專利名稱:門型多能圓柱圓錐截面曲線規(guī)的制作方法
一種繪圖規(guī)的改進(jìn)。
現(xiàn)有繪制圓錐曲線的儀器和規(guī)有三類一是單功能的，僅能繪橢圓或雙曲線或拋物線等；二是圓錐曲線繪圖儀，帶有比例尺等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的繪圖儀器(西德的，專利號(hào)為DT－2325782)和帶有直尺，劃線板、拉桿等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的繪圖儀器(蘇聯(lián)的，專利號(hào)SU－539790)；三是圓錐曲線規(guī)(中國(guó)的，專利申請(qǐng)?zhí)枮?5200874)雖能畫橢圓、雙曲線、拋物線，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，沒有保證規(guī)體平面垂直于紙平面π的裝置，且需間接作圖換祘等。
本實(shí)用新型綜合正圓柱和多種正圓錐截面曲線成圖規(guī)律，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和方法按多種類型已知條件用相應(yīng)通用方法繪制雙曲線、拋物線和橢圓。是一種具有一線多法成圖功能和把圓錐平面曲線投
繪制到曲面上成空間立體曲線的實(shí)用繪圖規(guī)。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是主腿(5)系統(tǒng)和三叉副腿(15)系統(tǒng)分別由螺帽(8)和螺釘(13)固定在定位板(12)，主腿(5)的軸線和三叉副腿(15)的軸線均垂直于定位板(12)的下平面。在三叉副腿(15)系統(tǒng)中，定位套筒(16)套在三叉副腿(15)上，可繞其轉(zhuǎn)動(dòng)和沿其軸向滑動(dòng)。定位套筒(16)下端和支撐腿(18)上端的側(cè)面貼緊，由螺釘(17)把其鉸鏈在一起可成任一張角。三叉副腿(15)的下端是三叉尖形的，其三叉尖三點(diǎn)共線，此線垂直于三叉副腿(15)軸線。三叉副腿(15)系統(tǒng)是支撐規(guī)體并使規(guī)體平面與繪圖面構(gòu)成傾角，即主腿(5)軸線與繪圖面之間的傾角。主腿(5)系統(tǒng)中，附有規(guī)柄(10)的主腿(5)裝在主套筒(7)中，而主套筒(7)裝在定位板(12)的槽中，由螺帽(8)固定。這就是說(shuō)，繪圖過(guò)程中，三叉副腿(15)系統(tǒng)與定位板(12)及主套筒(7)在空間靜止不動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的部分僅僅是主腿(5)系統(tǒng)。主腿(5)在主套筒(7)中可自由旋轉(zhuǎn)和軸向滑動(dòng)。當(dāng)二個(gè)定位環(huán)(6)和(9)向主套筒(7)靠攏并分別由螺釘(14)和(11)固緊時(shí)，主腿(5)只能轉(zhuǎn)動(dòng)。主腿(5)下端的軸線側(cè)面跟筆套筒(2)上端的軸線側(cè)面由螺釘(4)鉸鏈可成任一張角。當(dāng)主腿(5)運(yùn)動(dòng)就帶動(dòng)筆套筒(2)內(nèi)只能伸縮的或由螺釘(3)固緊的繪筆(1)作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，從而完成繪制橢圓、拋物線、雙曲線等功能。由于這樣的結(jié)構(gòu)中具有繪筆(1)的筆桿是可伸長(zhǎng)縮短的。因此，當(dāng)在平面上調(diào)整好規(guī)體各部件角度和長(zhǎng)度等達(dá)到繪制所需平面圓錐曲線圖形后，只要固定三叉副腿(15)尖和支撐腿(18)尖于曲面上，就可把平面圓錐曲線投影繪制在曲面上成為空間立體曲線。這是現(xiàn)有技術(shù)未能達(dá)到的。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，除結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單外，還具有一線多法成圖功能，操作便利，對(duì)多種類型的已知條件，一般無(wú)需間接作圖等換算就可直接利用，只調(diào)整二個(gè)張角便能靈活地繪出所需圓錐曲線。
