CN114407558A - 一种数学教学用绘图工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及教学设备技术领域，具体提供了一种数学教学用绘图工具，包括圆规，圆规包括主规杆和副规杆，主规杆的下端具有定心机构和固定机构，定心机构包括规针，主规杆、规针和筒套共轴线，筒套的上端与主规杆的下端可转动连接，第一弹簧设置在筒套内，封端固定在筒套的下端，规针与第一弹簧抵接；固定机构包括吸盘，排气筒的下端连通吸盘，活塞安装在排气筒内，推杆活塞固定连接，第二弹簧的两端分别与排气筒和活塞抵接，连接轴的一端固定在排气筒的外壁上，另一端与筒套的外壁铰接；副规杆上设置有笔夹，通过定心机构对圆规的规针进行精确定位后，再通过固定机构对规针进行固定，避免规针在画圆过程中发生滑移，提升了画圆时的稳定性。

Description

一种数学教学用绘图工具

技术领域

本发明涉及教学设备技术领域，尤其涉及一种数学教学用绘图工具。

背景技术

在进行数学教学时，尝尝需要使用作图工具进行图形的绘制，其中，使用的大圆规在黑板上划线时，特别是在画特定弧度的弧线时，由于圆规的针脚无法插入黑板中进行定位，当使用者需要精确控制圆规的运动的时候，同时还要避免圆规的固定脚发生打滑，这增加了大圆规的操作难度，另一方面，在绘制线条较为复杂的图形时，需要使用圆规和直尺配合完成图形的绘制，在使用多个绘图工具时，需要不停的拿起放下绘图工具，这进一步增加了绘图的操作难度，因此使用者通常将圆规作为直尺使用，但是在将圆规作为直尺在黑板上使用时，也极容易发生直尺打滑倾斜的现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决多个绘图工具使用不便以及绘图工具容易打滑的问题，本发明提供了一种数学教学用绘图工具来解决上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数学教学用绘图工具，包括圆规，所述圆规包括主规杆和副规杆，所述主规杆的上端具有固定座，所述副规杆的上端与所述固定座铰接，所述主规杆的下端具有定心机构和固定机构，所述定心机构包括规针、筒套、封端和第一弹簧，所述主规杆、规针和筒套共轴线，所述筒套的上端与所述主规杆的下端可转动连接，所述第一弹簧设置在所述筒套内，所述封端固定在所述筒套的下端，所述规针穿过所述封端后与所述第一弹簧抵接；

所述固定机构包括吸盘、排气筒、推杆、活塞、第二弹簧和连接轴，所述排气筒的下端连通所述吸盘，所述活塞滑动安装在所述排气筒内，所述活塞与所述排气筒的内壁滑动密封，所述推杆穿过所述排气筒的顶部与所述活塞固定连接，所述第二弹簧套设在所述推杆上并且两端分别与排气筒和活塞抵接，所述连接轴的一端固定在所述排气筒的外壁上，所述连接轴的另一端与所述筒套的外壁通过铰接座铰接，所述连接轴的轴线与所述主规杆的轴线垂直；

所述副规杆上设置有笔夹，所述笔夹用于对笔进行夹持，所述笔夹与所述副规杆可转动连接。

作为优选，所述副规杆的一侧还设置有直尺。

作为优选，所述副规杆上远离所述直尺的平面形成第一贴靠面，所述固定座具有第二贴靠面，所述第一贴靠面与所述第二贴靠面共面，所述第一贴靠面和所述第二贴靠面与所述筒套的外壁相切，当所述吸盘以连接轴为中心进行旋转后，所述吸盘的下表面与所述第一贴靠面和第二贴靠面共面。

作为优选，所述笔夹包括夹座、圆台、滑杆、顶头、第三弹簧、顶头孔和笔孔，所述滑杆的两端分别与夹座和圆台固定连接，所述副规杆上沿长度方向开设有横截面为“T”形的滑槽，所述直尺的长度方向与所述滑槽的长度方向平行，所述圆台和滑杆滑动安装在所述滑槽内，所述笔孔贯穿所述夹座，所述顶头孔与所述笔孔连通，所述顶头滑动安装在所述顶头孔内，所述第三弹簧设置在所述顶头孔内，所述第三弹簧用于推动所述顶头进入所述笔孔中。

