CN110890000A - 双曲线定义演示及曲线绘制仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开双曲线定义演示及曲线绘制仪，提供一种能通过演示过程直观表现双曲线内在规律及各参数关系，能将动点的运行轨迹直接绘制成图像，能在有平面的原材料上或固定平面上进行绘图，能作为工具长期广泛使用，包括底盘、滑块架梁、垫板、第一定位管、第二定位管、第一直齿杆、第二直齿杆、驱动装置、画笔、带尺，本装置具有：操作简单，只要摇转把手就能完成所有演示、曲线绘制等，功能齐全：能完成任意参数双曲线的演示、轨迹曲线绘制；绘图准确精度高，结构紧凑成本低廉携带方便；适用性强：能在多种场合任意角度演示与绘制，适用于教学、工程设计及固定场所加工等。

Description

双曲线定义演示及曲线绘制仪

技术领域

本发明涉及一种教学仪器，尤其是一种双曲线定义演示及曲线绘制仪。

背景技术

双曲线是人们最常用的曲线，其构成和特性是中学生必须掌握的内容，在实际中应用广泛，如工程设计、机械加工、服装裁剪等都用到。在中学生学习时都是从定义出发去逐步研究其特性，往往都是靠教师徒手画或在黑板或挂图上用拉链联结画笔，画出粗糙的双曲线，学生感受不到形成双曲线的内在联系及各个参数的作用，工程技术人员或生产工人现用的双曲线图尺，在参数的选择、绘图的快捷准确性、自动化程度及使用场合等都受限制，目前适合课堂上快速准确演示和绘制双曲线的工具不多。会影响教学效果。工程设计人员绘制图纸、固定位置加工等都需要快速便利的绘图工具提高效率和精度。

为了解决上述问题，近阶段也出现了少数的关于渐开线方面的装置，如，专利申请号为201820149220.4的文献中给出了“一种圆锥曲线定义演示板”，是在画板的一个面上固定有两个轴，形成两个定点，一画笔，该画笔连接有画绳，画绳套设在两个轴上；椭圆定义演示时，画绳为无伸缩性的封闭型细绳，所述封闭型细绳的长度大于两个轴之间的距离；此技术重要用绳与画笔间的滚动完成绘图，而且定位系统不全，椭圆参数不好快速确定，只能演示简单的椭圆，不能用于精确绘图、机械加工等方面，适用性不足。专利申请号为201710379698.6的文献中给出了“渐开线与椭圆的组合式绘图仪”，包括齿轮箱、竖向支撑件、渐开线绘图装置、椭圆绘图装置。此曲线绘图仪只能绘制固定参数的两种曲线，但是不能绘制任意参数的椭圆。专利申请号为201610230017.5的文献中给出了“一体化绘图仪”，包括包括两个基座，连接两个基座的第一光杆轴和第二光杆轴，第二光杆轴的一端通过滑块与第一光杆轴铰接在一起，利用滑动槽下方的M杆及N杆通过轴套铰接，在N杆的一端设有粉笔支撑架。此曲线绘图仪只能用于课堂教学，在工程技术和工农业生产中技术精度不足。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

双曲线定义演示及曲线绘制仪，包括底盘、滑块架梁、垫板、第一定位管、第二定位管、第一直齿杆、第二直齿杆、驱动装置、画笔、带尺，所述垫板置于底盘的中部，所述滑块架梁置于底盘上面，所述第一定位管置于滑块架梁左部，所述第二定位管置于滑块架梁右部，所述第一直齿杆置于第一定位管上，所述第二直齿杆置于第二定位管上，所述驱动装置与第一直齿杆和第二直齿杆啮合在一起，所述画笔置于驱动装置下部，所述带尺分别将第一定位管和驱动装置、第二定位管和驱动装置连接

进一步的技术方案，所述第一直齿杆包括第一矩形杆、第一螺杆滑块、第二螺杆滑块、第一齿条，所述第一矩形杆的上面中部设有第一滑槽，所述第一滑槽中设有第一螺杆滑块，所述第一螺杆滑块包括第六滑块、第二螺杆、第十一圆环盘、第三螺母，所述第六滑块上带有螺旋销钉，所述第六滑块表面设有第二螺杆，所述第二螺杆中部设有固定的第十一圆环盘，所述第二螺杆上部设有第三螺母，所述第一矩形杆表面前端设有第四刻度，所述第一矩形杆前侧面上设有第一齿条，所述第一矩形杆底面中部设有第二滑槽，所述第二滑槽中设有第二螺杆滑块，所述第二滑槽和第二螺杆滑块分别与第一滑槽和第一螺杆滑块相同，所述第一矩形杆的右侧面上设有第二矩形杆。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪，操作简单，只要摇转把手就能完成所有演示、曲线绘制等。

2、本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪，功能齐全：能完成任意参数双曲线的演示、轨迹曲线绘制；绘图准确精度高，结构紧凑成本低廉携带方便；适用性强：能在多种场合任意角度演示与绘制。适用于教学、工程设计及固定场所加工等。

3、目前市面上没有该种产品出现，双曲线定义演示及曲线绘制仪结构紧凑成本低廉安全可靠装置轻巧。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中底盘的结构示意图。

图3是本发明中滑块架梁的结构示意图。

图4是本发明中垫板的结构示意图。

图5是本发明中第一定位管的结构示意图。

图6是本发明中第二定位管的结构示意图。

图7是本发明中第一直齿杆的结构示意图。

图8是本发明中第二直齿杆的结构示意图。

图9是本发明中驱动装置的结构示意图。

图10是本发明中画笔的结构示意图。

图11是本发明中带尺的结构示意图。

附图中：1-底盘、11-第一矩形板、12-调节支脚、13-矩形管框、14-第一螺杆、15-第一螺母、16-棱台底座、17-球面吸盘、18-第二螺母、19-第二矩形板、 110-第三矩形板、111-第一槽沟；2-滑块架梁、21-第四矩形板、22-第五矩形板、 23-第六矩形板、24-第一滑块、25-第二滑块、26-第三滑块、27-第四滑块、28- 第五滑块、29-第二槽沟、210-第三槽沟、211-第四槽沟、212-第一刻度、213-第一指示灯、214-第二指示灯、215-第三指示灯；3-垫板、31-第七矩形板、32-第一夹具、33-坐标系；4-第一定位管、41-第八矩形板、42-第一圆管、43-第一圆环盘、44-第二圆环盘、45-第三圆环盘、46-第四圆环盘、47-第五圆环盘、48-第二圆管、49-第三圆管、410-第四圆管、411-第一弹簧、412-第一矩形孔、413-第一压条、414-第二刻度、415-第一销钉、416-第一固位板、417-第一豁口、418- 第一回转轮套；5-第二定位管、51-第九矩形板、52-第五圆管、53-第六圆环盘、 54-第七圆环盘、55-第六圆管、56-第八圆环盘、57-第九圆环盘、58-第七圆管、 59-第十圆环盘、510-第八圆管、511-第二弹簧、512-第二矩形孔、513-第二压条、 514-第三刻度、515-第二销钉、516-第二固位板、517-第二豁口、518-第二回转轮套；6-第一直齿杆、61-第一矩形杆、62-第一螺杆滑块、63-第二螺杆滑块、64- 第一齿条、65-第一滑槽、66-第二滑槽、67-第二矩形杆、68-第六滑块、69-第二螺杆、610-第十一圆环盘、611-第三螺母、612-第四刻度；7-第二直齿杆、71-第三矩形杆、72-第三螺杆滑块、73-第四螺杆滑块、74-第二齿条、75-第三滑槽、 76-第四滑槽、77-第四矩形杆、78-第七滑块、79-第三螺杆、710-第十二圆环盘、 711-第四螺母、712-第五刻度、713-第九圆管、714-滚珠；8-驱动装置、81-第九圆管、82-第一齿轮、83-第二齿轮、84-第一圆环拉板、85-第二圆环拉板、86-第三圆环拉板、87-第四圆环拉板、88-第十圆管、89-第十三圆环盘、810-第十四圆环盘、811-第十五圆环盘、812-第十六圆环盘、813-第十七圆环盘、814-第十八圆环盘、815-直角摇把、816-第三销钉、817-第四指示灯、818-第三压条、819- 第四压条、841-第十九圆环盘、842-第十矩形板、843-第五槽沟；画笔、91-第十一圆管、92-第二十圆环盘、93-第三弹簧、94-圆笔杆、95-第二十一圆环盘、96- 圆锥笔尖、97-第四销钉；10-带尺、101-软带、102-第六刻度、103-带尺首端、 104-带尺尾端、105-尺头挡板；

具体实施方式

下面结合附图对本发明和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

如图1-11所示，双曲线定义演示及曲线绘制仪，包括底盘1、滑块架梁2、垫板3、第一定位管4、第二定位管5、第一直齿杆6、第二直齿杆7、驱动装置 8、画笔9、带尺10，所述垫板3置于底盘1的中部，所述滑块架梁2置于底盘 1上面，所述第一定位管4置于滑块架梁2左部，所述第二定位管5置于滑块架梁2右部，所述第一直齿杆6置于第一定位管4上，所述第二直齿杆7置于第二定位管5上，所述驱动装置8与第一直齿杆6和第二直齿杆7啮合在一起，所述画笔9置于驱动装置8下部，所述带尺10分别将第一定位管4和驱动装置8、第二定位管5和驱动装置8连接。

如图1、2所示，底盘1包括第一矩形板11、调节支脚12、矩形管框13、第二矩形板19、第三矩形板110，所述第一矩形板11是平直硬板，所述第一矩形板11下底面设有调节支脚12，所述调节支脚12包括第一螺杆14、棱台底座 16、球面吸盘17，所述第一螺杆14从上往下依次设有第二螺母18、球面吸盘 17、第一螺母15和棱台底座16，所述调节支脚12分别位于第一矩形板11下底面四个角处。所述第一矩形板11四个侧面设有矩形管框13，所述矩形管框13 是横截面为矩形的框架，所述第一矩形板11中部设有第一槽沟111，所述第一矩形板11左侧面设有第二矩形板19，右侧面中部设有第三矩形板110。

如图1、2、3所示，滑块架梁2包括第四矩形板21、第五矩形板22、第六矩形板23、第一滑块24、第二滑块25、第三滑块26、第四滑块27、第五滑块 28，所述第四矩形板21是平直的透明硬板条，所述第四矩形板21的中部设有第二槽沟29，所述第二槽沟29是矩形槽孔，所述第三槽沟29从左至右依次设有第三滑块26、第四滑块27、第五滑块28，所述第三滑块26表面设有第一指示灯213，所述第四滑块27表面设有第二指示灯214，所述第五滑块28表面设有第三指示灯215，所述第一指示灯213、第二指示灯214、第三指示灯215都是光点向下直射的圆管射灯。所述第四矩形板21表面后端设有第一刻度212，所述第四矩形板21下底面左端设有垂直第五矩形板22，所述第五矩形板22的中部设有第三槽沟210，所述第三槽沟210内设有第一滑块24。所述第四矩形板 21下底面右端设有垂直第六矩形板23，所述第六矩形板23的中部设有第四槽沟 211，所述第四槽沟211内设有第二滑块25。

所述滑块架梁2是将第五矩形板22和第六矩形板23依次固定在底盘1第二矩形板19和第三矩形板110上。

如图1、2、4所示，垫板3包括第七矩形板31、第一夹具32构成，所述第七矩形板31是硬直厚板，所述第七矩形板31表面中间设有坐标系33，四个角设有第一夹具32。

所述垫板3是将第七矩形板31置于底盘1的第一矩形板11上。

如图1、4、5所示，第一定位管4包括第八矩形板41、第一圆管42、第一圆环盘43、第二圆环盘44、第三圆环盘45、第四圆环盘46、第一回转轮套418，所述第一圆管42从上至下依次设有第四圆环盘46、第四圆管410、第三圆环盘 45、第八矩形板41、第二圆环盘44、第三圆管49、第二圆管48和第一圆环盘 43，所述第八矩形板41是硬直板条，所述第一圆环盘43和第二圆环盘44的内圆周固定在第一圆管42上，所述第二圆环盘44是透明硬板，所述第二圆环盘 44表面设有第一销钉415，所述第一圆环盘43外圆弧表面设有第一固位板416，所述第一固位板416是透明圆弧板，所述第一固位板416上设有第一豁口417。所述第一圆环盘43和第二圆环盘44间设有第一回转轮套418，所述第二圆管48 外设有第一压条413，所述第二圆管48的上端设有第五圆环盘47，所述第五圆环盘47的内圆周固定在第二圆管48上，所述第五圆环盘47的外圆周上设有固定的第三圆管49，所述第三圆管49内设有第一弹簧411，所述第一弹簧411是由弹性簧片缠绕而成的螺线弹簧，所述第一弹簧411的里端固定在第一圆管42 上，所述第一弹簧411的外端固定在第三圆管49的内壁上。逆时针推转第一回转轮套418能绕第一圆管42转动，停止推转第一回转轮套418能自动回转。所述第八矩形板41上方的第一圆管42外面分下上依次设有第三圆环盘45和第四圆环盘46，所述第三圆环盘45和第四圆环盘46的内圆周固定在第一圆管42上，所述第三圆环盘45和第四圆环盘46间设有第四圆管410，所述第四圆管410套在第一圆管42上可以自由转动，所述第四圆管410上设有第一矩形孔412。所述第八矩形板41上面设有第二刻度414。

所述第一定位管4是将第八矩形板41插入滑块架梁2第一滑块24的矩形槽口中。

如图1、4、6所示，第二定位管5包括第九矩形板51、第五圆管52、第六圆环盘53、第七圆环盘54、第六圆管55、第八圆环盘56、第九圆环盘57、第二回转轮套518，所述第五圆管52自上而下依次设有第九圆环盘57、第二回转轮套518、第十圆环盘59、第七圆管58、第八圆环盘56、第九矩形板51、第七圆环盘54、第六圆管55和第六圆环盘53，所述第九矩形板51是硬直板条，所述第六圆环盘53和第七圆环盘54的内圆周固定在第五圆管52上，所述第六圆环盘53和第七圆环盘54间设有第六圆管55，所述第六圆管55套在第五圆管52 上可以自由转动，所述第六圆管55圆周面设有第二矩形孔512。所述第八圆环盘56和第九圆环盘57的内圆周固定在第五圆管52上，所述第九圆环盘57是透明硬板，所述第九圆环盘57表面设有第二销钉515，所述第八圆环盘56外圆弧上设有第二固位板516，所述第二固位板516是透明圆弧板，所述第二固位板516 上设有第二豁口517。所述第八圆环盘56和第九圆环盘57间设有第二回转轮套 518。所述第二回转轮套518的结构功能与同第一回转轮套418完全一样，所述第二回转轮套518是将第七圆管58套在第五圆管52上，所述第二弹簧511的里端固定在第五圆管52上。所述第九矩形板51上面设有第三刻度514。

所述第二定位管5是将第九矩形板51插入滑块架梁2第二滑块25的矩形槽口中。

如图1、5、7所示，第一直齿杆6包括第一矩形杆61、第一螺杆滑块62、第二螺杆滑块63、第一齿条64，所述第一矩形杆61是直硬杆，所述第一矩形杆 61的上面中部设有第一滑槽65，所述第一滑槽65的横截面是“┻”形，所述第一滑槽65中设有第一螺杆滑块62，所述第一螺杆滑块62包括第六滑块68、第二螺杆69、第十一圆环盘610、第三螺母611，所述第六滑块68上带有螺旋销钉，所述第六滑块68表面设有第二螺杆69，所述第二螺杆69中部设有固定的第十一圆环盘610，所述第二螺杆69上部设有第三螺母611。所述第一矩形杆 61表面前端设有第四刻度612，所述第一矩形杆61前侧面上设有第一齿条64，所述第一齿条64是直齿。所述第一矩形杆61底面中部设有第二滑槽66，所述第二滑槽66中设有第二螺杆滑块63，所述第二滑槽66和第二螺杆滑块63分别与第一滑槽65和第一螺杆滑块62相同。所述第一矩形杆61的右侧面上设有第二矩形杆67。