附圖圖1、門形多能圓柱圓錐曲線規(guī)示意圖圖2、正圓錐截面法(一)繪橢圓和雙曲線示意圖圖3、正圓錐截面法(一)繪拋物線示意圖圖4、正圓錐截面法(二)繪橢圓、雙曲線、拋物線示意圖圖5、正圓柱截面法繪橢圓示意圖甲、正圓錐截面法(一)繪圓錐曲線在平面π上已知圓錐曲線上相異的二點(diǎn)H和F，其到曲線的對(duì)稱軸LG的距離分別為HG＝h，F(xiàn)L＝l，LG＝f，而O≤l＜h，其中當(dāng)曲線為有心的橢圓和雙曲線時(shí)，則取FL，HG為曲線對(duì)稱軸同側(cè)(橢圓則在長(zhǎng)短軸同側(cè))的情形，欲繪出此圓錐曲線。
在該條件下，可繪制橢圓、雙曲線、拋物線各一條。而在繪圖過(guò)程中，適當(dāng)控制截取二個(gè)張角α＜ (π)/2 (正圓錐的母線與錐軸交角)和β≤ (π)/2 (錐軸與π面交角)，則當(dāng)α＜β時(shí)為橢圓，α＞β時(shí)為雙曲線，α＝β時(shí)為拋物線。這就是據(jù)三個(gè)已知長(zhǎng)度，先α后β調(diào)這二個(gè)張角實(shí)現(xiàn)繪圖的思路。
一、繪制橢圓和雙曲線的步驟如下(圖2的說(shuō)明)步1、在平面π上作FL和HG均垂直于LG，使FL＝l，HG＝h，LG＝f，其中O≤l＜h。
步2、使筆套筒(2)與主腿(5)同軸，鎖緊螺釘(4)，把繪筆(1)尖放在G上，再把三叉副腿(15)的三叉尖放在HG的延線上固定不變。繪橢圓時(shí)，把主腿(5)向上滑些，以保證α＜β；繪雙曲線時(shí)，把主腿(5)向下滑些，以保證α＞β(繪拋物線時(shí)，應(yīng)使主腿(5)適中些，以保證α＝β)松開螺釘(4)，兩定位環(huán)(6)和(9)靠攏主套筒(7)，由螺釘(14)和(11)鎖緊，使主腿(5)只能旋轉(zhuǎn)。把繪筆(1)尖放在H點(diǎn)上，鎖緊螺釘(4)，傾斜規(guī)體，把繪筆(1)尖放在F點(diǎn)上，且把支撐腿(18)尖放在π上，鎖緊螺釘(17)，支撐規(guī)體。旋轉(zhuǎn)繪筆(1)則筆尖在π上繪出所需橢圓和雙曲線。
二、繪制拋物線的步驟如下由于繪制拋物線時(shí)，錐軸不能過(guò)焦點(diǎn)，且必須α＝β，現(xiàn)以嘗試法為例(圖3的說(shuō)明)
步驟1在平面π上作FL和HG均垂直于LG，MN平行于LG，使FL＝l，HG＝h，LG＝f，其中O≤l＜h，在LG上先任選點(diǎn)E，過(guò)E作ER垂直于LG，把繪筆(1)尖放在E上，三叉副腿(15)的三叉尖放在ER上，過(guò)這三點(diǎn)作三條均平行于LG的線n1，n2，n3。
步驟2微傾規(guī)體，把支撐腿(18)尖放在π上，鎖緊螺釘(17)松開螺釘(4)，把筆套筒(2)放在MN上，使其軸線平行于MN，鎖緊螺釘(4)，微鎖緊靠攏的二定位環(huán)(6)和(9)的螺釘(14)和(11)，使得對(duì)主腿(5)軸向用力時(shí)仍可沿主套筒(7)軸向滑動(dòng)，不用力時(shí)不能滑動(dòng)只可轉(zhuǎn)動(dòng)。
步驟3靠主腿(5)在主套筒(7)中用力滑動(dòng)，把繪筆(1)尖放在H點(diǎn)上，旋轉(zhuǎn)繪筆(1)，若繪筆(1)尖落到F點(diǎn)，則轉(zhuǎn)步4；否則，讓三叉副腿(15)的三叉尖在n1，n2，n3滑動(dòng)一點(diǎn)，支撐腿(18)尖仍在π上，重做步3。
步驟4鎖緊螺釘(14)和(11)，旋轉(zhuǎn)繪筆(1)，則可在π上繪出所需拋物線來(lái)。
三、該圓錐截面法(一)繪圓錐曲線，包括了已知曲線上點(diǎn)H到對(duì)稱軸的距離HG＝h，F(xiàn)為曲線頂點(diǎn)，F(xiàn)L＝l＝0，G到曲線頂點(diǎn)F距離FG＝f這特殊情況繪制諸曲線步驟簡(jiǎn)單些。而LF＝l＝0這情形，又包括了已知曲線的焦點(diǎn)G到頂點(diǎn)F距離GF＝f和過(guò)焦點(diǎn)的半正焦弦長(zhǎng)HG＝P時(shí)的繪圖。此時(shí)只能繪出一個(gè)特殊的圓錐曲線來(lái)，當(dāng)P＜2f時(shí)為橢圓，P＞2f時(shí)為雙曲線，P＝2f時(shí)為拋物線。
