一種可用于手工繪制橢圓的雙齒條橢圓規(guī)的制作方法
【專利摘要】一種可用于手工繪制橢圓的雙齒條橢圓規(guī)。由四個分度圓大小相等的齒輪：上動齒輪、下動齒輪、上靜齒輪、下靜齒輪和兩條齒條：上齒條、下齒條及附屬部件組成。上動齒輪和下動齒輪同軸固定在一起，軸下端裝上劃筆，上動齒輪和上靜齒輪在同一高度同時與上齒條保持嚙合，下動齒輪和下靜齒輪同在另一高度同時與下齒條保持嚙合，且上齒條和下齒條齒側(cè)相對。當(dāng)上動齒輪、下動齒輪、上齒條、下齒條四者一起圍繞上靜齒輪和下靜齒輪旋轉(zhuǎn)一周，可以一筆繪制出橢圓。
【專利說明】—種可用于手工繪制橢圓的雙齒條橢圓規(guī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可用于學(xué)習(xí)、教學(xué)和專業(yè)制圖的手工繪圖工具，尤其涉及可手工精確地繪制出指定橢圓的雙齒條橢圓規(guī)。

【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，圓規(guī)是人們不可缺少的手工繪圖工具，但繪圖工具中一直缺少有效的手工繪制橢圓的工具?，F(xiàn)有各種橢圓規(guī)的設(shè)計發(fā)明，或者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者精確度不夠，或者操作使用不方便等，缺乏實際推廣價值，手工繪制橢圓只能憑借圓規(guī)采用近似畫法，不但繪制步驟繁瑣不易掌握，還存在所繪橢圓不準(zhǔn)確的缺點。缺少有效的繪制橢圓的工具是學(xué)生學(xué)習(xí)、老師教學(xué)以及其他手工繪圖領(lǐng)域的一大遺憾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型旨在針對目前缺乏有效的繪制橢圓的手工繪圖工具的現(xiàn)狀，克服近似法繪制橢圓步驟繁瑣、畫線不準(zhǔn)的缺點，而提供一種雙齒條橢圓規(guī)，該雙齒條橢圓規(guī)能夠方便地確定需繪制橢圓的焦距和長軸長度，可一筆準(zhǔn)確地繪制出期望規(guī)格的橢圓。
[0004]本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于手工繪制橢圓的雙齒條橢圓規(guī)，包括第一動齒輪、第二動齒輪、第一靜齒輪、第二靜齒輪、第一齒條、第二齒條、動軸、第一靜軸以及第二靜軸，其中所述第一動齒輪和所述第二動齒輪同軸設(shè)置在所述動軸上，所述第一靜齒輪設(shè)置在所述第一靜軸上且所述第二靜齒輪設(shè)置在所述第二靜軸上，所述第一動齒輪和所述第一靜齒輪同時與所述第一齒條嚙合，所述第二動齒輪和所述第二靜齒輪同時與所述第二齒條嚙合。
[0005]進(jìn)一步地，所述第一動齒輪、第二動齒輪、第一靜齒輪、第二靜齒輪四者的分度圓大小相等。
[0006]進(jìn)一步地，所述第一靜軸和所述第二靜軸通過一調(diào)節(jié)件連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)件為焦距調(diào)節(jié)尺。
[0008]進(jìn)一步地,所述雙齒條橢圓規(guī)還包括曲軸焦點針,所述曲軸焦點針的一端在繪制橢圓時與待繪制橢圓的工作面接觸，另一端與所述第一靜軸和所述第二靜軸之一通過活動接頭相連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述雙齒條橢圓規(guī)還包括限位機(jī)構(gòu)，所述限位機(jī)構(gòu)包括一對限位板和縱向穿透所述一對限位板的限位槽，所述一對限位板沿縱向分別設(shè)置于齒條的兩側(cè)，所述一對限位板與齒條具有一致的延展方向，所述限位槽沿齒條的延展方向形成且設(shè)置成允許動軸和靜軸通過。
[0010]進(jìn)一步地，所述限位槽的長度小于所述一對限位板中任一限位板的長度。
[0011]進(jìn)一步地，所述限位機(jī)構(gòu)還包括一對限位板固定件，所述一對限位板固定件沿所述一對限位板的延展方向分別設(shè)置在所述一對限位板的兩側(cè)，且與所述一對限位板固定連接。
[0012]進(jìn)一步地，所述限位機(jī)構(gòu)的數(shù)量為兩個，分別為第一限位機(jī)構(gòu)和第二限位機(jī)構(gòu)，所述第一齒條配備所述第一限位機(jī)構(gòu)，所述動軸和所述第一靜軸穿過所述第一限位機(jī)構(gòu)的限位槽；所述第二齒條配備所述第二限位機(jī)構(gòu)，所述動軸和所述第二靜軸穿過所述第二限位機(jī)構(gòu)的限位槽。
