專利名稱：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、垂線、任意角度的斜線及平行線、任意曲率半徑的圓弧或圓、任意長、短軸的橢圓、雙曲線、拋物線及等速螺線、圓的漸開線，可尋找任一圓弧的圓心及曲率半徑，描繪非圓曲線。精確測量任一角的正弦、余弦、正切、余切三角函數(shù)值(可精確到四位有效數(shù)字)，并能測量任一曲線長，廣泛用于繪圖、測量及日常學(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、雙曲線等二次曲線的復(fù)雜圖形時(shí)，大都采用近似畫法或做圖范圍有限，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》91年8月第1版(123頁至127頁)，另在測量曲線長度及角的正弦、余弦、正切、余切值時(shí)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量粗糙的缺點(diǎn)，參閱專利申請公報(bào)，因此，發(fā)明一種多功能、高精度、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便直觀新的一代繪圖測量學(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、基圓、等分尺和動式量角儀。在繪圖和學(xué)習(xí)中，實(shí)現(xiàn)由游標(biāo)、繪桿和動式量角儀可繪制任意角度的斜線、平行線及水平線和垂線，并由主尺、游標(biāo)及帶有公共端的繪桿根據(jù)橢圓、雙曲線、拋物線的焦點(diǎn)、圓的漸開線基圓半徑描繪相應(yīng)曲線及等速螺線。由動式量角儀及三角函數(shù)刻度線讀取相應(yīng)的三角函數(shù)值，通過等分尺尋找某一圓弧圓心及半徑，從而描繪非圓曲線和已知圓心及半徑的條件測量曲線長度的多功能繪圖學(xué)習(xí)尺。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，在由主尺、繪桿、動式量儀和帶有旋轉(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、基圓和等分尺、動式量角儀。利用游標(biāo)、量角儀和繪桿1可繪制任一角度的斜線、平行線、垂線和水平線；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的水平轉(zhuǎn)軸，用于繪制任意長短軸的橢圖、雙曲線、拋物線，由于兩繪桿傳動部分完全相同，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、雙曲線時(shí)，只要繪桿2的轉(zhuǎn)軸置于一焦點(diǎn)處，移動游標(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，從橢圓一長軸頂點(diǎn)或雙曲線頂點(diǎn)起，沿圖面轉(zhuǎn)動公共端即可；在繪制拋物線時(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)線重合且兩繪桿分別插入位于公共端同側(cè)的插口中，從對稱軸拋物線頂點(diǎn)起，沿圖面轉(zhuǎn)動公共端。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)軸插孔為漸開線基圓的圓心，以兩繪桿轉(zhuǎn)軸之間的距離為漸開圓基圓半徑，同時(shí)固定繪桿1與主尺垂直，用公共端沿圖面轉(zhuǎn)動就可做圓的漸開線。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)動即可做等速螺線；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l0及曲率半徑R就可測該弧長l，即l=R·l0；并在主尺上附有60°可繞O1轉(zhuǎn)動的量角儀以及總長度為10cm的正弦、余弦共用刻度線及正、余切刻度線和繪桿1共同使用可做任意角度以及測量任意角的正弦、余弦、正切、余切三角函數(shù)值，當(dāng)測量正弦、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，使其中線指到量角儀上第二條刻度線所指角度處，并將量用儀連同繪桿1轉(zhuǎn)動到最右邊，使量角儀左邊線與原60°右邊線重合，此時(shí)繪桿1的中線位置，即該角，如該角在60°至90°范圍內(nèi)，則從第一條刻度線上讀取。在測余弦、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左邊讀取，如果該角在30°至90°范圍內(nèi)，使繪桿1上中線指到第三條刻度線所指角度處，并將量角儀連同繪桿向左邊轉(zhuǎn)動至右邊線與原左邊線重合，此時(shí)繪桿1中線所指位置即為該角。此時(shí)繪桿1的中線所指正切、余切刻度線上的值為該角正切、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中線末端點(diǎn)，這時(shí)繪桿2下直邊在正、余弦線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所描直線上，兩次直線交點(diǎn)即為該圓弧的圓心；在連接非曲線時(shí)，如下一圓弧的圓心在曲線的同側(cè)，可用移至中間位置的游標(biāo)插孔O3為該圓弧的圓心，圓弧畫至下一圓弧圓心與槽共線為至；如在曲線的異側(cè)，則以O(shè)2為該弧的圓心畫弧至下一圓弧的圓心與槽共線，從而描繪非圓曲線，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，也可不固定繞小柱任意轉(zhuǎn)動，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長的中線及該線起始端插孔，與繪桿1傳動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。
多功能尺中公共端利用圓錐齒輪傳動繪桿，當(dāng)公共端沿圖而滾動時(shí)，水平軸轉(zhuǎn)動，在圓錐齒輪傳動下，豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，可帶動插入插口內(nèi)的繪桿而傳動，當(dāng)可繞插孔轉(zhuǎn)動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)，兩繪桿傳動方向相同，用于繪制雙曲線及拋物線，及在沿圖面滾動的轉(zhuǎn)軸傳動下傳過的齒數(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的弧長刻度、基圓圓心與角度線中心共點(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，尺端的背面設(shè)有最小分度為0.5mm等分線。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所描的直線上，兩次直線交點(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，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1等分就相當(dāng)于沿軸線方向前進(jìn)0.04mm，每次測量三角函數(shù)值時(shí)，把游標(biāo)移至所指刻度線的下一刻度處開始轉(zhuǎn)動可旋轉(zhuǎn)刻度至所指刻度處，則轉(zhuǎn)過的等分線數(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)線最小分度都為1mm，正切、余切刻度線與O1相距1cm。
多功能尺中動式量角儀上有60°至90°,0°至30°,0°至60°和30°至90°三條角度線，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、曲線尺、曲線板及三角函數(shù)表的功能，且在繪圖、測量及學(xué)習(xí)中可由復(fù)雜圖形的參量直觀描繪圖形，從而增強(qiáng)了直觀性和快速、準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、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長中線的繪桿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，6--正切刻度線，7--正、余弦共用刻度線，8--動式量角儀，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)上可沿軸線方向移動的螺栓，18--繪桿1上10cm長的中心線。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。
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、基圓和等分尺、動式量角儀。
(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插口可同時(shí)嚙合于一齒輪，而且傳動靈活。
(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。
(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。
(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，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時(shí)，水平轉(zhuǎn)軸滾動，在圓錐齒輪傳動下，豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，可帶動插入插口內(nèi)的繪桿而傳動。
(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)線以及正切、余切函數(shù)線，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，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。
專利摘要本實(shí)用新型用于精確繪制各種直線、平行線、各種曲率半徑的圓弧或圓,任意長、短軸的橢圓、雙曲線和拋物線,等速螺線、圓的漸開線,并能精確測量任一角的正弦、余弦、正切和余切值(精確到四位有效數(shù)字),也可測量任一直線、曲線長,以及連接非圓曲線,尋找任一圓弧的圓心和半徑,它具有結(jié)構(gòu)簡單、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B43L7/00GK2310680SQ9724200
公開日1999年3月17日 申請日期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 申請人:蘇宗科