專利名稱：橢圓規的制作方法
技術領域：
本實用新型是用來畫橢圓的器械。
現在人們畫橢圓多數是使用直尺和圓規作很多點，再將這些點順次連成光滑曲線，畫出橢圓的近似圖形。有的是取一條定長的細繩，把它的兩點固定在畫圖板上的兩點，用鉛筆尖把細繩拉緊，使筆尖在圖紙上移動，畫出橢圓。利用這種方法畫橢圓，如果已知條件是長半軸和短半軸的長，細繩的長度需要計算。也有的是利用事先制好的橢圓板來畫橢圓。我國現行教材高中課本《平面解析幾何》(甲種本)在167頁介紹的橢圓規，它有一個十字形的金屬板，由于金屬板的大小是固定的，所畫橢圓的大小范圍受到了限制，特別是比金屬板小的橢圓不易畫出，而且在畫的過程中需要倒手，不能一次性完成。
本實用新型的目的是要提供一種能根據橢圓標準方程，一次性完成橢圓的器械，能畫出變化范圍很大的各種橢圓。
本實用新型的目的是這樣的實現的。有一根可豎直扎在紙面的主軸，主軸上端通過變速箱里三個嚙合著的齒輪連著能繞主軸轉動的轉動桿，轉動桿的下端連著小圓規(后邊稱副規)，轉動桿和主軸間可以張開不同的角度，畫橢圓時轉動桿繞著主軸逆時針(或順時針)轉動一周，同時由于齒輪傳動，轉動桿帶著副規繞副規的對稱軸線順時針(或逆時針)自轉兩周，副規帶有畫筆的一腳(后邊稱畫腳)就畫出一個橢圓。副規的另一腳(后邊稱參考腳)是一根鈍針，畫橢圓時不留痕跡。
本實用新型有以下優點(1)畫橢圓時只要讓轉動桿繞主軸轉動一周，即可畫出橢圓，可見本實用新型畫橢圓，象用圓規畫圓一樣方便，可一次性完成。(2)本實用新型的主軸腳、畫腳、參考腳用來確定所畫橢圓的長半軸和短半軸的長度，因此可根據標準方程畫出橢圓。(3)轉動臂和主軸之間的夾角以及副規兩腳間的夾角，可以任意調整，所以能畫出變化范圍很大的橢圓。
本實用新型的原理和機構由附圖給出。


圖1、圖2是橢圓規的原理圖，圖3是橢圓規的結構圖。如
圖1所示，大圓半徑R＝a，小圓半徑r＝b，射線l與小圓相交于P，與大圓相交于Q，從X軸轉過α角時，從P點引X軸的平行線，從Q點引Y軸的平行線交于M，點M
，所以點M為 (x2)/(a2) ＋ (y2)/(b2) ＝1上的一點，P、Q的中點為H，HM與l的夾角β＝2α。由圖2所示的橢圓規就是根據α與β的變化率為12設計的轉動桿帶著副規以ω的轉速逆時針繞主軸旋轉，同時以2ω的轉速順時針自轉，副規的畫腳的軌跡為橢圓。
下圖結合圖3具體說明橢圓規的構造細節及工作情況。該橢圓規的主軸由主軸桿(1)、固定螺絲(2)、主軸套(4)組成。主軸套(4)上端牢牢固定著主軸齒輪(3)，它們之間不能活動。與主軸齒輪(3)嚙合的是中間齒輪(6)，與中間齒輪嚙合的是轉動桿齒輪(7)，三個齒輪都裝在一個小盒子里，叫變速箱(5)，變速箱上部有手柄(16)，主軸(1)穿入主軸套(4)和變速箱手柄(16)中。中間齒輪(6)的軸支承在變速箱(5)內的上下壁上，它的作用是使轉動桿齒輪(7)的自轉方向符合畫橢圓的要求，它再不和別的元件連接。轉動桿齒輪(7)的下端通過變向紐(10)和轉動桿(9)上端相連。轉動桿(9)的下端通過另一變向紐(10)與連接器(11)相連。連接器(11)下端的套內插著副規手柄(12)。變向紐(10)的中間是一個金屬小球，在小球的同一大圓上打四個小孔，孔距要相等，兩個金屬半圓環各自的兩端扣入相對的兩個孔內。變向紐的特征，保證了轉動桿齒輪(7)、轉動桿(9)、副規三者可在不同的方向同步自轉。固定桿(8)的作用是將轉動桿(9)固定在某一傾斜位置，使轉動桿(9)在轉動過程中傾斜度保持不變。所以固定桿(8)的兩端既可轉動又不易轉動。轉動桿(9)和固定桿(8)構成一個平行四邊形結構，可保證副規在轉動過程中始終保持直立狀態。
使用橢圓規時，首先擰松固定螺絲(2)，使主軸套(4)可以上下滑動，主軸腳、參考腳(1)和畫腳(1)在同一直線上，使主軸腳和畫腳(1)間的距離等于長半軸(a)長，和參考腳(1)的距離等于短半軸(b)長，旋緊固定螺絲(2)，使主軸桿(1)不能在主軸套(4)內轉動。將主軸腳豎直扎入紙面，這時主軸、主軸套(4)以及主軸齒輪(3)都不能轉動，用手指轉動變速箱手柄(16)，讓變速箱(5)帶著轉動桿(9)繞主軸旋轉。這時，由于主軸齒輪(3)不能動，于是中間齒輪(6)和轉動桿齒輪(7)被迫轉動，當轉動桿(9)繞主軸逆時針旋轉一周時，由于齒輪傳動，轉動桿(9)帶著副規繞著副規的對稱軸線順時針自轉兩周，副規的畫腳即在紙上畫下橢圓，這個橢圓的方程是 (x2)/(a2) ＋ (y2)/(b2) ＝1。在上述過程中副規的參考腳(1)的軌跡也是一個橢圓，方程是 (y2)/(a2) ＋ (x2)/(b2) ＝1。因為參考腳是根鈍針，沒有留下痕跡。
權利要求1.橢圓規的特征在于有一個主軸及主軸上端由變速箱(5)里三個嚙合著的齒輪通過一個變向紐(10)與轉動桿(9)相連，轉動桿(9)的下端通過另一變向紐(10)和副規相連。
2.根據權利要求1所述的橢圓規，其特征是變速箱(5)內有三個嚙合著的齒論，這三個齒輪分別是固定在主軸套(4)上的主軸齒輪(3)、中間齒輪(6)和轉動桿齒輪(7)，由于主輪齒輪(3)與轉動桿齒輪(7)的齒數比為21，所以轉動桿(9)繞著主軸逆時針(或順時針)轉動一周時，轉動桿(9)帶著副規順時針(或逆時針)自轉兩周。
3.根據權利要求1所述的橢圓規，其特征是變向紐是由一個小金屬球的大圓上打四個小孔，孔距相等，再把兩個半圓環各自的兩端扣入相對的兩孔內，變向紐(10)的作用是使轉動齒輪(7)、轉動桿(9)以及副規可在不同的方向同步自轉。
專利摘要橢圓規是用來畫橢圓的器械。是由一根可豎直扎在紙面的主軸，主軸上端通過變速箱(5)里三個嚙合著的齒輪連著一根能繞主軸轉動的轉動桿(9)，轉動桿(9)下端連著副規構成。轉動桿(9)和主軸間可以張開不同的角度。當轉動桿、(9)繞主軸逆時針旋轉一周時，轉動桿(9)帶著副規同時順時針自轉兩周，副規的畫腳(14)就在紙面上畫出橢圓。該橢圓規是用來畫橢圓的。畫橢圓可一次性完成。
文檔編號B43L11/00GK2065988SQ8921663
公開日1990年11月21日 申請日期1989年9月9日 優先權日1989年9月9日
發明者高毅剛 申請人:高毅剛