CN103754028B - 椭圆规 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种椭圆规，包括手拿板，角度摆杆，转轴，转动套和画笔组件，画笔组件包括画笔，画笔锁紧孔，粉笔夹紧孔，粉笔夹紧锁和转动块，转动块焊接于画笔锁紧孔上，画笔的一端套入所述画笔锁紧孔中，另一端固定连接粉笔夹紧孔，粉笔夹紧锁与粉笔夹紧孔配合；角度摆杆呈倒L型，一端与手拿板活动连接，另一端设有转轴固定套，转轴的一端固定于转轴固定套内，另一端套有转动套，转动套一方面可以以转轴为圆心转动，另一方面可以在重力作用下沿着转轴的轴向方向上下移动，转动套上设有转动限位孔，转动限位孔与画笔组件的转动块活动连接。该椭圆规设计巧妙，为椭圆的准确绘制提供了一种实用工具。

Description

椭圆规

技术领域

本发明属于绘图仪器技术领域，具体涉及一种椭圆规。

背景技术

目前的教学工作中，椭圆多为老师手绘，作为示意图不能够准确反映椭圆的性质，使学生对椭圆性质的认识不够直观。为此，出现了椭圆的定义法画法，如图1所示，这种画法依据椭圆的定义，即椭圆是指平面上到两定点的距离之和为常值的点之轨迹，因此，采用该画法绘制椭圆时，首先需要固定两个焦点f₁，f₂，然后，用一根绳子确定定长，最后，用画笔沿着两端固定于焦点f₁，f₂处且始终保持绷紧状态的绳子描绘出椭圆的轮廓，该画法的不足在于绘制时不易操作、且难以准确确定所画椭圆的中心、长轴及短轴长度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种操作简便且能准确画出任意离心率椭圆的椭圆规。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种椭圆规，包括手拿板，角度摆杆，转轴，转动套和画笔组件，所述画笔组件包括画笔，画笔锁紧孔，粉笔夹紧孔，粉笔夹紧锁和转动块，所述转动块焊接于画笔锁紧孔上，所述画笔的一端套入所述画笔锁紧孔中，另一端固定连接粉笔夹紧孔，粉笔夹紧锁与粉笔夹紧孔配合；所述角度摆杆呈倒L型，一端与手拿板活动连接，另一端设有转轴固定套，所述转轴的一端固定于所述转轴固定套内，另一端套有所述转动套，所述转动套一方面可以以转轴为圆心转动，另一方面可以在重力作用下沿着转轴的轴向方向上下移动，所述转动套上设有转动限位孔，所述转动限位孔与画笔组件的转动块活动连接。

进一步的技术方案是，所述手拿板上设置角度刻度。

进一步的技术方案是，所述角度摆杆上设置刻度固定孔，相应的，手拿板上设置对应孔，螺栓穿过固定孔和手拿板上的对应孔并配合螺母将角度摆杆与手拿板夹紧。

进一步的技术方案是，所述转轴固定套包括转轴夹紧套、设置于转轴夹紧套边缘的转轴锁紧孔和与转轴锁紧孔配合的锁紧螺栓。

进一步的技术方案是，所述粉笔夹紧孔为内径不变、外径渐变的圆筒结构，圆筒直径较大的一端设有若干条与圆筒轴平行的缝隙，相应的，粉笔夹紧锁为与圆筒结构配合的圆环结构，圆环套在圆筒上且圆环的内径小于圆筒的最大直径，圆筒的内径等于粉笔的直径。

进一步的技术方案是，所述转轴的下端为圆锥状。

进一步的技术方案是，所述手拿板上的底部边缘设有两个支脚。

进一步的技术方案是，所述手拿板上设有手抓孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

首先，本发明的椭圆规可以以0～90°范围内任意角度倾斜的转轴为支点，通过活动套的转动和上下移动带动画笔运动，实现任意离心率椭圆的绘制，其中，转轴所在位置即为椭圆的中心，画笔与转轴间的距离为椭圆的短轴长度，所绘制的椭圆可以准确反映椭圆性质，便于建立学生对椭圆的直观认识；

