CN204160965U - 一种手动简易绘图仪 - Google Patents

Abstract

一种手动简易绘图仪，包括绘图臂、画笔调节杆、画笔部件和齿轮驱动机构，所述画笔部件安装在所述画笔调节杆上且能沿其移动，所述画笔调节杆通过所述齿轮驱动机构安装在所述绘图臂上；驱动所述绘图臂绕某轴即第一转轴转动时，所述画笔调节杆随所述绘图臂转动的同时，并由被转动中的所述绘图臂驱动的齿轮驱动结构驱动，使其沿平行于所述第一转轴的另一轴即第二转轴反向转动。本实用新型的手动简易绘图仪结构简单，便于携带，而且操作方便，无需外联任何设备，可直接手动操作，可绘制直线、圆、椭圆、N叶玫瑰线及其它多种图形，有利于科研人员和学习者对一些重要曲线如玫瑰线进行进一步研究。

Description

一种手动简易绘图仪

技术领域

本实用新型主要涉及一种应用于高等数学教学及研究领域的绘图仪。

背景技术

玫瑰线作为高等数学中的重要曲线，由于变化复杂，难以手绘，不利于科研人员和学习者对其变化特性进行进一步的研究，也阻碍了艺术爱好者的创作。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种结构简单、能绘画出不同曲线的手动绘图仪。

本实用新型通过如下技术方案实现其发明目的：一种手动简易绘图仪，其特征在于，包括绘图臂、画笔调节杆、画笔部件和齿轮驱动机构，所述画笔部件安装在所述画笔调节杆上且能沿其移动，所述画笔调节杆通过所述齿轮驱动机构安装在所述绘图臂上；

驱动所述绘图臂绕某轴即第一转轴转动时，所述画笔调节杆随所述绘图臂转动的同时，并由被转动中的所述绘图臂驱动的齿轮驱动结构驱动，使其沿平行于所述第一转轴的另一轴即第二转轴反向转动；

通过所述齿轮驱动结构调整所述画笔调节杆与所述绘图臂的角速度比，和/或通过所述画笔调节杆调节所述画笔部件到所述第二转轴的距离， 即可通过所述画笔部件描绘出直线、圆、椭圆、N（N≥3）叶玫瑰线等不同移动轨迹的曲线。

所述齿轮驱动机构包括太阳轮组件、行星轮组件和惰轮组件，所述太阳轮组件包括太阳轮支架和套装其上固定不动的太阳轮齿轮组及套装其上并能绕其转动的套筒，所述太阳轮齿轮组由若干个直径依次增大或减小的太阳轮组成，所述太阳轮支架通过所述套筒可拆卸的固定在所述绘图臂前部，所述行星轮组件包括行星轮支架和套装其上的行星轮，所述行星轮支架、太阳轮支架均垂直安装在所述绘图臂上，所述惰轮组件包括惰轮支架和套装其上的惰轮，所述惰轮支架同样垂直安装在所述绘图臂上，且位于所述行星轮支架和所述太阳轮支架之间，所述惰轮一侧与一太阳轮啮合，另一侧与所述行星轮啮合，用于两者之间传动，所述画笔调节杆垂直于所述行星轮支架与所述行星轮相连；

调整所述太阳轮支架使所述惰轮与不同的太阳轮啮合，以改变所述画笔调节杆与所述绘图臂的角速度比；

驱动所述绘图臂转动时，所述太阳轮组件的套筒、惰轮组件、行星轮组件和画笔调节杆随所述绘图臂一起绕作为第一转轴的所述太阳轮支架转动，同时，惰轮支架上的惰轮沿同其啮合的太阳轮转动，并带动行星轮支架上的行星轮反向转动，从而驱动所述画笔调节杆在绕所述太阳轮支架转动的同时绕作为第二转轴的所述行星轮支架反向转动。

所述太阳轮齿轮组套装于所述太阳轮支架上的结构为：所述太阳轮齿轮组的上下端面均由螺母锁紧，使每个太阳轮均与太阳轮支架固定在一起而不发生相对转动，该结构不但实现简单，而且使更换太阳轮齿轮组中太阳轮的操作变得简单易行。

所述太阳轮齿轮组中至少一太阳轮齿数为所述行星轮的N倍，N为大于等于3的整数，以便可以画出N叶玫瑰线。

所述太阳轮齿轮组中一太阳轮齿数与所述行星轮相等，以便可以画出圆；所述太阳轮齿轮组中一太阳轮齿数为所述行星轮的两倍，以便可以画出椭圆或直线。

在所述绘图臂的前端沿其长度方向设有剖口，所述剖口的侧壁上横向设有一排螺孔，所述太阳轮支架和其上的套筒竖向设置在所述剖口中，并由穿过所述螺孔的螺丝顶紧所述套筒实现定位。该结构不但使调整所述太阳轮支架的操作易如实施，而且也方便了太阳轮支架在绘图臂上的安装。