作为优选，所述笔夹还包括端盖和导向杆，所述端盖固定在所述顶头孔的进口端，所述导向杆穿过所述端盖后与所述顶头连接，所述第三弹簧抵接在所述顶头和所述端盖之间。

作为优选，所述端盖上设置有指针和限位杆，所述限位杆与所述指针垂直，所述指针与所述直尺贴合，所述副规杆上还设置有用于和所述限位杆配合的限位块，转动所述夹座后，当所述笔孔的轴线方向与所述滑槽的轴线方向平行时，所述限位杆与所述限位块抵接；当所述笔孔的轴线方向与所述滑槽的轴线方向垂直时，所述限位杆脱离所述限位块。

作为优选，所述夹座与所述副规杆之间还设置有橡胶圈和两个垫片，所述橡胶圈和两个垫片均套设在所述滑杆上，所述橡胶圈设置在两个垫片之间。

作为优选，所述排气筒的顶部还开设有排气孔。

本发明的有益效果是，其一，设置有定心机构和固定机构，通过定心机构对圆规的规针进行精确定位，规针与第一弹簧抵接，通过第一弹簧将作用在规针轴线方向上的力吸收实现缓冲，再通过固定机构对规针进行固定，避免其他方向的力使规针在画圆过程中发生滑移，让使用者无需精准控制施力的大小，即可将规针固定牢靠，提升了画圆时的稳定性；

其二，设置有笔夹，笔夹能够沿副规杆移动，副规杆上还具有直尺，笔夹和直尺配合能够让使用者在划直线时保持稳定；

其三，主规杆和固定机构的排气筒通过连接轴和连接座进行固定，当绘图工具需要画圆时，使主规杆与排气筒平行，即可通排气筒上的吸盘将主规杆上的规针固定，防止规针打滑，提升圆规作图时的稳定性；当绘图工具需要绘制直线时，以连接轴为轴旋转主规杆，即可将主规杆和副规杆放平，并通过排气筒上的吸盘对主规杆的一端进行固定，再通过主规杆对副规杆的一端进行固定，防止副规杆上的直尺在使用过程中发生滑动倾斜；

其四，连接轴的端部设置有弹性卡扣，连接座上具有与弹性卡扣配合的卡槽，通过卡扣与卡槽配合，使连接轴能够在转动后进行固定，防止绘图工具在使用过程中连接轴发生转动。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种数学教学用绘图工具的最优实施例的结构示意图；

图2是本发明一种数学教学用绘图工具的第一使用状态示意图；

图3是本发明一种数学教学用绘图工具的第二使用状态示意图；

图4是本发明一种数学教学用绘图工具的定心机构和固定机构的整体结构示意图；

图5是本发明一种数学教学用绘图工具的定心机构和固定机构的爆炸图；

图6是本发明一种数学教学用绘图工具的笔夹的整体结构示意图；

图7是本发明一种数学教学用绘图工具的笔夹的爆炸图；

图8是本发明一种数学教学用绘图工具的笔夹和副规杆的位置关系示意图。

图中：1、主规杆，2、副规杆，3、固定座，4、定心机构，5、固定机构，6、规针，7、筒套，8、封端，9、第一弹簧，10、吸盘，11、排气筒，12、推杆，13、活塞，14、第二弹簧，15、连接轴，16、铰接座，17、笔夹，18、笔，19、直尺，20、第一贴靠面，21、第二贴靠面，22、夹座，23、圆台，24、滑杆，25、顶头，26、第三弹簧，27、顶头孔，28、笔孔，29、滑槽，30、端盖，31、导向杆，32、指针，33、限位杆，34、限位块，35、橡胶圈，36、垫片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1~图8所示，本发明提供了一种数学教学用绘图工具的实施例，包括圆规，圆规包括主规杆1和副规杆2，主规杆1的上端具有固定座3，副规杆2的上端与固定座3铰接，副规杆2上设置有笔夹17，笔夹17用于对笔18进行夹持，在画圆时，通过将副规杆2绕主规杆1转动，带动笔夹17和笔18运动实现画圆的操作，主规杆1的下端具有定心机构4和固定机构5，定心机构4包括规针6、筒套7、封端8和第一弹簧9，主规杆1、规针6和筒套7共轴线，筒套7的上端与主规杆1的下端可转动连接，在副规杆2绕主规杆1进行转动时，主规杆1也在绕自身轴线进行转动，而此时筒套7不转动，使得与筒套7连接的规针6也不发生转动，从而降低了规针6发生打滑的概率，第一弹簧9设置在筒套7内，封端8固定在筒套7的下端，规针6穿过封端8后与第一弹簧9抵接；

