[发明专利]一笔画任意抛物线和双曲线的曲线仪

摘要

本发明提供了一种一笔画任意抛物线和双曲线的曲线仪，包括：一个底盘1，三个悬臂2，三个支脚3，当转动底盘朝上一面的手柄7时，动力齿轮6会推动滑动导轨5作直线运动，从而带动传动齿轮16和25将动力传递给定点齿轮8和19的上轮，因而底盘1朝下一面的定点齿轮8和19的下轮会分别推动与齿条连杆26铰接相连的滑动悬臂导轨13和23作用速同方向的直线运动，与此同时，与定点齿轮8的上轮啮合的中介齿轮18会将动力通过第一传动系统传递给齿轮轴27，以推动齿条连杆26作直线运动，这样，装配于齿条连杆26任意一端的铰接轴空心内的绘图笔在滑动悬臂导轨13、23的直线运动和齿条连杆26的直线运动的共同作用下的运行轨迹就是抛物线。

主权项

一种一笔画任意抛物线和双曲线的曲线仪，其特征在于：一个机架包括：一个底盘(1)，形状为由一个大椭圆的两部分和两条凸起的小抛物线围成的关于x轴的对称图形；三个平行于底盘(1)的悬臂(2)，其中相互对称的两个垂直于x轴，安装在底盘(1)的左半边，而安装在底盘(1)的右端的另一个的对称轴则与x轴重合；三个支脚(3)，分别垂直向下装配在每个悬臂(2)的外端；一个动力系统包括：一个平行于x轴的支撑导轨(4)，安装在底盘(1)朝上的一面；一个镶有齿条的条形滑动导轨(5)，结合在条形支撑导轨(4)上；一个动力齿轮(6)，配置在底盘(1)朝上的一面，与条形滑动导轨(5)的齿条啮合；一个圆形手柄(7)，安装在动力齿轮(6)的传动轴上，转动此手柄，动力齿轮(6)会获得动力并由条形滑动导轨(5)将动力传送出去；一个共用定点机构包括：两个大小相同的定点齿轮(8)，装在同一个空心的传动轴上，分别配置在底盘(1)的上、下方，称为上轮和下轮，其轴心在两个支脚(3)的垂直于x轴的连线与x轴的交点；一个轴中轴，配置在空心传动轴的空心内；一个空心圆柱件(9)，以定点齿轮(8)为中心固定在底盘(1)朝下的一面，其内壁有一圈凹槽；一个U形连接件(10)，有一定的高度，横向内宽大于定点齿轮(8)的外圆，厚度大于轴中的直径，底部几何中心有一个与轴中轴相配合的圆孔，口朝上固定在轴中轴的下端；一块其中的一条边为弧线的四边形摆动平板(11)，平行于底盘(1)并高于定点齿轮(8)的下轮，弧形边伸向空心圆柱件(9)内壁的凹槽内，弧形边的对边在U形连接件(10)的上端与之连为一体，工作时绕定点齿轮(8)的轴线摆动，其上配有一个制动器，用以控制其摆动；一个摆动支撑导轨(12)，固定在摆动平板(11)朝下的一面；一个镶有齿条的滑动悬臂导轨(13)，结合在摆动支撑导轨(12)上，齿条与定 点齿轮(8)的下轮啮合；一块小平板(14)，固定在滑动悬臂导轨(13)朝下一面的一端，其平面上离开滑动悬臂导轨(13)的一端有一圆孔，此圆孔的圆心与定点齿轮(8)圆心的连线和滑动悬臂导轨(13)平行；一个有缺口的空心圆柱件(15)，以定点齿轮(8)为中心，缺口朝下固定在底盘(1)朝上的一面，其内壁也有一圈凹槽；一个传动齿轮(16)，在空心圆柱件(15)内与定点齿轮(8)的上轮啮合，并通过空心圆柱件(15)的缺口与条形滑动导轨(5)上的齿条啮合；一块扇形摆动平板(17)，其弧形边伸向空心圆柱件(15)内壁的凹槽内，扇形顶部固定在轴中轴的上端，与底盘(1)平行且高于定点齿轮(8)的上轮；一个中介齿轮(18)，装配于扇形摆动平板(17)朝下的一面，与定点齿轮(8)的上轮啮合，工作时除了绕自己的轴心旋转外，还会随同固定在轴中轴下端的U形连接件(10)和摆动平板(11)一道绕定点齿轮(8)的轴线摆动，其传动轴的上端在扇形摆动平板(17)的上方；一个传动轴支架，固定在空心圆柱件(15)外围的底盘上；一个悬空的直立传动轴，上端装有齿轮，配置于传动轴支架上，其轴线与定点齿轮(8)的轴线重合；一个微型的万向联轴器，配置在中介齿轮(18)的传动轴和直立传动轴之间；一个摆动齿轮，配置在能够绕直立传动轴摆动的一块平板上，与直立传动轴上端的齿轮永久啮合，通过摆动，将直立传动轴的动力按需要传递给第一或第二传动系统；实现画抛物线的辅助定点机构包括：两个大小相同的定点齿轮(19)，装在同一个传动轴上，通过一个轴承分别配置在底盘(1)的上、下方，称为上轮和下轮，其轴心在x轴上；一个空心圆柱件(20)，以定点齿轮(19)为中心固定在底盘(1)朝下的一面，其内壁也有一圈凹槽；一块其中的一边为弧线的四边形摆动平板(21)，平行于底盘(1)并高于定点齿轮(19)的下轮，弧形边伸向空心圆柱件(20)内壁的凹槽内，靠近弧形边对边的中点有一圆孔，利用此 圆孔将摆动平板(21)套在定点齿轮(19)的传动轴上，可绕此传动轴摆动，其上配有一个制动器，以控制其摆动；一个摆动支撑导轨(22)，固定在摆动平板(21)朝下的一面；一个镶有齿条的滑动悬臂导轨(23)，结合在摆动支撑导轨(22)上，齿条与定点齿轮的下轮啮合；一块与小平板(14)处于同一平面的小平板(24)，固定在滑动悬臂导轨(23)朝下一面的一端，其平面上离开滑动悬臂导轨(23)的一端有一圆孔，此圆孔的圆心与定点齿轮(19)轴心的连线和滑动悬臂导轨(23)平行；一个传动齿轮(25)，配置在底盘(1)的上方，与条形滑动导轨(5)的齿条和定点齿轮(19)的上轨啮合；实现画抛物线的其它零部件包括：一个齿轮连杆(26)，朝下的一面镶有齿条，两端分别于小平板(14)、(24)朝下一面的圆孔处与之铰接相连，铰接轴为空心轴，两个空心铰接轴轴线间的连线与定点齿轮(8)和(19)的轴线间的连线长度相等且相互平行；一个共用的绘图笔，垂直向下装配在任意一个空心铰接轴的空心内，其笔尖可起落；一个细长的圆柱齿轮轴(27)，配置在底盘(1)朝下的一面，在齿条连杆(26)的下方与之垂直相交并与之齿条啮合；两个细长的圆杠(28)，在外力作用下可绕自己的轴心旋转，紧贴齿条连杆(26)朝上的一面配置在圆柱齿轮轴(27)的两侧并与之平行；实现画双曲线的第二定点机构包括：两个相同的支撑导轨(29)，在底盘(1)朝下的一面平行于x轴固定在底盘(1)上的一个长方形开口(30)的两侧；两个相同的移置导轨(31)，分别结合在两个支撑导轨(29)上；一个滚动轴承(32)，外圈固定在两个移置导轨(31)上并将它们连为一体，其轴心在x轴上；一块平行于底盘(1)的圆形转动平板，固定于滚动轴承(32)内圈朝下的一面，随滚动轴承(32)内圈的转动而转动；一个转动支撑导轨(33)，其几何中心对准圆形转动平板的圆心，固定于转动平板朝下的一面；一个镶有齿条的滑动悬臂 导轨(34)，结合在转动支撑导轨(33)上，其朝上的一面和小平板(14)朝下的一面处在同一平面，其对称轴的一端有一个竖直的圆孔，画双曲线时与小平板(14)在此圆孔铰接，铰接轴为空心轴，绘图笔垂直向下装配在这个空心轴的空心内；一个中介齿轮(35)，通过一个轴承配置在圆形转动平板朝下的一面，与滑动悬臂导轨(34)的齿条啮合，其传动轴的上端在圆形转动平板的上方；一个传动轴支架，对准底盘(1)上的长方形开口固定于底盘(1)朝上的一面；一个高位支撑导轨，平行于底盘(1)，一端固定在传动轴支架上，另一端固定在共用定点机构中的另一个传动轴支架上，其对称轴的中间部分有一个条形开口；一个高位移置导轨，结合在高位支撑导轨上，通过连接件与两个移置导轨(31)相连，以随它们的移动而移动；一个直立传动轴，配置在高位移置导轨上的一个圆孔内，上端装有齿轮，下端通过高位支撑导轨上的开口伸向开口的下方，其轴线与其下方的圆形转动平板的轴线重合；一个微型万向联轴器，配置在中介齿轮(35)的传动轴和直立传动轴之间；两个传动系统分别由不同数量的传动轴和齿轮构成，其中第二传动系统中，有一个移置齿轮，装在第二定点机构中的直立传动轴的上方平行于高位支撑导轨的一根高位传动轴上，针对所求双曲线不同的焦距，通过调整移置齿轮在高位传动轴上的位置，以保证其与第二定点机构中直立传动轴上端的齿轮啮合。