所述套筒的外壁上均匀地设置有多圈凸缘，相邻两圈凸缘之间形成截面为方形的环形槽，环形槽宽度与所述绘图臂高度适配，所述太阳轮齿轮组中的各太阳轮等厚，相邻两圈凸缘的中心距与相邻两太阳轮的中心距相等，所述绘图臂剖口的两侧壁卡在所述环形槽中，在使所述绘图臂卡在相邻的下或上一个环形槽时，所述惰轮刚好与下或上一个太阳轮啮合。上述结构使调整行星轮和不同太阳轮啮合的操作变得简单易行。

所述画笔部件安装在所述画笔调节杆上且能沿其移动的具体结构为：所述画笔调节杆为一方形杆，所述画笔部件包括画笔和画笔安装块，画笔安装块上部具有方形通孔，其底面设有盲孔，画笔安装块上部和下部分别设有与横向连通所述方形通孔和所述盲孔的螺纹开孔，所述画笔安装在所述盲孔中，并由穿入与该盲孔连通的螺纹开孔的螺钉顶紧，所述画笔调节杆穿入所述画笔安装块的方形通孔中，并由穿入与该方形通孔连通的螺纹开孔的螺钉顶紧。

增设对准固定块和安装架，所述安装架呈条状横向设置，其上沿其长度方向竖向设有一排圆孔，所述安装架的一端通过一竖向的连杆固定在所述对准固定块中部，所述太阳轮组件的太阳轮支架一端穿入其中一所述圆孔可拆卸的固定在所述安装架上。准固定块和安装架的设置，实现了太阳轮支架的定位，使操作所述绘图仪绘图操作上更加简单，同时，安装架上成排安装孔的结构，不但有利于通过简单调整绘画更大直径的曲线，同时，也使仪器的使用更加方便，如在空间有限的地方，可适当缩短所述太阳轮支架到所述对准固定块的距离。

本实用新型相对于现有技术具有如下有益效果：本实用新型的手动简易绘图仪结构简单，便于携带，而且操作方便，无需外联任何设备，可直接手动操作，可绘制直线、圆、椭圆、N叶玫瑰线（N≥3）及其它多种图形，有利于科研人员和学习者对一些重要曲线如玫瑰线进行进一步研究。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的整体结构示意图；

图2为利用本实用新型上述实施例绘制的图形展示。

具体实施方式

如图1所示，该实施例的手动简易绘图仪包括对准固定块1、安装架2、绘图臂3、画笔调节杆4、画笔部件5和齿轮驱动机构。

安装架2呈条状横向设置，其上沿其长度方向竖向设有一排圆孔21，安装架2的右端通过一竖向的连杆6固定在对准固定块1中部。一排圆孔21的设置，以便使太阳轮支架71（将在后文中讲到）到对准固定块1的距离可调。

齿轮驱动机构包括太阳轮组件、行星轮组件和惰轮组件。太阳轮组件包括太阳轮支架71和套装其上固定不动的太阳轮齿轮组及套装其上并能绕其转动的套筒72。行星轮组件包括行星轮支架81和套装其上的行星轮82。惰轮组件包括惰轮支架91和套装其上的惰轮92。太阳轮齿轮组由3个直径依次减小的太阳轮73组成。太阳轮73、行星轮82和惰轮92相适配。

行星轮支架81、太阳轮支架71、惰轮支架91均垂直安装在绘图臂3上，其中，惰轮支架91位于行星轮支架81、太阳轮支架71之间，惰轮支架91上的惰轮2右侧与其中之一太阳轮73啮合，左侧与行星轮支架81上的行星轮82啮合，用于两者之间传动，且使绘图臂3和行星轮支架81与行星轮82的转动方向相反。

太阳轮组件的太阳轮支架71上端穿入安装架2上的一圆孔21中，可拆卸的固定在安装架2上。

在绘图臂3的前端沿其长度方向设有剖口31，剖口31的侧壁上横向设有一排螺孔32，太阳轮支架71和其上的套筒72竖向设置在剖口31中，并由穿过螺孔32的螺丝33顶紧套筒72实现定位。太阳轮组件与绘图臂3之间的安装结构，不但使调整太阳轮支架71的操作易如实施，而且也方便了太阳轮支架71与绘图臂3之间的安装。

套筒72的外壁上均匀地设置有多圈凸缘，相邻两圈凸缘之间形成截面为方形的环形槽，环形槽宽度与绘图臂3高度适配，太阳轮齿轮组中的各太阳轮73等厚，相邻两圈凸缘的中心距与相邻两太阳轮73的中心距相等，绘图臂3剖口31的两侧壁卡在所述环形槽中，在使绘图臂3卡在相邻的下或上一个环形槽时，行星轮82刚好与下或上一个太阳轮73啮合。该结构使调整行星轮82和不同太阳轮73啮合的操作变得简单易行。