固定机构5包括吸盘10、排气筒11、推杆12、活塞13、第二弹簧14和连接轴15，排气筒11的下端连通吸盘10，活塞13滑动安装在排气筒11内，活塞13与排气筒11的内壁滑动密封，推杆12穿过排气筒11的顶部与活塞13固定连接，排气筒11的顶部还开设有排气孔，当吸盘10在朝向排气筒11的顶部运动时，吸盘10与排气筒11顶部之间的空气能够从排气孔排出，进而使吸盘10可以顺利移动，第二弹簧14套设在推杆12上并且两端分别与排气筒11和活塞13抵接，固定机构5的工作原理是：在进行固定时，首先推动推杆12，使活塞13沿排气筒11向吸盘10方向移动，进而将排气筒11内位于活塞13和吸盘10之间的空气排出，此时第二弹簧14被压缩，之后将吸盘10贴靠在待吸附的物体表面上，松开推杆12使第二弹簧14复位，第二弹簧14在复位过程中带动活塞13和推杆12复位，使得吸盘10内的部分气体进入排气筒11中，即此时吸盘10内的气压减小，使吸盘10被大气压压紧在物体表面，完成吸附动作，排气筒11和吸盘10组合，使吸盘10自身不需要发生较大形变，即可完成吸附，进而方便对圆规的规针6进行精确定位；

连接轴15的一端固定在排气筒11的外壁上，连接轴15的另一端与筒套7的外壁通过铰接座16铰接，当使用者将规针6压在黑板上时，由于规针6无法插入黑板同时使用者的力度也难以保持不变，因此在使用者用力过大的一瞬间，就会导致主规杆1和规针6发生位移，而本实施例中设置第一弹簧9进行缓冲，在使用者用力过大的一瞬间，沿主规杆1方向的作用力使第一弹簧9被压缩，吸盘10发生少量形变，此时主规杆1沿规针6的轴线方向向下发生位移，规针6与黑板抵接不发生位移，而其他方向的作用力通过连接轴15传递至排气筒11和吸盘10，并且被排气筒11和吸盘10吸收，防止主规杆1发生过大倾斜，通过第一弹力9的缓冲和吸盘10的固定，让使用者无需精准控制施力的大小，即可将规针时刻压紧在黑板上，降低了规针6发生打滑的概率，连接轴15的轴线与主规杆1的轴线垂直，因此当吸盘10固定完成后，筒套7也能够以连接轴15为轴进行转动，方便将主规杆1以及与主规杆1连接的副规杆2放平，副规杆2的一侧还设置有直尺19，直尺19的长度方向与滑槽29的长度方向平行，传统的直尺19在使用时，只能一只手控制直尺19的一端，另一只手进行划线，导致画笔18移动至直尺19另一端时极易发生滑动，在本实施例中，当副规杆2放平后，使用者能够通过直尺19进行划线操作，同时吸盘10仍处于吸附状态，而主规杆1和副规杆2无法绕排气筒11转动，即通过吸盘10将主规杆1的下端固定保持主规杆1不动，再通过主规杆1对副规杆2的上端进行限位，让使用者只需一只手控制住副规杆2的下端，即可保持副规杆2和直尺19两端的稳定性，而在需要画斜线时，也只需要一只手推动副规杆2绕其铰接处转动，即可调整斜线的倾斜度，降低了使用者在作图时的操作难度，副规杆2上远离直尺19的平面形成第一贴靠面20，固定座3具有第二贴靠面21，第一贴靠面20与第二贴靠面21共面，第一贴靠面20和第二贴靠面21与筒套7的外壁相切，当吸盘10以连接轴15为中心进行旋转后，吸盘10的下表面与第一贴靠面20和第二贴靠面21共面，即当主规杆1和副规杆2放平后，第一贴靠面20、第二贴靠面21和吸盘10的下表面能够同时贴紧在同一平面上，让主规杆1和副规杆2在放平后不会发生翘起的现象，进一步提升了直尺19在使用时的稳定性，在其他实施例中，连接轴15与铰接座16铰接的一端还设置有弹性卡扣，铰接座16上具有两个用于和弹性卡扣配合的卡槽，连接轴15在转动至特定角度后，弹性卡扣能够与其中一个卡槽卡合，对连接轴进行固定，让连接轴和铰接座在使用过程中更加稳定，不易发生转动，使绘图工具在作为圆规使用时，主规杆和副规杆能够与排气筒的轴线保持平行，当绘图工具作为直尺使用时，主规杆和副规杆能够与排气筒的轴线保持垂直，便于吸盘对主规杆和副规杆进行稳定固定。

