CN212949866U - 定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机 - Google Patents

Abstract

定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，包括：底盘、门架、径向杆框、横向滑框、切向滑道、纵向滑框、基圆轨盘、执行机构和画板，所述门架、径向杆框和基圆轨盘分别置于底盘上，所述横向滑框、切向滑道和纵向滑框分别置于门架内，所述执行机构置于横向滑框和纵向滑框的交叉位置上，所述画板置于门架后面。本装置具有：操作简单，在初始条件下只要推拉把手就能完成所有功能。功能齐全：能完成多个基圆形成的箕舌线的演示、轨迹曲线绘制、槽沟切割；所成曲线准确精度高，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，能在纸张或实物板面上绘图或切割。适用于教学、雕刻、工程设计及机械加工等。

Description

定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机

技术领域：

本实用新型属于教学领域，具体涉及定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机。

背景技术：

箕舌线是人们最常用的图形，所述电子和通讯行业应用非常广泛，是大学和中学生必须掌握的内容，标准方程为x＝atanθ，y＝acos2θ，解析表达式为：y＝a3/(x2+a2)，包括于它是定圆直径两端的切线和割线通过运动合成的曲线，内在形成的因果缺少直观的想象过程，致使教师教学或学生学习都存在较大困难，严重影响教学效果。另外，工程设计人员绘制图纸、机械加工人员加工零件等都需要快速便利的绘图与切割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，只能演示简单的椭圆，不能用于箕舌线演示、精确绘图、机械加工等方面，适用性不足。

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，所述N杆的一端设有粉笔支撑架。此绘图仪只能完成一些简单曲线的描绘，不能用于箕舌线。

实用新型内容：

为解决上述技术问题，本实用新型定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，包括：底盘、门架、径向杆框、横向滑框、切向滑道、纵向滑框、基圆轨盘、执行机构和画板，所述门架、径向杆框和基圆轨盘分别置于底盘上，所述横向滑框、切向滑道和纵向滑框分别置于门架内，所述执行机构置于横向滑框和纵向滑框的交叉位置上，所述画板置于门架后面。

进一步技术方案，所述横向滑框包括横框前杆、横框后杆、横框立板、第二豁口、第七滑块和第八滑块，所述横框前杆是在中上部设有槽沟的硬直板杆，所述横框前杆的槽沟中设有第七滑块，所述横框前杆的右端设有垂直的横框立板，所述横框立板是外侧中部设有方块支脚的硬直板杆，所述横框立板顶棱上设有矩形的第二豁口，所述第二豁口在方块支脚后面，二者中心距等于门架上第三滑块和第二滑块的中心距，所述横框立板外端设有横框后杆，所述横框后杆的槽沟中设有第八滑块，所述横框后杆和横框前杆外端设有端连的横框立板。

进一步技术方案，所述基圆轨盘包括圆轨基板、圆轨立板、透明板、第一槽沟轨道、第二槽沟轨道、第十二滑块和第十三滑块，所述圆轨基板上面中部设有垂直的圆轨立板，所述圆轨立板是前侧面上画有定切点直径分别为a、ba>b圆劣弧的矩形硬平板，所述圆轨立板下边沿中部设有切点圆孔，所述圆轨立板上边棱设有固定的透明板，所述透明板上分别设有互不连通的第一槽沟轨道和第二槽沟轨道，所述第一槽沟轨道是中心圆直径为b的扇环槽沟优弧部分，所述第二槽沟轨道与第一槽沟轨道相似而中心圆直径为a，所述第一槽沟轨道和第二槽沟轨道中心圆优弧分别与圆轨立板上圆劣弧相对整圆周，所述第一槽沟轨道和第二槽沟轨道内分别设有扇环形的第十二滑块和第十三滑块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，操作简单，只要推转把手就能完成所有演示、曲线绘制和切割等。

2、本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，功能齐全：能完成多个基圆形成的箕舌线的演示、轨迹曲线绘制、槽沟切割；所成曲线准确精度高；适用性强：能在多种场合任意角度演示，能在纸张或实物板面上绘图或切割。适用于教学、雕刻、工程设计及机械加工等。

