專利名稱:人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(西德專利號(hào)為DT－2325782)和帶直尺、劃線板、拉桿等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的繪圖儀器(蘇聯(lián)專利號(hào)SU－53979)；三是圓錐曲線規(guī)(中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?5200874)雖能繪橢圓、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)和方法按不同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曲線的實(shí)用繪圖規(guī)。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是主套筒⑥套在主腿②上且繞它轉(zhuǎn)動(dòng)和上下滑動(dòng)，只轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需用兩個(gè)定位環(huán)⑤和⑦定位；套有繪筆①的筆套筒③的側(cè)面，跟主套筒⑥的側(cè)面接合，由螺釘(12)鉸鏈能成任意張角，可讓主腿②尖和繪筆①尖于不同位置截取所需線段。拐狀的繪筆①桿的上端在筆套筒③中只作直線滑動(dòng)，可根據(jù)需要用螺釘④固定在筆套筒③中。繪筆①上端桿與主腿②平行時(shí)，繪筆①拐形下端與主腿②同軸，以保證繪筆①上端桿在規(guī)體面上時(shí)，繪筆①尖也在規(guī)體面上，以便精確截取線段，調(diào)整張角和繪圖。副腿(11)上套裝的定位套(14)可上下滑動(dòng)，螺釘(15)將定位塊(16)鉸鏈在定位套(14)上組成規(guī)體垂直定位裝置，保證規(guī)體面與繪面垂直，以便精確截取線段和繪圖。主腿②和副腿(11)平行裝于帶規(guī)柄⑨的U形夾⑧內(nèi)，使其能開合，組成人形多能圓柱圓錐截面曲線規(guī)。用本實(shí)用新型繪圖時(shí)，由副腿(11)控制的與繪圖面成一定傾角的主腿②于空間中靜止不動(dòng)，主套筒⑥繞主腿②轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)，帶動(dòng)套在筆套筒③內(nèi)的能伸縮的繪筆①作復(fù)合運(yùn)動(dòng)，從而完成繪制橢圓、雙曲線、拋物線等功能。當(dāng)在平面上調(diào)整好規(guī)體各部件角度和長(zhǎng)度繪制所需圖形后，只要固定主腿②尖和副腿(11)尖于曲面上，就可把平面曲線投
繪在曲面上成空間立體曲線。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，操作簡(jiǎn)便，對(duì)不同類型已知條件，一般無需間接作圖換祘就可直接利用，只調(diào)整二個(gè)張角，便靈活地繪出所需圓錐曲線。
附圖圖1 人形多能圓柱圓錐截面曲線規(guī)示意圖。
圖2 正圓錐截面法(一)繪制橢圓和雙曲線的示意圖。
圖3 正圓錐截面法(一)繪制拋物線的示意圖。
圖4 正圓錐截面法(二)繪制橢圓、雙曲線、拋物線的示意圖。
圖5 正圓柱截面法繪制橢圓的示意圖。
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兩點(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，且0≤l＜h，當(dāng)曲線為橢圓和雙曲線時(shí)，則取FL，HG為曲線對(duì)稱軸同側(cè)(橢圓時(shí)應(yīng)在長(zhǎng)短軸同側(cè))的情形。要求繪出此圓錐曲線。在該條件下，可繪制橢圓、雙曲線、拋物線各一條。而在繪圖過程中，適當(dāng)控制截取兩個(gè)張角α＜ (π)/2 (正圓錐的母線與錐軸交角)和β≤ (π)/2 (錐軸與繪圖面π交角)，則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)繪圖的總思路。
一、繪制橢圓、雙曲線的步驟如下(圖2的說明)步1、在平面π上作FL和HG均垂直于LG，使FL＝l，HG＝h，LG＝f，0≤l＜h。
步2、張開主腿②與副腿(11)成張角，主腿②尖始終放在G上，副腿(11)尖放在LG的延線上，定位塊(16)緊貼π面，鎖緊螺釘(15)，使規(guī)體面垂直于π。
步3、靠攏 兩定位環(huán)⑤和⑦用螺釘(13)和⑩將主套筒⑥鎖緊限制在適當(dāng)位置上(繪橢圓時(shí)，為使α＜β，定位環(huán)上升些；繪雙曲線時(shí)，為使α＞β，定位環(huán)下降些)只能繞主腿②轉(zhuǎn)動(dòng)，再把繪筆①尖放在H點(diǎn)上，鎖緊螺釘(12)，松開螺釘(15)，繪筆①尖放在F點(diǎn)上，定位塊(16)緊貼π，鎖緊螺釘(15)，則旋轉(zhuǎn)繪筆①就可在π上繪出所需橢圓和雙曲線。