笔夹17与副规杆2可转动连接，笔夹17包括夹座22、圆台23、滑杆24、顶头25、第三弹簧26、顶头孔27和笔孔28，滑杆24的两端分别与夹座22和圆台23固定连接，副规杆2上沿长度方向开设有横截面为“T”形的滑槽29，圆台23和滑杆24滑动安装在滑槽29内，圆台23和滑杆24的设置，使圆台23和滑杆24能够在滑槽29内以滑杆24为轴进行转动，同时也能够沿滑槽29方向进行滑动，夹座22与副规杆2之间还设置有橡胶圈35和两个垫片36，橡胶圈35和两个垫片36均套设在滑杆24上，橡胶圈35设置在两个垫片36之间，通过橡胶圈35自身的弹性将两个垫片36分别抵接在夹座22和副规杆2上，再通过两个垫片36与夹座22和副规杆2之间的摩擦力对夹座22进行固定，一方面使夹座22能够以滑杆24为轴进行转动，另一方面，在夹座22转动完成后，也能够在摩擦力的作用下进行制动，从而使夹座22能够在转动任意角度后均能够保持不动；

笔孔28贯穿夹座22，顶头孔27与笔孔28连通，顶头25滑动安装在顶头孔27内，第三弹簧26设置在顶头孔27内，第三弹簧26用于推动顶头25进入笔孔28中，笔夹17还包括端盖30和导向杆31，端盖30固定在顶头孔27的进口端，导向杆31穿过端盖30后与顶头25连接，导向杆31的设置一方面使顶头25在移动过程中更加稳定，即使顶头25向前伸出脱离顶头孔27后，也不会发生顶头25掉落滑脱的现象，另一方面通过人工拉动导向杆31，能够使顶头25主动向后移动，进而使较为脆弱的笔18，例如粉笔18能够顺利进入笔孔28内进行固定，避免粉笔18与顶头25摩擦产生粉末，第三弹簧26抵接在顶头25和端盖30之间，当需要对笔18进行固定时，首先将笔18插入笔孔28中，笔18在移动过程中挤压顶头25，使顶头25缩进顶头孔27内并且将第三弹簧26压缩，第三弹簧26被压缩后产生的弹力使顶头25与笔18抵接，进而将笔18固定在笔孔28内。

端盖30上设置有指针32和限位杆33，限位杆33与指针32垂直，指针32与直尺19贴合，副规杆2上还设置有用于和限位杆33配合的限位块34，转动夹座22后，当笔孔28的轴线方向与滑槽29的轴线方向平行时，限位杆33与限位块34抵接，此时主规杆1和副规杆2作为圆规使用，限位杆33与限位块34抵接能够避免在画圆时，夹座22发生上移导致笔18无法正常进行划线；当笔孔28的轴线方向与滑槽29的轴线方向垂直时，限位杆33脱离限位块34，即主规杆1和副规杆2处于放平状态，此时能够使用副规杆2上的直尺19划直线，将夹座22沿滑槽29移动，此时指针32沿直尺19移动，指针32的移动距离即划线的长度，实现了对划线长度进行精确控制，稳定画出直线，在通过滑槽29进行导向后，即使划线过程中手部发生抖动，也不会使笔18发生抖动，让使用者的划线过程更加平稳，画出的直线更加平滑清晰。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种数学教学用绘图工具，包括圆规，所述圆规包括主规杆（1）和副规杆（2），所述主规杆（1）的上端具有固定座（3），所述副规杆（2）的上端与所述固定座（3）铰接，其特征在于：所述主规杆（1）的下端具有定心机构（4）和固定机构（5），所述定心机构（4）包括规针（6）、筒套（7）、封端（8）和第一弹簧（9），所述主规杆（1）、规针（6）和筒套（7）共轴线，所述筒套（7）的上端与所述主规杆（1）的下端可转动连接，所述第一弹簧（9）设置在所述筒套（7）内，所述封端（8）固定在所述筒套（7）的下端，所述规针（6）穿过所述封端（8）后与所述第一弹簧（9）抵接；