[0013]進(jìn)一步地，所述第一齒條和第二齒條分別配備有刻度尺。
[0014]根據(jù)本實用新型的橢圓規(guī)，兩個動齒輪同心地裝配在動軸上，兩個靜齒輪分別裝配在兩條靜軸上，第一動齒輪和第一靜齒輪處于同一高度且同時與第一齒條保持哨合，第二動齒輪和第二靜齒輪處于另一高度且同時與第二齒條保持嚙合，第一齒條和第二齒條不處于同一高度且其齒側(cè)處于相對狀態(tài)。
[0015]根據(jù)橢圓的定義，平面內(nèi)到兩定點距離之和為一定值的點的集合為橢圓，則動軸的運(yùn)動軌跡在平面內(nèi)的投影即為一個橢圓。在使用本實用新型的橢圓規(guī)繪制橢圓時，第一靜軸和第二靜軸用于確定兩定點，第一靜齒輪和第二靜齒輪分別位于第一靜軸和第二靜軸上，且在一個繪制周期內(nèi)第一靜齒輪和第二靜齒輪之間的距離不變，第一靜齒輪到第一動齒輪的距離與第二靜齒輪到第二動齒輪的距離之和為定值，位于第一齒條上的第一動齒輪和位于第二齒條上的第二動齒輪圍繞第一靜齒輪和第二靜齒輪旋轉(zhuǎn)一周，完成橢圓的繪制。
[0016]為了保證第一動齒輪和第二動齒輪兩者的旋轉(zhuǎn)角速度和線速度相同，即在繪制橢圓過程中第一動齒輪和第二動齒輪之間保持相對靜止的同步運(yùn)動，兩者的分度圓大小相等。第一動齒輪和第二動齒輪分別在第一齒條和第二齒條上嚙合的位置此增彼減，以保證第一動齒輪到第一靜齒輪的距離與第二動齒輪到第二靜齒輪的距離之和為定值，此時第一靜齒輪和第二靜齒輪剛好補(bǔ)償?shù)谝积X條和第二齒條因為旋轉(zhuǎn)的瞬時角速度不同而引起的誤差。
[0017]本實用新型的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，劃線精確，可以用手工一筆準(zhǔn)確地繪制出指定的橢圓，為所有手工繪圖人員帶來方便，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更加深入地認(rèn)識橢圓，提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和一些實施例對本實用新型進(jìn)一步說明?？梢岳斫獾氖?，以下描述的附圖僅僅是為了清楚地描述本實用新型，但本實用新型并不局限于此，附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)的工作原理示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)的工作原理俯視示意圖，圖中該雙齒條橢圓規(guī)處于第一工作位置；
[0021]圖3是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)的工作原理俯視示意圖，圖中該雙齒條橢圓規(guī)處于第二工作位置；
[0022]圖4是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)第一個實施例的局部剖視構(gòu)造圖；
[0023]圖5是圖4的A—A剖視圖；
[0024]圖6是圖5的B—B剖視圖；
[0025]圖7是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)第二個實施例的局部剖視構(gòu)造圖。
[0026]圖中1.上動齒輪，2.下動齒輪，3.上靜齒輪，4.下靜齒輪，5.上齒條，6.下齒條，7.下靜軸，8.焦距調(diào)節(jié)尺，9.靜手柄，10.上靜軸，11.動手柄，12.上刻度尺，13.上動軸，14.長軸調(diào)節(jié)旋鈕，15.下動軸，16.穩(wěn)壓彈簧，17.劃筆，18.下刻度尺，19.活動接頭，20.曲軸焦點針，21.直軸焦點針，22.限位機(jī)構(gòu)，23.限位槽，24.限位板固定塊，221.上限位板，222.下限位板。