所述第一直齿杆6是将第二矩形杆67固定在第一定位管4的第一矩形孔 412，所述第四刻度612在上方。

如图1、6、8所示，第二直齿杆7包括第三矩形杆71、第三螺杆滑块72、第四螺杆滑块73、第二齿条74、第九圆管713，所述第三矩形杆71与第一矩形杆61相同，所述第三矩形杆71的上面中部设有第三滑槽75，所述第三滑槽75 中设有第三螺杆滑块72，所述第三螺杆滑块72包括第七滑块78、第三螺杆79、第十二圆环盘710、第四螺母711，其结构与第一螺杆滑块62相同。所述第三矩形杆71表面前端设有第五刻度712，所述第三矩形杆71前侧面上设有第二齿条 74，所述第二齿条74与第一齿条64相同，所述第三矩形杆71的下面中部设有第四滑槽76，所述第四滑槽76中设有第四螺杆滑块73，所述第四滑槽76和第四螺杆滑块73分别与第一滑槽65和第一螺杆滑块62相同，所述第三矩形杆71 底面左端设有第九圆管713，所述第九圆管713的下端口内设有滚珠714。所述第三矩形杆71的右侧面上设有第四矩形杆77。

所述第二直齿杆7是将第四矩形杆77固定在第二定位管5的第二矩形孔512 中，所述滚珠714在下方。

如图1、7、8、9所示，驱动装置8包括第九圆管81、第一齿轮82、第二齿轮83、第一圆环拉板84、第二圆环拉板85、第三圆环拉板86、第四圆环拉板 87、第十圆管88，所述第九圆管81是硬直圆管轴，所述第九圆管81顶面设有第四指示灯817，所述第四指示灯817与第二指示灯214相同，所述第九圆管81 自上而下依次设有直角摇把815、第十三圆环盘89、第一圆环拉板84、第一齿轮82、第二圆环拉板85、第十四圆环盘810、第十五圆环盘811、第十圆管88、第十六圆环盘812、第十七圆环盘813、第三圆环拉板86、第二齿轮83、第四圆环拉板87、第十八圆环盘814、第三销钉816，所述第十三圆环盘89、第一齿轮 82、第十四圆环盘810的内圆周固定在第九圆管81的圆周面，所述第一圆环拉板84包括第十九圆环盘841和第十矩形板842，所述第十九圆环盘841的外圆周上设有第十矩形板842，第十矩形板842是硬薄板条，所述第十矩形板842上设有第五槽沟843，所述第一圆环拉板84是将第十九圆环盘841的内圆周套在第九圆管81上并能在第十三圆环盘89和第一齿轮82间自由转动，所述第二圆环拉板85与第一圆环拉板84完全相同，套在第九圆管81上并能在第十四圆环盘810和第一齿轮82间自由转动，所述第十五圆环盘811和第十六圆环盘812 的内圆周固定在第九圆管81上，所述第十圆管88套在第九圆管81上并能自由转动，所述第十圆管88圆周面设有第三压条818和第四压条819，所述第二齿轮83与第一齿轮82一样，所述第三圆环拉板86和第四圆环拉板87都与第一圆环拉板84完全相同，所述第十七圆环盘813、第三圆环拉板86、第二齿轮83、第四圆环拉板87、第十八圆环盘814在第九圆管81上的设置状态依次与第十三圆环盘89、第一圆环拉板84、第一齿轮82、第二圆环拉板85、第十四圆环盘 810一样。所述第九圆管81圆周面下端设有第三销钉816。

所述驱动装置8是将第一圆环拉板84的第五槽沟843套在第一直齿杆6的第二螺杆69外用第三螺母611固定，所述第二圆环拉板85固定在第二螺杆滑块 63上，所述第三圆环拉板86和第四圆环拉板87依次分别固定在第二直齿杆7 的第三螺杆滑块72和第四螺杆滑块73上，所述第一齿轮82能与第一齿条64 啮合，所述第二齿轮83能与第二齿条74啮合。

如图1、9、10所示，画笔9包括第十一圆管91、第二十圆环盘92、第三弹簧93、圆笔杆94、第二十一圆环盘95、圆锥笔尖96、第四销钉97，所述第十一圆管91圆周面下端设有第三销钉97，所述第十一圆管91的下端设有第二十圆环盘92，所述第二十圆环盘92的内圆周固定在第十一圆管91上，所述第十一圆环盘92底面设有螺旋式第三弹簧93，所述第三弹簧93末端设有固定的第二十一圆环盘95，所述第二十一圆环盘95是透明硬板，所述第二十一圆环盘95 的内圆孔中设有固定的圆笔杆94，所述圆笔杆94的上端穿过第三弹簧93插在第十一圆管91内，所述圆笔杆94的下端设有圆锥笔尖96。

