专利名称:门型多能圆柱圆锥截面曲线规的制作方法
一种绘图规的改进。
现有绘制圆锥曲线的仪器和规有三类一是单功能的，仅能绘椭圆或双曲线或抛物线等；二是圆锥曲线绘图仪，带有比例尺等复杂结构的绘图仪器(西德的，专利号为DT－2325782)和带有直尺，划线板、拉杆等复杂结构的绘图仪器(苏联的，专利号SU－539790)；三是圆锥曲线规(中国的，专利申请号为85200874)虽能画椭圆、双曲线、抛物线，但其结构较复杂，没有保证规体平面垂直于纸平面π的装置，且需间接作图换祘等。
本实用新型综合正圆柱和多种正圆锥截面曲线成图规律，用简单的结构和方法按多种类型已知条件用相应通用方法绘制双曲线、抛物线和椭圆。是一种具有一线多法成图功能和把圆锥平面曲线投
绘制到曲面上成空间立体曲线的实用绘图规。
本实用新型的结构是主腿(5)系统和三叉副腿(15)系统分别由螺帽(8)和螺钉(13)固定在定位板(12)，主腿(5)的轴线和三叉副腿(15)的轴线均垂直于定位板(12)的下平面。在三叉副腿(15)系统中，定位套筒(16)套在三叉副腿(15)上，可绕其转动和沿其轴向滑动。定位套筒(16)下端和支撑腿(18)上端的侧面贴紧，由螺钉(17)把其铰链在一起可成任一张角。三叉副腿(15)的下端是三叉尖形的，其三叉尖三点共线，此线垂直于三叉副腿(15)轴线。三叉副腿(15)系统是支撑规体并使规体平面与绘图面构成倾角，即主腿(5)轴线与绘图面之间的倾角。主腿(5)系统中，附有规柄(10)的主腿(5)装在主套筒(7)中，而主套筒(7)装在定位板(12)的槽中，由螺帽(8)固定。这就是说，绘图过程中，三叉副腿(15)系统与定位板(12)及主套筒(7)在空间静止不动，运动的部分仅仅是主腿(5)系统。主腿(5)在主套筒(7)中可自由旋转和轴向滑动。当二个定位环(6)和(9)向主套筒(7)靠拢并分别由螺钉(14)和(11)固紧时，主腿(5)只能转动。主腿(5)下端的轴线侧面跟笔套筒(2)上端的轴线侧面由螺钉(4)铰链可成任一张角。当主腿(5)运动就带动笔套筒(2)内只能伸缩的或由螺钉(3)固紧的绘笔(1)作复合运动，从而完成绘制椭圆、抛物线、双曲线等功能。由于这样的结构中具有绘笔(1)的笔杆是可伸长缩短的。因此，当在平面上调整好规体各部件角度和长度等达到绘制所需平面圆锥曲线图形后，只要固定三叉副腿(15)尖和支撑腿(18)尖于曲面上，就可把平面圆锥曲线投影绘制在曲面上成为空间立体曲线。这是现有技术未能达到的。
与现有技术比较，除结构简单外，还具有一线多法成图功能，操作便利，对多种类型的已知条件，一般无需间接作图等换算就可直接利用，只调整二个张角便能灵活地绘出所需圆锥曲线。
附图图1、门形多能圆柱圆锥曲线规示意图图2、正圆锥截面法(一)绘椭圆和双曲线示意图图3、正圆锥截面法(一)绘抛物线示意图图4、正圆锥截面法(二)绘椭圆、双曲线、抛物线示意图图5、正圆柱截面法绘椭圆示意图甲、正圆锥截面法(一)绘圆锥曲线在平面π上已知圆锥曲线上相异的二点H和F，其到曲线的对称轴LG的距离分别为HG＝h，FL＝l，LG＝f，而O≤l＜h，其中当曲线为有心的椭圆和双曲线时，则取FL，HG为曲线对称轴同侧(椭圆则在长短轴同侧)的情形，欲绘出此圆锥曲线。