套筒72与太阳轮支架71的安装结构为：在套筒72的上下两端面上都嵌装有推力轴承，套筒72通过该推力轴承套装在太阳轮支架71上，从而可以太阳轮支架72为轴转动。

太阳轮齿轮组套装于太阳轮支架72上的结构为：太阳轮齿轮组的上下端面均由螺母锁紧，使每个太阳轮73均与太阳轮支架72固定在一起而不发生相对转动。本实用新型可准备多个太阳轮，以便根据需求随时改变太阳轮齿轮组中太阳轮73的组成。

画笔调节杆4与行星轮支架81垂直，通过一筒状结构的连轴83固定在行星轮82底面随其同步转动，画笔部件5安装在画笔调节杆4上。画笔部件5安装在画笔调节杆4上的具体结构为：画笔调节杆4为一方形杆，画笔部件5包括画笔51和画笔安装块52，画笔安装块52上部具有方形通孔，其底面设有盲孔，画笔安装块52上部和下部分别设有横向连通所述方形通孔和所述盲孔的螺纹开孔，画笔51安装在所述盲孔中，并由穿入与该盲孔连通的螺纹开孔的螺钉53顶紧，画笔调节杆4穿入画笔安装块52的方形通孔中，并由穿入与该方形通孔连通的螺纹开孔的螺钉54顶紧，松动螺钉53即可更换画笔，松动螺钉54即可沿画笔调节杆4移动画笔部件5使其向行星轮支架82靠近或远离。

图1中太阳轮齿轮组中太阳轮齿数从小到大分别为78齿、91齿、N*13（N≧8）齿，齿轮模数均为1，压力角均为20度，惰轮齿数为20齿，模数为1，压力角为20度，行星轮齿数为13齿，模数为1，压力角为20度。当惰轮与最下方的太阳轮啮合时，可画出6叶玫瑰线，当惰轮与中间的太阳轮啮合时，可画出7叶玫瑰线，当惰轮与最上方的太阳轮啮合时，可画出N(N≧8)叶玫瑰线。

调整太阳轮支架71使行星轮82与不同的太阳轮啮合，即改变画笔调节杆4与绘图臂3间的角速度比Wr/Wl，调整作为第二转轴的行星轮支架82到作为第一转轴的太阳轮支架71的距离L和画笔部件5到行星轮支架的距离R，手动驱动绘图臂3逆时针转动，太阳轮组件的套筒72、惰轮组件、行星轮组件、画笔调节杆4随绘图臂3一起绕太阳轮支架71逆时针转动，同时，惰轮组件的惰轮92沿同其啮合的太阳轮73转动，并带动行星轮支架81上的行星轮82顺时针转动，从而驱动画笔调节杆4在绕太阳轮支架71逆时针转动的同时绕与其平行的行星轮支架81顺时针转动，并通过画笔部件5绘制出直线、圆、椭圆、N（N≥3）叶玫瑰线等不同移动轨迹的曲线。

在L=R, 太阳轮73齿数与通过惰轮92与其啮合的行星轮82齿数之比Zl/Zr=N,N为大于等于3的整数，则通过画笔部件5描绘出的运动轨迹即为N叶玫瑰线，如图2所示；在Zl/Zr=1，即太阳轮73齿数与通过惰轮92与其啮合的行星轮82齿数相等，调节L和R大小即可画出不同的圆；在Zl/Zr=2，即太阳轮73齿数为与通过惰轮92与其啮合的行星轮82齿数的两倍，调节L和R大小即可画出不同长、短轴的椭圆，且在L=R时可画出直线。

从附图1中不难看出，本实用新型即使不设置用于安装太阳轮支架71的安装架2，本实用新型也能实施，如用手握持太阳轮支架71实现定位。本实用新型的中太阳轮齿轮组也可以只有一个太阳轮，根据需要随时更换即可。本实用新型中画笔调节杆4也不限于图1中所示结构，可以由两根以上的杆连接而成。

总之，本发明的实施方式不限于上述实施例，凡依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作简单的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种手动简易绘图仪，其特征在于，包括绘图臂、画笔调节杆、画笔部件和齿轮驱动机构，所述画笔部件安装在所述画笔调节杆上且能沿其移动，所述画笔调节杆通过所述齿轮驱动机构安装在所述绘图臂上；

驱动所述绘图臂绕某轴即第一转轴转动时，所述画笔调节杆随所述绘图臂转动的同时，并由被转动中的所述绘图臂驱动的齿轮驱动结构驱动，使其沿平行于所述第一转轴的另一轴即第二转轴反向转动；