其次，采用本发明的椭圆规进行椭圆绘制时，无需确定焦点、无需量定长，无需固定绳子，提高了绘制的可操作性，降低了椭圆的绘制难度。

附图说明

图1为传统的椭圆的定义法画法示意图；

图2为本发明的椭圆规的原理示意图；

图3为本发明的椭圆规一个方向的结构示意图；

图4为本发明的椭圆规另一个方向的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

传统的椭圆绘制法依据椭圆的定义，绘制时需要确定椭圆焦点、量椭圆定长、将绳子两端固定于焦点处，然后再用画笔沿始终绷紧的绳子画出所画椭圆，这种画法存在较多问题，首先椭圆的焦点较难确定，其次，量椭圆定长、固定绳子以及最后的绘制过程均会产生较大误差，致使做出来的椭圆仅能作为示意图使用，无法准确表达椭圆性质，且这些问题是定义画法无法克服的。

我们知道，当用一个不与圆柱体底面平行也不垂直的面去截该圆柱体时，所得截面图形为一个椭圆，如图2所示，其中，所得椭圆的长轴为a，短轴为b，可知，该椭圆的标准方程为：

${\left(\frac{x}{a}\right)}^2+{\left(\frac{y}{b}\right)}^2=1---\left(1\right)$

假设圆柱体的半径为r，轴与平面夹角为α，则根据图中椭圆和圆主体横截面的对应关系，可以得到：

b＝r    (2)

a＝r/sinα    (3)

则椭圆方程为：

${\left(\frac{x}{r/\sin \mathrm{\α}}\right)}^2+{\left(\frac{y}{r}\right)}^2=1---\left(4\right)$

可见，在确定r和α的情况下，即可确定椭圆轨迹，这也是本实施例中的椭圆规的原理所在。

如图3、4所示，本实施例中的椭圆规包括手拿板1，角度摆杆2，转轴3，转动套4和画笔组件5。

画笔组件5包括画笔51，画笔锁紧孔52，粉笔夹紧孔53，粉笔夹紧锁54和转动块55，其中，转动块55焊接于画笔锁紧孔52上，而画笔51的一端套入画笔锁紧孔52中并通过画笔锁紧孔52实现位置的锁定，即画笔51通过画笔锁紧孔52与转动块55连接为一个固定整体，画笔51可以随转动块55的运动而运动；画笔51的另一端固定连接粉笔夹紧孔53，粉笔夹紧锁54与粉笔夹紧孔53配合，使用时，将粉笔安装于粉笔夹紧孔53中，然后通过粉笔夹紧锁54将粉笔锁定，避免绘制过程中粉笔的滑落。

角度摆杆2呈倒L型，其一端与手拿板1活动连接，另一端设有转轴固定套21，转轴固定套21的作用在于安装和固定转轴3，角度摆杆2可以以其与手拿板1的连接处为圆心旋转，实现转轴3不同的倾斜角度，即图2中的α，转轴3的作用在于确定椭圆的中心，转轴3的底端套有转动套4，转动套4的安装要求为：一方面可以围绕转轴3转动，另一方面可以在重力作用下沿着转轴3的轴向方向上下移动，转动套4上设有转动限位孔41，转动限位孔41与画笔组件5的转动块55活动连接将画笔组件5与转动套4连接为一个整体，转动块55可以以转动限位孔41与转动块55的连接处为圆心转动，从而改变画笔51与转轴3之间的距离，即椭圆短轴的长度，即图2中的r(a)。

绘制椭圆时，首先，调节画笔51与转轴3之间的距离为所绘椭圆的短轴长度r，然后根据所绘椭圆的长轴长度b，依据公式(3)计算转轴3的倾斜角度α，并将转轴3调至角度α，最后，完成椭圆的绘制。