在该条件下，可绘制椭圆、双曲线、抛物线各一条。而在绘图过程中，适当控制截取二个张角α＜ (π)/2 (正圆锥的母线与锥轴交角)和β≤ (π)/2 (锥轴与π面交角)，则当α＜β时为椭圆，α＞β时为双曲线，α＝β时为抛物线。这就是据三个已知长度，先α后β调这二个张角实现绘图的思路。
一、绘制椭圆和双曲线的步骤如下(图2的说明)步1、在平面π上作FL和HG均垂直于LG，使FL＝l，HG＝h，LG＝f，其中O≤l＜h。
步2、使笔套筒(2)与主腿(5)同轴，锁紧螺钉(4)，把绘笔(1)尖放在G上，再把三叉副腿(15)的三叉尖放在HG的延线上固定不变。绘椭圆时，把主腿(5)向上滑些，以保证α＜β；绘双曲线时，把主腿(5)向下滑些，以保证α＞β(绘抛物线时，应使主腿(5)适中些，以保证α＝β)松开螺钉(4)，两定位环(6)和(9)靠拢主套筒(7)，由螺钉(14)和(11)锁紧，使主腿(5)只能旋转。把绘笔(1)尖放在H点上，锁紧螺钉(4)，倾斜规体，把绘笔(1)尖放在F点上，且把支撑腿(18)尖放在π上，锁紧螺钉(17)，支撑规体。旋转绘笔(1)则笔尖在π上绘出所需椭圆和双曲线。
二、绘制抛物线的步骤如下由于绘制抛物线时，锥轴不能过焦点，且必须α＝β，现以尝试法为例(图3的说明)
步骤1在平面π上作FL和HG均垂直于LG，MN平行于LG，使FL＝l，HG＝h，LG＝f，其中O≤l＜h，在LG上先任选点E，过E作ER垂直于LG，把绘笔(1)尖放在E上，三叉副腿(15)的三叉尖放在ER上，过这三点作三条均平行于LG的线n1，n2，n3。
步骤2微倾规体，把支撑腿(18)尖放在π上，锁紧螺钉(17)松开螺钉(4)，把笔套筒(2)放在MN上，使其轴线平行于MN，锁紧螺钉(4)，微锁紧靠拢的二定位环(6)和(9)的螺钉(14)和(11)，使得对主腿(5)轴向用力时仍可沿主套筒(7)轴向滑动，不用力时不能滑动只可转动。
步驟3靠主腿(5)在主套筒(7)中用力滑动，把绘笔(1)尖放在H点上，旋转绘笔(1)，若绘笔(1)尖落到F点，则转步4；否则，让三叉副腿(15)的三叉尖在n1，n2，n3滑动一点，支撑腿(18)尖仍在π上，重做步3。
步驟4锁紧螺钉(14)和(11)，旋转绘笔(1)，则可在π上绘出所需抛物线来。
三、该圆锥截面法(一)绘圆锥曲线，包括了已知曲线上点H到对称轴的距离HG＝h，F为曲线顶点，FL＝l＝0，G到曲线顶点F距离FG＝f这特殊情况绘制诸曲线步骤简单些。而LF＝l＝0这情形，又包括了已知曲线的焦点G到顶点F距离GF＝f和过焦点的半正焦弦长HG＝P时的绘图。此时只能绘出一个特殊的圆锥曲线来，当P＜2f时为椭圆，P＞2f时为双曲线，P＝2f时为抛物线。
乙、正圆锥截面法(二)绘圆锥曲线(图4的说明)在平面π上已知曲线的焦点到准线距离m，又已知曲线过焦点的半正焦弦长为P，在这样已知条件下，只可作唯一的圆锥曲线。因当P＜m时为椭圆，P＞m时为双曲线。P＝m时为抛物线。又当正圆锥只一条母线垂直于平面π并交于F，且在此母线上，锥顶S到π距离SF＝m，锥轴交π于G，FG＝P，则截线在π上为唯一的符合已知条件的圆锥曲线。步骤如下步骤1、在平面π上作EB垂直于BG，使EB＝P，BG＝m，连接EG，作GL垂直于EG，在EG内取点R和F，使GF＝FR＝EB＝P，再在π上作MN平行于GE。