【具體實施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖，對本實用新型示例性實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。這里，所涉及的“上”、“下”等方位詞以產(chǎn)品使用時的慣常狀態(tài)或附圖限定，舉例來說，在利用本實用新型的橢圓規(guī)繪制橢圓時，與下齒輪相比，上齒輪距離如紙面這樣的待繪制橢圓的工作面更遠(yuǎn)，而“縱向”、“橫向”皆相對于工作面來說，其中縱向垂直于工作面，而橫向則平行于工作面，同樣，“左”、“右”皆以附圖為參照，即當(dāng)描述一部件位于另一部件的左側(cè)時，其意為上述一部件在所示附圖中位于上述另一部件的左側(cè)，當(dāng)描述一部件位于另一部件的右側(cè)時，其意為上述一部件在所示附圖中位于上述另一部件的右側(cè)。另外為清楚起見，省略對于完整理解所不必要的一些部件。
[0028]圖1是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)的工作原理示意圖。在圖1中，上動齒輪I和下動齒輪2的軸線重合且垂直于某一平面，如紙面，上靜齒輪3和下靜齒輪4的兩條軸線分別垂直于該平面內(nèi)的兩個定點上，上動齒輪I和上靜齒輪3在同一高度同時與上齒條5保持嚙合，下動齒輪2和下靜齒輪4同在另一高度同時與下齒條6保持嚙合，且上齒條5和下齒條6齒側(cè)相對，上動齒輪1、下動齒輪2、上靜齒輪3、下靜齒輪4四者分度圓大小相等。
[0029]圖2和圖3分別為本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)在不同工作位置的工作原理俯視示意圖。其中，上動齒輪1、下動齒輪2、上齒條5以及下齒條6自圖2所示的第一工作位置轉(zhuǎn)動到圖3所示的第二工作位置。在轉(zhuǎn)動過程中，上靜齒輪3和下靜齒輪4保持相對靜止?fàn)顟B(tài)，換句話說，上靜齒輪3和下靜齒輪4之間的距離不變。這里，上動齒輪I和下動齒輪2的旋轉(zhuǎn)角速度和線速度相同，即兩者做保持相對靜止的同步運(yùn)動，上動齒輪I和下動齒輪2在上齒條5和下齒條6上嚙合的位置此增彼減，而且在運(yùn)動過程中上靜齒輪3和下靜齒輪4剛好補(bǔ)償上齒條5和下齒條6因為旋轉(zhuǎn)時的瞬時角速度不同而引起的誤差，其結(jié)果是上靜齒輪3到上動齒輪I的距離與下靜齒輪4到下動齒輪2的距離之和為定值。位于上齒條5上的上動齒輪I和位于下齒條6上的下動齒輪2圍繞上靜齒輪3和下靜齒輪4旋轉(zhuǎn)一周，完成橢圓的繪制。根據(jù)橢圓的定義，平面內(nèi)到兩定點距離之和為一定值的點的集合為橢圓，則上動齒輪I和下動齒輪2的軸線的運(yùn)動軌跡在該平面內(nèi)的投影即為一個橢圓。
[0030]圖4是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)第一個實施例的局部剖視構(gòu)造圖。在圖4中，上動齒輪I固定在上動軸13上，下動齒輪2固定在下動軸15上，上靜齒輪3固定在上靜軸10上，下靜齒輪4固定在下靜軸7上。劃筆17、曲軸焦點針20和直軸焦點針21的下稍端位于某一平面內(nèi)，上動軸13和下動軸15通過長軸調(diào)節(jié)旋鈕14固定，兩軸中心線重合且垂直于該平面。上靜軸10和下靜軸7也垂直于該平面的兩個定點，且由可伸縮的焦距調(diào)節(jié)尺8固定在一起。上動齒輪I和上靜齒輪3在同一高度同時與上齒條5保持嚙合，下動齒輪2和下靜齒輪4在另一高度同時與下齒條6保持嚙合，上齒條5和下齒條6勻在橫向上延展，且上齒條5和下齒條6的齒側(cè)相對，上動齒輪1、下動齒輪2、上靜齒輪3、下靜齒輪4四者分度圓大小相等。
[0031]繪制橢圓時，一手捏住裝在上靜軸10上的靜手柄9，另一手捏住裝在上動軸13上的動手柄11，驅(qū)動動手柄11帶動上動齒輪1、下動齒輪2、上齒條5、下齒條6四者一起圍繞上靜齒輪3和下靜齒輪4旋轉(zhuǎn)一周，則劃筆17即可在平面內(nèi)畫出一個橢圓。
[0032]通過焦距調(diào)節(jié)尺8的伸縮可以調(diào)節(jié)橢圓的焦距。另外，松開長軸調(diào)節(jié)旋鈕14，上動齒輪I和下動齒輪2能夠在上齒條5和下齒條6上按照相反方向轉(zhuǎn)動，對照上刻度尺12和下刻度尺18上的數(shù)值可以調(diào)節(jié)橢圓的長軸長度。穩(wěn)壓彈簧16可以以適當(dāng)?shù)膹椓鹤澒P17，以便于劃筆17能夠和工作面保持充分接觸。曲軸焦點針20通過活動接頭19與上靜軸10相連，該活動接頭19設(shè)置成曲軸焦點針20能夠圍繞其進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動的同時與其相連。該曲軸焦點針20圍繞活動接頭19旋轉(zhuǎn)，以便于下齒條6能夠進(jìn)入曲軸內(nèi)，達(dá)到可以一筆繪制出完整的橢圓的目的。
[0033]為了實現(xiàn)各齒輪與相應(yīng)齒條始終保持嚙合狀態(tài)，使各齒輪在運(yùn)動過程中不脫離相應(yīng)齒條，還提出一種限位機(jī)構(gòu)，其包括一對限位板和在縱向上穿透所述一對限位板的限位槽?，F(xiàn)結(jié)合下靜齒輪4和下齒條6進(jìn)行說明。圖5是圖4的A-A剖視圖，圖6是圖5的B-B剖視圖。如圖5和圖6所示，下靜齒輪4和下齒條6相互嚙合，下靜齒輪4和下靜軸7固定在一起，限位機(jī)構(gòu)22的上限位板221和下限位板222沿縱向方向分置于下齒條6的上下兩側(cè)，三者類似三明治的結(jié)構(gòu)，上限位板221和下限位板222對下靜齒輪4起到縱向限定作用。上限位板221、下齒條6和下限位板222三者具有一致的延展方向，此處將上限位板221和下限位板222在上述延展方向上延展的距離定義為上限位板221和下限位板222的長度。限位槽23沿下齒條6的延展方向(即圖5中的左右方向)形成且在縱向上穿透上限位板221和下限位板222。限位槽23的延伸方向與下齒條6的延展方向一致，此處將限位槽23在上述延伸方向上延伸的距離定義為限位槽23的長度。下靜軸7沿縱向穿過上限位板221和下限位板222且容納于限位槽23內(nèi)，其中下靜軸7的直徑略小于限位槽23的寬度，兩者為間隙配合，限位槽23對下靜軸7及下靜齒輪4起到橫向限定作用，使它們在橫向方向上僅能夠沿著限位槽23的延伸方向(即圖5中的左右方向)運(yùn)動。限位槽23的延伸方向限定了限位槽23的長度，該限位槽23的長度小于上限位板221和下限位板222的長度，限位槽23的左、右兩端部分別距上限位板221和下限位板222左、右兩端部一定的距離。
[0034]為了獲得更好的效果，還提供限位板固定塊24。限位板固定塊24成對設(shè)置，分置于上、下限位板221、222的左右兩側(cè)。圖5和圖6僅示出位于下齒條6左側(cè)的限位板固定塊24，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在未示出的下齒條6右側(cè)亦配備限位板固定塊24。限位板固定塊24同時接觸上限位板221和下限位板222并與上限位板221和下限位板222通過諸如螺釘這樣的連接件固定連接。通過設(shè)計不同規(guī)格的限位板固定塊24，能夠調(diào)節(jié)上限位板221和下限位板222之間的距離。另外，下齒條6也可以采用螺釘或其它方式固定于上、下限位板221、222或限位板固定塊24上。
[0035]在使用時，隨著齒輪與齒條的不斷嚙合一分離，齒輪帶動相應(yīng)軸始終沿限位槽的延伸方向(即圖5中的左右方向)在限位槽內(nèi)運(yùn)動，當(dāng)齒輪和相應(yīng)軸運(yùn)動到一定的程度，如靠近限位板的邊緣處，相應(yīng)軸受到限位槽端部的止擋，不再向前運(yùn)動，而限位板固定塊與上、下限位板之間形成的類似“凹”形的空間保證了相應(yīng)軸與限位槽端部接觸時齒輪不會碰撞限位板固定塊從而使限位板固定塊免受沖擊，避免損壞。這樣的設(shè)計保證齒輪及相應(yīng)軸不會脫離該齒條。
[0036]以上通過下靜齒輪4和下齒條6對限位機(jī)構(gòu)進(jìn)行了說明，其余齒輪和齒條嚙合的情況與下靜齒輪4和下齒條6嚙合的情況相同，因此可以理解，上述限位機(jī)構(gòu)的數(shù)量可以為兩個，上齒條5和下齒條6各配備一個限位機(jī)構(gòu)，即上動齒輪I和上動軸13以及上靜齒輪3和上靜軸10共享一個限位機(jī)構(gòu)，下動齒輪2和下動軸15以及下靜齒輪4和下靜軸7共享一個限位機(jī)構(gòu)。作為另一種選擇，限位機(jī)構(gòu)的數(shù)量可以為更多，即分別為上動齒輪I和上動軸13、下動齒輪2和下動軸15、上靜齒輪3和上靜軸10以及下靜齒輪4和下靜軸7中的三組或全部分別配備限位機(jī)構(gòu)。為了說明書的簡潔，此處不再贅述。
[0037]圖7是根據(jù)本實用新型的雙齒條橢圓規(guī)第二個實施例的局部剖視構(gòu)造圖。在圖7所示的另一個實施例中，上動齒輪I和下動齒輪2分別通過軸承安裝在同一條動軸上。繪制橢圓時，在動手柄11帶動上動齒輪1、下動齒輪2、上齒條5、下齒條6四者一起圍繞上靜齒輪3和下靜齒輪4旋轉(zhuǎn)的過程中，動手柄11和劃筆17可以只做平移運(yùn)動，不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
[0038]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施例，而非全部實施例。多種改變是允許的，例如，為了加工和組裝的便利，上、下兩個齒條設(shè)置成一樣的，但是作為另一種選擇，上、下齒條可以設(shè)置為不同；再例如，本文采用活動接頭19來實現(xiàn)靜軸與曲軸焦點針的連接，但是作為另一種選擇，可以采用其他類似元件替代，只要能夠?qū)崿F(xiàn)曲軸繞該元件旋轉(zhuǎn)而又與之相連接即可。因此，本實用新型的保護(hù)范圍不限于以上說明書中示出的實施例，結(jié)合說明書及附圖所記載的內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于手工繪制橢圓的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于: 包括第一動齒輪、第二動齒輪、第一靜齒輪、第二靜齒輪、第一齒條、第二齒條、動軸、第一靜軸以及第二靜軸，其中所述第一動齒輪和所述第二動齒輪同軸設(shè)置在所述動軸上，所述第一靜齒輪設(shè)置在所述第一靜軸上且所述第二靜齒輪設(shè)置在所述第二靜軸上，所述第一動齒輪和所述第一靜齒輪同時與所述第一齒條嚙合，所述第二動齒輪和所述第二靜齒輪同時與所述第二齒條哨合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述第一動齒輪、第二動齒輪、第一靜齒輪、第二靜齒輪四者的分度圓大小相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述第一靜軸和所述第二靜軸通過一調(diào)節(jié)件連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述調(diào)節(jié)件為焦距調(diào)節(jié)尺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:還包括曲軸焦點針，所述曲軸焦點針的一端在繪制橢圓時與待繪制橢圓的工作面接觸，另一端與所述第一靜軸和所述第二靜軸之一通過活動接頭相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:還包括限位機(jī)構(gòu)，所述限位機(jī)構(gòu)包括一對限位板和縱向穿透所述一對限位板的限位槽，所述一對限位板沿縱向分別設(shè)置于齒條的兩側(cè)，所述一對限位板與齒條具有一致的延展方向，所述限位槽沿齒條的延展方向形成且設(shè)置成允許動軸和靜軸通過。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述限位槽的長度小于所述一對限位板中任一限位板的長度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述限位機(jī)構(gòu)還包括一對限位板固定件，所述一對限位板固定件沿所述一對限位板的延展方向分別設(shè)置在所述一對限位板的兩側(cè)，且與所述一對限位板固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述限位機(jī)構(gòu)的數(shù)量為兩個，分別為第一限位機(jī)構(gòu)和第二限位機(jī)構(gòu)，所述第一齒條配備所述第一限位機(jī)構(gòu)，所述動軸和所述第一靜軸穿過所述第一限位機(jī)構(gòu)的限位槽；所述第二齒條配備所述第二限位機(jī)構(gòu)，所述動軸和所述第二靜軸穿過所述第二限位機(jī)構(gòu)的限位槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒條橢圓規(guī)，其特征在于:所述第一齒條和第二齒條分別配備有刻度尺。
【文檔編號】B43L11/04GK204020332SQ201420501195
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】周正全 申請人:周正全