本發(fā)明涉及一種拋物線規(guī)和學(xué)生多用規(guī)尺及其使用方法，屬于機(jī)械制造和繪圖工具領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

拋物線的定義：同一平面上到一定點(diǎn)和一定直線的距離相等的點(diǎn)的軌跡。定點(diǎn)稱為焦點(diǎn)，定直線稱為準(zhǔn)線。拋物線規(guī)的設(shè)計(jì)與制作充分依據(jù)了這一定義的性質(zhì)。根據(jù)拋物線的定義如圖1所示，與拋物線在一平面上，ac是拋物線的準(zhǔn)線，o是拋物線的焦點(diǎn)，在拋物線的開口側(cè)做一直線fg，并使fg平行于準(zhǔn)線ac，連接af并使af垂直于準(zhǔn)線ac，則af與拋物線相交于e點(diǎn)，則ae=eo，af=ef+eo；同理，連接gc相交于拋物線d點(diǎn)，也有g(shù)c=gd+do。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明拋物線規(guī)和學(xué)生多用規(guī)尺是目前結(jié)構(gòu)最簡單、部件數(shù)量最少、操作最方便靈活的一款。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在問題，提供一種拋物線規(guī)和學(xué)生多用規(guī)尺及其使用方法，以解決現(xiàn)在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不便收納、不便攜帶，性能穩(wěn)定性低、精度低、不便操作的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供了一種拋物線規(guī)，包括：第一本體，所述第一本體上設(shè)有橫向的第一滑軌，第一滑塊，所述第一滑塊上設(shè)有十字鍵，且保證第一滑塊在第一滑軌內(nèi)橫向自由滑動(dòng)。第二本體，所述第二本體上設(shè)有與所述第一滑塊十字鍵相配合的十字孔，且第二本體上設(shè)有第二滑軌，所述第二滑軌與所述第一滑軌相垂直，所述第二滑軌上設(shè)有與之相配合的第二滑塊，所述第二滑塊上設(shè)有絲線繞過點(diǎn)和用于安裝筆的筆架，第二本體上還設(shè)有第一絲線固定端和對所述第二滑塊施加向下彈力的彈性件，第一絲線固定端位于絲線繞過點(diǎn)上方，且第一絲線固定端與絲線繞過點(diǎn)之間連線與所述第二滑軌相平行。第三本體，所述第三本體與第一本體呈相對固定設(shè)置，第三本體上設(shè)有第二絲線固定端。絲線，所述絲線一端連接在第一絲線固定端，另一端滑動(dòng)繞過絲線繞過點(diǎn)與第二絲線固定端相連。

這樣，通過使用本發(fā)明的拋物線規(guī)，可以使繪制的拋物線精度更高，整體穩(wěn)定性更高，繪制更加方便，采用可折疊的結(jié)構(gòu)，使攜帶更加方便，采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使結(jié)構(gòu)更加簡單，操作更加方便。根據(jù)拋物線的定義如圖1所示，與拋物線在一平面上，ac是拋物線的準(zhǔn)線，o是拋物線的焦點(diǎn)，在拋物線的開口側(cè)做一直線fg，并使fg平行于準(zhǔn)線ac，連接af并使af垂直于準(zhǔn)線ac，則af與拋物線相交于e點(diǎn)，則ae=eo，af=ef+eo，同理，連接gc相交于拋物線d點(diǎn)，也有g(shù)c=gd+do，拋物線上任何一點(diǎn)到直線fg的距離與到焦點(diǎn)的距離之和都等于直線ac與直線fg之間的距離，因此，如需繪制這樣一條拋物線，只需滿足一個(gè)關(guān)鍵條件，任何一個(gè)點(diǎn)到直線fg的垂直距離與到焦點(diǎn)的距離之和是一個(gè)定值且等于直線ac與直線fg之間的距離，將這些符合條件的點(diǎn)連接起來就是一條拋物線，要滿足這一條件，只要將直線fg做成水平滑軌，將垂直于直線fg的直線gc做成豎直滑臂，滑臂gc在保證與直線fg垂直的前提下，可沿著直線fg左右自由滑動(dòng)，另外滑臂gc上的d點(diǎn)是一個(gè)可以沿著滑臂gc上下自由滑動(dòng)的滑塊，只要將一根尼龍絲繩一端固定在焦點(diǎn)o點(diǎn)，另一端固定在滑臂gc的g點(diǎn)，中間繞過滑塊d點(diǎn)且在d點(diǎn)能夠自由滑動(dòng)，在保證尼龍絲繩繃緊的前提下左右移動(dòng)滑臂gc，d點(diǎn)會(huì)隨著滑臂gc位置的不同，上下沿著滑臂gc變化自己的位置，那么d點(diǎn)所經(jīng)過的位置軌跡便形成了一條標(biāo)準(zhǔn)拋物線。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拋物線規(guī)還可以具有以下附加技術(shù)特征：

優(yōu)選的，所述第二滑塊上開有絲線穿孔，所述絲線穿過所述絲線穿孔并能夠在絲線穿孔內(nèi)自由滑動(dòng)，所述絲線穿孔形成所述絲線繞過點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述第一絲線固定端包括壓線螺栓和壓線螺帽，所述絲線穿過所述壓線螺栓上的穿孔并通過壓線螺帽固定在第二本體上。

優(yōu)選的，所述第三本體上設(shè)有第一絲線端柱插孔，所述第二絲線固定端包括絲線端柱，絲線端柱的底端安裝在所述第一絲線端柱插孔內(nèi)，絲線端柱的上端與所述絲線固接。

優(yōu)選的，所述絲線端柱的底端是尖的，這樣方便固定在拋物線的焦點(diǎn)上。

優(yōu)選的，所述彈性件是拉簧，拉簧一端固定在第二本體下端，另一端與第二滑塊相連。

優(yōu)選的，所述筆架安裝筆后，筆尖與所述絲線繞過點(diǎn)重合，這樣可以使繪制的精度更高。

優(yōu)選的，所述第一滑軌與第一滑塊和/或第二滑軌與第二滑塊的接觸面之間加裝滑動(dòng)軸承，這樣可以減小摩擦力，使用起來更加省勁，繪制拋物線時(shí)更加順暢，精度更容易保證。

優(yōu)選的，所述第三本體有多個(gè)第一絲線端柱插孔，多個(gè)第一絲線端柱插孔豎向分布在第三本體上，根據(jù)焦距大小將絲線端柱插入合適的第一絲線端柱插孔內(nèi)，便可畫出不同焦點(diǎn)的拋物線。

優(yōu)選的，所述第一本體和第二本體為可拆卸連接，這樣兩大部件都能方便的放進(jìn)盒子中，便于攜帶。

優(yōu)選的，所述第二本體上設(shè)有與所述十字鍵相配合的十字孔，所述十字鍵穿過所述十字孔并通過壓帽緊固，這樣裝配在一起能夠保證第一滑軌與第二滑軌的始終相互垂直。

本發(fā)明拋物線規(guī)的使用方法包括以下步驟：

將第一本體和第二體裝配在一起；

將第二絲線固定端的絲線端柱頂尖置于拋物線焦點(diǎn)上，將第二本體移動(dòng)至第三本體正上方，使過絲線繞過點(diǎn)的垂線與過焦點(diǎn)的垂線重合；調(diào)節(jié)第二滑塊的上下位置，使第二絲線固定端至絲線繞過點(diǎn)的距離等于待畫拋物線的焦點(diǎn)至拋物線頂點(diǎn)的距離；調(diào)節(jié)絲線，使其處于繃緊狀態(tài)并擰緊第一絲線固定端上的壓線螺帽，在第二本體左右移動(dòng)過程中，絲線的長度不再發(fā)生變化；

保持第一本體不動(dòng)，左右移動(dòng)第二本體，第二滑塊會(huì)帶動(dòng)筆架上下自由滑動(dòng)，便會(huì)自動(dòng)畫出需要的拋物線。

本發(fā)明提供了一種學(xué)生多用規(guī)尺，包括所述的拋物線規(guī)的任意一項(xiàng)結(jié)構(gòu)，還包括以下結(jié)構(gòu)：

直尺結(jié)構(gòu)：所述第一本體和/或第二本體的一側(cè)或兩側(cè)形成有直尺；

量角器結(jié)構(gòu)：所述第一本體的一側(cè)形成有量角器；

所述第一本體（直尺）、量角器和第三本體連接為一體。

優(yōu)選的，所述第二本體上設(shè)有與所述絲線端柱相配合的第二絲線端柱插孔，絲線端柱平時(shí)插在第二絲線端柱插孔內(nèi)。

優(yōu)選的，在所述滑塊上絲線繞過點(diǎn)處設(shè)有絲線穿孔。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的拋物線規(guī)的原理示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的拋物線規(guī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的學(xué)生多用規(guī)尺的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

