CN108454280A - 渐开线绘图仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渐开线绘图仪，属于机械绘图仪器，其包括：径向轴，所述径向轴端部设置圆心定位装置；设置在所述径向轴上的手持盒；穿过所述手持盒的齿条，所述齿条与所述径向轴垂直设置，并且所述齿条端部设置绘图装置；其中，所述手持盒内设置联动机构，所述联动机构构造成能够在手持盒随径向轴转动的同时将齿条沿切向伸出。本发明能够操作简单，便于教学演示时绘制标准的渐开线。

Description

渐开线绘图仪

技术领域

本发明涉及一种渐开线绘图仪，属于绘图工具。

背景技术

渐开线是机械绘图中常见的曲线类型。在平面上，一条动直线(发生线)沿着一个固定的圆(基圆)作滚动的过程中，此直线上任意一点的轨迹形成渐开线。在机械领域的教学过程中经常会涉及渐开线。特别是在讲授渐开线齿轮的齿形时，需要在黑板或挂图上准确画出渐开线曲线。然而，在实际教学过程中往往都是靠教师徒手画完成的，目前没有简单的适合课堂上绘制渐开线的工具。手动绘制渐开线容易浪费课堂时间，并且往往形状并不十分规范，有时会影响教学效果。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种渐开线绘图仪，其操作简单，能够在黑板上绘制出标准的渐开线。

本发明提出了一种渐开线绘图仪，包括：

径向轴，所述径向轴的一端设置圆心定位装置；

设置在所述径向轴上的手持盒；以及

穿过所述手持盒的齿条，所述齿条与所述径向轴垂直设置，并且所述齿条端部设置绘图装置；

其中，所述手持盒内设置联动机构，所述联动机构构造成能够在径向轴以圆心定位装置为中心转动的同时使齿条沿切向运动。

本发明的进一步改进在于，所述联动机构包括设置在所述手持盒内的滚动轮机构，以及与所述滚动轮机构相啮合的双联齿轮机构，所述双联齿轮机构与所述齿条相啮合。

本发明的进一步改进在于，与所述手持盒转动相连的第一传动轴，所述第一传动轴套在所述径向轴上；设置在所述第一传动轴上的滚动轮；以及设置在所述第一传动轴上的第一齿轮；

其中，所述第一齿轮与所述双联齿轮机构相啮合。

本发明的进一步改进在于，所述双联齿轮机构包括第二传动轴，设置在所述第二传动轴上的第二齿轮，以及设置在所述第二传动轴上的第三齿轮；所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合，所述第三齿轮与所述齿条相啮合。

本发明的进一步改进在于，所述手持盒构造成能够改变在所述径向轴上的位置，并通过手持盒定位装置与所述径向轴固定连接。

本发明的进一步改进在于，所述手持盒定位装置包括定位螺母，所述定位螺母设置在径向轴上位于所述手持盒远离所述圆心定位装置的一侧。

本发明的进一步改进在于，所述绘图工具包括固定在所述齿条端部的绘图笔架，通过固定螺母连接所述绘图笔架的绘图笔。

本发明的进一步改进在于，所述径向轴上设有刻度，所述刻度的起点设置在所述圆心定位装置的位置。

本发明的进一步改进在于，所述圆心定位装置为定位针。

本发明的进一步改进在于，所述第一轮齿的齿数为z₁，所述第二齿轮的齿数为z₂，所述第三齿轮的齿数为z₃，所述第三齿轮与齿条的模数均为m，所述滚动轮直径为d；

所述联动机构的各个参数之间满足：

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所述的渐开线绘图仪，能够在黑板等绘图平面上绘制出标准的渐开线。通过圆心定位装置固定在绘图平面上，然后通过操作手持盒使径向轴沿圆心定位装置转动。在转动的同时，联动机构将齿条沿切向伸出。这样，绘图装置在旋转时还沿切向移动，其移动的轨迹形成渐开线，并绘制在绘图平面上。本发明所述渐开线绘图仪操作简单，适合于教学过程中快速地绘制出标准的渐开线，从而节省了时间，提高了教学效果。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方案的渐开线绘图仪结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施方案的渐开线绘图仪示意图，显示了手持盒轴向方向的剖面图；

图3是根据本发明的一个实施方案的渐开线绘图仪示意图，显示了手持盒切向方向的剖面图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：1、径向轴，2、手持盒，3、齿条，4、联动机构，11、圆心定位装置，12、手持盒定位装置，22、滚轮口，31、绘图装置，32、绘图笔架，33、固定螺母，34、绘图笔，41、滚动轮机构，42、双联齿轮机构，43、第一传动轴，44、滚动轮，45、第一齿轮，46、第二传动轴，47、第二齿轮，48、第三齿轮。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例所述渐开线绘图仪。根据本发明的渐开线绘图仪尤其能够在黑板上绘制出标准的渐开线，便于教师在课堂上绘图、教学。

如图1所示，本实施例所述的渐开线绘图仪，其包括径向轴1。所述径向轴1为长条形的结构，径向轴1的端部设置圆心定位装置11。所述圆心定位装置11用于固定径向轴1一端的位置，使径向轴1整体以圆心定位装置11为圆心转动。本实施例所述渐开线绘图仪还包括手持盒2，所述手持盒2设置在径向轴1上。在本实施例中手持盒2的在径向轴1上的位置可以根据需要进行调节。本实施例所述的渐开线绘图仪还包括齿条3，所述齿条3穿过所述手持盒2。在本实施例中齿条3为长条形结构，齿条3上均匀设置若干齿牙。所述齿条3的长度方向与所述径向轴1的长度方向相互垂直，并且所述齿条3的端部设置绘图装置31。在本实施例中，所述手持盒2内设置联动机构4，(如图2所示)，所述联动机构4构造成能够手持盒2随径向轴1转动的同时将齿条3沿切向运动。

在使用根据本实施例所述渐开线绘图仪时，首先将通过圆心定位装置11固定在绘图平面(如黑板)上，然后通过操作手持盒2使径向轴1以圆心定位装置11为中心转动。在转动的同时，联动机构4将齿条3沿切向伸出。这样，绘图装置31在旋转时还沿切向移动，其移动的轨迹形成渐开线，并绘制在绘图平面上。

在一个优选实施例中，如图2和图3所示，所述联动机构4包括滚动轮机构41，所述滚动轮机构41设置在所述手持盒2内。其中，所述滚动轮机构41包括滚动轮，这样能够在绘制渐开线时所述滚动轮随手持盒2移动而在绘制平面上滚动。所述联动机构4还包括双联齿轮机构42，所述双联齿轮机构42与所述滚动轮机构41啮合，并且所述双联齿轮机构42还与所述齿条3相啮合。

在使用根据本实施例所述渐开线绘图仪时，手持盒2在径向轴1上以圆心定位装置11为圆心转动时，滚动轮机构41在绘图平面上滚动。滚动轮机构41滚动时通过双联齿轮机构42带动齿条3沿切向伸出。

在一个实施例中，所述滚动轮机构41包括套在所述径向轴1的第一传动轴43，所述第一传动轴43两端与所述手持盒2转动连接。所述滚动轮机构41还包括滚动轮44，所述滚动轮44设置在所述第一传动轴43上。所述手持盒2底部设置用于伸出滚动轮44的滚轮口22。所述第一传动轴43上设置第一齿轮45，所述第一齿轮45与所述双联齿轮机构42啮合连接。

在使用根据本实施例所述渐开线绘图仪时，手持盒2以固定针为圆心旋转，滚动轮44随着手持盒2移动而滚动。滚动轮44滚动时带动第一传动轴43转动，进而带动第一齿轮45转动。第一齿轮45转动从而带动联动轮机构转动。双联齿轮机构42转动使齿条3向外伸出，齿条3端部的绘图装置31一方面随着手持盒2转动而转动，另一方面随齿条3伸出而移动，这样绘图装置31移动的轨迹就形成渐开线，从而在绘图面上绘制出标准的渐开线。

在一个实施例中，所述双联齿轮机构42包括第二传动轴46，所述第二转轴与所述第一转轴相平行。所述双联齿轮机构42还包括设置在所述第二传动轴46上的第二齿轮47，以及设置在所述第二传动轴46上的第三齿轮48。所述第二齿轮47与所述第一齿轮45相啮合，所述第三齿轮48与所述齿条3相啮合。

在一个实施例中，所述手持盒2构造成能够改变在所述径向轴上的位置，所述渐开线绘图仪还包括手持盒定位装置12，所述手持盒定位装置12设置在所述径向轴1上。手持盒2并通过手持盒定位装置12与所述径向轴1固定连接。所述手持盒2通过手持盒定位装置12在所述径向轴1上滑动或锁死。这样，通过手持盒定位装置12能够调节所述手持盒2在径向轴1上的位置，从而调整所述画的渐开线的尺寸。

在一个优选的实施例中，所述手持盒定位装置12包括定位螺母，所述定位螺母设置在径向轴1上位于所述手持盒2远离所述圆心定位装置11的一侧。拧紧定位螺母时，所述手持盒2与所述径向轴1连接，在绘图时手持盒2不会移动而影响绘制渐开线的形状；松开定位螺母时手持盒2与所述径向轴1分离，可以调节手持盒2在所述径向轴1的位置，从而调整所绘制渐开线的大小。

在一个优选的实施例中，所述绘图工具包括绘图笔架32，所述绘图笔架32设置在所述齿条3的端部，并且与所述齿条3相互垂直，朝向绘制面。固定在所述齿条3端部的绘图笔架32，通过固定螺母33连接所述绘图笔架32的绘图笔34。通过调节固定螺母33，绘图笔34可以快速更换。

在一个实施例中，所述径向轴1上设有刻度，所述刻度的起点设置在所述圆心定位装置11的位置。本实施例通过在径向轴1上设置刻度可以清楚的调节渐开线的大小。

在一个实施例中，所述圆心定位装置11优选为定位针。所述定位针穿过所述径向轴1，并且针尖朝向绘图面。在绘图时，定位针订在绘图面上，操作手持盒在以定位针为圆心转动。本实施例所述圆心定位装置也可以是其他能够固定位置，并在此位置上转动的结构。

在一个优选的实施例中，所述第一轮齿的齿数为z₁，所述第二齿轮47的齿数为z₂，所述第三齿轮48的齿数为z₃，所述第三齿轮48与齿条3的模数均为m，所述滚动轮直径为d。所述联动机构4的各个参数之间满足：

在本实施例中，所述第一齿轮45和所述第二齿轮47的齿轮数相同，即z₁＝z₂；第三齿轮48分度圆直径与滚动轮直径相等，满足d＝m·z₃。滚动轮线速度v_c与齿条3直线运动速度v_g满足：

这样就保证滚动轮线速度和齿条3直线运动速度相等，所绘制的渐开线形状更加标准，更美观。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种渐开线绘图仪，其特征在于，包括：

径向轴(1)，所述径向轴(1)的一端设置圆心定位装置(11)；

设置在所述径向轴(1)上的手持盒(2)；以及

穿过所述手持盒(2)的齿条(3)，所述齿条(3)与所述径向轴(1)垂直设置，并且所述齿条(3)端部设置绘图装置(31)；

其中，所述手持盒(2)内设置联动机构(4)，所述联动机构(4)构造成能够在径向轴(1)以圆心定位装置为中心转动的同时使齿条(3)沿切向运动。

2.根据权利要求1所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述联动机构(4)包括设置在所述手持盒(2)内的滚动轮机构(41)，以及与所述滚动轮机构(41)相啮合的双联齿轮机构(42)，所述双联齿轮机构(42)与所述齿条(3)相啮合。

3.根据权利要求2所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述滚动轮机构(41)包括：与所述手持盒(2)转动相连的第一传动轴(43)，所述第一传动轴(43)套在所述径向轴(1)上；设置在所述第一传动轴(43)上的滚动轮(44)；以及设置在所述第一传动轴(43)上的第一齿轮(45)；

其中，所述第一齿轮(45)与所述双联齿轮机构(42)相啮合。

4.根据权利要求3所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述双联齿轮机构(42)包括第二传动轴(46)，设置在所述第二传动轴(46)上的第二齿轮(47)，以及设置在所述第二传动轴(46)上的第三齿轮(48)；所述第二齿轮(47)与所述第一齿轮(45)相啮合，所述第三齿轮(48)与所述齿条(3)相啮合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述手持盒(2)构造成能够改变在所述径向轴上的位置，并通过手持盒定位装置(12)与所述径向轴(1)固定连接。

6.根据权利要求5所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述手持盒定位装置(12)包括定位螺母，所述定位螺母设置在径向轴(1)上位于所述手持盒(2)远离所述圆心定位装置(11)的一侧。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述绘图工具包括固定在所述齿条(3)端部的绘图笔架(32)，通过固定螺母(33)连接所述绘图笔架(32)的绘图笔(34)。

8.根据权利要求7所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述径向轴(1)上设有刻度，所述刻度的起点设置在所述圆心定位装置(11)的位置。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述圆心定位装置(11)为定位针。

10.根据权利要求4所述的渐开线绘图仪，其特征在于，所述第一轮齿的齿数为z₁，所述第二齿轮(47)的齿数为z₂，所述第三齿轮(48)的齿数为z₃，所述第三齿轮(48)与齿条(3)的模数均为m，所述滚动轮(44)直径为d；

所述联动机构(4)的各个参数之间满足：