专利名称：一种悬旋锥齿轮椭圆仪的制作方法
技术领域：
本发明是一悬旋锥齿轮式椭圆仪，它适用于工程制图中的圆和椭圆的绘制。
在中国工程学学会1988年学术年会论文集(第641页)登载的“滚轮式椭圆仪”一文中提出了滚轮式椭圆仪的结构，其滚轮(圆柱滚筒)绕垂直于绘图平面的手柄在绘图平面滚动旋转，滚轮的直径等于其到手柄的直线距离——滚轮绕手柄旋转的旋转半径，滚轮绕手柄转一周，其自身要滚动两周，该滚动旋转复合运动通过传动机构使另一端的传动输出处的绘图笔在随传动机构旋转一周的同时，其本身绕一定的旋转半径自转两周，其运动的轨迹为椭圆。
上述椭圆仪的不足之处在于1，该椭圆仪正常工作的条件是滚轮的驱动力矩大于其受到的摩擦阻力矩，但驱动力矩过大也会产生打滑现象，因绘图平面的质地不同摩擦系数也不同，所以合适的驱动力矩难以确定，从而影响传动精度和绘图质量；2，当绘图笔用墨水绘制时，滚轮滚动旋转时会污染绘图线。影响绘图质量；3，由于受滚轮圆盘尺寸影响，整体结构庞大，而且作图位置大于所画曲线的范围；4，该椭圆仪在绘制椭圆时必需计算椭圆的平均半径，不便使用。
为弥补上述椭圆仪的不足之处，本发明采用悬旋锥齿轮结构，其目的在于提高椭圆仪的传动精度，保证绘图质量，缩小整体结构，同时也可作为圆规，便于调节使用。
本发明是一种悬旋锥齿轮式椭圆仪，其定轴1的轴线垂直于绘图平面，与定轴1的轴线垂直的横尺12通过靠近定轴1一端装在定轴1上的外轴套7上并绕定轴1旋转，游标准线9与横尺12垂直，套装在横尺12上的游标套9’可沿横尺12来回水平移动，本发明的特征为游标套9’的两端向下分别联接有吊杆11、11’，吊杆11、11’分别与横尺12垂直，在横尺12的另一端垂直于横尺12连接一转柄13，摆轴14与定轴1的轴线垂直，装在转柄13的端部、吊杆11’和吊杆11向中部和外轴套7的下端，在摆轴14靠近定轴1的端部与摆轴14同轴固定装有一滚动锥卤轮6，在吊杆11与吊杆11’之间的摆轴14的位置上与摆轴14同轴装有大锥齿轮16，滚动锥齿轮6与固定锥齿轮5啮合，装在内轴套3上的固定锥齿轮5与定轴1同轴，大锥齿轮16与行星锥齿轮17啮合，行星锥齿轮17装在中轴18上，并与中轴18同轴，中轴18联接在吊杆11上，中轴18与定轴1的轴线平行，行星锥齿轮17可绕中轴18转动，在行星锥齿轮17下部联接有连接块19，连接块19下部铰链连接有一绘图杆20、对位杆21，游标套9’可通过吊杆11、11’带动大锥齿轮16、中轴18、连接块19、绘图杆20和对位杆21一起水平来回移动；在定轴1上从其上端沿其轴向向下开有一键槽，其长度为定轴1长度的三分之二，固定锥齿轮5与带凸肩的内轴套3通过销键4装于定轴1的键槽上，定轴1可在定锥齿轮5及内轴套3内上下滑动，在摆轴14上从滚动锥齿轮6的附近位置开始沿摆轴14的轴向到摆轴14的尾端开有一键槽，大锥齿轮16用销键联接在摆轴14上并可在摆轴14上沿该键槽滑动；大锥齿轮16与行星锥齿轮17的齿数比为2∶1，滚动锥齿轮6与定轴1上的固定锥齿轮5的齿数比为1∶1；对位杆21的端点B到定轴1的端点O的直线距离BO＝b，b为椭圆的短半径，绘图杆20的端点A到O点的直线距离AO＝a，a为椭圆的长半径，绘图杆20和对位杆21相对于行星锥齿轮17轴线的夹角相等；游标准线9所指的刻度为行星锥齿轮17轴线到定轴1轴线的距离，其值等于1/2(a+b)；吊杆11’下端装有一用于锁紧摆轴14的紧定螺钉15；对位杆21的下端沿与对位杆21和绘图杆20所在平面垂直的方向上有一凹槽，用一销钉22将对位针23的上部装在该凹槽上。
以下结合附图叙述本发明的实施例。
图1是本发明的结构简图。
图2是本发明的一种最佳实施例。
图3是本发明的另一种最佳实施例。
图4是本发明中绘图杆端点绘图轨迹的解析图。
如1所示，在绘椭圆时，调整绘图杆20和对位杆21使A、B两点的距离等于长短半径之差，即a-b，滑动游标套9’使定轴1的端点位于椭圆的中心O，对位杆21的端点B到定轴1的端点O的距离为b，绘图杆20的端点A到O点的距离为a，O、B、A三点在一条直线上，用螺钉10锁紧游标套9’，通过在内轴套3内上下移动定轴1，调节横尺12及摆轴14的高度，使绘图杆20、对位杆21、定轴1的端点A、B、O三点所在的直线落在绘图平面上，用螺钉2将内轴套3锁紧在定轴1上，将对位针23向前或向后旋起，使其脱离绘图平面，然后压住按帽便定轴1在绘图过程中始终垂直于绘图平面，推动转柄13，使横尺12、摆轴14绕定轴1的轴线旋转，滚动锥齿轮6绕定轴1在固定锥卤轮5滚动的同时，绕摆轴14的轴线自转，摆轴14及大锥齿轮16在绕定轴1作圆周运动的同时，以与滚动锥齿轮5相同的自转角速度绕摆轴14的轴线自转，大锥齿轮16带动与其啮合的行星锥齿轮1在绕定轴1的轴线作圆周运动的同时，绕平行于定轴1的中轴18的轴线以两倍于滚动锥齿轮6的角速度自转，通过行星锥齿轮17下接的连接块19带动绘图杆20在绕定轴1作圆周运动的同时，绕中轴18作自转运动，使绘图杆20的端点A在绘图平面上的运动轨迹为x＝acos(t)，y＝bsin(t)，其中t为摆轴14轴线的当前位置与其起始位置之间的夹角。
由上述公式可知，A点的轨迹为一中心为O点、长短半径分别为a、b的椭圆。
图2、图3是本发明的两个实施例，图2中的椭圆仪有对位杆，它可直接调准椭圆的长短半径，无需计算，在绘图前将对位杆上的对位针旋起即可绘制椭圆。图3中的椭圆仪没有对位杆，因此在绘制椭圆时，需先计算中轴的位置，即1/2(a+b)，调节游标准线到零点距离为1/2(a+b)，使绘图杆的端点对准椭圆的长半径，然后即可绘制椭圆。
当要画圆时，先调节绘图杆，使其端点到定轴端点的距离为圆的半径R，然后旋紧螺钉15，使摆轴不能自转，即可画圆。
本发明提高了传动精度和绘图质量，不需计算椭圆的平均半径，可直接调节椭圆的长短轴，绘图杆和对位杆均采用现有的构件或略加改动，整体结构紧凑，并可随意装卸。
权利要求
1.一种悬旋链齿轮式椭圆仪，其定轴1的轴线垂直于绘图平面，与定轴1的轴线垂直的横尺12通过靠近定轴1一端装在定轴1上的外轴套7绕定轴1旋转、游标准线9与横尺12垂直，套装在横尺12上的游标套9’可沿横尺12来回水平移动，本发明的特征为游标套9’的两端向下分别联接有吊杆11、11’，吊杆11、11’分别与横尺12垂直，在横尺12的另一端垂直于横尺12连接一转柄13，摆轴14与定轴1的轴线垂直，装在转柄13的端部、吊杆11’和吊杆11的中部和外轴套7的下端，在摆轴14靠近定轴1的端部与摆轴14同轴固定装有一滚动锥齿轮6，在吊杆11与吊杆11’之间的摆轴14的位置上与摆轴14同轴装有大锥齿轮16，滚动锥齿轮6与固定锥齿轮5啮合，装在内轴套3上的固定锥齿轮5与定轴1同轴，大锥齿轮16与行星锥齿轮17啮合，行星锥齿轮17装在中轴18上，并与中轴18同轴，中轴18联接在吊杆11上，中轴18与定轴1的轴线平行，行星锥齿轮17可绕中轴18转动，在行星锥齿轮17下部联接有连接块19.连接块19下部铰链连接有一绘图杆20、对位杆21，游标套9’可通过吊杆11、11’带动大锥齿轮16、中轴18、连接块19、绘图杆20和对位杆21一起水平来回移动。
2.由权利要求1所述的椭圆仪，其特征在于，在定轴1上从其上端沿其轴向向下开有一键槽，其长度为定轴1长度的三分之二，固定锥卤轮5与带凸肩的内轴套3通过销键4装于定轴1的键槽上，定轴1可在定锥齿轮5及内轴套3内上下滑动，在摆轴14上从滚动锥齿轮6的附近位置开始沿摆轴的轴向到摆轴14的尾端开有一键槽，大锥齿轮16用销键联接在摆轴14上并可在摆轴14上沿该键槽滑动。
3.由权利要求1、2所述的椭圆仪，其特征在于大锥齿轮16与行星锥齿轮17的齿数比为2∶1.滚动锥齿轮6与定轴1上的固定锥齿轮5的齿数比为1∶1。
4.由权利要求1所述的椭圆仪，其特征在于对位杆21的端点B到定轴1的端点O的直线距离BO＝b为椭圆的短半径，绘图杆20的端点A到O点的直线距离A0＝a为椭圆的长半径，绘图杆20和对位杆21相对于行星锥齿轮17轴线的夹角相等。
5.由权利要求1所述的椭圆仪，其特征在于游标准线9所指的刻度为行星锥齿轮17轴线到定轴1轴线的距离，其值等于1/2(a+b)。
6.由权利要求1所述的椭圆仪，其特征在于吊杆11’下端装有一用于锁紧摆轴14的紧定螺钉15。
7.由权利要求1、4所述的椭圆仪，其特征在于对位杆21的下端沿与对位杆21和绘图杆20所在平面垂直的方向开有一凹槽，用一销钉22将对位针23的上部装在该凹槽中。
全文摘要
本发明是一种悬旋锥齿轮式椭圆仪，主要由与绘图平面垂直的定轴、与绘图平面平行并垂直于定轴轴线的横尺、摆轴、游标套及绘图机构组成。摆轴装在游标套下接的两吊杆上，摆轴上的滚动锥齿轮与定轴上的固定锥齿轮啮合，摆轴上的大锥齿轮与中轴上的行星锥齿轮啮合，当转动转柄带动摆轴及横尺绕定轴旋转时，大锥齿轮带动行星锥齿轮转动，因大锥齿轮与行星锥齿轮的齿数比为2∶1，所以摆轴转动一周，行星锥齿轮转动两周，接在行星锥齿轮下面的绘图杆端点的轨迹为一椭圆。
文档编号B43L11/05GK1076159SQ9210132
公开日1993年9月15日 申请日期1992年3月9日 优先权日1992年3月9日
发明者李奋强 申请人:李奋强