CN204109625U - 多功能圆锥曲线规 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能圆锥曲线规，包括四根等长度连杆，彼此首尾枢接形成菱形结构；对角连杆，其设置在菱形结构的一对角线的两个端点上，对角连杆的一端枢接至该对角线的两个端点其中之一上，而另一端可滑动地连接至该对角线的两个端点的另一个上；移动连杆，其一端枢接至菱形结构的另一对角线的两个端点其中之一上，而其另一端为自由端；所述对角连杆和移动连杆的中部均设置有沿其长度方向延伸的贯通滑槽，画笔放置在所述对角连杆和移动连杆相交处，且同时穿过所述对角连杆和移动连杆的贯通滑槽。本实用新型多功能圆锥曲线规结构简单、方便携带、操作方便，可作为绘制圆锥曲线的工具，也可以作为连杆机构在机械基础教学中的演示教具。

Description

多功能圆锥曲线规

技术领域

本实用新型涉及一种绘画教具，具体涉及一种可以绘制椭圆、双曲线及抛物线的多功能圆锥曲线规。

背景技术

根据教学观察发现，教师在课堂上绘制椭圆、双曲线及抛物线图形时往往费时费力，且不能得到准确、标准的圆锥曲线。

申请号为99210210.3的中国实用新型专利公开了一种通过拉线与定位柱配合绘画多种曲线的多用曲线规，但其拉线不易调节，操作繁琐；申请号为200520040371.9的中国实用新型专利公开了一种拉线容易调节、使用方便的圆锥曲线教学规，通过拉线末端套在定位装置的定位柱中即可实现拉线与定位装置的连接，作图方便，但该装置结构复杂，体积较大，不方便携带，且拉线具有伸缩性，降低了绘图的精确度；申请号为97222436.X和98104629.0的中国实用新型专利公开的圆锥曲线规，虽克服了描点作图法成图率低、曲线光滑性和连续性差的问题，使用时需将上规与下规变换组合或由椭圆双曲线规和抛物线规组合才能绘制出不同的圆锥曲线，操作较为不便。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服上述现有的技术缺陷，提供一种能简易而准确绘制出椭圆、双曲线、抛物线的多功能圆锥曲线规，具有方便携带、结构简单、操作方便的特点。通过简单合理的机械原理，实现了将绘制不同形状的椭圆、抛物线、双曲线这三种图形的功能集合在一块绘图板上，其连杆机构对于机械基础的教学能在一定程度上提高课堂的趣味性及课堂效率。

本实用新型的设计原理：本多功能圆锥曲线规根据数学原理设计制作。绘制椭圆的基本原理是曲线上的点到两焦点距离之和为定值，绘制双曲线的基本数学原理是曲线上的点到两焦点距离之差为定值，而绘制抛物线的基本数学原理是曲线上的点到焦点和准线之间距离相等。利用本机构可以很简单的实现并满足椭圆、抛物线和双曲线的曲线方程。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多功能圆锥曲线规，其特征在于，包括：

四根等长度连杆，所述四根等长度连杆彼此首尾枢接，形成菱形结构；

对角连杆，其设置在所述菱形结构的一对角线的两个端点上，所述对角连杆的一端枢接至该对角线的两个端点其中之一上，而另一端可滑动地连接至该对角线的两个端点的另一个上；

移动连杆，其一端枢接至所述菱形结构的另一对角线的两个端点其中之一上，而其另一端为自由端；

其中，所述对角连杆和移动连杆的中部均设置有沿其长度方向延伸的贯通滑槽，画笔放置在所述对角连杆和移动连杆相交处，且同时穿过所述对角连杆和移动连杆的贯通滑槽。

优选的是，所述四根等长度连杆彼此之间通过可拆卸螺钉枢接，且所述对角连杆的一端也通过可拆卸螺钉与该对角线的两个端点其中之一枢接，且所述移动连杆的一端也通过可拆卸螺钉与该另一对角线的两个端点其中之一枢接。

优选的是，所述对角连杆上的贯通滑槽延伸至所述对角连杆的另一端附近，所述菱形结构的该对角线的两个端点的另一个上设置有凸起的滑块，所述滑块嵌入到所述贯通滑槽的位于对角连杆的另一端附近的部分中，由此形成所述可滑动地连接。

优选的是，所述滑块的下部嵌入到所述贯通滑槽，而所述滑块的上部的宽度大于所述贯通滑槽的宽度。

优选的是，所述四根等长度连杆的每一个根均设置有多个彼此间隔排列的贯通孔，且所述对角连杆的两端也设置有多个彼此间隔排列的贯通孔。

优选的是，所述多个彼此间隔排列的贯通孔为等间隔排列。

优选的是，还包括：

底板，其与所述菱形结构的另一对角线的两个端点中未与所述移动连杆连接的端点连接，且所述底板上包括两条平行的贯通滑道，所述两条平行的贯通滑道间的间隔距离小于所述移动连杆的长度。

