的外侧面横向旋入圆孔内，分别把纱线(46)的一端压住、固定；组合体(32)的下半部分是横截面为工字形的滑块，安装在有直线形滑道的中心滑杆(10)上，该滑块下底面安装笔套，笔套由件(30)和件(31)组成，笔套下端装入笔芯或钢针；组合体(32)上半部分是与滑块底面垂直的单臂轴承架，单臂轴承架上安装轴承(34)，轴承(34)由3至4个螺钉(36)、3至4个垫片(37)以及轴承盖(33)固定在组合体(32)上半部分的单臂轴承架上，轴承(34)内安装悬臂轴(35)，悬臂轴(35)悬空一端为长方体；组合体(32)顶部安装手柄(45);用于拉紧纱线(46)的槽轮(44)，成中心对称，槽轮(44 )的轴两端分别安装在轴承(42 )、轴承(43 )内，轴承(42 )、轴承(43 )分别安装在轴承架(39)、轴承轴架(41)内；轴承架(39)与轴承架(41)分别用2至3个螺钉(38)、2至3个螺钉(40)固结在悬臂轴(35)的悬空一端的长方体的相对侧面上，槽轮(44)的自转轴线与悬臂轴(35)的轴线的延长线垂直相交，垂足与槽轮(44)的中心重合；槽轮(44)的中心与笔尖的连线垂直于底座(3)的下底面；槽轮(44)的中心高于线柱(19)和线柱(25)顶端；悬臂轴(35)平行于中心滑杆(10)的滑道，且悬空端指向大轴(5)的轴线；安装槽轮(44)的轴承架(39 )和轴承架(41)，绕悬臂轴(35 )的轴心旋转形成的圆柱面下方，留有空间，这个空间对着固定滑杆(13)和固定滑杆(16)，这个空间的上下距离，大于固定滑杆(13)、长方体垫片(15)、固定滑杆(16)的厚度之和；中心滑杆(10)与套轴(9)用销钉(11)铰链，中心滑杆(10)绕销钉(11)折叠后，中心滑杆(10)的一侧或两侧压在套轴(9)上端的底面上，且中心滑杆(10)的滑道与底座(3)的下底面平行，弹簧(8)的一端与中心滑杆(10)固定，另一端与件(7)固定。
【文档编号】B43L11/045GK204196529SQ201420484654
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】王一帆 申请人:王一帆