专利名称：一种可批量生产的欹器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于欹器领域，具体涉及一种可批量生产的欹器，可作为盛、排水 容器，宥坐之器，儿童玩具以及教学用具。
背景技术：
欹(音ql奇)器，又常被称作“歌器”、“宥器”，是我国古代劳动人民在生产 实践中的创造发明的。这种欹器是盛水容器，支点偏置；无水时，它向一边略微倾斜； 注约一半的水时，变为正立；盛满水时，立即向另一边倾倒；水不满时，则可稳定地挂 在特定的支架上。古人将其置于案侧，名为“宥坐”，作劝告之器。《荀子·宥坐》 云，孔子在鲁桓公庙前，看到过欹器，他说“吾闻宥坐之器者，虚则欹，中则正，满 则覆。”世人以此警戒自己满招损，谦受益。欹器在我国古代其制造极为困难，且为手工单件制造，存世量极少就足以证明 这一点。现在，其制造方法久已失传，对于欹器究竟是一种什么样的器具，可采用何种 材料？其形状如何？至今未有定论。据公开文献的报道，目前仅仅只有我国故宫博物院 里，陈设有一对1895年间的“光绪御制”的高45.5厘米、长18.7厘米、宽14厘米的铜 质鎏金欹器。有公开文献《悬挂式欹器的静力学分析及简化设计》王永礼、张秉伦(淮南 师范学院物理系，淮南232001)(中国科技大学科技史与考古系，合肥230026)，指出的 欹器为不规则容器，其制造繁琐，并需反复试验，仅适用于单件生产。我国专利指出的一种欹器(公开号为CN2380972)，采用平衡控制机构与盛水 容器，盛水容器具有开口偏置空腔，盛水容器偏置多余处开有通孔或设有空腔；在盛水 容器设有对称吊耳，吊耳上固定有刀轴，刀轴穿过吊板，吊板与吊绳相连，吊绳另一头 与平衡控制机构相连；盛水容器的开口外周边缘开有可卡住吊绳的缺口。该欹器注水后 可由倾斜至竖直，再注水到一定程度欹器倾覆将水倒出。其结构复杂，还需要采用平衡 控制机构，与我国传统的欹器有很大的不同。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种可批量生产的欹器，简化其结构形式，并采用 简单的方法确定其回转轴心，解决欹器只能单件手工制造，不能进行批量生产的问题。所述一种可批量生产的欹器，包括开口容器，在开口容器上设有对称耳轴，其 特征是所述容器的内、外壁均为规则形状的回转轴线，其回转轴线分别为，回转轴线 相互平行；所述耳轴分别与容器外壁左右对称回定连接，且处于同一轴线上；其耳轴线 与回转轴线所在平面垂直，并与剖平面相交于点，容器可绕耳轴转动。所述回转轴线的间距不超过容器的总高的3% ；所述容腔的形心高于容器的形 心，且高度差不小于容器总高度的15%。所述容器采用材料质地均勻的塑料、环氧树脂、玉石或其他材质制成，其密度在 1.5Kg/cm3_3.6Kg/cm3。所述容器还应满足下列关系式P容器XV容器=2 3P溶液XV容腔1/2;P溶液X V容腔=0.8 1.2 P容器X V容器；式中ρ容器——容器的密度；P溶液——液体的密度；V容器——容器的体积；V容腔1/2——容腔1/2高度处液体的体积；V容器——容腔总容积。容器的两个耳轴可采用绳索悬挂，也可支架支撑，整个容器可绕耳轴转动。欹 器是在容器的重心、重量不变的情况下，通过液面的变化使得容腔内液体的重心、重 量、力臂，以及容器的重力臂发生改变，自动实现欹器的转动、倾覆。本实用新型结构新颖，设计合理，其内、外壁均采用规则形状的旋转曲面，简 化了其结构形式；由于对其有关参数之间的关系进行了限定，其回转轴心采用简单的数 学公式计算，可方便、快速确定位置，因而有效地解决了欹器只能单件手工制造，不能 批量生产的问题。不仅可作为盛水、排水容器，宥座之器，还可用于儿童玩具以及教学 用具。
。图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1的侧视图；图3为本实用新型欹器转动轴心定位示意图；图4为容器的重心、容腔内残液重心变化曲线示意图；图中1、2-容器的内、外壁，3、4-耳轴，5-容器内壁回转轴线，6_容器外 壁回转轴线，7-容腔的形心，8-容器的形心，9-耳轴轴线，10-容腔内残液重心变化曲 线，11-耳轴轴线交点，12-容腔形心7与容器形心8的连线，13-平衡点，14-平行线， 15-垂线，16-交点，17-容器的重心绕耳轴轴线交点11的旋转曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明，图1、2中，所述可批量生产的欹 器，包括开口容器，在开口容器上设有对称耳轴，其特征是所述容器的内、外壁1、2 均为规则形状的回转轴线，其回转轴线分别为5、6，回转轴线5、6相互平行；所述耳轴 3、4分别与容器外壁左右对称回定连接，且处于同一轴线上；容器可绕耳轴3、4转动。