优选的是，所述底板的两条平行的贯通滑道中间垂直连线上设置有多个彼此间隔排列的连接孔，所述菱形结构的另一对角线的两个端点中未与所述移动连杆连接的端点连接至所述底板的所述多个彼此间隔排列的连接孔的其中之一。

优选的是，所述底板上有一条水平刻度线与一条竖向刻度线，两条刻度线相互垂直，所述多个彼此间隔排列的连接孔位于所述水平刻度线上。

优选的是，所述底板的制作材料为有机玻璃，所述四根等长度连杆、对角连杆、移动连杆、螺钉及滑块的制作材料为铝合金。

本实用新型的有益效果：

1、创造性地使用一块绘图板简易、准确地绘制出椭圆、双曲线和抛物线，便于携带；

2、融入简单机械结构，容易加工和推广。

3、通过在移动连杆两端与菱形结构四根等长度连杆上设置多个彼此间隔排列的贯通孔，以及底板上设置多个彼此间隔排列的连接孔扩大了绘制圆锥曲线的作图范围。

4、可作为机械设计课程连杆机构课堂的教具使用，提高学生的学习兴趣，也更直观的看到机构的应用。

附图说明

图1为绘制椭圆的椭圆规简图。

图2为椭圆规连接示意图。

图3为绘制双曲线的双曲线规简图。

图4为双曲线规连接示意图。

图5为绘制抛物线的抛物线规简图。

图6为抛物线规连接示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将通过实施例的方式对本实用新型的技术进行描述，并结合附图进行说明。

实施例1：椭圆规

在图1所给出的绘制椭圆的椭圆规简图，可以看出，菱形ABCD上，M为BP与对角线AC的交点，MB与MD相等，PM与MD的和与PB相等，P、D为椭圆两个焦点，即椭圆上任一点M到两个焦点P、D的距离的和为一定值PB。

在图2所给出的椭圆规连接示意图，在绘图板上，EE’与FF’为底板上两条平行的贯通滑道，水平刻度线GG’与竖向刻度线HH’垂直相交于O点，四根等长度连杆首尾枢接形成菱形结构ABCD，对角连杆一端通过可拆卸螺钉枢接在菱形结构的A点，另一端通过滑块可滑动地连接在C点，移动连杆一端通过可拆卸螺钉枢接在B点，另一端为自由端连接在底板的其中一个连接孔P点处，菱形结构的D点连接在底板的另一个连接孔处，移动连杆围绕其自由端旋转，在运动过程中滑块在对角连杆的贯通滑槽中移动，画笔放置在对角连杆和移动连杆相交的贯通滑槽内即M点，随着移动连杆的旋转，可以画出半截椭圆曲线。

将上述菱形结构的D点与移动连杆的自由端连接在底板上的连接位置对换，可以画出相对应的半截椭圆曲线。

实施例2：双曲线规

在图3所给出的绘制双曲线的双曲线规简图，可以看出，菱形ABCD上，M点为PK与对角线AC的交点，且B点位于PK上，MB与MD相等，P、D为双曲线两个焦点，即双曲线上任一点M到两个焦点P、D的距离的差为一定值PB。

在图4给出的双曲线规连接示意图，在绘图板上，EE’与FF’为底板上两条平行的贯通滑道，水平刻度线GG’与竖向刻度线HH’垂直相交于O点，四根等长度连杆首尾枢接形成菱形结构ABCD，对角连杆一端通过螺钉枢接在菱形结构的A点，另一端通过滑块可滑动地连接在C点，移动连杆一端通过螺钉枢接在菱形结构的B点，同一端端点处连接在底板的其中一个连接孔上，菱形结构的D点连接在底板的另一个连接孔上，移动连杆围绕与底板连接孔连接的一端旋转，在运动过程中滑块在对角连杆的贯通滑槽中移动，画笔放置在对角连杆和移动连杆相交的贯通滑槽内即M点，随着移动连杆的旋转，可以画出右半截双曲线。

将上述双曲线规中菱形结构的D点与移动连杆的与底板连接孔连接的一端在底板上的连接位置对换，可以画出左半截双曲线。

实施例3：抛物线规

在图5所给出的绘制抛物线的抛物线规简图，可以看出，菱形ABCD上，M点为PK与对角线AC的交点，且B点位于PK上，MB与MD相等，D为抛物线的焦点，B所在的垂直于水平刻度线的垂线QQ’为抛物线的准线，且PK与准线QQ’相互垂直，即抛物线上一点M到准线QQ’的距离为MB，即抛物线上任一点M到焦点D的距离等于M到准线QQ’的距离。

