CN105774329B - 圆锥曲线规 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种圆锥曲线规，包括主立杆、平芯杆、斜芯杆、立撑杆、滑转杆、画杆及平撑杆等多根连杆，连杆之间通过滑套、转套、铰链连接，在滑套、转套上设置紧定部件，并在此基础上设置锁紧部件、辅助杆、加长杆及可拆卸画笔等以进行结构优化。本发明的有益效果为：可以绘制椭圆、抛物线和双曲线等圆锥曲线；绘制的制椭圆、抛物线和双曲线等圆锥曲线效率高、精度高。

Description

圆锥曲线规

技术领域

本发明涉及绘图仪器技术领域，特别是涉及一种圆锥曲线规。

背景技术

目前，在高中数学和画法几何学习过程中或者实际工程绘图中经常需要绘制椭圆、抛物线和双曲线等圆锥曲线。目前在绘制椭圆时有专门的椭圆规，但在绘制抛物线和双曲线的时候却往往还要通过描点连线法进行绘制，其作图效率和精度都较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆锥曲线规以较高效率和精度绘制椭圆、抛物线和双曲线。

本发明提供一种圆锥曲线规，包括主立杆、平芯杆、斜芯杆、立撑杆、滑转杆、画杆及平撑杆，主立杆上滑动连接有立杆滑套，平芯杆的第一端固定连接立杆滑套且平芯杆垂直于主立杆，平芯杆的第二端经第一铰链铰接斜芯杆的第一端，斜芯杆的第二端经第二铰链铰接立撑杆，立撑杆上铰接有撑杆转套，撑杆转套固定连接有第一撑杆滑套且撑杆转套垂直于第一撑杆滑套，第一撑杆滑套滑动连接平撑杆，斜芯杆上滑动连接有芯杆滑套，芯杆滑套可以从斜芯杆上穿过第一铰链滑动至平芯杆上，芯杆滑套上铰接有芯杆转套，芯杆转套经第三铰链铰接有滑杆转套，滑杆转套上铰接有滑杆滑套，滑杆滑套滑动连接滑转杆，滑转杆的一端经第四铰链铰接画杆的一端，画杆上铰接有画杆转套，平撑杆的一端固定连接画杆转套。

进一步的，立撑杆与画杆长度相等，平撑杆与绘图平面平行。

进一步的，所述立杆滑套上设置有第一紧定部件，所述芯杆滑套上设置有第二紧定部件，所述滑杆滑套上设置有第三紧定部件，所述第三铰链上设置有第四紧定部件。

进一步的，所述立撑杆上滑动连接有第二撑杆滑套，所述斜芯杆的第二端经第二铰链铰接第二撑杆滑套，所述第二撑杆滑套上设置有第五紧定部件。

进一步的，所述第二铰链上设置有锁紧部件，所述画杆转套上装配连接有辅助杆，所述画杆上可拆卸连接有画笔，主立杆、平芯杆、斜芯杆、滑转杆及平撑杆可拆卸连接有加长杆。

进一步的，主立杆、平芯杆、斜芯杆及滑转杆上设置有刻度。

本发明还提供一种圆锥曲线规，包括主立杆、平芯杆、斜芯杆、立撑杆、滑转杆、画杆及平撑杆，主立杆上滑动连接有立杆滑套，平芯杆的第一端固定连接立杆滑套且平芯杆垂直于主立杆，平芯杆的第二端经第一铰链铰接斜芯杆的第一端，斜芯杆的第二端经第二铰链铰接立撑杆，立撑杆上铰接有撑杆转套，撑杆转套固定连接有第一撑杆滑套且撑杆转套垂直于第一撑杆滑套，第一撑杆滑套滑动连接平撑杆，斜芯杆上滑动连接有芯杆滑套，芯杆滑套可以从斜芯杆上穿过第一铰链滑动至平芯杆上，芯杆滑套上铰接有芯杆转套，芯杆转套经第三铰链铰接有滑杆滑套，滑杆滑套滑动连接滑转杆，滑转杆的一端经球形铰链铰接画杆的一端，平撑杆的一端固定连接画杆，平撑杆与绘图平面平行。