3、目前市面上没有该种产品出现，定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机结构紧凑成本低廉安全可靠装置轻巧。

附图说明：

附图用来提供对本实用新型进一步理解，并且说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不对本实用新型的限制，所述附图中：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中底盘的结构示意图。

图3是本实用新型中门架的结构示意图。

图4是本实用新型中径向杆框的结构示意图。

图5是本实用新型中横向滑框的结构示意图。

图6是本实用新型中切向滑道的结构示意图。

图7是本实用新型中纵向滑框的结构示意图。

图8是本实用新型中基圆轨盘的结构示意图。

附图中：1-底盘、11-底板、12-调节地脚、13-第一滑块；2-门架、21-第一立板、22-第二立板、23-横挡板、24-吸盘、25-第二滑块、26-第三滑块、27-第四滑块、28-第一豁口、29-第一刻度；3-径向杆框、31-圆轴杆、32-圆轴管、33-径向前杆、34-径向后杆、35-径框连杆、36-第五滑块、37-第一轴栓、38-第六滑块、39-第二轴栓、310-把手、311-第一指示灯、312-第二指示灯；4-横向滑框、41-横框前杆、42-横框后杆、43-横框立板、44-第七滑块、45-第八滑块、46-第二豁口；5-切向滑道、51-切向槽杆、52-第九滑块、53-第二刻度；6-纵向滑框、61-纵框前杆、62-纵框后杆、63-纵框连杆、64-第十滑块、65-第十一滑块、66-第三轴栓、67-第三指示灯；7-基圆轨盘、71-圆轨基板、72-圆轨立板、73-透明板、74-第一槽沟轨道、75-第二槽沟轨道、76-第十二滑块、77-第十三滑块、78-切点圆孔。

具体实施方式：

如图所示，定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，包括：底盘1、门架2、径向杆框3、横向滑框4、切向滑道5、纵向滑框6、基圆轨盘7、执行机构8和画板9。

所述门架2、径向杆框3和基圆轨盘7分别置于底盘1上，所述横向滑框4、切向滑道5和纵向滑框6分别置于门架2内，所述执行机构8置于横向滑框4和纵向滑框6的交叉位置上，所述画板9置于门架2后面。

所述底盘1包括底板11、调节地脚12和第一滑块13，所述底板11是矩形厚硬板，所述底板11后部设有平行于棱的槽沟，所述槽沟内设有第一滑块13，所述底板11下面设有调节地脚12，至少四个调节地脚12固定在四个内角处。

所述门架2是包括第一立板21、第二立板22和横挡板23，第一立板21是前后宽度比底板11前后宽度小的矩形硬板，所述第一立板21上从前往后分别设有平行的两个槽沟和第一豁口28，前后两个槽沟中分别设有第二滑块25和第三滑块26，所述第三滑块26是带销滑块，所述第一豁口28是开口在上边棱的槽沟，所述第一立板21外侧第三滑块26和第一豁口28间设有第一刻度29，所述第一立板21后边棱上设有不止一个吸盘24，所述第二立板22及设置与第一立板21相同且平行相对，所述第二立板22和第一立板21上端第一豁口28后部设有横挡板23，所述第一立板21、第二立板22和横挡板23垂直端连形成半开口门架，所述横挡板23上设有槽沟，所述槽沟中设有第四滑块27。

所述径向杆框3包括圆轴杆31、圆轴管32、径向前杆33、径向后杆34和径框连杆35，所述圆轴杆31上设有圆轴管32，所述圆轴杆31的前后两端分别上设有垂直的径向前杆33和径向后杆34，所述径向前杆33是设有槽沟的硬直板杆，所述径向前杆33的槽沟中设有第五滑块36，所述第五滑块36的中心孔内设有第一轴栓37，所述第一轴栓37是包括一段圆轴杆做成的栓，所述第一轴栓37的一端设有第一指示灯311，所述径向后杆34与径向前杆33相同且平行相对，所述径向后杆34的槽沟中设有第六滑块38，所述第六滑块38的中心孔内设有第二轴栓39，所述第二轴栓39与第一轴栓37相同在第二轴栓39的一端设有第二指示灯312，所述径向前杆33和径向后杆34的外端设有端连的径框连杆35，所述径框连杆35上设有把手310。