为了方便快捷的设置转轴3的倾斜角度，可以在本实施例中的手拿板1上设置角度刻度。

为了固定转轴3的倾斜角度α，可以在角度摆杆2上设置刻度固定孔22，相应的，手拿板1上设置对应孔，螺栓穿过固定孔22和手拿板1上的对应孔并配合螺母将角度摆杆2与手拿板1夹紧，实现转轴3倾斜角的固定。

由于绘制面的不确定，经常需要调节转轴3的高度以保证在手拿板1与绘制面垂直的情况下，转轴3与绘制面良好接触，进而提高转轴3倾斜角的准确性，为了方便转轴3高度的调节，本实施例中的转轴固定套21优先通过以下方式实现：转轴固定套21由转轴夹紧套211、设置于转轴夹紧套211边缘的转轴锁紧孔212和与转轴锁紧孔212配合的锁紧螺栓，当需要调节转轴3的高度时，松开锁紧螺栓，松开转轴夹紧套211，当高度调节好后，拧紧锁紧螺栓从而将转轴3锁定在所需高度；提高转轴倾斜角的准确性，将转轴3的下端设计为圆锥状。

为了实现粉笔快捷、方便的安装于拆卸和避免绘制过程粉笔的滑落，一种简单的实现方式是：粉笔夹紧孔53为内径不变、外径渐变的圆筒结构，圆筒直径较大的一端设有若干条与圆筒轴平行的缝隙，相应的，粉笔夹紧锁54为与圆筒结构配合的圆环结构，圆环套在圆筒上且圆环的内径小于圆筒的最大直径，圆筒的内径约等于粉笔的直径。

为了提高椭圆绘制时椭圆规的稳定性，本实施例中的手拿板1的底部边缘设有两个支脚11。

为了方便绘制，手拿板上设有手抓孔12。

这里所述的粉笔也可以为其他类型的绘图笔。

本实施例中的椭圆规设计巧妙，为椭圆的精确绘制提供了一种工具。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种椭圆规，其特征在于：包括手拿板，角度摆杆，转轴，转动套和画笔组件，所述画笔组件包括画笔，画笔锁紧孔，粉笔夹紧孔，粉笔夹紧锁和转动块，所述转动块焊接于画笔锁紧孔上，所述画笔的一端套入所述画笔锁紧孔中，另一端固定连接粉笔夹紧孔，粉笔夹紧锁与粉笔夹紧孔配合；所述角度摆杆呈倒L型，一端与手拿板活动连接，另一端设有转轴固定套，所述转轴的一端固定于所述转轴固定套内，另一端套有所述转动套，所述转动套一方面可以以转轴为圆心转动，另一方面可以在重力作用下沿着转轴的轴向方向上下移动，所述转动套上设有转动限位孔，所述转动限位孔与画笔组件的转动块活动连接。

2.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于：所述手拿板上设置角度刻度。

3.根据权利要求2所述的椭圆规，其特征在于：所述角度摆杆上设置刻度固定孔，相应的，手拿板上设置对应孔，螺栓穿过固定孔和手拿板上的对应孔并配合螺母将角度摆杆与手拿板夹紧。

4.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于：所述转轴固定套包括转轴夹紧套、设置于转轴夹紧套边缘的转轴锁紧孔和与转轴锁紧孔配合的锁紧螺栓。

5.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于：所述粉笔夹紧孔为内径不变、外径渐变的圆筒结构，圆筒直径较大的一端设有若干条与圆筒轴平行的缝隙，相应的，粉笔夹紧锁为与圆筒结构配合的圆环结构，圆环套在圆筒上且圆环的内径小于圆筒的最大直径，圆筒的内径等于粉笔的直径。

6.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于：所述转轴的下端为圆锥状。

7.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于：所述手拿板上的底部边缘设有两个支脚。

8.根据权利要求1所述的椭圆规，其特征在于：所述手拿板上设有手抓孔。