通过所述齿轮驱动结构调整所述画笔调节杆与所述绘图臂的角速度比，和/或通过所述画笔调节杆调节所述画笔部件到所述第二转轴的距离，即可通过所述画笔部件描绘出不同移动轨迹的曲线。

2.根据权利要求1所述的手动简易绘图仪，其特征在于，所述齿轮驱动机构包括太阳轮组件、行星轮组件和惰轮组件，所述太阳轮组件包括太阳轮支架和套装其上固定不动的太阳轮齿轮组及套装其上并能绕其转动的套筒，所述太阳轮齿轮组由若干个直径依次增大或减小的太阳轮组成，所述太阳轮支架通过所述套筒可拆卸的固定在所述绘图臂前部，所述行星轮组件包括行星轮支架和套装其上的行星轮，所述行星轮支架、太阳轮支架均垂直安装在所述绘图臂上，所述惰轮组件包括惰轮支架和套装其上的惰轮，所述惰轮支架同样垂直安装在所述绘图臂上，且位于所述行星轮支架和所述太阳轮支架之间，所述惰轮一侧与一太阳轮啮合，另一侧与所述行星轮啮合，用于两者之间传动，所述画笔调节杆垂直于所述行星轮支架与所述行星轮相连；

调整所述太阳轮支架使所述惰轮与不同的太阳轮啮合，以改变所述画笔调节杆与所述绘图臂的角速度比；

驱动所述绘图臂转动时，所述太阳轮组件的套筒、惰轮组件、行星轮组件和画笔调节杆随所述绘图臂一起绕作为第一转轴的所述太阳轮支架转动，同时，惰轮支架上的惰轮沿同其啮合的太阳轮转动，并带动行星轮支架上的行星轮反向转动，从而驱动所述画笔调节杆在绕所述太阳轮支架转动的同时绕作为第二转轴的所述行星轮支架反向转动。

3.根据权利要求2所述的手动简易绘图仪，其特征在于，所述太阳轮齿轮组套装于所述太阳轮支架上的结构为：所述太阳轮齿轮组中每个太阳轮的上和下方均由螺母锁紧，使其与所述太阳轮之间固定在一起而不发生相对转动。

4.根据权利要求2所述的手动简易绘图仪，其特征在于，所述太阳轮齿轮组中至少一太阳轮齿数为所述行星轮的N倍，N为大于等于3的整数。

5.根据权利要求4所述的手动简易绘图仪，其特征在于，所述太阳轮齿轮组中一太阳轮齿数与所述行星轮相等，所述太阳轮齿轮组中一太阳轮齿数为所述行星轮的两倍。

6.根据权利要求2所述的手动简易绘图仪，其特征在于，在所述绘图臂的前端沿其长度方向设有剖口，所述剖口的侧壁上横向设有一排螺孔，所述太阳轮支架和其上的套筒竖向设置在所述剖口中，并由穿过所述螺孔的螺丝顶紧所述套筒实现定位。

7.根据权利要求6所述的手动简易绘图仪，其特征在于，所述套筒的外壁上均匀地设置有多圈凸缘，相邻两圈凸缘之间形成截面为方形的环形槽，环形槽宽度与所述绘图臂高度适配，所述太阳轮齿轮组中的各太阳轮等厚，相邻两圈凸缘的中心距与相邻两太阳轮的中心距相等，所述绘图臂剖口的两侧壁卡在所述环形槽中，在使所述绘图臂卡在相邻的下或上一个环形槽时，所述惰轮刚好与下或上一个太阳轮啮合。

8.根据权利要求2所述的手动简易绘图仪，其特征在于，所述画笔部件安装在所述画笔调节杆上且能沿其移动的具体结构为：所述画笔调节杆为一方形杆，所述画笔部件包括画笔和画笔安装块，画笔安装块上部具有方形通孔，其底面设有盲孔， 画笔安装块上部和下部分别设有与横向连通所述方形通孔和所述盲孔的螺纹开孔，所述画笔安装在所述盲孔中，并由穿入与该盲孔连通的螺纹开孔的螺钉顶紧，所述画笔调节杆穿入所述画笔安装块的方形通孔中，并由穿入与该方形通孔连通的螺纹开孔的螺钉顶紧。

9.根据权利要求2~8任一权利要求所述的手动简易绘图仪，其特征在于，增设对准固定块和安装架，所述安装架呈条状横向设置，其上沿其长度方向竖向设有一排圆孔，所述安装架的一端通过一竖向的连杆固定在所述对准固定块中部，所述太阳轮组件的太阳轮支架一端穿入其中一所述圆孔可拆卸的固定在所述安装架上。