在圖2-圖3中，第一本體1；第一滑軌2；第二本體3；第一滑塊4；第二滑軌5；第二滑塊6；第三本體7；絲線8；絲線端柱9；拉簧10；壓帽11；壓線螺栓18；壓線螺帽12；直尺13；量角器14；第一絲線固定端15；第二絲線固定端16；滑鍵17；第一絲線端柱插孔20；筆架19；第二絲線端柱插孔24；十字鍵21；十字孔22；絲線穿孔23。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考的附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

在圖2-圖3中，第一本體1；第一滑軌2；第二本體3；第一滑塊4；第二滑軌5；第二滑塊6；第三本體7；絲線8；絲線端柱9；拉簧10；壓帽11；壓線螺栓18；壓線螺帽12；直尺13；量角器14；第一絲線固定端15；第二絲線固定端16；滑鍵17；第一絲線端柱插孔20；筆架19；第二絲線端柱插孔24；十字鍵21；十字孔22；絲線穿孔23。

具體地：

第一本體1上設(shè)有橫向的第一滑軌2，保證第一滑塊4在第一滑軌2內(nèi)橫向自由滑動(dòng)。第二本體3上設(shè)有與第一滑軌2相配合的第一滑塊4，且第二本體3上設(shè)有第二滑軌5，第二滑軌5與第一滑軌2相垂直，第二滑軌5上設(shè)有與之相配合的第二滑塊6。

第二滑塊6上設(shè)有絲線繞過點(diǎn)和用于安裝筆的筆架19，第二滑塊6上開有絲線穿孔23，絲線8穿過絲線穿孔23并能夠在絲線穿孔23內(nèi)自由滑動(dòng)，絲線穿孔23形成絲線繞過點(diǎn)。筆架19安裝筆后，筆尖與絲線繞過點(diǎn)重合，這樣可以使繪制的精度更高。

第二本體3上還設(shè)有第一絲線固定端15和對所述第二滑塊6施加向下彈力的彈性件，第一絲線固定端15位于絲線繞過點(diǎn)上方，且第一絲線固定端15與絲線繞過點(diǎn)之間連線與第二滑軌5相平行，如圖1，這樣可以保證任何一個(gè)點(diǎn)到直線fg的垂直距離與焦點(diǎn)的距離之和是一個(gè)定值且等于直線ac與直線fg之間的距離。有利地，彈性件是拉簧10，拉簧10一端固定在第二本體3下端，另一端與第二滑塊6相連，拉簧10的作用是使絲線8始終繃緊狀態(tài)。

第一本體1和第二本體3為可拆卸連接，以便于攜帶。具體可以為：第一滑塊4上設(shè)有十字鍵21，第二本體3上設(shè)有與十字鍵21相配合的十字孔22。十字鍵21穿過十字孔22并通過壓帽11緊固，這樣既可將第一本體1、第二本體3拆卸，又可使裝配在一起能夠保證第一滑軌2與第二滑軌5的始終相互垂直。

第三本體7與第一本體1呈相對固定設(shè)置，即第三本體7可與第一本體1成一體設(shè)計(jì)或固定連接。第三本體7上設(shè)有第二絲線固定端16，絲線8一端連接在第一絲線固定端15，另一端滑動(dòng)繞過絲線繞過點(diǎn)與第二絲線固定端16相連。

具體的，第一絲線固定端15包括壓線螺栓18和壓線螺帽12，絲線8穿過壓線螺栓18上的孔并通過壓線螺帽12固定在第二本體3上。第三本體7上設(shè)有第一絲線端柱插孔20，第二絲線固定端16包括絲線端柱9，絲線端柱9的底端安裝在第一絲線端柱插孔20內(nèi)，絲線端柱9的上端與絲線8固接。有利地，絲線端柱9的底端是尖的，這樣方便固定在拋物線的焦點(diǎn)上。第三本體7有多個(gè)第一絲線端柱插孔20，多個(gè)第一絲線端柱插孔20豎向分布在第三本體7上，根據(jù)焦距大小將絲線端柱9插入合適的第一絲線端柱插孔20內(nèi)，便可畫出不同焦點(diǎn)的拋物線。

本實(shí)施例拋物線規(guī)的使用方法如下：

裝配第一本體1和第二本體3，將第一滑塊4的十字鍵21插入第二本體3的十字孔22中，擰上壓帽11，再將第一滑塊4裝入第一滑軌2中。然后將絲線端柱9插入第三本體7上任意一個(gè)第一絲線端柱插孔20中并將絲線端柱9固定在拋物線焦點(diǎn)上，再將第二本體3移動(dòng)到絲線端柱9正上方，調(diào)節(jié)第二滑塊6的上下位置，使絲線穿孔23到焦點(diǎn)的距離等于焦點(diǎn)至拋物線頂點(diǎn)的距離，拉緊絲線8的另一端，擰緊壓線螺帽12，保證在第二本體3左右移動(dòng)過程中，絲線8的長度不再發(fā)生變化，然后按住第一本體1不動(dòng)，左右移動(dòng)第二本體3，第二滑塊6會(huì)帶動(dòng)筆架19上下自由滑動(dòng)，便會(huì)自動(dòng)畫出需要的拋物線。第一絲線端柱插孔20有多個(gè)，根據(jù)焦距大小選擇更合適的第一絲線端柱插孔20將絲線端柱9插入即可畫出不同焦點(diǎn)的拋物線。

在繪制拋物線過程中，必須保持第一滑軌2與第二滑軌5始終垂直，且第一滑塊4沿著第一滑軌2左右滑動(dòng)保持自由、順暢；第二滑塊6必須能沿著第二滑軌5上下自由且順暢的滑動(dòng)，并且絲線8能在絲線穿孔23中自由的滑動(dòng)；絲線8的長度始終保持不變且時(shí)刻保持繃緊狀態(tài)。

要畫不同焦點(diǎn)尺寸的拋物線，焦點(diǎn)o到拋物線頂點(diǎn)i的距離要可調(diào)，需要將第二本體3移動(dòng)到焦點(diǎn)o的正上方，調(diào)整第二滑塊6上下位置使第二滑塊6上絲線繞過點(diǎn)到達(dá)拋物線頂點(diǎn)i位置，使第二滑塊6上絲線繞過點(diǎn)至焦點(diǎn)的距離等于焦點(diǎn)至拋物線頂點(diǎn)的距離時(shí)，再將絲線8拉緊并擰緊壓線螺帽12加以固定，便可畫出符合要求的拋物線。

本實(shí)施例拋物線規(guī)的影響因素如下：

根據(jù)拋物線原理，焦點(diǎn)o與直線fg的距離只影響拋物線軸線方向的深度，不影響拋物線的形狀，因此絲線端柱9所在孔位只影響拋物線軸線方向的深度。焦距的大小只與絲線端柱9與絲線穿孔23的距離（第二滑塊6處于拋物線頂點(diǎn)i位置時(shí)）有關(guān)，與絲線端柱9所在孔位無關(guān)，如果繪制的拋物線焦距很大時(shí)，可選擇最上面的第一絲線端柱插孔20，以保證第二本體3長度足夠用，如果繪制的拋物線焦距很小時(shí)，可選擇最下面的第一絲線端柱插孔20，以保證第三本體7下部不會(huì)阻礙筆架19的左右移動(dòng)，需要繪制拋物線的場合、領(lǐng)域很多，對穩(wěn)定性、繪制精度、方便攜帶要求不盡相同，因此根據(jù)這些不同的要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上不同的拋物線規(guī)是十分有必要的。

絲線8的長度也不是影響拋物線形狀的因素。在焦距確定后，拋物線形狀就確定，不會(huì)隨著直線fg位置上下不同而改變，唯一影響的是拋物線的上下范圍大小，要將拋物線軸線方向上畫的長一些，如圖1，可以將fg位置往上一些，絲線8長一點(diǎn)即可，反之絲線8短一點(diǎn)即可。

本實(shí)施例拋物線規(guī)的適應(yīng)范圍如下：

（1）建筑、橋梁設(shè)計(jì)、木工制作、機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，需要繪制較大型的拋物線，使用本實(shí)施例圖2所示結(jié)構(gòu)比較適宜，這種拋物線規(guī)的尺寸比較大，可以在第一滑軌2與第一滑塊4之間、第二滑軌5與第二滑塊6之間加裝滑動(dòng)軸承，減少摩擦阻力，使用起來更省勁，在第二滑塊6中增加滑輪組減少第二滑塊6與絲線8間的摩擦，繪制拋物線時(shí)更順暢、精度更容易保證。

（2）教學(xué)演示工具，尺寸中等，且宜做的重量比較輕，因此也可以使用本實(shí)施例圖2的結(jié)構(gòu)，但不宜加裝滑動(dòng)軸承和滑輪組，可以選用摩擦系數(shù)小、重量比較輕的材料。

（3）再就是學(xué)生用繪圖工具，這類工具最大的特點(diǎn)是：尺寸小、需要攜帶方便、最好能集成學(xué)生常用的多種工具。為此對圖2的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出圖3所示的學(xué)生多用規(guī)尺，見實(shí)施例2。

實(shí)施例2

如圖3所示，本實(shí)施例還提供了一種學(xué)生多用規(guī)尺，學(xué)生多用規(guī)尺特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、部件少（兩大部件）、便于攜帶（文具盒里能放得下）。本實(shí)施例2的學(xué)生多用規(guī)尺有四個(gè)功能：①直尺②量角器③拋物線規(guī)④圓規(guī)。

本實(shí)施例2的學(xué)生多用規(guī)尺結(jié)構(gòu)同實(shí)施例1，區(qū)別在于：

直尺結(jié)構(gòu)：在第一本體1和/或第二本體3的一側(cè)或兩側(cè)形成有直尺13。

量角器結(jié)構(gòu)：在第一本體1的一側(cè)形成有量角器14，為減少體積，量角器14與第一本體1（直尺13）、第三本體7連接為一體，量角器14形成第三本體7的一部分。

第一本體1和第二本體3的連接結(jié)構(gòu)：第一本體1上設(shè)有平行的兩個(gè)滑槽（相當(dāng)于第一滑軌2），第二本體3（即滑臂）上底面凸出有兩個(gè)滑鍵（相對于第一滑塊4），滑鍵與第二本體3為一體設(shè)計(jì)。使用時(shí)將兩個(gè)滑鍵放入第一本體1上的兩個(gè)滑槽中，左右移動(dòng)第二本體3即可保證第一體體1與第二本體3始終垂直。

另外，第二本體3（滑臂）上設(shè)有與絲線端柱9相配合的第二絲線端柱插孔24。當(dāng)放置時(shí)，絲線端柱9插在第二絲線端柱插孔24內(nèi)。當(dāng)使用時(shí)，將絲線端柱9從第二絲線端柱插孔24上取下來插在第三本體7上適合的第一絲線端柱插孔20中。

由此可知，該學(xué)生多用規(guī)尺不用的時(shí)候是分兩大部件存放攜帶的，直尺和量角器是一體的，絲線端柱9平時(shí)是插在滑臂上的第二絲線端柱插孔24里的，因此整個(gè)滑臂組合是一體的。這兩個(gè)大部件尺寸都能方便的放進(jìn)文具盒中的，非常方便攜帶。

圓規(guī)的用法，繪制圓時(shí)，只需用到第二本體3組合，將絲線端柱9的頂尖按在圓心位置，看著第二本體3上的刻度將第二滑塊6滑動(dòng)到需要的半徑，拉緊絲線8、擰緊壓線螺帽12，按住絲線端柱9回轉(zhuǎn)第二本體3，就可以繪制出需要的圓或圓弧。圓心周圍空間需要足夠大，不能有阻礙第二本體3旋轉(zhuǎn)的障礙物。

本實(shí)施例學(xué)生多用規(guī)尺具有結(jié)構(gòu)簡單、部件少、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，該學(xué)生多用規(guī)尺不用的時(shí)候可分兩大部件存放攜帶的，直尺13和量角器14是一體的，絲線端柱9平時(shí)插在第二本體3上的第二絲線端柱插孔24里的，整個(gè)第二本體3組合是一體的，這兩個(gè)大部件尺寸都能方便的放進(jìn)文具盒中的，非常方便攜帶。

本拋物線規(guī)和學(xué)生多用規(guī)尺具有結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)件少、穩(wěn)定性高、操作靈活、精度高、方便存放和攜帶、制作簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。本拋物線規(guī)只有兩大部件構(gòu)成，不存在傾斜交叉且在交叉點(diǎn)相互滑動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因此整體剛度比較大、變形小、操作靈活，所以整體穩(wěn)定性高、繪圖精度高。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。