所述画笔9是将第十一圆管91上端套在驱动装置8第十圆管81下端管口外，圆笔杆94插入第十圆管81内，用第三销钉816固定，所述圆笔杆94处于第十圆管81的中心，与第十圆管81的内管壁平行且两者之间保持有相同的间距。

如图1、5、6、11所示，带尺10包括软带101、第六刻度102、尺头挡板 105，所述软带101是彩色无弹性厚度相同的窄带，所述软带101侧面设有第六刻度102，所述第六刻度102在软带101的两个侧面上且刻度位置相同，所述第六刻度102所在的零刻度端设为带尺首端103，所述第六刻度102的结束端设为带尺尾端104，所述带尺首端103设有尺头挡板105。

本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪的工作原理是，根据圆齿轮转动其上的两根直齿条反向移动，利用两根直齿条与圆齿轮间的等距离切向运动，在直齿条一端固定时圆齿轮的运动轨迹就是双曲线。其特点是：操作简单，在初始条件下只要摇动把手就能完成所有功能。功能齐全：能完成任意参数椭圆的演示、轨迹绘制；曲线绘制准确精度高，结构紧凑成本低廉携带方便；适用性强：能在多种场合任意角度演示与绘制。适用于教学、雕刻、工程设计及机械加工等。

本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪，具有演示双曲线定义的功能，操作步骤是：

一、仪器组装，1]将底盘1的棱台底座16置于固定的四个点上，拧动第一螺母15使第一矩形板11处于稳定状态。2]将垫板3置于底盘1上。3]将滑块架梁2置于底盘1上。4]将第一定位管4和第二定位管5分别固定在滑块架梁2 上。5]把第一直齿杆6置于第一定位管4上。6]把第二直齿杆7置于第二定位管 5上。7]将驱动装置8分别与第一直齿杆6和第二直齿杆7联合。8]取两条带尺 10，把第一条带尺10置于第一定位管4上形成第一圈尺，第二条带尺10置于第二定位管5上形成第二圈尺。9]将画笔9置于驱动装置8上并用第四销钉97固定。

二、符号设置：1]垫板3上的坐标系设为Oxy，在Oxy中以原点O为中心所画的双曲线记为双曲线OF₁F₂P，F₁和F₂分别为双曲线第一焦点和第二焦点，P为双曲线上点。2]滑块架梁2上第一刻度212、第一定位管4上第二刻度414、第二定位管5上第三刻度514、第一直齿杆6上第四刻度612、第二直齿杆7上第五刻度712与Ox轴平行时投影值一致。3]第一定位管4的第一圆管42和第二定位管5的第五圆管52的圆管中心线与Oxy面垂直。4]第一指示灯213、第二指示灯214、第三指示灯215、第四指示灯817在Oxy中的射影点依次分别为双曲线的第一焦点F₁、中心O、第二焦点F₂和双曲线上动点P。5]两根带尺10在静止或伸缩过程中的中心线一致与垫板3平行且在一个平面上。6]画笔9的圆锥笔尖96在坐标系Oxy中设为P点。7]在垫板3上纸张的坐标系投影与Oxy重合。8] 双曲线OF₁F₂P的实轴长为2a虚轴长为2b，F₁F₂间的距离为焦距2c，a、b、c间的关系为c²＝a²+b²。

三、初始位置调整：1]定双曲线OF₁F₂P的参数a、b、c及中心点O位置。2] 将画有坐标系及焦点F₁和焦点F₂的纸张固定在垫板3上。3]打开所有指示灯电源开关，松开第四滑块27的销钉移动第二指示灯214的光点对准纸张上的中心点O后固定，仿此，分别移动第三滑块26和第五滑块28使第一指示灯213和第三指示灯215的光点分别对准焦点F₁和焦点F₂后固定。4]松开第一滑块24上的销钉移动第一定位管4使第一圆管42与第一指示灯213的光柱重合后固定。5] 松开第二滑块25的销钉移动第二定位管5使第五圆管52与第三指示灯215的光柱重合后固定。6]松开第一直齿杆6和第二直齿杆7上第七滑块68第八滑块78 的销钉及第三螺母611，将第一螺杆滑块62和第二螺杆滑块63移动至离第一定位管4中心距离等于c-a后固定，把驱动装置8与第一直齿杆6啮合后用第三螺母611固定，推转第一直齿杆6和坐标系Oxy中Ox轴正方向一致(第二直齿杆7与Ox轴负方向一致)，再将驱动装置8与第二直齿杆7啮合后用第三螺母 611固定。第四指示灯817的光点在Ox轴上。7]拉动第一圈尺的尺头挡板105固定在驱动装置8的第三压条818处，拉动第二圈尺的尺头挡板105固定在驱动装置8的第四压条819处。第一圈尺的伸出长度为c-a，第二圈尺的伸出长度为 c+a，第二圈尺与第一圈尺的伸出长度之差为2a。8]调整圆锥笔尖96远离纸张后用第四销钉97固定。9]关闭所有指示灯电源开关。

四、演示双曲线定义：平面上动点到两个定点的距离之差为定长2a，动点的轨迹就是双曲线。1]打开指示灯电源开关。2]一手向后轻推第二直齿杆7的外端，另一只手抓住直角摇把815顺时针摇转。驱动装置8转动后停止轻推第二直齿杆7，继续摇转直角摇把815，驱动装置8沿第二直齿杆7和第一直齿杆6向远离第一焦点F₁和第二焦点F₂处移动，第四指示灯817及其在纸张上的光点向左后方移动，运动轨迹是一致保持第二圈尺与第一圈尺的伸出长度之差为2a。3] 在第四指示灯817接近第二直齿杆7或第一直齿杆6的外端时，停止摇转直角摇把815，光点移动轨迹为近第一焦点双曲线的后半段。4]关闭第四指示灯817，逆时针摇转直角摇把815，待驱动装置8返回到Ox轴上时停止。5]打开第四指示灯817，一手向前轻拉第二直齿杆7的外端，顺时针摇转直角摇把815，转动后停止第二直齿杆7的轻拉，继续摇转直角摇把815，驱动装置8沿第二直齿杆 7和第一直齿杆6向远离第一焦点F₁和第二焦点F₂处移动，第四指示灯817及其在纸张上的光点向左前方移动，运动轨迹是一致保持第二圈尺与第一圈尺的伸出长度之差为2a。6]在第四指示灯817接近第二直齿杆7或第一直齿杆6的外端时，停止摇转直角摇把815，光点移动轨迹为近第一焦点双曲线的前半段。7]仿照近第一焦点双曲线的方法演示近第二焦点的双曲线。

五、演示结束：关闭指示灯，将装置恢复到初始状态。

本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪，具有按定义绘制双曲线的功能，操作步骤是：

一、仪器组装：与演示双曲线定义的相同。

二、符号设置：与演示双曲线定义的相同。

三、初始位置调整：与演示双曲线定义的相同。

四、演示双曲线定义：1]-3]与演示双曲线定义的相同。4]关闭第四指示灯 817。

五、绘制双曲线：1]调整圆锥笔尖96与纸张接触后用第四销钉97固定，圆锥笔尖96处在纸张的左后方。2]用一只手逆时针摇转直角摇把815，驱动装置8 沿第二直齿杆7和第一直齿杆6分别向第一焦点F₁和第二焦点F₂移动，圆锥笔尖96在纸张上绘制出一段曲线。3]在圆锥笔尖96到达Ox轴时停止摇转，用另一只手向前轻拉第二直齿杆7的外端，同时顺时针摇转直角摇把815，在圆锥笔尖96穿过Ox轴向前移动后停止第二直齿杆7的轻拉，继续顺时针摇转直角摇把 815，圆锥笔尖96在纸张上继续绘制出一段曲线。4]在圆锥笔尖96接近第二直齿杆7或第一直齿杆6的外端时，停止摇转直角摇把815，调整圆锥笔尖96离开纸张后用第四销钉97固定，在纸张上绘制出近第一焦点的双曲线。5]逆时针摇转直角摇把815在驱动装置8返回到Ox轴上时停止。6]松开第一直齿杆6和第二直齿杆7上第七滑块68第八滑块78的销钉及第三螺母611，将第一螺杆滑块62和第二螺杆滑块63移动至离第一定位管4中心距离等于c+a后固定，把驱动装置8与第一直齿杆6第二直齿杆7啮合后用第三螺母611固定。7]一手向后轻推第二直齿杆7的外端，另一只手顺时针摇转直角摇把815，在圆锥笔尖96 接近第二直齿杆7或第一直齿杆6的外端时停止摇转。8]调整圆锥笔尖96与纸张接触后用第四销钉97固定，圆锥笔尖96处在纸张的右后方。9]用一只手逆时针摇转直角摇把815，圆锥笔尖96在纸张上绘制出一段曲线，在圆锥笔尖96到达Ox轴时停止摇转。10]一只手向前轻拉第二直齿杆7的外端，同时另一只手顺时针摇转直角摇把815，圆锥笔尖96离开Ox轴时停止第二直齿杆7的轻拉，继续顺时针摇转直角摇把815，圆锥笔尖96在纸张上继续绘制出曲线。11]在圆锥笔尖96接近第二直齿杆7或第一直齿杆6的外端时，停止摇转直角摇把815，调整圆锥笔尖96离开纸张后用第四销钉97固定，在纸张上留下近第二焦点的双曲线。