所述固定机构（5）包括吸盘（10）、排气筒（11）、推杆（12）、活塞（13）、第二弹簧（14）和连接轴（15），所述排气筒（11）的下端连通所述吸盘（10），所述活塞（13）滑动安装在所述排气筒（11）内，所述活塞（13）与所述排气筒（11）的内壁滑动密封，所述推杆（12）穿过所述排气筒（11）的顶部与所述活塞（13）固定连接，所述第二弹簧（14）套设在所述推杆（12）上并且两端分别与排气筒（11）和活塞（13）抵接，所述连接轴（15）的一端固定在所述排气筒（11）的外壁上，所述连接轴（15）的另一端与所述筒套（7）的外壁通过铰接座（16）铰接，所述连接轴（15）的轴线与所述主规杆（1）的轴线垂直；

所述副规杆（2）上设置有笔夹（17），所述笔夹（17）用于对笔（18）进行夹持，所述笔夹（17）与所述副规杆（2）可转动连接。

2.如权利要求1所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述副规杆（2）的一侧还设置有直尺（19）。

3.如权利要求2所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述副规杆（2）上远离所述直尺（19）的平面形成第一贴靠面（20），所述固定座（3）具有第二贴靠面（21），所述第一贴靠面（20）与所述第二贴靠面（21）共面，所述第一贴靠面（20）和所述第二贴靠面（21）与所述筒套（7）的外壁相切，当所述吸盘（10）以连接轴（15）为中心进行旋转后，所述吸盘（10）的下表面与所述第一贴靠面（20）和第二贴靠面（21）共面。

4.如权利要求3所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述笔夹（17）包括夹座（22）、圆台（23）、滑杆（24）、顶头（25）、第三弹簧（26）、顶头孔（27）和笔孔（28），所述滑杆（24）的两端分别与夹座（22）和圆台（23）固定连接，所述副规杆（2）上沿长度方向开设有横截面为“T”形的滑槽（29），所述直尺（19）的长度方向与所述滑槽（29）的长度方向平行，所述圆台（23）和滑杆（24）滑动安装在所述滑槽（29）内，所述笔孔（28）贯穿所述夹座（22），所述顶头孔（27）与所述笔孔（28）连通，所述顶头（25）滑动安装在所述顶头孔（27）内，所述第三弹簧（26）设置在所述顶头孔（27）内，所述第三弹簧（26）用于推动所述顶头（25）进入所述笔孔（28）中。

5.如权利要求4所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述笔夹（17）还包括端盖（30）和导向杆（31），所述端盖（30）固定在所述顶头孔（27）的进口端，所述导向杆（31）穿过所述端盖（30）后与所述顶头（25）连接，所述第三弹簧（26）抵接在所述顶头（25）和所述端盖（30）之间。

6.如权利要求5所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述端盖（30）上设置有指针（32）和限位杆（33），所述限位杆（33）与所述指针（32）垂直，所述指针（32）与所述直尺（19）贴合，所述副规杆（2）上还设置有用于和所述限位杆（33）配合的限位块（34），转动所述夹座（22）后，当所述笔孔（28）的轴线方向与所述滑槽（29）的轴线方向平行时，所述限位杆（33）与所述限位块（34）抵接；当所述笔孔（28）的轴线方向与所述滑槽（29）的轴线方向垂直时，所述限位杆（33）脱离所述限位块（34）。

7.如权利要求6所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述夹座（22）与所述副规杆（2）之间还设置有橡胶圈（35）和两个垫片（36），所述橡胶圈（35）和两个垫片（36）均套设在所述滑杆（24）上，所述橡胶圈（35）设置在两个垫片（36）之间。

8.如权利要求7所述的一种数学教学用绘图工具，其特征在于：所述排气筒（11）的顶部还开设有排气孔。

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