專利名稱：圓徑尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量工具，具體涉及一種可以快速測(cè)量外圓輪廓半徑的工具。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代社會(huì)，各行各業(yè)往往都會(huì)遇到測(cè)量圓周直徑或半徑的問題。比如， 建筑行業(yè)需要對(duì)圓柱體進(jìn)行較精確的測(cè)量；機(jī)械行業(yè)大部分圓形或圓柱形機(jī)械 零部件都需要對(duì)其圓半徑或直徑進(jìn)行一定精度的測(cè)量，以便進(jìn)行生產(chǎn)或檢修。 而在交通行業(yè)領(lǐng)域，在生產(chǎn)或使用時(shí)都需要對(duì)車輪進(jìn)行半徑或直徑的測(cè)量，以 跟蹤車輪的使用程度，作為判斷維修、報(bào)廢或繼續(xù)使用的依據(jù)。當(dāng)前使用的測(cè) 量圓周或圓柱的直徑或半徑的方式都是采用直接測(cè)量或圓弧計(jì)算法等。這些技 術(shù)的缺陷在于有些情況下測(cè)量空間太小，而測(cè)量工具本身尺寸太大，無法完 成對(duì)被測(cè)圓半徑或直徑的測(cè)量；或者對(duì)被測(cè)圓的形狀有較高要求，比如要求外 圓輪廓其圓周角至少不少于180度，以便用卡尺進(jìn)行直接測(cè)量；還有的測(cè)量方 式，比如通過測(cè)量外圓上的幾段弦長(zhǎng)，再通過進(jìn)行較繁瑣的三角函數(shù)計(jì)算才能 得到半徑值，這樣的誤差也很大，效率也較低。在這種情況下，研制一種能夠 方便快捷測(cè)量出圓半徑的工具就成為殛待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠方便快捷測(cè)量出圓半徑的工具。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種圓徑尺，其特征在于包 括一個(gè)尺身和兩個(gè)尺腳，所述尺身和尺腳外形均為直線段，兩尺腳關(guān)于尺身軸
對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)以尺身為上底、兩尺腳為腰的等腰梯形的三邊；兩個(gè)尺腳的延 長(zhǎng)線的夾角是60度，尺身中段設(shè)置有可伸縮的滑尺，滑尺中心線與尺身的垂直 平分線重合。
使用時(shí)，將兩尺腳貼在待測(cè)外圓物體上作為外圓切線段，根據(jù)幾何學(xué)中的外 切線定理，兩尺腳內(nèi)側(cè)的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)、待測(cè)外圓物體的圓心以及其中一個(gè)切 點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)直角三角形。在該直角三角形中，延長(zhǎng)線的交點(diǎn)到圓心的距離為斜 邊，交點(diǎn)到切點(diǎn)的距離和圓心到切點(diǎn)的距離也就是半徑分別為另兩條直角邊。 半徑對(duì)應(yīng)的角度為兩個(gè)尺腳的延長(zhǎng)線的夾角的一半，也就是30度。根據(jù)直角三 角形中30度角所對(duì)應(yīng)的直角邊，其長(zhǎng)度等于斜邊長(zhǎng)度的一半的特點(diǎn)，可以知道 相交點(diǎn)到圓心的距離就是待測(cè)半徑的2倍，也就是說等于直徑。減去半徑后， 相交點(diǎn)到圓心連線與圓的交點(diǎn)的距離就是半徑。將位于尺身上的滑尺伸出頂在 外圓上，滑尺的讀數(shù)就與半徑呈一定的比例關(guān)系，這樣就可以很方便快速的讀 出待測(cè)圓的半徑。
通過這樣的結(jié)構(gòu)，解決了實(shí)際工作中遇到的外圓物體半徑難測(cè)量的問題，并 且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便。
顯然，根據(jù)上述技術(shù)方案，由于測(cè)量時(shí)，兩尺腳與待測(cè)外圓的切點(diǎn)與圓心之 間連線所形成的夾角是120度，因此采用本發(fā)明測(cè)量的外圓物體其圓周角不得 小于120度。


圖l是本發(fā)明的原理示意圖。 圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一個(gè)圓心為"0"的圓，直線'AC、 BC分別為圓0的外切線， 兩線相交于C點(diǎn)，根據(jù)圓的外切線定理得到角ZOBC和ZOAC為直角，那么分別 構(gòu)成兩個(gè)直角三角形0BC和0AC。
取直角三角形的角OCA為角度"a"，半徑OA定義為半徑"r"，則根據(jù)直角 三角形定理直角三角形的直角邊等于斜邊乘以對(duì)應(yīng)角正弦值； 艮卩0AOCXsinZ0CA，及0A二r二0CXsin a。 取角Z0CA為30。，因?yàn)閟in30。 =1/2=0.5;
有OA二OCXO. 5，及OA二r二OCXO. 5。 再定義OC與圓O的交點(diǎn)為"D"，因OA二OB-OD; 得OD二OA二OCXO. 5，又因?yàn)镺C二OD+DC; 從而OD二DC，又因?yàn)镺A二OB二OD 因此只要知道DC的長(zhǎng)度就知道了 OA的長(zhǎng)度，也就是說半徑r可以通過測(cè)量 DC的長(zhǎng)度而得到。當(dāng)我們需要測(cè)量現(xiàn)實(shí)中不能或不便于測(cè)量的圓半徑(直徑) 時(shí)，我們只需要測(cè)量另一個(gè)與其等長(zhǎng)或成一定比例長(zhǎng)度的參數(shù)即可。 圖2是根據(jù)上述原理制成的本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例。
圓徑尺包括一個(gè)尺身1和兩個(gè)尺腳2，其長(zhǎng)度可以根據(jù)量程來確定。兩個(gè)尺 角關(guān)于尺身成軸對(duì)稱布置，ZHEF和ZIFE大小均為120度。尺腳2上帶標(biāo)準(zhǔn)刻 度，可以單獨(dú)作為直尺使用。
尺身1的垂直平分線定義為"G"點(diǎn)，標(biāo)尺4固定在尺身1中部位置上，其 作用為可以讓滑尺3在其卡槽內(nèi)上下移動(dòng)，并且其0刻度與線與G點(diǎn)重合，線 段CG的長(zhǎng)度固定為已知數(shù)值，我們只需要測(cè)量GD的長(zhǎng)度即可。
滑尺3作用為完成測(cè)量和讀取數(shù)據(jù)使用，其位置可以一定范圍內(nèi)在GD方向
上下滑動(dòng)，當(dāng)滑尺3位于最頂端時(shí)，其最小值(最小量程)刻度線(圖2中X 點(diǎn)刻度線)與標(biāo)尺4的"0"刻度線重合，此時(shí)即為能夠測(cè)量到的最小測(cè)量值； 當(dāng)滑尺3移動(dòng)到最底端時(shí)，其最大值(最大量程)刻度線與小標(biāo)尺"0"亥l渡線 重合，此位置讀數(shù)為最大測(cè)量值。
在滑尺3上的螺釘5其作用是確?；?在標(biāo)尺的卡槽內(nèi)滑動(dòng)，不至于從 標(biāo)尺4上松脫出來。
標(biāo)尺4上無刻度一側(cè)設(shè)計(jì)安裝一顆定位螺栓6，螺栓6尾部在旋緊時(shí)可以達(dá) 到滑尺3表面，其主要作用是當(dāng)需要固定滑尺3與標(biāo)尺4的相對(duì)位置時(shí)，旋緊 定位螺栓6就可以實(shí)現(xiàn)要求。
本發(fā)明的圓徑尺，其有效量程為固定長(zhǎng)度的線段CG (見圖1)和可 以測(cè)量長(zhǎng)度的線段DG的總長(zhǎng)度(見圖1)。在設(shè)計(jì)原理不變的情況下，根據(jù)尺 的具體大小規(guī)格，測(cè)量范圍可以為幾厘米到100多厘米，因?yàn)楫?dāng)尺身太大或太 小時(shí)已經(jīng)不方便于人工使用。當(dāng)通過使用其他方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，例如激光或聲 納等手段可以使量程達(dá)到更大的值。量程大小由尺腳EA、 FB和滑尺3可測(cè)量長(zhǎng) 度所決定，當(dāng)尺腳EA和FB越長(zhǎng)，在CG長(zhǎng)度固定的情況下，滑尺可以測(cè)量的范 圍(及DG線段)越大，則允許測(cè)量的量程也就越大?？梢愿鶕?jù)各行業(yè)對(duì)量程的 要求做成各種大小型號(hào)的規(guī)格。例如鐵路普通客車車輪的直徑范圍是915mm (新 造輪對(duì))至860mm (最小運(yùn)用限度)，其半徑范圍就是457. 5mm至430mm,那么 就需要在測(cè)量時(shí)使用的圓徑尺量程范圍稍大于457. 5mm至430mm (如470ram至 420腿)即可。
測(cè)量精度說明。首先，本發(fā)明圓徑尺設(shè)計(jì)的精度取決于所要測(cè)量的圓弧是 否為標(biāo)準(zhǔn)圓弧弧度，如果圓弧為標(biāo)準(zhǔn)圓弧，那么測(cè)量所得數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確。其次， 取決于圓徑尺制造時(shí)尺本身的制造精度，如現(xiàn)在普遍使用的游標(biāo)卡尺刻度線精
度可以達(dá)到O. 1或0.02mm等。再次，當(dāng)制造CG線段固定長(zhǎng)度的精度，標(biāo)尺4 和滑尺3刻度的精度都可以影響到測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性。 測(cè)量方法和注意事項(xiàng)說明。
第一步將尺腳2輕貼在需要測(cè)量的圓或圓弧外，確保其尺腳與圓的外切 點(diǎn)在尺腳的范圍內(nèi)。
第二步用手指稍用力拿住滑尺3上端螺栓6，緩慢推動(dòng)滑尺到其下端輕靠 到被測(cè)圓面即可。
第三步將標(biāo)尺4上定位螺釘5旋緊，確?；?與標(biāo)尺4相對(duì)位置不變， 再將本發(fā)明的圓徑尺從被測(cè)圓表面拿開，即可按正確方法從滑尺3上的刻度線 讀取測(cè)量所得的數(shù)值。
第四步在被測(cè)圓上選取幾個(gè)位置，重復(fù)測(cè)量幾次，取幾次測(cè)量的平均值。 測(cè)量時(shí)注意事項(xiàng)
(1) 在實(shí)際測(cè)量時(shí)，盡量選取測(cè)量多次取平均值的方式進(jìn)行，以減少因測(cè) 量方法和被測(cè)圓弧不標(biāo)準(zhǔn)帶來的測(cè)量誤差。
(2) 使用本圓徑尺進(jìn)行測(cè)量時(shí)，兩尺腳和滑尺下端輕微考在被測(cè)物件表面
即可，以免尺身和被測(cè)物件形成一定的變形量，從而帶來測(cè)量誤差。
(3)見圖1中所示，要求CA和CB線段必須延長(zhǎng)一定短小的長(zhǎng)度分別為線 段AH和線段BI，這樣清楚的找準(zhǔn)圓切點(diǎn)，及確保0A和0B即為需要準(zhǔn)確測(cè)量的 半徑。線段AH和線段BI線段要求在實(shí)際測(cè)量時(shí)在兩只尺腳上留下的長(zhǎng)度必須 可以清楚的觀察到。， '
(4) 當(dāng)測(cè)量時(shí)H點(diǎn)和I點(diǎn)已經(jīng)不能確保AH和BI為正數(shù)及可觀測(cè)到時(shí)，說 明需要測(cè)量的圓經(jīng)已經(jīng)超過測(cè)量所使用的圓徑尺的最大量程了。
(5) 讀取刻度數(shù)值時(shí)必須采用正確的方式，及眼睛與刻度尺保持垂直和與
刻度線保持平行的位置時(shí)進(jìn)行讀數(shù)，以免帶來讀數(shù)誤差。
(6)使用本發(fā)明的圓徑尺進(jìn)行測(cè)量時(shí)，不允許用力擠壓尺身和滑尺，以免 造成圓徑尺損壞。
為了在使用一段時(shí)間后，使用者可以對(duì)圓徑尺進(jìn)行校驗(yàn)，可以隨尺準(zhǔn)備一
個(gè)125 130度標(biāo)準(zhǔn)圓弧，其外圓半徑設(shè)計(jì)為圓徑尺最小量程，及對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓弧進(jìn) 行測(cè)量時(shí)，滑尺最小刻度線(圖2中X點(diǎn)刻度線)應(yīng)該是對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺0刻度線位 置。以此方法可以驗(yàn)證本圓徑尺標(biāo)尺0刻度和滑尺最小刻度線對(duì)準(zhǔn)時(shí)是否與最 小量程有誤差。
本發(fā)明的使用方法非常簡(jiǎn)單，使用人不需要具備很強(qiáng)的機(jī)械專業(yè)知識(shí)。可 以得到普遍推廣和大面積使用?？梢陨a(chǎn)出適用手工使用的最小尺寸到最大尺 寸，比如可設(shè)計(jì)成大型、中型、小型和微型等。按照本發(fā)明結(jié)構(gòu)，可以生產(chǎn)出 以激光或聲納等為測(cè)量介質(zhì)的其他距離測(cè)量工具為手段進(jìn)行測(cè)量的儀器上。其 精度和量程都將大幅度提高。
本發(fā)明制造時(shí)使用當(dāng)前測(cè)量工具通用的材料，不需要使用到特殊的或貴重 的材料；不需要異型配件加工，所有部件都可以很方便的生產(chǎn)得到；體積小， 重量輕，便于手持和攜帶。
權(quán)利要求
1、一種圓徑尺，其特征在于包括一個(gè)尺身和兩個(gè)尺腳，所述尺身和尺腳外形均為直線段，兩尺腳關(guān)于尺身軸對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)以尺身為上底、兩尺腳為腰的等腰梯形的三邊；兩個(gè)尺腳的延長(zhǎng)線的夾角是60度，尺身中段設(shè)置有可伸縮的滑尺，滑尺中心線與尺身的垂直平分線重合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能快速測(cè)量圓弧半徑的工具。一種圓徑尺，其特征在于包括一個(gè)尺身和兩個(gè)尺腳，所述尺身和尺腳外形均為直線段，兩尺腳關(guān)于尺身軸對(duì)稱，構(gòu)成一個(gè)以尺身為上底、兩尺腳為腰的等腰梯形的三邊；兩個(gè)尺腳的延長(zhǎng)線的夾角是60度，尺體中段設(shè)置有可伸縮的滑尺，滑尺中心線與尺體的垂直平分線重合。凡是圓周角不小于120度的外圓形物體，都可以通過采用這樣的結(jié)構(gòu)制成的工具，來解決了實(shí)際工作中遇到的半徑難測(cè)量的問題，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用方便。
文檔編號(hào)G01B5/08GK101387488SQ20081007034
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者王啟明 申請(qǐng)人:王啟明