[其他]多用规

说明书

本实用新型是一种多功能绘图工具。

以往在制图中画椭圆及其它复杂的曲线，基本方法是：1由公式算出许多座标点并将各点光滑连成，2用圆规直尺等近似作图法，3数控绘图仪。近年来，据报纸和电视报导，国内外有不少人研究椭圆规。国内有某大学教授和某学院学生先后发明了连杆机构为主的椭圆仪，能画几种重要平面曲线。

本实用新型的目的是提供一种能画上百种重要平面曲线的绘图工具。

本实用新型的内容是这样的：它是按数学六条摆线的定义（见1979年北京人民教育出版社数学手册394～396页）以齿轮传动机构为主的设计而成的多功能绘图工具。为了说明，仅引列二条摆线的定义。

内次摆线一动圆O₂圆周沿定圆O₁圆周内部无滑动的滚动时，则动圆O₂内或外一点M所描成的轨迹。见图1

外摆线一动圆O₂圆周沿定圆O₁圆周外部无滑动的滚动时，动圆周上一点M所描成的轨迹。见图2

为模仿摆线的定义，本多用规的结构如图3所示，它由四大部件组成。以定心部件1取代定圆心O₁并产生转矩，以动心部件3取代动心圆心O₂并接受部件2传来的转矩将其变成绘图动作，以传动部件2将部件1、3有机连接，同时还将部件1产生的转矩传给部件3。此外上架4与部件1、3顶端活动相连能调整和固定其间距离即为定动圆心的距离O₁O₂。

定心部件1由止旋的定心件（1）、定齿轮（2）、定心脚（3）串联紧固成止旋的整体。齿轮（2）能使与它啮合的左动齿轮（4）产生转矩。部件1插入图板的交点即为定圆O₁的圆心。

动心部件3由动心脚（7）、右从齿轮（8）串联而成。齿轮（8）接受右动齿轮（6）传来的转矩并能在需要的高度上相对动心脚旋转。在右从齿轮下部固有悬臂铰链与成形件（9）相连，可以调节成形件上的笔尖到动心脚根的距离。笔尖代替动圆O₂内、外或上一点M，能随右从齿轮同步转动以描绘M点的轨迹。

传动部件2是连接部件1和部件3的桥梁。它由传动杆（5）上的键槽与左动齿轮（4）、右动齿轮（6）的孔串联而成。传动杆左端与定心脚（3）垂直旋转连接。其右侧与动心脚（7）的孔滑配，使部件3能沿传动杆左右移动以调节部件3和部件1的距离或定、动圆圆心的距离。同时传动杆上的左、右动齿轮还分别与定齿轮、右从齿轮啮合并将部件1产生的转矩传给部件3的笔绘制曲线。上架分别与定心脚、动心脚上端活动相连，其作用是固定和调节部件1和3的间距。此外还有若干对中心孔相同而传递比不同的齿轮，供画不同的曲线选用。

本多用规能克服圆规直尺等繁琐的近似作图法和数控绘图仪昂贵笨重的缺点，如结构体积不受齿轮数量的限制，可画出六条摆线中的全部曲线如椭圆、桃轮、心脏、星形线等等。它在工作时由一付公用件装配左、右两对齿轮。另外还配有若干对齿数不同的备用齿轮。用排列的方法选配各对齿轮则变化多端，可绘出更多预想不到的曲线。因此它除供教学、科研、设计用外，可供人们探索绘制各种复杂的数学曲线的娱乐游戏。

附图说明：

图1是内次摆线定义图，其中O₁为定圆圆心，O₂为动圆圆心，M为动圆O₂内部或外部的一点，MO₂为M点到O₂的距离。

图2是外摆线定义图。其中M为动圆O₂圆周上的一点，其它符号同上。

注：图中实线为M点描成的轨迹，双点划线为定、动圆。

图3是多用规对照内次摆线绘制椭圆的基本视图。其中1定心部件包括（1）定心件、（2）定齿轮、（3）定心脚。2传动部件包括（4）左动齿轮，（5）传动杆，（6）右动齿轮。3动心部件包括（7）动心脚，（8）右从齿轮，（9）成形件和笔。4定位上架与圆规的上架机构相近似，D为定圆O₁的直径，d为动圆O₂的直径，a为椭圆的长半轴，b为椭圆的短半轴，r为笔尖或M点到动心脚或O₂的距离，其余符号同图1。

图4是多用规绘制外摆线的俯视图。其中D＝3d，r＝ 1/2 d。

下面结合图3和图4介绍本多用规的实现及使用方法。