进一步的，所述立撑杆上滑动连接有第二撑杆滑套，所述斜芯杆的第二端经第二铰链铰接第二撑杆滑套。

进一步的，所述立杆滑套上设置有第一紧定部件，所述芯杆滑套上设置有第二紧定部件，所述滑杆滑套上设置有第三紧定部件，所述第三铰链上设置有第四紧定部件，所述第二撑杆滑套上设置有第五紧定部件。

进一步的，所述第二铰链上设置有锁紧部件，所述画杆转套上装配连接有辅助杆，所述画杆上可拆卸连接有画笔，主立杆、平芯杆、斜芯杆、滑转杆及平撑杆可拆卸连接有加长杆。

进一步的，主立杆、平芯杆、斜芯杆及滑转杆上设置有刻度。

与现有技术相比，本发明的圆锥曲线规具有以下特点和优点：

1、本发明的圆锥曲线规，可以绘制椭圆、抛物线和双曲线等圆锥曲线；

2、本发明的圆锥曲线规，绘制的制椭圆、抛物线和双曲线等圆锥曲线效率高、精度高。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的圆锥曲线规的结构示意图一；

图2为本发明实施例一的圆锥曲线规的结构示意图二；

图3为本发明实施例一的圆锥曲线规的结构示意图三；

图4为本发明实施例一的圆锥曲线规中的芯杆滑套、芯杆转套、滑杆转套及滑杆滑套的装配图；

图5为本发明实施例一的圆锥曲线规中的第二铰链和锁紧螺母的装配图；

图6为本发明实施例一的圆锥曲线规中的加长杆的结构示意图；

图7为本发明实施例一的圆锥曲线规绘制椭圆过程中的结构示意图；

图8为本发明实施例一的圆锥曲线规绘制抛物线过程中的结构示意图；

图9为本发明实施例一的圆锥曲线规绘制双曲线过程中的结构示意图；

图10为本发明实施例二的圆锥曲线规的结构示意图；

其中，

11、主立杆,12、平芯杆，13、斜芯杆，14、立撑杆，15、滑转杆，16、画杆，161、画杆筒，162、画杆弹簧，17、平撑杆，18、辅助杆，19、加长杆，21、立杆滑套，22、芯杆滑套，23、滑杆滑套，24、第一撑杆滑套，25、第二撑杆滑套，31、芯杆转套，32、滑杆转套，33、撑杆转套，34、画杆转套，41、第一铰链，42、第二铰链，43、第三铰链44、第四铰链，45、球形铰链，51、第一紧定螺钉，52、第二紧定螺钉，53、第三紧定螺钉，54、第四紧定螺钉，55、第五紧定螺钉，6、画笔，71、锁紧螺母，72、连接螺母，8、自锁锥孔，9、绘图平面。

具体实施方式

实施例一：

如图1至图6所示，本实施例提供一种圆锥曲线规，主立杆11上滑动连接有立杆滑套21，平芯杆12的第一端固定连接立杆滑套21且平芯杆12垂直于主立杆11，平芯杆12的第二端经第一铰链41铰接斜芯杆13的第一端，斜芯杆13的第二端经第二铰链42铰接立撑杆14，立撑杆14上铰接有撑杆转套33，撑杆转套33只能相对于立撑杆14转动但不能相对于立撑杆14轴向移动，撑杆转套33固定连接有第一撑杆滑套24且撑杆转套33垂直于第一撑杆滑套24，第一撑杆滑套24滑动连接平撑杆17，斜芯杆13上滑动连接有芯杆滑套22，芯杆滑套22可以从斜芯杆13穿过第一铰链41滑动至平芯杆12上，芯杆滑套22的外周铰接有芯杆转套31，芯杆转套31只能相对于芯杆滑套22转动但不能相对于芯杆滑套22轴向移动，芯杆转套31经第三铰链43铰接滑杆转套32，滑杆转套32上铰接有滑杆滑套23，滑杆转套32只能相对于滑杆滑套23转动但不能相对于滑杆滑套23轴向移动，滑杆滑套23滑动连接滑转杆15，滑转杆15的一端经第四铰链44铰接画杆16的一端，画杆16上铰接有画杆转套34，画杆转套34只能相对于画杆16转动但不能相对于画杆16轴向移动，平撑杆17的一端固定连接画杆转套34，平撑杆17与画杆转套34垂直，且立撑杆14与画杆16长度相等，平撑杆17与绘图平面9平行，画杆转套34的外侧可以装配连接有辅助杆18，当画杆16、辅助杆18、立撑杆14三者与绘图平面9的接触点不在同一直线上时，能更好地保障平撑杆17与绘图平面9平行。基于上述技术方案的圆锥曲线规可以较高效率和精度绘制椭圆、抛物线和双曲线。如图2所示，在上述技术方案的基础上，立撑杆14上滑动连接有第二撑杆滑套25，斜芯杆13的第二端经第二铰链42铰接第二撑杆滑套25，此时，可以无限缩短甚至省略平芯杆12，斜芯杆13的第一端直接经第一铰链41铰接立杆滑套21，更加简化了圆锥曲线规的结构。如图1至图3所示，立杆滑套21上设置有第一紧定螺钉51，用于锁定或者松开立杆滑套21与主立杆11之间的连接；芯杆滑套22上设置有第二紧定螺钉52，用于锁定或者松开芯杆滑套22与平芯杆12或杆滑套22与斜芯杆13之间的连接；滑杆滑套23上设置有第三紧定螺钉53，用于锁定或者松开滑杆滑套23与滑转杆15之间的连接；芯杆转套31与滑杆转套32之间的第三铰链43上设置有第四紧定螺钉54，用于锁定或者松开芯杆转套31与滑杆转套32之间的夹角；第二撑杆滑套25上设置有第五紧定螺钉55，用于锁定或者松开第二撑杆滑套25与立撑杆14之间的连接。画杆16包含有可拆卸的画笔6，以根据实际绘图的需要装配不同规格型号的画笔6，画笔6可以为钢笔、圆珠笔、铅笔以及粉笔等等。当画笔6为铅笔或粉笔等软性笔时，笔尖容易磨损变短，可采用如图3所示的结构，画杆16包括画杆筒161和装配于画杆筒161内的画杆弹簧162以及画笔6，画笔6装配于画杆筒161内并与画杆弹簧162的末端接触，画杆转套34上装配连接有辅助杆18，此时画杆16、辅助杆18、立撑杆14三者与绘图平面9的接触点在同一直线上，以在画图过程中协助支撑画杆16，画笔6能在绘图平面9上形成一定的压力，从而保持画图过程中画笔6与绘图平面9的接触和画笔6描绘曲线轨迹的平稳。如图5所示，第二铰链42上设置有锁紧螺母71，以方便在画抛物线时固定斜芯杆13和立撑杆14的夹角。主立杆11、平芯杆12、斜芯杆13、滑转杆15及平撑杆17均可拆卸连接有加长杆19，加长连接方式可以是自锁锥孔连接，也可以是螺纹连接，自锁锥孔的连接方式如图6所示，主立杆11、平芯杆12、斜芯杆13、滑转杆15及平撑杆17经自锁锥孔8可拆卸连接加长杆19。如此，可以方便绘图人员加长主立杆11、平芯杆12、斜芯杆13、滑转杆15及平撑杆17，并且连接牢固、拆卸方便。本实施例中的圆锥曲线规，主立杆11、平芯杆12、斜芯杆13及滑转杆15上设置有刻度，以方便绘图人员通过圆锥曲线规本身确定绘图过程中的尺寸。需要说明的是，如图4所示的结构仅仅是芯杆滑套22、芯杆转套31、滑杆转套32及滑杆滑套23的一种实现方式：滑杆转套32与芯杆转套31装配连接，连接螺母72装配连接芯杆转套31的末端，芯杆转套31与滑杆转套32为间隙配合，使得芯杆转套31可相对于滑杆转套32转动，滑杆转套32铰接在滑杆滑套23的外周，芯杆转套31铰接在芯杆滑套22的外周，其中连接螺母72也可以替换为连接块，连接块通过胶粘等连接方式连接芯杆转套31的末端。

以下为本发明的圆锥曲线规的具体使用方法。假定在绘图之前，主立杆11、平芯杆12、斜芯杆13均位于与绘图平面9垂直的平面内，第一紧定螺钉51、第二紧定螺钉52、第三紧定螺钉53、第四紧定螺钉54、第五紧定螺钉55均处于松开状态，如图4所示，定义芯杆滑套22、芯杆转套31、滑杆转套32及滑杆滑套23装配成的组件为回转组合块。

如图7所示，当已知椭圆的长半轴长度a和短半轴长度b绘制椭圆时，将回转组合块放置在斜芯杆13上，将立撑杆14的下端放置在椭圆的中心，将主立杆11的下端放置在椭圆的长轴所在的直线上。将画杆16拉至短轴所在的直线上，调整画杆16的下端点到立撑杆14的下端点之间的距离等于椭圆短半轴的长度b，拧紧第三紧定螺钉53和第四紧定螺钉54。然后将画杆16拉至长轴所在的直线上，在保持立撑杆14不动的情况下沿长轴所在直线移动主立杆11，带动平芯杆12沿主立杆11移动并改变斜芯杆13的倾角，从而改变画杆16的下端点到立撑杆14的下端点之间的距离，当画杆16的下端点到立撑杆14的下端点之间的距离等于椭圆长半轴的长度a时，拧紧第一紧定螺钉51。拉动画杆16绕立撑杆14一周，画杆16的下端点在绘图平面9上的轨迹为所需要的椭圆。

如图8所示，当已知抛物线的焦距p绘制抛物线时，将回转组合块放置在斜芯杆13上，并将主立杆11和立撑杆14放置在抛物线的对称线上，调节平芯杆12的高度改变斜芯杆13的倾角，当调整到斜芯杆13与主立杆11之间的夹角为45°时，拧紧第一紧定螺钉51。转动滑转杆15上的滑杆转套32，使得滑转杆15垂直于绘图平面9，拧紧第四紧定螺钉54。调整回转组合块在斜芯杆13上的位置，使得连接芯杆转套31和滑杆转套32的转动副中心与连接滑转杆15和画杆16的转动副(第四铰链44)中心的距离等于抛物线的焦距p，拧紧第二紧定螺钉52。在抛物线的对称轴上整体移动圆锥曲线规，使得画杆16对准原点。移动画杆16绕立撑杆14转动，就得到该抛物线。

如图9所示，当已知双曲线的实半轴长度a和虚半轴长度b绘制双曲线时，将回转组合块放置在平芯杆12上，将主立杆11和立撑杆14的下端放置在实轴上，调整转组合块的位置使得滑转杆15与绘图平面9垂直时画杆16的下端在实轴的中点，拧紧第二紧定螺钉52。调整平芯杆12在主立杆11上的位置，当滑转杆15和画杆16之间的转动副(第四铰链44)的中心到平芯杆12的距离等于虚半轴长度b时，拧紧第一紧定螺钉51。在实轴上移动画杆16，当画杆16的下端距离实轴的中点的距离等于实半轴长度a时，拧紧第四紧定螺钉54。移动画杆16绕立撑杆14转动，就得到该双曲线的一支。

实施例二：

如图10所示，本实施例的圆锥曲线规与实施例一的区别之处在于，滑转杆15的一端经球形铰链45铰接画杆16的一端，平撑杆17的一端固定连接画杆16，芯杆转套31与滑杆滑套23之间设置第四紧定螺钉54。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种圆锥曲线规，其特征在于：包括主立杆、平芯杆、斜芯杆、立撑杆、滑转杆、画杆及平撑杆，主立杆上滑动连接有立杆滑套，平芯杆的第一端固定连接立杆滑套且平芯杆垂直于主立杆，平芯杆的第二端经第一铰链铰接斜芯杆的第一端，斜芯杆的第二端经第二铰链铰接立撑杆，立撑杆上铰接有撑杆转套，撑杆转套固定连接有第一撑杆滑套且撑杆转套垂直于第一撑杆滑套，第一撑杆滑套滑动连接平撑杆，斜芯杆上滑动连接有芯杆滑套，芯杆滑套可以从斜芯杆上穿过第一铰链滑动至平芯杆上，芯杆滑套上铰接有芯杆转套，芯杆转套经第三铰链铰接有滑杆转套，滑杆转套上铰接有滑杆滑套，滑杆滑套滑动连接滑转杆，滑转杆的一端经第四铰链铰接画杆的一端，画杆上铰接有画杆转套，平撑杆的一端固定连接画杆转套，所述立杆滑套上设置有第一紧定部件，所述芯杆滑套上设置有第二紧定部件，所述滑杆滑套上设置有第三紧定部件，所述第三铰链上设置有第四紧定部件。

2.根据权利要求1所述的圆锥曲线规，其特征在于：立撑杆与画杆长度相等，平撑杆与绘图平面平行。

3.根据权利要求1所述的圆锥曲线规，其特征在于：所述立撑杆上滑动连接有第二撑杆滑套，所述斜芯杆的第二端经第二铰链铰接第二撑杆滑套，所述第二撑杆滑套上设置有第五紧定部件。

4.根据权利要求1所述的圆锥曲线规，其特征在于：所述第二铰链上设置有锁紧部件，所述画杆转套上装配连接有辅助杆，所述画杆上可拆卸连接有画笔，主立杆、平芯杆、斜芯杆、滑转杆及平撑杆可拆卸连接有加长杆。

5.根据权利要求1所述的圆锥曲线规，其特征在于：主立杆、平芯杆、斜芯杆及滑转杆上设置有刻度。

6.一种圆锥曲线规，其特征在于：包括主立杆、平芯杆、斜芯杆、立撑杆、滑转杆、画杆及平撑杆，主立杆上滑动连接有立杆滑套，平芯杆的第一端固定连接立杆滑套且平芯杆垂直于主立杆，平芯杆的第二端经第一铰链铰接斜芯杆的第一端，斜芯杆的第二端经第二铰链铰接立撑杆，立撑杆上铰接有撑杆转套，撑杆转套固定连接有第一撑杆滑套且撑杆转套垂直于第一撑杆滑套，第一撑杆滑套滑动连接平撑杆，斜芯杆上滑动连接有芯杆滑套，芯杆滑套可以从斜芯杆上穿过第一铰链滑动至平芯杆上，芯杆滑套上铰接有芯杆转套，芯杆转套经第三铰链铰接有滑杆滑套，滑杆滑套滑动连接滑转杆，滑转杆的一端经球形铰链铰接画杆的一端，平撑杆的一端固定连接画杆，平撑杆与绘图平面平行，所述立杆滑套上设置有第一紧定部件，所述芯杆滑套上设置有第二紧定部件，所述滑杆滑套上设置有第三紧定部件，所述第三铰链上设置有第四紧定部件，所述立撑杆上滑动连接有第二撑杆滑套，所述斜芯杆的第二端经第二铰链铰接第二撑杆滑套，所述第二撑杆滑套上设置有第五紧定部件。

7.根据权利要求6所述的圆锥曲线规，其特征在于：所述第二铰链上设置有锁紧部件，画杆上铰接有画杆转套，所述画杆转套上装配连接有辅助杆，所述画杆上可拆卸连接有画笔，主立杆、平芯杆、斜芯杆、滑转杆及平撑杆可拆卸连接有加长杆。

8.根据权利要求6所述的圆锥曲线规，其特征在于：主立杆、平芯杆、斜芯杆及滑转杆上设置有刻度。