二、繪制拋物線的步驟如下(圖3的說明)由于繪制拋物線時(shí)，錐軸不能過焦點(diǎn)，且必須α＝β，現(xiàn)以賞試法為例步1、在平面π上作MN∥LG，且使FL和HG均垂直于LG，F(xiàn)L＝l，HG＝h，LG＝f。
步2、張開主腿②與副腿(11)成張角，主腿②尖和副腿(11)尖始終放在LG線上，主腿②尖先放在LG上任選E點(diǎn)上。傾斜規(guī)體面，使筆套筒③放在MN上，使其軸線平行于MN，鎖緊螺釘(12)，提起規(guī)體，把定位塊(16)貼緊π，鎖緊螺釘(15)，微旋緊靠攏的二定位環(huán)⑤和⑦的螺釘(13)和⑩，使得對(duì)主套筒⑥軸向用力時(shí)仍可軸向滑動(dòng)，不用力時(shí)則不滑動(dòng)。
步3、靠用力使主套筒⑥在主腿②上滑動(dòng)，旋轉(zhuǎn)繪筆，把繪筆①尖放在H點(diǎn)上，再旋轉(zhuǎn)繪筆①，若繪筆①尖落在F上，則轉(zhuǎn)步4；否則使規(guī)體沿線LG微平移動(dòng)重做步3。
步4、鎖緊螺釘(13)和⑩，旋轉(zhuǎn)繪筆①則在π上繪出所需拋物線。
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)，LF＝l＝0，G到曲線頂點(diǎn)F距離FG＝f這特殊情況下繪制諸曲線時(shí)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，當(dāng)P＜2f時(shí)為橢圓，PP2f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，又已知曲線過焦點(diǎn)的半正焦長(zhǎng)為P，在這樣已知條件下，只作唯一的圓錐曲線。因曲線在P＜m時(shí)為橢圓，在P＞m時(shí)為雙曲線，在P＝m時(shí)為拋物線。當(dāng)正圓錐只一條母線垂直于平面π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上為唯一的符合條件的圓錐曲線。繪圖步驟如下步1，在平面π上作EB垂直于BG，使EB＝P，BG＝m，連GE，取GF＝FR＝P，作LG垂直于GE，MN平行于GE。
步2、張開主腿②與副腿(11)成張角，把主腿②尖始終放在G點(diǎn)，副腿(11)尖放在GE的延線上。傾斜規(guī)體，使筆套筒③平放在MN上，使其軸線平行于MN，鎖緊螺釘(12)。
步3、提起規(guī)體，把定位塊(16)貼緊π，鎖緊螺釘(15)，把繪筆①尖放在E點(diǎn)上，鎖緊螺釘④，松開螺釘(12)，讓筆套筒③平行于主腿②時(shí)，從LG向上提起后把繪筆①尖放在G點(diǎn)上，鎖緊靠攏的二定位環(huán)⑤和⑦的螺釘(13)和⑩，使主套筒⑥只能轉(zhuǎn)動(dòng)。松開螺釘(15)，把繪筆①尖放在R上，把定位塊(16)貼緊π，鎖緊螺釘(15)，松開螺釘④，把繪筆①尖放在F點(diǎn)上，鎖緊螺釘(12)，旋轉(zhuǎn)繪筆①，則在π上就可繪出所需圓錐曲線來。
丙、正圓柱截面法繪橢圓(圖5的說明)平面π與正圓柱中軸線交角在O到 (π)/2 間，則π截正圓柱面的截線是橢圓，橢心O正好在中軸線上。
因此，已知長(zhǎng)半軸a和短半軸b，需繪出橢圓，其步驟如下在面π上作AO垂直于OB交于O點(diǎn)，取OA＝a，OB＝b，主腿②尖始終放在橢心O點(diǎn)上，副腿(11)尖始終放在OA的延線上，定位塊(16)貼緊π，鎖緊螺釘(15)和④，繪筆①尖放在B點(diǎn)上，鎖緊螺釘(12)，松開螺釘(15)，繪筆①尖放在A點(diǎn)上，定位塊(16)貼緊π，鎖緊螺釘(15)，旋轉(zhuǎn)繪筆①，則在π上就繪出所需橢圓來。
權(quán)利要求
1.一種由主腿②、副腿(11)、主套筒⑥、筆套筒③、繪筆①和定位塊(16)所組成的繪圖規(guī)。其特征是主腿②套裝著對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)的并與筆套筒③鉸接的主套筒⑥，繪筆①在筆套筒③中作軸向滑動(dòng)或固定；定位套(14)套在副腿(11)上，通過螺釘(15)與定位塊(16)鉸鏈成規(guī)體垂直定位裝置。
2.按權(quán)利要求
1所述的繪圖規(guī)，其特征是筆套筒③和主腿②可成任一張角，當(dāng)它們平行時(shí)繪筆①拐形下端與主腿②同軸。
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)出由附有主套筒、筆套筒、拐形繪筆的主腿與附有定位塊的副腿，通過U型夾組成的人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)B43L11/02GK86200443SQ86200443
公開日1986年11月26日 申請(qǐng)日期1986年2月6日
發(fā)明者萬金華 申請(qǐng)人:萬金華導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan