一種曲線繪制方法和一種用于實(shí)施該方法的曲線繪制儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種曲線繪制方法和一種用于實(shí)施該方法的曲線繪制儀，所述曲線繪制方法包括如下步驟：1）使N條繪圖臂首位相連，在第N條繪圖臂上設(shè)置用于畫線的畫筆部件,N≥2；2）使第n條繪圖臂繞第n轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并使第n+1條繪圖臂在隨所述第n條繪圖臂繞第n轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第n轉(zhuǎn)軸平行的第n+1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),n<N；3）調(diào)整相鄰兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第N轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或繪圖臂的角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線。
【專利說(shuō)明】一種曲線繪制方法和一種用于實(shí)施該方法的曲線繪制儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種曲線繪制方法和一種用于實(shí)施該方法的曲線繪制儀，本發(fā)明可應(yīng) 用于高等數(shù)學(xué)教學(xué)及研究等領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 高等數(shù)學(xué)中一些重要曲線如玫瑰線，由于變化復(fù)雜，難以手繪，不利于科研人員和 學(xué)習(xí)者對(duì)其變化特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究，也阻礙了藝術(shù)愛好者的創(chuàng)作。
[0003] 人們往往知道這些曲線的坐標(biāo)系方程，如三葉玫瑰線極坐標(biāo)方程為P = Acos (3β)，四葉玫瑰線極坐標(biāo)方程為P =Acos (2β)，這些玫瑰曲線的極坐標(biāo)方程很簡(jiǎn) 單，基本形式均為：P =Acos (ηβ)，即任意一點(diǎn)的極半徑P是角度β的函數(shù)，其直角坐標(biāo) 方程為：x = Asin ( β ) cos (η β )，y = Acos ( β ) cos (η β )。這些玫瑰線線條優(yōu)美，應(yīng)用廣泛， 但難以用手繪制，這使學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中難以進(jìn)一步學(xué)習(xí)和了解這些玫瑰線的特點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一發(fā)明目的是提供一種能繪制直線、圓、橢圓、M葉玫瑰線（M3 3)等 多種曲線的曲線繪制方法。
[0005] 本發(fā)明的第二發(fā)明目的是提供一種用于實(shí)施上述方法的曲線繪制儀。
[0006] 本發(fā)明的第一發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種曲線繪制方法，其特征在于， 包括如下步驟：
[0007] 1)使N條繪圖臂首位相連，在第N條繪圖臂上設(shè)置用于畫線的畫筆部件，N彡2 ;
[0008] 2)使第η條繪圖臂繞第η轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并使第η+1條繪圖臂在隨所述第η條繪圖臂 繞第η轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第η轉(zhuǎn)軸平行的第η+1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，η〈Ν ;
[0009] 3)調(diào)整相鄰兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第N轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或繪圖 臂的角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線，所述曲線包括直線、圓、 橢圓和M葉玫瑰線等，M彡3,所述曲線的坐標(biāo)方程如下：
[0010] X = L1X COS (W1X t) +L2 X COS (W2 X t) +L3 X COS (W3 Xt)+... +Ln X COS (Wn X t)
[0011] Y = L1X SIN (W1 Xt)+L2 X SIN (W2 Xt)+L3 X SIN (W3 Xt)+. . . +LnX SIN (ffNX t)
[0012] L1, L2, L3, ...，Ln表示第1轉(zhuǎn)軸與第2轉(zhuǎn)軸，第2轉(zhuǎn)軸與第3轉(zhuǎn)軸，第3轉(zhuǎn)軸與第4 轉(zhuǎn)軸，...，第N轉(zhuǎn)軸與畫筆部件之間的距離，W 1, W2, W3，... Wn為第1，2,3, ... N條繪圖臂的 角速度，t為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
[0013] 反之，即坐標(biāo)方程符合上述通式的曲線都可以采用本發(fā)明的方法繪制，有利于科 研人員和學(xué)習(xí)者對(duì)某些曲線的變化特性進(jìn)行進(jìn)一步的研究，啟發(fā)藝術(shù)愛好者的創(chuàng)作熱情。
[0014] 本發(fā)明的第二發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于實(shí)施上述方法的曲線繪 制儀，其特征在于，包括畫筆部件、齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和N條繪圖臂，N條繪圖臂首位相連，畫筆 部件安裝在第N條繪圖臂上且能沿其移動(dòng)，齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于每相鄰的兩個(gè)繪圖臂間，各 齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)彼此相連；
[0015] 驅(qū)動(dòng)第1條繪圖臂繞第1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，位于第1條繪圖臂與第2條繪圖臂之間的齒 輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)中的所述第1條繪圖臂驅(qū)動(dòng)運(yùn)作，并帶動(dòng)后續(xù)各齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)作，使 第Π +1條繪圖臂在隨所述第η條繪圖臂繞第η轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第η轉(zhuǎn)軸平行的第n+1 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0016] 調(diào)整相鄰兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第N轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或通過 所述齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變繪圖臂的角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲 線，所述曲線包括直線、圓、橢圓和M葉玫瑰線等，M > 3。
[0017] 本發(fā)明的裝置只需驅(qū)動(dòng)第1條繪圖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，其它繪圖臂在齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下 自動(dòng)動(dòng)作，使本發(fā)明的曲線繪制儀操作簡(jiǎn)單，無(wú)需借助其它設(shè)備即可完全手動(dòng)繪制出各種 類型的曲線。
[0018] 作為本發(fā)明的推薦實(shí)施方式：所述齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪組件、行星輪組件和 惰輪組件，所述太陽(yáng)輪組件包括太陽(yáng)輪支架和套裝其上固定不動(dòng)的太陽(yáng)輪齒輪組，所述太 陽(yáng)輪齒輪組由一個(gè)以上的太陽(yáng)輪組成，所述行星輪組件包括行星輪支架和套裝其上能繞其 轉(zhuǎn)動(dòng)的行星輪，所述惰輪組件包括惰輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的惰輪，所述行星輪支 架、太陽(yáng)輪支架、惰輪支架一起垂直安裝在第η條繪圖臂上，且惰輪支架位于其余兩支架之 間，所述惰輪一側(cè)與一太陽(yáng)輪嚙合，另一側(cè)與所述行星輪嚙合，用于兩者之間傳動(dòng)，所述第η 條繪圖臂能繞該繪圖臂上作為第η轉(zhuǎn)軸的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，所述太陽(yáng)輪支架、行星輪支架 和惰輪支架至少一個(gè)與所述第η繪圖臂之間可拆卸式連接，以便改變與所述惰輪嚙合的 太陽(yáng)輪的齒數(shù)，調(diào)整繪圖臂的角速度；
[0019] 相鄰的兩齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，后一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪支架即為前一個(gè)齒輪 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星輪支架，后一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪和前一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星輪共 同套裝在一個(gè)支架上；
[0020] 第η+1條繪圖臂固定在安裝于第η條繪圖臂上的行星輪支架上的行星輪上，隨其 同步轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0021] 第η+1條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架，太陽(yáng)輪齒輪組和第η條繪圖臂固定在一起，使太 陽(yáng)輪不能繞自身的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，即第η條繪圖臂上的太陽(yáng)輪與該繪圖臂上的太陽(yáng)輪支 架是固定在一起的；
[0022] 第η條繪圖臂繞其上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝于該繪圖臂上惰輪組件、行星輪 組件隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，該繪圖臂上的惰輪組件中的惰輪沿同其嚙合的太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)同 該惰輪嚙合的行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)第η+1條繪圖臂在繞第η條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn) 動(dòng)的同時(shí)繞第η+1條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023] 作為上述曲線繪制方法的一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)施方式，本發(fā)明還公開了這樣一種曲線繪制 儀，其特征在于，包括兩條繪圖臂、畫筆部件和齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩條所述繪圖臂首尾相連，畫 筆部件安裝在第二條繪圖臂上且能沿其移動(dòng)，所述齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪組件、行星輪 組件和惰輪組件，所述太陽(yáng)輪組件包括太陽(yáng)輪支架和套裝其上固定不動(dòng)的太陽(yáng)輪齒輪組， 所述太陽(yáng)輪齒輪組由一個(gè)以上的太陽(yáng)輪組成，所述行星輪組件包括行星輪支架和套裝其上 能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的行星輪，所述惰輪組件包括惰輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的惰輪，所述行 星輪支架、太陽(yáng)輪支架、惰輪支架一起垂直安裝在第一條繪圖臂上，且惰輪支架位于其余兩 支架之間，所述惰輪一側(cè)與一太陽(yáng)輪嚙合，另一側(cè)與所述行星輪嚙合，用于兩者之間傳動(dòng)， 所述第一條繪圖臂能繞所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，所述太陽(yáng)輪支架、行星輪支架和惰輪支架至 少一個(gè)與所述第一條繪圖臂之間可拆卸式連接，以便改變與所述惰輪嚙合的太陽(yáng)輪的齒 數(shù)，調(diào)整繪圖臂的角速度，所述第二條繪圖臂與所述行星輪相連隨其同步轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0024] 驅(qū)動(dòng)所述第一條繪圖臂繞作為第一轉(zhuǎn)軸的所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述惰輪組 件、行星輪組件和第二條繪圖臂隨所述第一條繪圖臂一起繞所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)， 所述惰輪組件中的惰輪沿同其嚙合的太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)行星輪組件中的行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從 而驅(qū)動(dòng)所述第二條繪圖臂在繞所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0025] 調(diào)整兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第二轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或通過所述齒 輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變繪圖臂的角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線，所 述曲線包括直線、圓、橢圓和M葉玫瑰線，M彡3。
[0026] 該曲線繪制儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同樣也能完成直線、圓、橢圓和M葉玫瑰線等多種曲線的 繪制，且攜帶方便，可直接手動(dòng)操作，不依賴于其它設(shè)備如電腦等，非常適合用于高等數(shù)學(xué) 教學(xué)，科研人員、學(xué)習(xí)者研究等領(lǐng)域。
[0027] 所述太陽(yáng)輪齒輪組中至少一太陽(yáng)輪齒數(shù)為所述行星輪的M倍，以便在調(diào)整惰輪與 該太陽(yáng)輪嚙合后，調(diào)整畫筆部件與第二轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸與第一轉(zhuǎn)軸之間的距離相等后即可 畫出M葉玫瑰線。
[0028] 作為本發(fā)明的一種實(shí)施方式：所述第二轉(zhuǎn)軸為所述行星輪支架，此時(shí)只有畫筆部 件到第二轉(zhuǎn)軸的距離可連續(xù)調(diào)整。
[0029] 作為對(duì)上述實(shí)施方式的一種改進(jìn)：增設(shè)曲柄、畫筆支撐桿，所述曲柄平行于所述第 二條繪圖臂，它一端與所述行星輪相連，另一端與所述畫筆支撐桿相連，所述畫筆支撐桿平 行于所述繪圖臂，所述畫筆支撐桿的另一端與所述第二條繪圖臂的中部相連，所述畫筆部 件安裝在所述第二條繪圖臂的前部，所述第二條繪圖臂的后端通過一平行于所述行星輪支 架的連桿與所述繪圖臂相連，所述畫筆支撐桿和所述繪圖臂作為所述第二條繪圖臂橫向移 動(dòng)的軌道，所述曲柄、畫筆支撐桿、第二條繪圖臂和繪圖臂形成各邊之間能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的平行 雙曲柄機(jī)構(gòu)；
[0030] 在所述行星輪帶動(dòng)所述曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的特性，使得第二條繪 圖臂繞作為第二轉(zhuǎn)軸的所述連桿與所述曲柄同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031] 通過上述平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，使本發(fā)明畫筆部件到第二轉(zhuǎn)軸的距離和第二轉(zhuǎn)軸到第 一轉(zhuǎn)軸的距離皆可連續(xù)調(diào)整，即調(diào)整到任意值。
[0032] 所述太陽(yáng)輪組件還包括套裝在所述太陽(yáng)輪支架上并能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒，所述太陽(yáng) 輪支架通過所述套筒可拆卸的固定在所述繪圖臂前部。如此，可只通過調(diào)整太陽(yáng)輪支架就 能使不同的太陽(yáng)輪與惰輪嚙合，移動(dòng)部件少，調(diào)整過程簡(jiǎn)單。
[0033] 增設(shè)對(duì)準(zhǔn)固定塊和安裝架，所述安裝架呈條狀橫向設(shè)置，其上沿其長(zhǎng)度方向堅(jiān)向 設(shè)有一排圓孔，所述安裝架的一端通過一堅(jiān)向的連桿固定在所述對(duì)準(zhǔn)固定塊中部，所述太 陽(yáng)輪組件的太陽(yáng)輪支架一端穿入其中一所述圓孔可拆卸的固定在所述安裝架上。準(zhǔn)固定塊 和安裝架的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)輪支架的定位，使操作所述繪圖儀繪圖操作上更加簡(jiǎn)單。
[0034] 本發(fā)明的有益效果是：1)本發(fā)明的曲線繪制方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)多種曲線的繪 制；
[0035] 2)本發(fā)明的曲線繪制儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，而且操作方便，無(wú)需外連任何設(shè)備， 可直接手動(dòng)操作，非常適合用于高等數(shù)學(xué)教學(xué)，科研人員、學(xué)習(xí)者研究等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例四的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例四a部分的局部結(jié)構(gòu)放大圖；
[0041] 圖6為利用本發(fā)明實(shí)施例四繪制的部分曲線的展示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 實(shí)施例一
[0043] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0044] 本發(fā)明首先公開了一種曲線繪制方法，具體包括如下步驟：
[0045] 1)如圖1所示，使N(N > 2)條繪圖臂首位相連，圖1中N = 4,用于畫線的畫筆部 件A設(shè)置第N條繪圖臂的端部；
[0046] 2)使第η (n〈N)條繪圖臂繞第η轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并使第n+1條繪圖臂在隨所述第η條繪 圖臂繞第η轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第η轉(zhuǎn)軸平行的第η+1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圖1中轉(zhuǎn)軸都設(shè)在繪圖 壁的首端；
[0047] 3)調(diào)整繪圖臂即圖1中的繪圖臂Η1、Η2、Η3、Η4的長(zhǎng)度即調(diào)整相鄰兩轉(zhuǎn)軸之間的 距離和/或畫筆部件與第4轉(zhuǎn)軸之間的距離，和/或調(diào)整繪圖臂的角速度，即可通過畫筆部 件A繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線，這些曲線的坐標(biāo)方程可用如下通式表示 ：
[0048] X = L1X COS (W1X t) +L2 X COS (W2 X t) +L3 X COS (W3 Xt)+... +Ln X COS (Wn X t)
[0049] Y = L1X SIN (W1 Xt)+L2 X SIN (W2 Xt)+L3 X SIN (W3 Xt)+. . . +LnX SIN (ffNX t)
[0050] L1, L2, L3,...，Ln表示第1轉(zhuǎn)軸與第2轉(zhuǎn)軸，第2轉(zhuǎn)軸與第3轉(zhuǎn)軸，第3轉(zhuǎn)軸與 第4轉(zhuǎn)軸，...，第N轉(zhuǎn)軸與畫筆部件之間的距離，圖1中上述距離即為各繪圖臂的長(zhǎng)度， W1, W2, W3, ... Wn為第1，2, 3, ... N條繪圖臂的角速度，t為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
[0051] 當(dāng)需要繪制的曲線的坐標(biāo)方程符合上述通式，即可判斷該曲線可通過本發(fā)明中的 方法進(jìn)行繪制。
[0052] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步講述本發(fā)明方法的依據(jù)：
[0053] 實(shí)施例二
[0054] 如圖2所示，為本發(fā)明方法的第一個(gè)【具體實(shí)施方式】，圖1中所示的曲線繪制儀，包 括畫筆部件A、齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和N條繪圖臂，N = 4, N條繪圖臂的設(shè)置方法同圖1。齒輪驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于每相鄰的兩個(gè)繪圖臂間，各齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)彼此相連。
[0055] 驅(qū)動(dòng)第1條繪圖臂繞第1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，位于第1條繪圖臂Hl與第2條繪圖臂H2之間 的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)中的第1條繪圖臂Hl驅(qū)動(dòng)運(yùn)作，并帶動(dòng)后續(xù)各齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)作， 使第n+1條繪圖臂在隨第η條繪圖臂繞第η轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第η轉(zhuǎn)軸平行的第n+1轉(zhuǎn) 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0056] 齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如繪圖臂Hl與H2之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪組件、行星輪組 件和惰輪組件，太陽(yáng)輪組件包括太陽(yáng)輪支架和套裝其上固定不動(dòng)的太陽(yáng)輪齒輪組，太陽(yáng)輪 齒輪組由一個(gè)以上的太陽(yáng)輪1組成，行星輪組件包括行星輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的 行星輪3,惰輪組件包括惰輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的惰輪2,行星輪支架、太陽(yáng)輪支 架、惰輪支架一起垂直安裝在第1條繪圖臂Hl上，且惰輪支架位于其余兩支架之間，惰輪2 一側(cè)與一太陽(yáng)輪1嚙合，另一側(cè)與行星輪3嚙合，用于兩者之間傳動(dòng)，第1條繪圖臂Hl能繞 該繪圖臂上作為第1轉(zhuǎn)軸的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)輪支架、行星輪支架和惰輪支架至少一 個(gè)與第1條繪圖臂之間可拆卸式連接，以便改變與惰輪2嚙合的太陽(yáng)輪1的齒數(shù)，太陽(yáng)輪組 件中各太陽(yáng)輪齒數(shù)不同，改變與惰輪2嚙合的太陽(yáng)輪1的齒數(shù)旨在調(diào)整第2條繪圖臂H2的 角速度。
[0057] 繪圖臂H2與H3、H3與H4之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)同于繪圖臂Hl與H2之間的 齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪4、5、6分別為繪圖臂H2與H3之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪、惰輪和行 星輪，齒輪7、8、9分別為繪圖臂H3與H4之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪、惰輪和行星輪，差 別在，后一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪支架即為前一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星輪支架，即繪圖 臂H2與H3之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪支架即是繪圖臂Hl與H2之間齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行 星輪支架，后一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪和前一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星輪共同套裝在一個(gè) 支架上，第n+1條繪圖臂固定在安裝于第η條繪圖臂上的行星輪支架上的行星輪上，隨其同 步轉(zhuǎn)動(dòng)，即繪圖臂Η2與行星輪3固定，繪圖臂Η3與行星輪6固定，繪圖臂Η4與行星輪9固 定，第n+1條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架，太陽(yáng)輪齒輪組和第η條繪圖臂固定在一起，使太陽(yáng)輪 不能繞自身的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，即繪圖臂Hl與太陽(yáng)輪4固定，繪圖臂Η2與太陽(yáng)輪7固定。
[0058] 第η條繪圖臂如繪圖臂Hl繞其上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝于繪圖臂Hl上惰輪 組件、行星輪組件隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，繪圖臂Hl上的惰輪組件中的惰輪2沿同其嚙合的太陽(yáng)輪 1轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)同惰輪2嚙合的行星輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)第n+1條繪圖臂如繪圖臂Η2在繞第1 條繪圖臂Hl上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞第2條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0059] 使用時(shí)，可將繪圖臂Hl與H2之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪支架固定，手動(dòng)驅(qū)動(dòng)繪 圖臂Hl轉(zhuǎn)動(dòng)，后續(xù)的繪圖臂可在相鄰兩繪圖臂間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后 通過畫筆部件A繪制出A點(diǎn)的移動(dòng)軌跡。
[0060] 由于繪圖臂Hl與H2之間的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪支架固定，而太陽(yáng)輪1是固定 在太陽(yáng)輪支架上的，所以齒輪1的角速度W mfel = 0,且由于Hl和齒輪4固定在一起，H2和 齒輪3固定在一起，H2和齒輪3、7固定在一起，H3和齒輪6固定在一起，H4和齒輪9固定 在一起，所以它們的角速度關(guān)系如下：W齒論 4 = WH1，W齒論3 = WH2，W齒論7 = WH2, W齒論6 = WH3，W齒 輪 9 - WH4。
[0061] 轉(zhuǎn)動(dòng)H1，進(jìn)行繪圖，A點(diǎn)的直角坐標(biāo)方程為：
[0062] X = Lhi X COS (ffH1 X t) +Lh2 X COS (ffH2 X t) +Lh3 X COS (ffH3 X t) +Lh4 X COS (ffH4 X t)
[0063] Y = Lhi X SIN (ffH1 X t) +Lh2 XSIN (ffH2 X t) +Lh3 XSIN (ffH3 X t) +Lh4 XSIN (ffH4 X t)
[0064] (Lm，LH2, LH3, Lh4分別為繪圖臂Hl，H2, H3, H4的長(zhǎng)度，W為各繪圖臂的角速度，t為 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。）
[0065] 由反轉(zhuǎn)法得：
[0066]

【權(quán)利要求】
1. 一種曲線繪制方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 使N條繪圖臂首位相連，在第N條繪圖臂上設(shè)置用于畫線的畫筆部件，N彡2 ; 2) 使第n條繪圖臂繞第n轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并使第n+1條繪圖臂在隨所述第n條繪圖臂繞第 n轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第n轉(zhuǎn)軸平行的第n+1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，n〈N ; 3) 調(diào)整相鄰兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第N轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或繪圖臂的 角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線，所述曲線包括直線、圓、橢圓 和M葉玫瑰線，M彡3,所述曲線的坐標(biāo)方程如下： X = L: X COS (ffi X t) +L2 X COS (ff2 X t) +L3 X COS (ff3 X t) +. . . +Ln X COS (ffN X t) Y = L1XSIN(ff1Xt)+L2XSIN(ff2Xt)+L 3XSIN(ff3Xt)+. . . +LNX SIN(WnX t) Q，L2, L3,. . .，LN表示第1轉(zhuǎn)軸與第2轉(zhuǎn)軸，第2轉(zhuǎn)軸與第3轉(zhuǎn)軸，第3轉(zhuǎn)軸與第4轉(zhuǎn) 軸，...，第N轉(zhuǎn)軸與畫筆部件之間的距離，W1，W2，W3，...W N為第1，2,3，...N條繪圖臂的角 速度，t為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
2. -種用于實(shí)施權(quán)利要求1中方法的曲線繪制儀，其特征在于，包括畫筆部件、齒輪驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)和N條繪圖臂，N條繪圖臂首位相連，N > 2,畫筆部件安裝在第N條繪圖臂上且能沿 其移動(dòng)，齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于每相鄰的兩個(gè)繪圖臂間，各齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)彼此相連； 驅(qū)動(dòng)第1條繪圖臂繞第1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，位于第1條繪圖臂與第2條繪圖臂之間的齒輪驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)動(dòng)中的所述第1條繪圖臂驅(qū)動(dòng)運(yùn)作，并帶動(dòng)后續(xù)各齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)作，使第n+1 條繪圖臂在隨所述第n條繪圖臂繞第n轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞與第n轉(zhuǎn)軸平行的第n+1轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)，n〈N ; 調(diào)整相鄰兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第N轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或通過所述齒 輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變繪圖臂的角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線，所 述曲線包括直線、圓、橢圓和M葉玫瑰線，M > 3,所述曲線的坐標(biāo)方程如下： X = L: X COS (ffi X t) +L2 X COS (ff2 X t) +L3 X COS (ff3 X t) +. . . +Ln X COS (ffN X t) Y = L1XSIN(ff1Xt)+L2XSIN(ff2Xt)+L 3XSIN(ff3Xt)+. . . +LNX SIN(WnX t) Q，L2, L3,. . .，LN表示第1轉(zhuǎn)軸與第2轉(zhuǎn)軸，第2轉(zhuǎn)軸與第3轉(zhuǎn)軸，第3轉(zhuǎn)軸與第4轉(zhuǎn) 軸，...，第N轉(zhuǎn)軸與畫筆部件之間的距離，W1，W2，W3，...W N為第1，2,3，...N條繪圖臂的角 速度，t為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲線繪制儀，其特征在于，所述齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪組 件、行星輪組件和惰輪組件，所述太陽(yáng)輪組件包括太陽(yáng)輪支架和套裝其上固定不動(dòng)的太陽(yáng) 輪齒輪組，所述太陽(yáng)輪齒輪組由一個(gè)以上的太陽(yáng)輪組成，所述行星輪組件包括行星輪支架 和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的行星輪，所述惰輪組件包括惰輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的惰 輪，所述行星輪支架、太陽(yáng)輪支架、惰輪支架一起垂直安裝在第n條繪圖臂上，且惰輪支架 位于其余兩支架之間，所述惰輪一側(cè)與一太陽(yáng)輪嚙合，另一側(cè)與所述行星輪嚙合，用于兩者 之間傳動(dòng)，所述第n條繪圖臂能繞該繪圖臂上作為第n轉(zhuǎn)軸的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，所述太陽(yáng)輪 支架、行星輪支架和惰輪支架至少一個(gè)與所述第n繪圖臂之間可拆卸式連接，以便改變與 所述惰輪嚙合的太陽(yáng)輪的齒數(shù)，調(diào)整繪圖臂的角速度； 相鄰的兩齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間，后一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪支架即為前一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)的行星輪支架，后一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪和前一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星輪共同套 裝在一個(gè)支架上； 第n+1條繪圖臂固定在安裝于第n條繪圖臂上的行星輪支架上的行星輪上，隨其同步 轉(zhuǎn)動(dòng)； 第n+1條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架，太陽(yáng)輪齒輪組和第n條繪圖臂固定在一起，使太陽(yáng)輪 不能繞自身的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)； 第n條繪圖臂繞其上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安裝于該繪圖臂上惰輪組件、行星輪組件 隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，該繪圖臂上的惰輪組件中的惰輪沿同其嚙合的太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)同該惰 輪嚙合的行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)第n+1條繪圖臂在繞第n條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)的 同時(shí)繞第n+1條繪圖臂上的太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)。
4. 一種用于實(shí)施權(quán)利要求1中方法的曲線繪制儀，其特征在于，包括兩條繪圖臂、畫筆 部件和齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩條所述繪圖臂首尾相連，畫筆部件安裝在第二條繪圖臂上且能沿 其移動(dòng)，所述齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)輪組件、行星輪組件和惰輪組件，所述太陽(yáng)輪組件包括 太陽(yáng)輪支架和套裝其上固定不動(dòng)的太陽(yáng)輪齒輪組，所述太陽(yáng)輪齒輪組由一個(gè)以上的太陽(yáng)輪 組成，所述行星輪組件包括行星輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的行星輪，所述惰輪組件包 括惰輪支架和套裝其上能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的惰輪，所述行星輪支架、太陽(yáng)輪支架、惰輪支架一起垂 直安裝在第一條繪圖臂上，且惰輪支架位于其余兩支架之間，所述惰輪一側(cè)與一太陽(yáng)輪嚙 合，另一側(cè)與所述行星輪嚙合，用于兩者之間傳動(dòng)，所述第一條繪圖臂能繞所述太陽(yáng)輪支架 轉(zhuǎn)動(dòng)，所述太陽(yáng)輪支架、行星輪支架和惰輪支架至少一個(gè)與所述第一條繪圖臂之間可拆卸 式連接，以便改變與所述惰輪嚙合的太陽(yáng)輪的齒數(shù)，調(diào)整繪圖臂的角速度，所述第二條繪圖 臂與所述行星輪相連隨其同步轉(zhuǎn)動(dòng)； 驅(qū)動(dòng)所述第一條繪圖臂繞作為第一轉(zhuǎn)軸的所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述惰輪組件、行 星輪組件和第二條繪圖臂隨所述第一條繪圖臂一起繞所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，所述惰 輪組件中的惰輪沿同其嚙合的太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)行星輪組件中的行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng) 所述第二條繪圖臂在繞所述太陽(yáng)輪支架轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)繞所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 調(diào)整兩轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或畫筆部件與第二轉(zhuǎn)軸之間的距離和/或通過所述齒輪驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)改變繪圖臂的角速度，即可通過所述畫筆部件繪制出不同移動(dòng)軌跡的曲線，所述曲 線包括直線、圓、橢圓和M葉玫瑰線，M彡3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的曲線繪制儀，其特征在于，所述太陽(yáng)輪齒輪組中至少一太陽(yáng) 輪齒數(shù)為所述行星輪的M倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的曲線繪制儀，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)軸為所述行星輪支架。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的曲線繪制儀，其特征在于，增設(shè)曲柄、畫筆支撐桿，所述曲柄 平行于所述第二條繪圖臂，它一端與所述行星輪相連，另一端與所述畫筆支撐桿相連，所述 畫筆支撐桿平行于所述繪圖臂，所述畫筆支撐桿的另一端與所述第二條繪圖臂的中部相 連，所述畫筆部件安裝在所述第二條繪圖臂的前部，所述第二條繪圖臂的后端通過一平行 于所述行星輪支架的連桿與所述繪圖臂相連，所述畫筆支撐桿和所述繪圖臂作為所述第二 條繪圖臂橫向移動(dòng)的軌道，所述曲柄、畫筆支撐桿、第二條繪圖臂和繪圖臂形成各邊之間能 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的平行雙曲柄機(jī)構(gòu)； 在所述行星輪帶動(dòng)所述曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的特性，使得第二條繪圖臂 繞作為第二轉(zhuǎn)軸的所述連桿與所述曲柄同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的曲線繪制儀，其特征在于，所述太陽(yáng)輪組件還包括套裝在 所述太陽(yáng)輪支架上并能繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒，所述太陽(yáng)輪支架通過所述套筒可拆卸的固定在所 述繪圖臂前部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的曲線繪制儀，其特征在于，增設(shè)對(duì)準(zhǔn)固定塊和安裝架，所述安 裝架呈條狀橫向設(shè)置，其上沿其長(zhǎng)度方向堅(jiān)向設(shè)有一排圓孔，所述安裝架的一端通過一堅(jiān) 向的連桿固定在所述對(duì)準(zhǔn)固定塊中部，所述太陽(yáng)輪組件的太陽(yáng)輪支架一端穿入其中一所述 圓孔可拆卸的固定在所述安裝架上。
【文檔編號(hào)】B43L11/00GK104354502SQ201410503009
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】趙浩森, 胡兆勇 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)