六、演示结束：关闭指示灯，取出画有双曲线的纸张，将装置恢复到初始状态。

本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪，具有演示与曲线绘制同时进行的功能，操作步骤是：

一、仪器组装：与演示双曲线定义的相同。

二、符号设置：与演示双曲线定义的相同。

三、初始位置调整：与演示双曲线定义的相同。

四、演示双曲线定义：1]-3]与演示双曲线定义的相同。

五、绘制双曲线：1]调整圆锥笔尖96使其处在第四指示灯817光点的中心并与纸张接触后用第四销钉97固定。2]-11]与按定义绘制双曲线的相同。

六、绘图结束：与按定义绘制双曲线的相同。

本发明的双曲线定义演示及曲线绘制仪，能在任何固定平面上绘图的功能，只要将底盘1上的球面吸盘17吸附在固定平面上，拧动第二螺母18使第一矩形板11处于平稳状态，仿照在垫板3上绘图的方法，可以在固定平面上绘出任意参数的双曲线。

本发明双曲线定义演示及曲线绘制仪的经济价值和应用前景：随着技术进步和经济发展，越来越需要先进的装备提高教学效果和产品质量，急需一种操作简单使用方便的双曲线定义演示及曲线绘制仪，仅高中等教育全国共有学校几千所，还有众多的工程设计及齿轮制造企业，数量相当可观，其市场前景非常广阔，具有良好的经济收益和社会效益。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (2)

1.双曲线定义演示及曲线绘制仪，其特征在于：包括底盘、滑块架梁、垫板、第一定位管、第二定位管、第一直齿杆、第二直齿杆、驱动装置、画笔、带尺，所述垫板置于底盘的中部，所述滑块架梁置于底盘上面，所述第一定位管置于滑块架梁左部，所述第二定位管置于滑块架梁右部，所述第一直齿杆置于第一定位管上，所述第二直齿杆置于第二定位管上，所述驱动装置与第一直齿杆和第二直齿杆啮合在一起，所述画笔置于驱动装置下部，所述带尺分别将第一定位管和驱动装置、第二定位管和驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的双曲线定义演示及曲线绘制仪，其特征在于：所述第一直齿杆包括第一矩形杆、第一螺杆滑块、第二螺杆滑块、第一齿条，所述第一矩形杆的上面中部设有第一滑槽，所述第一滑槽中设有第一螺杆滑块，所述第一螺杆滑块包括第六滑块、第二螺杆、第十一圆环盘、第三螺母，所述第六滑块上带有螺旋销钉，所述第六滑块表面设有第二螺杆，所述第二螺杆中部设有固定的第十一圆环盘，所述第二螺杆上部设有第三螺母，所述第一矩形杆表面前端设有第四刻度，所述第一矩形杆前侧面上设有第一齿条，所述第一矩形杆底面中部设有第二滑槽，所述第二滑槽中设有第二螺杆滑块，所述第二滑槽和第二螺杆滑块分别与第一滑槽和第一螺杆滑块相同，所述第一矩形杆的右侧面上设有第二矩形杆。

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