步骤2、状态1中，让主腿(5)和笔套筒(2)同轴，锁紧螺钉(4)，把绘笔(1)尖放在G上，再把三叉副腿(15)的三叉尖放在GL上固定不变，状态Ⅱ中，松开螺钉(4)，稍微倾斜规体，把支撑腿(18)尖放在π上，锁紧螺钉(17)，把笔套筒(2)平放在MN上，使其轴线平行于MN，锁紧螺钉(4)，再把绘笔(1)尖放在E点上，锁紧螺钉(3)，松开螺钉(4)。状态Ⅲ中，把绘笔(1)尖放在G点上，把二定位环(6)和(9)向主套筒(7)靠拢并由螺钉(14)和(11)锁紧，使得主腿(5)只能转动。松开螺钉(17)，把绘笔(1)尖放在R点上，让支撑腿(18)尖放在π面上，锁紧螺钉(17)，松开螺钉(3)，把绘笔(1)尖放在F点上，锁紧螺钉(4)，旋转主腿(5)，则绘笔(1)尖在π面上绘出符合条件的圆锥曲线。
丙、正圆柱截面法绘椭圆(图5的说明)平面π与正圆柱轴线交角在0～ (π)/2 间，则π截正圆柱面的截线是椭圆，椭心O正好在轴线上。
已知长半轴a和短半轴b，欲绘出椭圆其步骤如下
在平面π上作OB垂直于OA。使OB＝b，OA＝a，让主腿(5)与笔套筒(2)同轴，锁紧螺钉(4)，把绘笔(1)尖放在O点，再把三叉副腿(15)的三叉尖放在BO的延线上固定不变。锁紧螺钉(3)，松开螺钉(4)，把绘笔(1)尖放在B点上，锁紧螺钉(4)，再把绘笔(1)尖放在A点，支撑腿(18)尖放在π上，锁紧螺钉(17)，使规体定位。让主腿(5)在主套筒(7)内转动和轴向滑动，则绘笔(1)尖在π面上可绘出所需椭圆。
权利要求
1.一种由主腿(5)、笔套筒(2)、绘笔(1)、三叉副腿(15)、支撑腿(18)和定位板(12)所组成的绘图规。其特征是主腿(5)在装于定位板(12)槽内的主套筒(7)中转动和轴向滑动，其下端轴线侧面与笔套筒(2)上端轴线侧面铰接，两轴线可成任一张角，绘笔(1)在笔套筒(2)中轴向滑动或固定；三叉副腿(15)上端装入定位板(12)，中间套装着对其转动和滑动的并与支撑腿(18)铰接的定位套(16)，下端三叉尖三点共线。
2.按权利要求
1所述的绘图规，其特征是主腿(5)的轴线和三叉副腿(15)的轴线均垂直于定位板(12)的下平面；三叉副腿(15)下端三叉尖三点共线平行于定位板(12)槽的中心线。
专利摘要
本实用新型属绘图仪器。据圆柱及多种正圆锥截面曲线成图规律，设计附有主套筒、笔套筒、绘笔的主腿与附有支撑腿的三叉副腿，通过定位板组成的门形多能圆柱圆锥截面曲线规。从而在一种绘图规上解决了绘制符合多类已知条件的椭圆、双曲线、抛物线，且可一线多法绘制，还可把这些平面曲线投影到空间曲面上使曲线立体化。由于结构简单，制造容易，使用灵活方便，可广泛用于科研、生产、工艺美术、教学等方面。
文档编号B43L11/02GK86200441SQ86200441
公开日1986年12月24日 申请日期1986年2月6日
发明者万金华 申请人:万金华导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan