專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能繪圖學(xué)習(xí)尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于繪制各種水平線(xiàn)、垂線(xiàn)、任意角度的斜線(xiàn)及平行線(xiàn)、任意曲率半徑的圓弧或圓、任意長(zhǎng)、短軸的橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)及等速螺線(xiàn)、圓的漸開(kāi)線(xiàn)，可尋找任一圓弧的圓心及曲率半徑，描繪非圓曲線(xiàn)。精確測(cè)量任一角的正弦、余弦、正切、余切三角函數(shù)值(可精確到四位有效數(shù)字)，并能測(cè)量任一曲線(xiàn)長(zhǎng)，廣泛用于繪圖、測(cè)量及日常學(xué)習(xí)。
目前的繪圖工具構(gòu)件較多，功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便，而且在繪制如橢圓、雙曲線(xiàn)等二次曲線(xiàn)的復(fù)雜圖形時(shí)，大都采用近似畫(huà)法或做圖范圍有限，影響了繪圖的準(zhǔn)確性，不利于學(xué)習(xí)和推廣，參閱由同濟(jì)大學(xué)出版社出版的《機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊(cè)》91年8月第1版(123頁(yè)至127頁(yè))，另在測(cè)量曲線(xiàn)長(zhǎng)度及角的正弦、余弦、正切、余切值時(shí)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量粗糙的缺點(diǎn)，參閱專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)，因此，發(fā)明一種多功能、高精度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便直觀(guān)新的一代繪圖測(cè)量學(xué)習(xí)尺能克服以上不足。
基于上述理由，本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)出一種在由主尺和各附件構(gòu)成的多功能尺中，繪桿附在主尺上，主尺上有槽軌，其中有游標(biāo)及設(shè)有三角函數(shù)刻度線(xiàn)、基圓、等分尺和動(dòng)式量角儀。在繪圖和學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)由游標(biāo)、繪桿和動(dòng)式量角儀可繪制任意角度的斜線(xiàn)、平行線(xiàn)及水平線(xiàn)和垂線(xiàn)，并由主尺、游標(biāo)及帶有公共端的繪桿根據(jù)橢圓、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)的焦點(diǎn)、圓的漸開(kāi)線(xiàn)基圓半徑描繪相應(yīng)曲線(xiàn)及等速螺線(xiàn)。由動(dòng)式量角儀及三角函數(shù)刻度線(xiàn)讀取相應(yīng)的三角函數(shù)值，通過(guò)等分尺尋找某一圓弧圓心及半徑，從而描繪非圓曲線(xiàn)和已知圓心及半徑的條件測(cè)量曲線(xiàn)長(zhǎng)度的多功能繪圖學(xué)習(xí)尺。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在由主尺、繪桿、動(dòng)式量?jī)x和帶有旋轉(zhuǎn)刻度的游標(biāo)組成的多功能尺中，主尺上附有繪桿且兩繪桿通過(guò)公共端齒輪相連，主尺上有槽軌，其中附有帶旋轉(zhuǎn)刻度的游標(biāo)及設(shè)有三角函數(shù)刻度線(xiàn)、基圓和等分尺、動(dòng)式量角儀。利用游標(biāo)、量角儀和繪桿1可繪制任一角度的斜線(xiàn)、平行線(xiàn)、垂線(xiàn)和水平線(xiàn)；利用尺端等分尺中心插孔O2和游標(biāo)上插孔O3可做任意半徑的圓弧或圓；兩繪桿由公共端的插口與轉(zhuǎn)軸上的同一直齒圓柱齒輪相嚙合，公共端轉(zhuǎn)軸中心可附繪圖筆或鴨嘴筆，與轉(zhuǎn)軸齒輪以圓錐小齒輪相嚙合的可沿圖面滾動(dòng)的水平轉(zhuǎn)軸，用于繪制任意長(zhǎng)短軸的橢圖、雙曲線(xiàn)、拋物線(xiàn)，由于兩繪桿傳動(dòng)部分完全相同，且共同嚙合于同一轉(zhuǎn)軸上的完全相同的圓柱齒輪，當(dāng)繪制橢圓、雙曲線(xiàn)時(shí)，只要繪桿2的轉(zhuǎn)軸置于一焦點(diǎn)處，移動(dòng)游標(biāo)，使繪桿1的轉(zhuǎn)軸中心置于另一焦點(diǎn)處，兩繪桿分別插入位于公共端插孔中心在垂直于主尺方向的兩側(cè)和同側(cè)的插口中，由插孔中附有繪圖筆，從橢圓一長(zhǎng)軸頂點(diǎn)或雙曲線(xiàn)頂點(diǎn)起，沿圖面轉(zhuǎn)動(dòng)公共端即可；在繪制拋物線(xiàn)時(shí)，將繪桿2轉(zhuǎn)軸與主尺分離置于焦點(diǎn)處，把繪桿1的插口固定于水平位置，主尺與準(zhǔn)線(xiàn)重合且兩繪桿分別插入位于公共端同側(cè)的插口中，從對(duì)稱(chēng)軸拋物線(xiàn)頂點(diǎn)起，沿圖面轉(zhuǎn)動(dòng)公共端。再把兩繪桿分離、將帶有公共端的繪桿1插入游標(biāo)上，由固定螺絲固定游標(biāo)于主尺上，以繪桿2的轉(zhuǎn)軸插孔為漸開(kāi)線(xiàn)基圓的圓心，以?xún)衫L桿轉(zhuǎn)軸之間的距離為漸開(kāi)圓基圓半徑，同時(shí)固定繪桿1與主尺垂直，用公共端沿圖面轉(zhuǎn)動(dòng)就可做圓的漸開(kāi)線(xiàn)。同樣分離兩繪桿，以繪桿1的轉(zhuǎn)軸為圓心，繪桿1帶有公共端沿圖面轉(zhuǎn)動(dòng)即可做等速螺線(xiàn)；當(dāng)任一圓弧與基圓同心時(shí)，利用該圓弧兩端半徑在基圓上所夾弧長(zhǎng)l0及曲率半徑R就可測(cè)該弧長(zhǎng)l，即l=R·l0；并在主尺上附有60°可繞O1轉(zhuǎn)動(dòng)的量角儀以及總長(zhǎng)度為10cm的正弦、余弦共用刻度線(xiàn)及正、余切刻度線(xiàn)和繪桿1共同使用可做任意角度以及測(cè)量任意角的正弦、余弦、正切、余切三角函數(shù)值，當(dāng)測(cè)量正弦、正切值時(shí)，如該角在0°至60°范圍內(nèi)，用插入O1中的繪桿1，使其中線(xiàn)指到量角儀上第二條刻度線(xiàn)所指角度處，并將量用儀連同繪桿1轉(zhuǎn)動(dòng)到最右邊，使量角儀左邊線(xiàn)與原60°右邊線(xiàn)重合，此時(shí)繪桿1的中線(xiàn)位置，即該角，如該角在60°至90°范圍內(nèi)，則從第一條刻度線(xiàn)上讀取。在測(cè)余弦、余切值時(shí)，如該角在0°至30°范圍內(nèi)，直接從第一條刻度線(xiàn)左邊讀取，如果該角在30°至90°范圍內(nèi)，使繪桿1上中線(xiàn)指到第三條刻度線(xiàn)所指角度處，并將量角儀連同繪桿向左邊轉(zhuǎn)動(dòng)至右邊線(xiàn)與原左邊線(xiàn)重合，此時(shí)繪桿1中線(xiàn)所指位置即為該角。此時(shí)繪桿1的中線(xiàn)所指正切、余切刻度線(xiàn)上的值為該角正切、余切值；再取下繪桿2，使它的直邊與主尺垂直，并相切于繪桿1上10cm中線(xiàn)末端點(diǎn)，這時(shí)繪桿2下直邊在正、余弦線(xiàn)所指刻度即為該角正弦、余弦值，直接讀取三角函數(shù)值中前兩位有效數(shù)字，再用游標(biāo)讀出后兩位有效數(shù)字，也可由等分尺尋找任一圓弧的圓心及半徑，當(dāng)尋找某一圓弧的圓心時(shí)，每次在該圓弧上搭接，只要等分尺中點(diǎn)O2左右兩邊相等，其圓心必在游標(biāo)插孔O3所描直線(xiàn)上，兩次直線(xiàn)交點(diǎn)即為該圓弧的圓心；在連接非曲線(xiàn)時(shí)，如下一圓弧的圓心在曲線(xiàn)的同側(cè)，可用移至中間位置的游標(biāo)插孔O3為該圓弧的圓心，圓弧畫(huà)至下一圓弧圓心與槽共線(xiàn)為至；如在曲線(xiàn)的異側(cè)，則以O(shè)2為該弧的圓心畫(huà)弧至下一圓弧的圓心與槽共線(xiàn)，從而描繪非圓曲線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)一尺多種功能的目的。
多功能尺中繪桿1由插孔和游標(biāo)上小柱可相連，并由小柱上的固定螺絲可固定不動(dòng)，也可不固定繞小柱任意轉(zhuǎn)動(dòng)，繪桿的內(nèi)側(cè)面為直齒豎直齒邊，齒距為1mm，外邊為直邊，繪桿1上還有10cm長(zhǎng)的中線(xiàn)及該線(xiàn)起始端插孔，與繪桿1傳動(dòng)部分完全相同的繪桿2由插柱與主尺上的插孔相連，同時(shí)可任意轉(zhuǎn)動(dòng)。
多功能尺中公共端利用圓錐齒輪傳動(dòng)繪桿，當(dāng)公共端沿圖而滾動(dòng)時(shí)，水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓錐齒輪傳動(dòng)下，豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可帶動(dòng)插入插口內(nèi)的繪桿而傳動(dòng)，當(dāng)可繞插孔轉(zhuǎn)動(dòng)的插口位于插孔中心垂直于主尺方向上的兩側(cè)時(shí)，兩繪桿傳動(dòng)方向相反，用于繪制橢圓，位于插孔的同側(cè)時(shí)，兩繪桿傳動(dòng)方向相同，用于繪制雙曲線(xiàn)及拋物線(xiàn)，及在沿圖面滾動(dòng)的轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)下傳過(guò)的齒數(shù)完全相同。
多功能尺中主尺上設(shè)有半徑為1cm的基圓，基圓的圓周上標(biāo)明了精確到mm的弧長(zhǎng)刻度、基圓圓心與角度線(xiàn)中心共點(diǎn)于O1。
多功能尺中尺端等分尺與主尺垂直，其中點(diǎn)O2與槽口共線(xiàn)，尺端的背面設(shè)有最小分度為0.5mm等分線(xiàn)。因此，每次在某一圓弧上搭接時(shí)，只要等分尺中點(diǎn)左右兩邊相等，其圓心必在游標(biāo)插孔O3所描的直線(xiàn)上，兩次直線(xiàn)交點(diǎn)即為該圓弧的圓心。
多功能尺中游標(biāo)上沿小槽方向移動(dòng)的螺栓與可旋轉(zhuǎn)的螺母以普通細(xì)牙螺紋相連，其螺距為1mm，可旋轉(zhuǎn)刻度為螺母外圓周25等分線(xiàn)，游標(biāo)可由固定螺絲固定于主尺上任一位置，游標(biāo)上可旋轉(zhuǎn)刻度每轉(zhuǎn)過(guò)1等分就相當(dāng)于沿軸線(xiàn)方向前進(jìn)0.04mm，每次測(cè)量三角函數(shù)值時(shí)，把游標(biāo)移至所指刻度線(xiàn)的下一刻度處開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)刻度至所指刻度處，則轉(zhuǎn)過(guò)的等分線(xiàn)數(shù)乘以0.04即為該三角函數(shù)值中后兩位有效數(shù)字。
多功能尺中三角函數(shù)線(xiàn)最小分度都為1mm，正切、余切刻度線(xiàn)與O1相距1cm。
多功能尺中動(dòng)式量角儀上有60°至90°,0°至30°,0°至60°和30°至90°三條角度線(xiàn)，且圓心在O1。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于該多功能尺采用了以上技術(shù)特征，從而具有直尺、丁字尺、圓規(guī)、量角器、三角板、曲線(xiàn)尺、曲線(xiàn)板及三角函數(shù)表的功能，且在繪圖、測(cè)量及學(xué)習(xí)中可由復(fù)雜圖形的參量直觀(guān)描繪圖形，從而增強(qiáng)了直觀(guān)性和快速、準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、一尺多能的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明有如下附圖附


圖1為整尺結(jié)構(gòu)形狀示意圖。
附圖2為公共端剖視圖。
附圖3為游標(biāo)組裝圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)加以說(shuō)明該多功能尺的主尺可用透明的有機(jī)玻璃制成，也可用透明塑料制成，各種齒輪可用有一定強(qiáng)度的材料制成，而且要細(xì)致、傳動(dòng)靈活，可做成多種規(guī)格的系列產(chǎn)品。在附
圖1所示的多功能尺中，其中1--帶有10cm長(zhǎng)中線(xiàn)的繪桿1,2--繪桿2,3--基圓，圓心為O1，半徑為1cm,4--槽軌，5--余切三角函數(shù)刻度線(xiàn)，6--正切刻度線(xiàn)，7--正、余弦共用刻度線(xiàn)，8--動(dòng)式量角儀，9--游標(biāo)，10--游標(biāo)上旋轉(zhuǎn)刻度，11--游標(biāo)上固定螺絲，12--等分尺，以O(shè)2為中心點(diǎn)，刻度線(xiàn)在尺的背面，13--公共端，14--公共端插孔，可附繪圖筆，15--公共端套在插孔外的直齒圓柱齒輪，16--公共端的插口，17--游標(biāo)上可沿軸線(xiàn)方向移動(dòng)的螺栓，18--繪桿1上10cm長(zhǎng)的中心線(xiàn)。在附圖2所示的公共端剖視圖中，其中1--公共端中心插孔，2--圓柱豎直直齒齒輪，3--套在插孔外的插口，4--與2相連的圓錐齒輪，5--插口，6--與4相嚙合的水平圓錐齒輪，7--沿圖面可滾動(dòng)的6的中軸。在附圖3所示的游標(biāo)組裝圖中，其中1--固定框架的標(biāo)志滑塊，2--插孔O3,3--可動(dòng)中軸前直邊，4--中軸，5--和中軸相嚙合的螺母，5--固定螺絲，7--固定在游標(biāo)上和主尺垂直的中線(xiàn)。
權(quán)利要求(1)一種用于繪圖和日常學(xué)習(xí)的多功能尺，由主尺和各附件構(gòu)成。本發(fā)明的特征在于主尺上附有繪桿，兩繪桿通過(guò)公共端齒輪相連，以及主尺上有槽軌，其中附有帶旋轉(zhuǎn)刻度的游標(biāo)及設(shè)有三角函數(shù)線(xiàn)、基圓和等分尺、動(dòng)式量角儀。
(2)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于繪桿1可隨游標(biāo)沿主尺移動(dòng)及兩繪桿的齒邊完全相同，并設(shè)固定螺絲。
(3)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于兩繪桿通過(guò)插口可同時(shí)嚙合于一齒輪，而且傳動(dòng)靈活。
(4)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于基圓半徑為1厘米及圓周上標(biāo)明了以毫米為最小單位的弧長(zhǎng)。
(5)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于游標(biāo)上可沿主尺方向移動(dòng)的中軸與旋轉(zhuǎn)部分以螺紋相連，且螺距為1毫米及標(biāo)有圓周等分線(xiàn)。
(6)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于尺端以O(shè)2為中點(diǎn)，兩邊有等分刻度線(xiàn)，且與主尺、槽軌垂直。
(7)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于公共端沿圖面移動(dòng)時(shí)，水平轉(zhuǎn)軸滾動(dòng)，在圓錐齒輪傳動(dòng)下，豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可帶動(dòng)插入插口內(nèi)的繪桿而傳動(dòng)。
(8)按照權(quán)利要求1的多功能尺，其特征在于主尺上有正、余弦共用函數(shù)線(xiàn)以及正切、余切函數(shù)線(xiàn)，且最小分度都為1毫米。
(9)按照權(quán)利1的多功能尺，其特征還在于動(dòng)式量角儀上標(biāo)有60°至90°、0°至30°以及0°至60°和30°至90°不同刻度線(xiàn)，且圓心在O1。
(10)按照權(quán)和要求1的多功能尺，其特征在于主尺用透明的塑料或者有機(jī)玻璃制成，且有一定的硬度。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型用于精確繪制各種直線(xiàn)、平行線(xiàn)、各種曲率半徑的圓弧或圓,任意長(zhǎng)、短軸的橢圓、雙曲線(xiàn)和拋物線(xiàn),等速螺線(xiàn)、圓的漸開(kāi)線(xiàn),并能精確測(cè)量任一角的正弦、余弦、正切和余切值(精確到四位有效數(shù)字),也可測(cè)量任一直線(xiàn)、曲線(xiàn)長(zhǎng),以及連接非圓曲線(xiàn),尋找任一圓弧的圓心和半徑,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制造和使用方便的特點(diǎn),可廣泛用于繪圖及學(xué)習(xí)。
文檔編號(hào)B43L7/00GK2310680SQ9724200
公開(kāi)日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1997年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月29日
發(fā)明者蘇宗科 申請(qǐng)人:蘇宗科