所述容器总高度不小于其最大回转半径的2倍；所述回转轴线5、6的间距不超 过容器的总高的3%;所述容腔的形心7高于容器的形心8，且高度差不小于容器总高度 的 15%。所述容器抢采用材料质地均勻的塑料、环氧树脂、玉石或其他材质，其密度在 1. 5Kg/cm3-3. 6Kg/cm3。所述容器还应满足下列关系式P容器XV容器=2 3P溶液XV容腔1/2;[0029]ρ溶液X V容腔=0.8 1.2 P容器X V容器；式中ρ容器——容器的密度；P溶液——液体的密度；V容器——容器的体积；V容腔1/2——容腔1/2高度处液体的体积；V容器——容腔总容积。耳轴3和4的轴线位置采用以下简单方法确定作连接容腔的形心7，容器的形 心8的连线12，首先确定该连线12上“中则正”平衡点13的位置根据静力学平衡的原理在容器直立状态下ρ容器X V容器XLl = P溶液X V容腔1/2XL2式中Ll——平衡点13与形心8的距离；L2——平衡点13与形心7的距离；因而L2 = 2 3L1，即平衡点13在连线12上靠近形心8约1/3 1/4处。 过平衡点13做容器内壁回转轴线5的平行线14，与过形心8做轴线5的垂线15相交与 16点；用点16为圆心，形心8到点16的距离为半径画圆(该半径应大于耳轴3、4的半 径)，该园与线14的交点即为耳轴轴线9与容器内壁回转轴线5和容器外壁回转轴线6所 在平面的交点11的位置，即耳轴轴线9 (容器的旋转轴线)穿过交点11，在形心7、形心 8之间，在其连线12的下方，形心8的上方非常靠近形心8之处。本实用新型的操作流程为如图4所示，本实用新型的耳轴轴线9位置(交点 11)，在其连线12的下方，形心8的上方非常靠近形心8之处。根据力学原理，A..当容 器内无液体时，在容器重力矩作用下，容器微微向左偏斜；B.注约一半的水时，由于容 器重力矩与容腔内液体重力矩相平衡，容器转为直立；C.水接近盛满时，容腔内液体重 力矩大于容器重力矩，容器向右边倾倒；在倾倒的过程中，由于耳轴交点11非常靠近容 器形心8，其容器的重心绕耳轴交点11的旋转曲线17为直径很小的园，因而容器重力矩 变化很小，容腔内液体由于溢出使得其重力变小，但由于容腔内残液重心变化曲线10为 一个向右突出的弧线，使其力臂的增加，其力矩大于容器重力矩，因而其液体倾空，其 后在容器重力矩作用下返回微微向左偏斜状态。
权利要求1.一种可批量生产的欹器，包括开口容器，在开口容器上设有对称耳轴，其特征 是所述容器的内、外壁(1、2)均为规则形状的回转曲面，其容器内壁回转轴线(5)与 容器外壁回转轴线(6)相互平行；所述耳轴(3、4)分别与容器外壁左右对称固定连接， 且处于同一轴线上；其耳轴轴线(9)与容器内壁回转轴线(5)及容器外壁回转轴线(6)所 在平面垂直，并与其平面相交于耳轴轴线交点(11)，容器可绕耳轴(3、4)转动。
2.根据权利要求1所述的可批量生产的欹器，其特征是所述容器总高度不小于其 最大回转半径的2倍；所述容器内壁回转轴线(5)与容器外壁回转轴线(6)的间距不超过 容器的总高的3% ；所述容腔的形心(7)高于容器的形心(8)，且高度差不小于容器总高 度的15%。
3.根据权利要求1所述的可批量生产的欹器，其特征是所述容器采用材料质地均 勻的塑料、环氧树脂、玉石制成，其密度在1.5Kg/Cm3-3.6Kg/Cm3。
4.根据权利要求1所述的可批量生产的欹器，其特征是所述容器还应满足下列关 系式P容器XV容器=2 3P溶液XV容腔1/2P溶液X V容腔=0.8 1.2 P容器X V容器 式中P容器一容器的密度； P溶液——液体的密度； ν容器一容器的体积； V容腔1/2——容腔1/2高度处液体的体积； ν容器一容腔总容积。
专利摘要一种可批量生产的欹器，包括开口容器，在开口容器上设有对称耳轴，其特征是所述容器的内、外壁(1、2)均为规则形状的回转曲面，其容器内壁回转轴线(5)与容器外壁回转轴线(6)相互平行；所述耳轴(3、4)分别与容器外壁左右对称回定连接，且处于同一轴线上；容器可绕耳轴(3、4)转动。本实用新型提出的一种可批量生产的欹器，由于其内、外壁均采用规则形状的旋转曲面，简化了其结构形式；由于对其有关参数之间的关系进行了限定，其回转轴心采用简单的数学公式计算，可方便、快速确定位置，因而有效地解决了欹器只能单件手工制造，不能批量生产的问题。
文档编号B65D8/06GK201793082SQ201020162699
公开日2011年4月13日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者喻稚 申请人:喻稚