专利名称：椭圆规的制作方法
技术领域：
本实用新型是用来画椭圆的器械。
现在人们画椭圆多数是使用直尺和圆规作很多点，再将这些点顺次连成光滑曲线，画出椭圆的近似图形。有的是取一条定长的细绳，把它的两点固定在画图板上的两点，用铅笔尖把细绳拉紧，使笔尖在图纸上移动，画出椭圆。利用这种方法画椭圆，如果已知条件是长半轴和短半轴的长，细绳的长度需要计算。也有的是利用事先制好的椭圆板来画椭圆。我国现行教材高中课本《平面解析几何》(甲种本)在167页介绍的椭圆规，它有一个十字形的金属板，由于金属板的大小是固定的，所画椭圆的大小范围受到了限制，特别是比金属板小的椭圆不易画出，而且在画的过程中需要倒手，不能一次性完成。
本实用新型的目的是要提供一种能根据椭圆标准方程，一次性完成椭圆的器械，能画出变化范围很大的各种椭圆。
本实用新型的目的是这样的实现的。有一根可竖直扎在纸面的主轴，主轴上端通过变速箱里三个啮合着的齿轮连着能绕主轴转动的转动杆，转动杆的下端连着小圆规(后边称副规)，转动杆和主轴间可以张开不同的角度，画椭圆时转动杆绕着主轴逆时针(或顺时针)转动一周，同时由于齿轮传动，转动杆带着副规绕副规的对称轴线顺时针(或逆时针)自转两周，副规带有画笔的一脚(后边称画脚)就画出一个椭圆。副规的另一脚(后边称参考脚)是一根钝针，画椭圆时不留痕迹。
本实用新型有以下优点(1)画椭圆时只要让转动杆绕主轴转动一周，即可画出椭圆，可见本实用新型画椭圆，象用圆规画圆一样方便，可一次性完成。(2)本实用新型的主轴脚、画脚、参考脚用来确定所画椭圆的长半轴和短半轴的长度，因此可根据标准方程画出椭圆。(3)转动臂和主轴之间的夹角以及副规两脚间的夹角，可以任意调整，所以能画出变化范围很大的椭圆。
本实用新型的原理和机构由附图给出。
图1、图2是椭圆规的原理图，图3是椭圆规的结构图。如
图1所示，大圆半径R＝a，小圆半径r＝b，射线l与小圆相交于P，与大圆相交于Q，从X轴转过α角时，从P点引X轴的平行线，从Q点引Y轴的平行线交于M，点M
，所以点M为 (x2)/(a2) ＋ (y2)/(b2) ＝1上的一点，P、Q的中点为H，HM与l的夹角β＝2α。由图2所示的椭圆规就是根据α与β的变化率为12设计的转动杆带着副规以ω的转速逆时针绕主轴旋转，同时以2ω的转速顺时针自转，副规的画脚的轨迹为椭圆。
下图结合图3具体说明椭圆规的构造细节及工作情况。该椭圆规的主轴由主轴杆(1)、固定螺丝(2)、主轴套(4)组成。主轴套(4)上端牢牢固定着主轴齿轮(3)，它们之间不能活动。与主轴齿轮(3)啮合的是中间齿轮(6)，与中间齿轮啮合的是转动杆齿轮(7)，三个齿轮都装在一个小盒子里，叫变速箱(5)，变速箱上部有手柄(16)，主轴(1)穿入主轴套(4)和变速箱手柄(16)中。中间齿轮(6)的轴支承在变速箱(5)内的上下壁上，它的作用是使转动杆齿轮(7)的自转方向符合画椭圆的要求，它再不和别的元件连接。转动杆齿轮(7)的下端通过变向纽(10)和转动杆(9)上端相连。转动杆(9)的下端通过另一变向纽(10)与连接器(11)相连。连接器(11)下端的套内插着副规手柄(12)。变向纽(10)的中间是一个金属小球，在小球的同一大圆上打四个小孔，孔距要相等，两个金属半圆环各自的两端扣入相对的两个孔内。变向纽的特征，保证了转动杆齿轮(7)、转动杆(9)、副规三者可在不同的方向同步自转。固定杆(8)的作用是将转动杆(9)固定在某一倾斜位置，使转动杆(9)在转动过程中倾斜度保持不变。所以固定杆(8)的两端既可转动又不易转动。转动杆(9)和固定杆(8)构成一个平行四边形结构，可保证副规在转动过程中始终保持直立状态。
使用椭圆规时，首先拧松固定螺丝(2)，使主轴套(4)可以上下滑动，主轴脚、参考脚(1)和画脚(1)在同一直线上，使主轴脚和画脚(1)间的距离等于长半轴(a)长，和参考脚(1)的距离等于短半轴(b)长，旋紧固定螺丝(2)，使主轴杆(1)不能在主轴套(4)内转动。将主轴脚竖直扎入纸面，这时主轴、主轴套(4)以及主轴齿轮(3)都不能转动，用手指转动变速箱手柄(16)，让变速箱(5)带着转动杆(9)绕主轴旋转。这时，由于主轴齿轮(3)不能动，于是中间齿轮(6)和转动杆齿轮(7)被迫转动，当转动杆(9)绕主轴逆时针旋转一周时，由于齿轮传动，转动杆(9)带着副规绕着副规的对称轴线顺时针自转两周，副规的画脚即在纸上画下椭圆，这个椭圆的方程是 (x2)/(a2) ＋ (y2)/(b2) ＝1。在上述过程中副规的参考脚(1)的轨迹也是一个椭圆，方程是 (y2)/(a2) ＋ (x2)/(b2) ＝1。因为参考脚是根钝针，没有留下痕迹。
权利要求1.椭圆规的特征在于有一个主轴及主轴上端由变速箱(5)里三个啮合着的齿轮通过一个变向纽(10)与转动杆(9)相连，转动杆(9)的下端通过另一变向纽(10)和副规相连。
2.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征是变速箱(5)内有三个啮合着的齿论，这三个齿轮分别是固定在主轴套(4)上的主轴齿轮(3)、中间齿轮(6)和转动杆齿轮(7)，由于主轮齿轮(3)与转动杆齿轮(7)的齿数比为21，所以转动杆(9)绕着主轴逆时针(或顺时针)转动一周时，转动杆(9)带着副规顺时针(或逆时针)自转两周。
3.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征是变向纽是由一个小金属球的大圆上打四个小孔，孔距相等，再把两个半圆环各自的两端扣入相对的两孔内，变向纽(10)的作用是使转动齿轮(7)、转动杆(9)以及副规可在不同的方向同步自转。
专利摘要椭圆规是用来画椭圆的器械。是由一根可竖直扎在纸面的主轴，主轴上端通过变速箱(5)里三个啮合着的齿轮连着一根能绕主轴转动的转动杆(9)，转动杆(9)下端连着副规构成。转动杆(9)和主轴间可以张开不同的角度。当转动杆、(9)绕主轴逆时针旋转一周时，转动杆(9)带着副规同时顺时针自转两周，副规的画脚(14)就在纸面上画出椭圆。该椭圆规是用来画椭圆的。画椭圆可一次性完成。
文档编号B43L11/00GK2065988SQ8921663
公开日1990年11月21日 申请日期1989年9月9日 优先权日1989年9月9日
发明者高毅刚 申请人:高毅刚