在图6给出的抛物线规连接示意图，在绘图板上，EE’与FF’为底板上两条平行的贯通滑道，水平刻度线GG’与竖向刻度线HH’垂直相交于O点，四根等长度连杆首尾枢接形成菱形结构ABCD，对角连杆一端通过螺钉枢接在菱形结构的A点，对角连杆另一端通过滑块可滑动地连接在C点，移动连杆一端通过螺钉枢接在菱形结构的B点，移动连杆两端K、K’分别通过滑块可滑动地连接在底板的两条平行贯通滑道内，使移动连杆与两条平行贯通滑道保持垂直关系，菱形结构的D点连接在底板的其中一个连接孔上，移动连杆从上至下移动，在运动过程中滑块在对角连杆的贯通滑槽中移动，画笔放置在对角连杆和移动连杆相交的贯通滑槽内即M点，随着移动连杆的上下移动，可以画出抛物线。

实施例4：将实施例1所述四根等长度连杆依靠贯通孔的位置调节使之缩短或伸长改变菱形结构的大小，改变所述移动连杆一端枢接在菱形结构以及另一端连接底板连接孔的贯通孔位置来调节移动连杆的有效长度PB，或改变底板上P、D两点间的距离可以绘制出不同的椭圆曲线。

实施例5：将实施例2所述四根等长度连杆依靠贯通孔的位置调节使之缩短或伸长改变菱形结构的大小，改变所述移动连杆一端枢接在菱形结构以及连接底板连接孔的贯通孔位置来调节移动连杆的有效长度PB，或改变底板上P、D两点间的距离可以绘制出不同的双曲线。

实施例6：将上述实施例3所述四根等长度连杆依靠贯通孔的位置调节使之缩短或伸长改变菱形结构的大小，或改变菱形结构D点与底板上连接孔连接的位置可以绘制不同的抛物线。

Claims (10)

1.一种多功能圆锥曲线规，其特征在于，包括：

四根等长度连杆，所述四根等长度连杆彼此首尾枢接，形成菱形结构；

对角连杆，其设置在所述菱形结构的一对角线的两个端点上，所述对角连杆的一端枢接至该对角线的两个端点其中之一上，而另一端可滑动地连接至该对角线的两个端点的另一个上；

移动连杆，其一端枢接至所述菱形结构的另一对角线的两个端点其中之一上，而其另一端为自由端；

其中，所述对角连杆和移动连杆的中部均设置有沿其长度方向延伸的贯通滑槽，画笔放置在所述对角连杆和移动连杆相交处，且同时穿过所述对角连杆和移动连杆的贯通滑槽。

2.根据权利要求1所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述四根等长度连杆彼此之间通过可拆卸螺钉枢接，且所述对角连杆的一端也通过可拆卸螺钉与该对角线的两个端点其中之一枢接，且所述移动连杆的一端也通过可拆卸螺钉与该另一对角线的两个端点其中之一枢接。

3.根据权利要求1或2所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述对角连杆上的贯通滑槽延伸至所述对角连杆的另一端附近，所述菱形结构的该对角线的两个端点的另一个上设置有凸起的滑块，所述滑块嵌入到所述贯通滑槽的位于对角连杆的另一端附近的部分中，由此形成所述可滑动地连接。

4.根据权利要求3所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述滑块的下部嵌入到所述贯通滑槽，而所述滑块的上部的宽度大于所述贯通滑槽的宽度。

5.根据权利要求3所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述四根等长度连杆的每一根上均设置有多个彼此间隔排列的贯通孔，且所述对角连杆的两端也设置有多个彼此间隔排列的贯通孔。

6.根据权利要求5所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述多个彼此间隔排列的贯通孔为等间隔排列。

7.根据权利要求3所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，还包括：

底板，其与所述菱形结构的另一对角线的两个端点中未与所述移动连杆连接的端点连接，且所述底板上包括两条平行的贯通滑道，所述两条平行的贯通滑道间的间隔距离小于所述移动连杆的长度。

8.根据权利要求7所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述底板的两条平行的贯通滑道中间垂直连线上设置有多个彼此间隔排列的连接孔，所述菱形结构的另一对角线的两个端点中未与所述移动连杆连接的端点连接至所述底板的所述多个彼此间隔排列的连接孔的其中之一。

9.根据权利要求8所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述底板上有一条水平刻度线与一条竖向刻度线，两条刻度线相互垂直，所述多个彼此间隔排列的连接孔位于所述水平刻度线上。

10.根据权利要求7-9中任一所述的多功能圆锥曲线规，其特征在于，所述底板的制作材料为有机玻璃，所述四根等长度连杆、对角连杆、移动连杆、螺钉及滑块的制作材料为铝合金。