專利名稱：橢圓規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是用來畫橢圓的器械。
現(xiàn)在人們畫橢圓多數(shù)是使用直尺和圓規(guī)作很多點，再將這些點順次連成光滑曲線，畫出橢圓的近似圖形。有的是取一條定長的細繩，把它的兩點固定在畫圖板上的兩點，用鉛筆尖把細繩拉緊，使筆尖在圖紙上移動，畫出橢圓。利用這種方法畫橢圓，如果已知條件是長半軸和短半軸的長，細繩的長度需要計算。也有的是利用事先制好的橢圓板來畫橢圓。我國現(xiàn)行教材高中課本《平面解析幾何》(甲種本)在167頁介紹的橢圓規(guī)，它有一個十字形的金屬板，由于金屬板的大小是固定的，所畫橢圓的大小范圍受到了限制，特別是比金屬板小的橢圓不易畫出，而且在畫的過程中需要倒手，不能一次性完成。
本實用新型的目的是要提供一種能根據(jù)橢圓標(biāo)準(zhǔn)方程，一次性完成橢圓的器械，能畫出變化范圍很大的各種橢圓。
本實用新型的目的是這樣的實現(xiàn)的。有一根可豎直扎在紙面的主軸，主軸上端通過變速箱里三個嚙合著的齒輪連著能繞主軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動桿，轉(zhuǎn)動桿的下端連著小圓規(guī)(后邊稱副規(guī))，轉(zhuǎn)動桿和主軸間可以張開不同的角度，畫橢圓時轉(zhuǎn)動桿繞著主軸逆時針(或順時針)轉(zhuǎn)動一周，同時由于齒輪傳動，轉(zhuǎn)動桿帶著副規(guī)繞副規(guī)的對稱軸線順時針(或逆時針)自轉(zhuǎn)兩周，副規(guī)帶有畫筆的一腳(后邊稱畫腳)就畫出一個橢圓。副規(guī)的另一腳(后邊稱參考腳)是一根鈍針，畫橢圓時不留痕跡。
本實用新型有以下優(yōu)點(1)畫橢圓時只要讓轉(zhuǎn)動桿繞主軸轉(zhuǎn)動一周，即可畫出橢圓，可見本實用新型畫橢圓，象用圓規(guī)畫圓一樣方便，可一次性完成。(2)本實用新型的主軸腳、畫腳、參考腳用來確定所畫橢圓的長半軸和短半軸的長度，因此可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方程畫出橢圓。(3)轉(zhuǎn)動臂和主軸之間的夾角以及副規(guī)兩腳間的夾角，可以任意調(diào)整，所以能畫出變化范圍很大的橢圓。
本實用新型的原理和機構(gòu)由附圖給出。


圖1、圖2是橢圓規(guī)的原理圖，圖3是橢圓規(guī)的結(jié)構(gòu)圖。如
圖1所示，大圓半徑R＝a，小圓半徑r＝b，射線l與小圓相交于P，與大圓相交于Q，從X軸轉(zhuǎn)過α角時，從P點引X軸的平行線，從Q點引Y軸的平行線交于M，點M
，所以點M為 (x2)/(a2) ＋ (y2)/(b2) ＝1上的一點，P、Q的中點為H，HM與l的夾角β＝2α。由圖2所示的橢圓規(guī)就是根據(jù)α與β的變化率為12設(shè)計的轉(zhuǎn)動桿帶著副規(guī)以ω的轉(zhuǎn)速逆時針繞主軸旋轉(zhuǎn)，同時以2ω的轉(zhuǎn)速順時針自轉(zhuǎn)，副規(guī)的畫腳的軌跡為橢圓。
下圖結(jié)合圖3具體說明橢圓規(guī)的構(gòu)造細節(jié)及工作情況。該橢圓規(guī)的主軸由主軸桿(1)、固定螺絲(2)、主軸套(4)組成。主軸套(4)上端牢牢固定著主軸齒輪(3)，它們之間不能活動。與主軸齒輪(3)嚙合的是中間齒輪(6)，與中間齒輪嚙合的是轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)，三個齒輪都裝在一個小盒子里，叫變速箱(5)，變速箱上部有手柄(16)，主軸(1)穿入主軸套(4)和變速箱手柄(16)中。中間齒輪(6)的軸支承在變速箱(5)內(nèi)的上下壁上，它的作用是使轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)的自轉(zhuǎn)方向符合畫橢圓的要求，它再不和別的元件連接。轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)的下端通過變向紐(10)和轉(zhuǎn)動桿(9)上端相連。轉(zhuǎn)動桿(9)的下端通過另一變向紐(10)與連接器(11)相連。連接器(11)下端的套內(nèi)插著副規(guī)手柄(12)。變向紐(10)的中間是一個金屬小球，在小球的同一大圓上打四個小孔，孔距要相等，兩個金屬半圓環(huán)各自的兩端扣入相對的兩個孔內(nèi)。變向紐的特征，保證了轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)、轉(zhuǎn)動桿(9)、副規(guī)三者可在不同的方向同步自轉(zhuǎn)。固定桿(8)的作用是將轉(zhuǎn)動桿(9)固定在某一傾斜位置，使轉(zhuǎn)動桿(9)在轉(zhuǎn)動過程中傾斜度保持不變。所以固定桿(8)的兩端既可轉(zhuǎn)動又不易轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動桿(9)和固定桿(8)構(gòu)成一個平行四邊形結(jié)構(gòu)，可保證副規(guī)在轉(zhuǎn)動過程中始終保持直立狀態(tài)。
使用橢圓規(guī)時，首先擰松固定螺絲(2)，使主軸套(4)可以上下滑動，主軸腳、參考腳(1)和畫腳(1)在同一直線上，使主軸腳和畫腳(1)間的距離等于長半軸(a)長，和參考腳(1)的距離等于短半軸(b)長，旋緊固定螺絲(2)，使主軸桿(1)不能在主軸套(4)內(nèi)轉(zhuǎn)動。將主軸腳豎直扎入紙面，這時主軸、主軸套(4)以及主軸齒輪(3)都不能轉(zhuǎn)動，用手指轉(zhuǎn)動變速箱手柄(16)，讓變速箱(5)帶著轉(zhuǎn)動桿(9)繞主軸旋轉(zhuǎn)。這時，由于主軸齒輪(3)不能動，于是中間齒輪(6)和轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)被迫轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動桿(9)繞主軸逆時針旋轉(zhuǎn)一周時，由于齒輪傳動，轉(zhuǎn)動桿(9)帶著副規(guī)繞著副規(guī)的對稱軸線順時針自轉(zhuǎn)兩周，副規(guī)的畫腳即在紙上畫下橢圓，這個橢圓的方程是 (x2)/(a2) ＋ (y2)/(b2) ＝1。在上述過程中副規(guī)的參考腳(1)的軌跡也是一個橢圓，方程是 (y2)/(a2) ＋ (x2)/(b2) ＝1。因為參考腳是根鈍針，沒有留下痕跡。
權(quán)利要求1.橢圓規(guī)的特征在于有一個主軸及主軸上端由變速箱(5)里三個嚙合著的齒輪通過一個變向紐(10)與轉(zhuǎn)動桿(9)相連，轉(zhuǎn)動桿(9)的下端通過另一變向紐(10)和副規(guī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓規(guī)，其特征是變速箱(5)內(nèi)有三個嚙合著的齒論，這三個齒輪分別是固定在主軸套(4)上的主軸齒輪(3)、中間齒輪(6)和轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)，由于主輪齒輪(3)與轉(zhuǎn)動桿齒輪(7)的齒數(shù)比為21，所以轉(zhuǎn)動桿(9)繞著主軸逆時針(或順時針)轉(zhuǎn)動一周時，轉(zhuǎn)動桿(9)帶著副規(guī)順時針(或逆時針)自轉(zhuǎn)兩周。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橢圓規(guī)，其特征是變向紐是由一個小金屬球的大圓上打四個小孔，孔距相等，再把兩個半圓環(huán)各自的兩端扣入相對的兩孔內(nèi)，變向紐(10)的作用是使轉(zhuǎn)動齒輪(7)、轉(zhuǎn)動桿(9)以及副規(guī)可在不同的方向同步自轉(zhuǎn)。
專利摘要橢圓規(guī)是用來畫橢圓的器械。是由一根可豎直扎在紙面的主軸，主軸上端通過變速箱(5)里三個嚙合著的齒輪連著一根能繞主軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動桿(9)，轉(zhuǎn)動桿(9)下端連著副規(guī)構(gòu)成。轉(zhuǎn)動桿(9)和主軸間可以張開不同的角度。當(dāng)轉(zhuǎn)動桿、(9)繞主軸逆時針旋轉(zhuǎn)一周時，轉(zhuǎn)動桿(9)帶著副規(guī)同時順時針自轉(zhuǎn)兩周，副規(guī)的畫腳(14)就在紙面上畫出橢圓。該橢圓規(guī)是用來畫橢圓的。畫橢圓可一次性完成。
文檔編號B43L11/00GK2065988SQ8921663
公開日1990年11月21日 申請日期1989年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月9日
發(fā)明者高毅剛 申請人:高毅剛