所述横向滑框4包括横框前杆41、横框后杆42、横框立板43、第二豁口46、第七滑块44和第八滑块45，所述横框前杆41是在中上部设有槽沟的硬直板杆，所述横框前杆41的槽沟中设有第七滑块44，所述横框前杆41的右端设有垂直的横框立板43，所述横框立板43是外侧中部设有方块支脚的硬直板杆，所述横框立板43顶棱上设有矩形的第二豁口46，所述第二豁口46在方块支脚后面，二者中心距等于门架2上第三滑块26和第二滑块25的中心距，所述横框立板43外端设有横框后杆42，所述横框后杆42与横框前杆41相同且平行相对，所述横框后杆42的槽沟中设有第八滑块45，所述横框后杆43和横框前杆41外端设有端连的横框立板43，两个横框立板43相同且平行相对。

所述切向滑道5包括切向槽杆51和第九滑块52，所述切向槽杆51是在中下部设有槽沟的硬直板杆，所述切向槽杆51的槽沟中设有第九滑块52，所述切向槽杆51前面槽沟上方设有第二刻度53，所述切向槽杆51的两端上部分别设有宽度小于切向槽杆51宽度的支杆。

所述纵向滑框6包括纵框前杆61、纵框后杆62、纵框连杆63、第十滑块64和第十一滑块65，所述纵框前杆61是在中部设有槽沟的硬直板杆，所述纵框前杆61的槽沟中设有第十滑块64，所述纵框前杆61的上端设有垂直的纵框连杆63，所述纵框连杆63是外侧中部设有方块支脚的硬直板杆，所述纵框连杆63外端设有纵框后杆62，所述纵框后杆62与纵框前杆61相同且平行相对，所述纵框后杆62的槽沟中设有第十一滑块65，所述第十一滑块65上设有第三轴栓66，所述第三轴栓66是在外螺纹管上设有两个螺母形成的螺栓，所述第三轴栓66的前端设有第三指示灯67，所述纵框后杆62和纵框前杆61下端设有端连的纵框连杆63，两个纵框连杆63相同且平行相对。

所述基圆轨盘7包括圆轨基板71、圆轨立板72、透明板73、第一槽沟轨道74、第二槽沟轨道75、第十二滑块76和第十三滑块77，所述圆轨基板71是长方体硬板块，所述圆轨基板71上面中部设有垂直的圆轨立板72，所述圆轨立板72是前侧面上画有定切点直径分别为a、ba>b圆劣弧的矩形硬平板，所述圆轨立板72下边沿中部设有切点圆孔78，所述切点圆孔78的中心是各圆劣弧的切点，所述圆轨立板72上边棱设有固定的透明板73，所述透明板73是半椭圆形透明厚硬板，所述透明板73上分别设有互不连通的第一槽沟轨道74和第二槽沟轨道75，所述第一槽沟轨道74是中心圆直径为b的扇环槽沟优弧部分，所述第二槽沟轨道75与第一槽沟轨道74相似而中心圆直径为a，所述第一槽沟轨道74和第二槽沟轨道75中心圆优弧分别与圆轨立板72上圆劣弧相对整圆周，所述第一槽沟轨道74和第二槽沟轨道75内分别设有扇环形的第十二滑块76和第十三滑块77。

工作原理：

本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机的工作原理是，根据定圆直径及其两端点的切线和动割线围成的直角三角形，随动割线上弦的变化切线上三角形角点呈反向变化，而且关于圆直径是对称的，将两组轴接滑块的圆周运动和切向运动合成为一组固定连接的正交合成运动。其特点是：操作简单，所述初始条件下只要推拉把手就能完成所有功能。功能齐全：能完成多个基圆形成的箕舌线的演示、轨迹曲线绘制、槽沟切割；所成曲线准确精度高，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，能在纸张或事物板面是绘图或切割。适用于教学、雕刻、工程设计及机械加工等。

本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，具有演示箕舌线变化关系的功能，操作步骤是：

一、仪器组装，1]将底盘1置于平台上利用调节地脚12使底板11处于平稳状态。2]将横向滑框4置于门架2内。3]将装有横向滑框4的门架2固定在底盘1上。4]将纵向滑框6置于门架2和底板11间并与横向滑框4连接。5]将切向滑道5置于门架2内。6]将径向杆框3固定在底板11上并与切向滑道5和纵向滑框6连接。7]将基圆轨盘7置于底板11上。8]将画板9置于门架2上。

二、符号设置：1]方程为x2+y2-ay＝0的圆记为⊙A，所述⊙A上以定点O(0，0)割线形成的箕舌线记为OQ，⊙A称为OQ的基圆，OQ的参数方程为：x＝atanθ，y＝acos2θ，OQ的函数表达式为：y＝a3/(x2+a2)，OQ的顶点为(0，a)，拐点为(a/31/2，3a/4)和(-a/31/2，3a/4)。2]画板9上坐标系设为Oxy，所述Oxy中以基圆⊙A上点O为定切点形成的箕舌线为OQ，Q为箕舌线上动点。3]第一刻度29、第二刻度53及画板9上的坐标系一致。

三、初始位置调整：1]定基圆⊙A及直径为a。2]将画有坐标系Oxy，方程为x2+y2-ay＝0的圆⊙A、点Q0(0，a)、Q1(a/31/2，3a/4)、Q2(-a/31/2，3a/4)、Q3(a，a/2)、Q4(-a，a/2)、Q5(31/2a，a/4)、Q6(-31/2a，a/4)的纸张M固定在画板9上，原点O在圆轴杆31的轴线上。3]调整基圆轨盘7使切点圆孔78的中心在圆轴杆31的轴线上。4]把第十三滑块77与径向杆框3和横向滑框4用第一轴栓37轴转连接，第一指示灯311在前面。5]移动切向滑道5上第三滑块26使第九滑块52的中心点居于第二刻度53上刻度值a处固定。6]推动把手310将第三指示灯67在纸张M上的投影点调整至点Q3处后固定。

四、演示函数关系：1]推动把手310将径向杆框3顺时针转动，第一指示灯311沿圆轨顺时针移动，第二指示灯312沿⊙A在点Q0的切线向外移动，对于第一指示灯311和第二指示灯312的正交合成点第三指示灯67从点Q3向右下方的点Q5移动。2]在第三指示灯67投影点到达点Q5后停止转动。3]推动把手310将径向杆框3逆时针转动，第一指示灯311沿圆轨逆时针移动，第二指示灯312沿⊙A在点Q0的切线向里移动，第三指示灯67从点Q5向左上方的点Q3移动。4]继续推动把手310，第一指示灯311经过圆周最外点，第三指示灯67经过点Q3后继续向左上方的Q1移动。5]继续推动把手310，第一指示灯311沿圆周向上顶点移动，第三指示灯67经过点Q1后上升速度明显。6]当第一指示灯311到达顶点Q0时，暂停推动把手310，第一指示灯311、第二指示灯312、第三指示灯67前后重叠在一起。7]继续逆时针推动把手310，第一指示灯311沿圆周向下移动，第三指示灯67快速经过点Q2。8]继续推动把手310，第三指示灯67经过点Q4，所述到达点Q6时停止转动。9]第三指示灯67从Q0到Q6的过程与从Q5到Q0的过程相反，表明这两个过程是对称的。

五、演示结束：将装置恢复到初始状态。

本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，具有连续绘制出完整曲线的功能，操作步骤是：

一、仪器组装：1]-8]与具有演示箕舌线变化关系的相同。9]将执行机构8的弹性画笔81置于第三轴栓66螺管的前端。

二、符号设置：与具有演示箕舌线变化关系的相同。

三、初始位置调整：1]-6]与具有演示箕舌线变化关系的相同。7]将画笔81的笔尖伸出能够接触到点纸张上的点Q3后再缩回并固定。

四、绘制箕舌线：1]-2]与具有演示箕舌线变化关系的相同。3]将画笔81的笔尖伸出到点Q3后并固定，推动把手310将径向杆框3逆时针转动，所述第三指示灯67从点Q5向点Q3移动的同时，画笔81在M上绘制出轨迹曲线。4]-8]操作与具有演示箕舌线变化关系的相同。9]将画笔81的笔尖缩回并固定。10]画笔81在M上绘制出连续完整的箕舌线Q6Q0Q5。

五、特性分析：M上的箕舌线在Q3Q5段为凹形单调减少，Q1Q3段仍为凹形单调减少但下降速度较大，所述Q0Q1段为凸形单调减少，点Q1为拐点，所述Q0Q2段为凸形单调增加，Q2Q6段为凹形单调增加，点Q2为拐点，Q6Q0与Q0Q5关于纵轴对称，点Q0为极大值点。若能继续逆时针转动第三指示灯67无限接近横轴负方向，反之，继续顺时针转动第三指示灯67无限接近横轴横轴负方向，表明横轴是箕舌线的渐近线。

六、绘图结束：取下纸张M，将装置恢复到初始状态。

本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，能在平面板材上连续切割箕舌线槽沟的功能，只要在绘制曲线的操作中先将平面板材置于画板9上再选择执行机构8中的切割刀具82置于第三轴栓66螺管的前端，其余与绘制曲线的操作完全相同。

本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，能在固定平面板材上绘制或切割箕舌线的功能，只要在组装中卸掉画板9把吸盘24固定在平面板材上，其余与绘制和切割曲线的操作完全相同。

本实用新型的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，能完成不同直径基圆形成箕舌线的功能，只要在组装中时选择需要的基圆轨道并将其滑块与径向杆框3和横向滑框4用第一轴栓37轴转连接即可。

本实用新型定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机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定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，仅高等教育全国共有学校几千所，还有众多的工程设计及制造企业，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。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括包括以上技术特征等同替换所的技术方案。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (3)

1.定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，其特征在于，包括：底盘、门架、径向杆框、横向滑框、切向滑道、纵向滑框、基圆轨盘、执行机构和画板，所述门架、径向杆框和基圆轨盘分别置于底盘上，所述横向滑框、切向滑道和纵向滑框分别置于门架内，所述执行机构置于横向滑框和纵向滑框的交叉位置上，所述画板置于门架后面。

2.根据权利要求1所述的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，其特征在于：所述横向滑框包括横框前杆、横框后杆、横框立板、第二豁口、第七滑块和第八滑块，所述横框前杆是在中上部设有槽沟的硬直板杆，所述横框前杆的槽沟中设有第七滑块，所述横框前杆的右端设有垂直的横框立板，所述横框立板是外侧中部设有方块支脚的硬直板杆，所述横框立板顶棱上设有矩形的第二豁口，所述第二豁口在方块支脚后面，二者中心距等于门架上第三滑块和第二滑块的中心距，所述横框立板外端设有横框后杆，所述横框后杆的槽沟中设有第八滑块，所述横框后杆和横框前杆外端设有端连的横框立板。

3.根据权利要求1所述的定切点多基圆箕舌线演示绘图切割一体机，其特征在于：所述基圆轨盘包括圆轨基板、圆轨立板、透明板、第一槽沟轨道、第二槽沟轨道、第十二滑块和第十三滑块，所述圆轨基板上面中部设有垂直的圆轨立板，所述圆轨立板是前侧面上画有定切点直径分别为a、ba>b圆劣弧的矩形硬平板，所述圆轨立板下边沿中部设有切点圆孔，所述圆轨立板上边棱设有固定的透明板，所述透明板上分别设有互不连通的第一槽沟轨道和第二槽沟轨道，所述第一槽沟轨道是中心圆直径为b的扇环槽沟优弧部分，所述第二槽沟轨道与第一槽沟轨道相似而中心圆直径为a，所述第一槽沟轨道和第二槽沟轨道中心圆优弧分别与圆轨立板上圆劣弧相对整圆周，所述第一槽沟轨道和第二槽沟轨道内分别设有扇环形的第十二滑块和第十三滑块。

Images