[发明专利]便携式四自由度教学圆规

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种教学绘图的工具，具体是一种可便携式四自由度教学圆规。

背景技术

现有教学用圆规主要分为两类：一类是传统的两脚式教学圆规；另一类是非传统式的教学圆规。传统的两脚式教学圆规上端铰接，下端可随意分开或合拢，以调整所绘圆弧半径的大小。在画圆时，使带有针尖的圆规脚接触黑板，转动装画笔的另一个圆规脚，即可画出一个圆。虽然传统的两脚式圆规造价便宜，但是传统的两脚式教学圆规仍然存在以下的缺点：

1、操作性较差：需两只手同时进行几次间歇性的操作才能画出一个完整的圆；

2、精度较差：画圆时两脚易产生相对转动，使圆半径尺寸产生偏差；

3、便携性较差：体积大，携带不便；

4、空间占用率高：在用两脚式教学圆规绘图时，通常将其立在黑板表面进行操作，易挤占绘图者的站立空间，不符合人体工程学。

另一种非传统式的教学圆规(专利号为200810016333)包括圆规固定臂，圆规固定臂的支脚为吸盘式支脚，圆规固定臂上转动安装有圆规旋转臂，圆规旋转臂的自由端安装有画笔安装装置，圆规旋转臂上设有与圆规固定臂同轴的旋转部，旋转部上安装有推动装置，旋转部与推动装置之间的配合为螺旋配合，螺旋摩擦角的正切大于旋转部与推动装置之间摩擦系数，螺旋的螺旋线至少旋转一周。画圆时，用手推动推动杆，将吸盘内空气排出的同时，螺旋配合会将平动转化为转动从而画出一个圆。虽然这种非传统式的教学圆规比传统的两脚式教学圆规能更准确地画圆，但是它在画圆过程中也存在着以下缺点：

1、力学性能较差：由于在画圆过程中黑板对画笔的静滑动摩擦力的力臂很长，需要很大的轴向推力才能通过螺旋配合将推动装置的平动转化为圆规旋转臂的转动来画圆；

2、画圆效率低：画完一个圆之后需要将推动装置复位才能画出下一个圆；

3、便携性较差：横臂不能伸缩，尺寸较大，不方便携带；

4、空间占用率高：在用这种非传统式的教学圆规绘图时，通常将其推动装置立在黑板表面进行操作，同样会挤占绘图者的站立空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种画圆效率高、力学性能优越、操作简便且画圆准确的便携式四自由度教学圆规。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种便携式四自由度教学圆规，包括依次连接的主体支撑装置、伸缩装置和画笔夹持装置。

所述伸缩装置包括固定外杆和伸缩内杆，固定外杆和伸缩内杆的横截面均为异形，固定外杆套于伸缩内杆外部，伸缩内杆可沿着固定外杆内壁做来回运动；

所述主体支撑装置包括上壳体、下壳体、滚动轴承和固定架，所述上壳体与下壳体固定相连，上壳体的下表面、下壳体的上表面设有与伸缩装置固定外杆相配合的异形槽，所述伸缩装置固定外杆固定安装于该异形槽内；下壳体的下表面中心设有沉头孔，滚动轴承外圈嵌入沉头孔且与沉头孔间呈过盈配合，滚动轴承内圈通过螺钉与固定架固定；

所述画笔夹持装置包括画笔套筒和夹紧螺母，画笔套筒的内部呈锥形、外部下端设有与夹紧螺母相配合的螺纹，夹紧螺母旋入该螺纹；画笔套筒的侧壁设有与伸缩装置伸缩内杆相配合的异形孔，伸缩内杆固定安装于该异形孔内。

进一步地，所述伸缩装置伸缩内杆的表面设有刻度。

进一步地，所述伸缩装置固定外杆上开设有螺纹孔，螺纹孔内安装有配合螺钉。

进一步地，所述固定架为磁铁固定架。

进一步地，所述画笔夹持装置画笔套筒的未安装画笔的一端边缘呈倒锥形。

进一步地，所述画笔夹持装置还包括手持旋钮组件，所述手持旋钮组件的内表面均呈与画笔套筒上部边缘相配合的倒锥形，所述画笔套筒端部的倒锥形嵌入手持旋钮组件的倒锥形内将画笔套筒与手持旋钮组件相连。

进一步地，所述手持旋钮组件分为拼接结构的第一手持旋钮和第二手持旋钮，第一手持旋钮和第二手持旋钮通过螺栓固定连接。

进一步地，所述画笔夹持装置画笔套筒侧壁设置的异形孔的侧壁上开设有螺纹孔，螺纹孔内安装有配合螺钉。