乙、正圓錐截面法(二)繪圓錐曲線(圖4的說(shuō)明)在平面π上已知曲線的焦點(diǎn)到準(zhǔn)線距離m，又已知曲線過(guò)焦點(diǎn)的半正焦弦長(zhǎng)為P，在這樣已知條件下，只可作唯一的圓錐曲線。因當(dāng)P＜m時(shí)為橢圓，P＞m時(shí)為雙曲線。P＝m時(shí)為拋物線。又當(dāng)正圓錐只一條母線垂直于平面π并交于F，且在此母線上，錐頂S到π距離SF＝m，錐軸交π于G，F(xiàn)G＝P，則截線在π上為唯一的符合已知條件的圓錐曲線。步驟如下步驟1、在平面π上作EB垂直于BG，使EB＝P，BG＝m，連接EG，作GL垂直于EG，在EG內(nèi)取點(diǎn)R和F，使GF＝FR＝EB＝P，再在π上作MN平行于GE。
步驟2、狀態(tài)1中，讓主腿(5)和筆套筒(2)同軸，鎖緊螺釘(4)，把繪筆(1)尖放在G上，再把三叉副腿(15)的三叉尖放在GL上固定不變，狀態(tài)Ⅱ中，松開螺釘(4)，稍微傾斜規(guī)體，把支撐腿(18)尖放在π上，鎖緊螺釘(17)，把筆套筒(2)平放在MN上，使其軸線平行于MN，鎖緊螺釘(4)，再把繪筆(1)尖放在E點(diǎn)上，鎖緊螺釘(3)，松開螺釘(4)。狀態(tài)Ⅲ中，把繪筆(1)尖放在G點(diǎn)上，把二定位環(huán)(6)和(9)向主套筒(7)靠攏并由螺釘(14)和(11)鎖緊，使得主腿(5)只能轉(zhuǎn)動(dòng)。松開螺釘(17)，把繪筆(1)尖放在R點(diǎn)上，讓支撐腿(18)尖放在π面上，鎖緊螺釘(17)，松開螺釘(3)，把繪筆(1)尖放在F點(diǎn)上，鎖緊螺釘(4)，旋轉(zhuǎn)主腿(5)，則繪筆(1)尖在π面上繪出符合條件的圓錐曲線。
丙、正圓柱截面法繪橢圓(圖5的說(shuō)明)平面π與正圓柱軸線交角在0～ (π)/2 間，則π截正圓柱面的截線是橢圓，橢心O正好在軸線上。
已知長(zhǎng)半軸a和短半軸b，欲繪出橢圓其步驟如下
在平面π上作OB垂直于OA。使OB＝b，OA＝a，讓主腿(5)與筆套筒(2)同軸，鎖緊螺釘(4)，把繪筆(1)尖放在O點(diǎn)，再把三叉副腿(15)的三叉尖放在BO的延線上固定不變。鎖緊螺釘(3)，松開螺釘(4)，把繪筆(1)尖放在B點(diǎn)上，鎖緊螺釘(4)，再把繪筆(1)尖放在A點(diǎn)，支撐腿(18)尖放在π上，鎖緊螺釘(17)，使規(guī)體定位。讓主腿(5)在主套筒(7)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向滑動(dòng)，則繪筆(1)尖在π面上可繪出所需橢圓。
權(quán)利要求
1.一種由主腿(5)、筆套筒(2)、繪筆(1)、三叉副腿(15)、支撐腿(18)和定位板(12)所組成的繪圖規(guī)。其特征是主腿(5)在裝于定位板(12)槽內(nèi)的主套筒(7)中轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向滑動(dòng)，其下端軸線側(cè)面與筆套筒(2)上端軸線側(cè)面鉸接，兩軸線可成任一張角，繪筆(1)在筆套筒(2)中軸向滑動(dòng)或固定；三叉副腿(15)上端裝入定位板(12)，中間套裝著對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)的并與支撐腿(18)鉸接的定位套(16)，下端三叉尖三點(diǎn)共線。
2.按權(quán)利要求
1所述的繪圖規(guī)，其特征是主腿(5)的軸線和三叉副腿(15)的軸線均垂直于定位板(12)的下平面；三叉副腿(15)下端三叉尖三點(diǎn)共線平行于定位板(12)槽的中心線。
專利摘要
本實(shí)用新型屬繪圖儀器。據(jù)圓柱及多種正圓錐截面曲線成圖規(guī)律，設(shè)計(jì)附有主套筒、筆套筒、繪筆的主腿與附有支撐腿的三叉副腿，通過(guò)定位板組成的門形多能圓柱圓錐截面曲線規(guī)。從而在一種繪圖規(guī)上解決了繪制符合多類已知條件的橢圓、雙曲線、拋物線，且可一線多法繪制，還可把這些平面曲線投影到空間曲面上使曲線立體化。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用靈活方便，可廣泛用于科研、生產(chǎn)、工藝美術(shù)、教學(xué)等方面。
文檔編號(hào)B43L11/02GK86200441SQ86200441
公開日1986年12月24日 申請(qǐng)日期1986年2月6日
發(fā)明者萬(wàn)金華 申請(qǐng)人:萬(wàn)金華導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan