变曲率圆弧仪制造技术

本发明专利技术是一种不需利用圆心就能绘制和度量出任意圆弧曲线（面）弧长、曲率半径、弧圆心角的器具。主要特点是把能任意弯曲变形的圆弧链尺、测量圆弧圆心角的圆弧角度计量表和控制圆弧链尺作弯曲变形的变曲率控制装置三者组合成一体，因此，只要知道组成圆弧的三要素之一（弧形及长度、圆心角曲率半径）即能绘制或测量出该圆弧的各要素。故本变曲率圆弧仪广泛适用于工程制图、放样、美工、造型及建筑等领域。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绘制和度量圆弧曲线(面)的器具，特别是一种不需利用圆心就能绘制和度量任意半径圆弧曲线弧长、曲率半径圆心角的变曲率圆弧仪。适用于工程制图、放样、美工、造型、圆弧变曲率机构等领域。现有的各种画弧线的圆规都离不开圆心，当遇到圆弧的曲率半径较大(或任意大)时，就显得困难或无法完成了。现代技术中可用计算机来完成绘制各种弧线的任务，但它只适用于绘制弧线，而且系统复杂，价格昂贵，并且在许多场合下使用也显得不方便。美国的设计者专利技术者的精巧机构一书，中译本名称为精巧机构设计实例，由中国铁道出版社于87年8月出版，此书第20章第20.6节刊出了一种应用“两条边通过两个固定点的定角，其顶点的轨迹是一条圆弧”的几何定理，专利技术了一种不用圆心的画弧仪，它主要有两个直尺、中心偏离尺边的且中心装有铝笔(或钢针)通孔的夹紧铰链、以及两个半径等于铰链偏置量的固定点定位件构成这种画弧仪的特点是结构简单，但使用不方便、不直观，同时也仅能画弧而无法度量弧长和曲率半径的大小。本专利技术的目的是想提供一种能够方便、直观地画出已知半径的圆弧曲线，并且能够度量已知圆弧曲线的未知半径、弧长和弧圆心角大小的实用圆弧仪。由一般几何原理可知1、一条圆弧所对应的弦长的垂直平分线通过该圆弧的圆心。设该圆弧为 AB为弦长。其半径为R，圆心为O，AB对应的圆心角为2α，则弦长、半径、圆心角的几何关系为R＝AB/2Sinα。2、当无限分割圆弧时，被分割的弧长近似等于此弧长对应的弦。3、当分割弧的各弦长相对转动(弯曲)一α角度时，得到一条新的圆弧，其各弦长的垂直平分线仍通过同一点，此点即为新圆弧的圆心。4、对一根弦长来说，它转过角度α时，则此弦对应的圆弧圆心角为2α。由此得到，n条连续折弦对应的连续光滑圆弧的圆心角为2nα。由此可知，若有一条由若干相同单元链体铰接成的长链，并配备有测量单元链体摆动的计量表和控制各单元链体作相同摆动的调节装置，则就能制造出一把能绘制和度量圆弧曲线的器具。根据上述原理。本专利技术的目的可这样实现变曲率圆弧仪由能根据要求所作圆弧的弧形任意弯曲的圆弧链尺、度量对应于圆弧链尺所示圆弧圆心角的圆弧角度计量表和控制圆弧链尺弯曲变形的变曲率控制装置三部份构成。其中圆弧链尺由若干节单元链体和弹性圆弧尺组合而成，每节单元链体的形状和大小均相同，相互间用铰链轴连接成一长链，弹性圆弧尺围合于此长链外侧，并且在单元链体上还装有用以控制相邻两单元链体间夹角A同步等量变化的摆角变化机构和装在每一根单元链体间的铰轴上的用以连接并控制弹性圆弧尺变形的约束装置；圆弧角度计量表包括表壳、表面、指针及一套由齿轮组成的角度传递放大机构；变曲率控制装置是由数节直径大小互相套合并可伸缩的空心薄壁圆管、快调伸缩的锁定螺母及微调机构组成。以上所说的三部份，其圆弧角度计量表通过铰链轴铰接在圆弧链尺的头端链体上、并且其指针通过角度传递放大机构与装在头端链体上的角度传递齿轮相连系，变曲率控制装置的一端通过连接座与圆弧角度计量表的表壳和通过另一连接座与圆弧链尺的尾端链体相连接，因此这三部份就连结成一个整体，成为一把暾谋淝试不∫恰Ｊ褂檬保灰《淝士刂谱爸 的快调锁定螺母推、拉伸缩管组或微调机构，即能使此变曲率控制装置的伸缩管组产生伸缩，伸缩管组的伸长或缩短就能控制圆弧链尺拉直或变弯，圆弧链尺尺体的变形使得头端链体相对于圆弧角度计量表的表壳产生转动，则装在头端链体上的角度传递齿轮就把圆弧链尺所示圆弧的圆心角通过角度传递放大机构传给指针，指针就发生摆动，结果就能在圆弧角度计量表表面上的刻度圈上指针位置处读出弧单位圆心角，圆弧链尺所示圆弧圆心角即等于此圆弧长对应的单节链体的数量乘以单位圆心角。为严格保证组成圆弧链尺的各单元链体产生同步等量的摆动(各相邻单元链体间夹角A相等)，本专利技术中的摆角机构由等长摆杆、摆杆销轴和同步器组成，每一单元梁体上设置有两根等长摆杆、摆杆销轴和两只同步器，同一单元链体上的两根等长摆杆分别与相邻单元链体上的等长摆杆用摆杆销轴相铰接。所说的同步器可以是装在与单元链体相铰接的等长摆杆一端处的段齿，同一单元体链体上两根等长摆杆一端处的一对段齿相啮合；也可以是一端与等摆杆中间某一部位相铰连、另一端装在单元链体对称轴上滑槽中的同步杆。本专利技术中的弹性圆弧尺是由带有刻度的钢皮尺和弹性衬条组成的复合尺体为严格保证围合于长链外侧的此弹性圆弧尺在由若干节单元链体连成的长链产生相同的变形时，得到准确的对应圆弧和弧长值，钢皮尺，衬条、长链三者间均能自由伸缩，它们的结构可在钢皮尺上设置两排间隔均匀且呈一定角度的卡齿，弹性衬条上设置两条与其相配的长槽，即刚皮尺上的卡齿嵌入弹性衬条的长槽中。这样的结构一方面使钢皮尺与弹性衬条牢固地结合，另方面使钢皮尺能相对于弹性衬条滑动，这样的复合尺体，其一端通过钢皮尺上固连的导向件与圆弧角度计量表的表壳的长槽相滑动连接、另一端与圆弧链尺的尾端链体的凸环相固接，这样的复合尺体，与长链的连结是通过装在每一根弹元链体间的铰轴上的约束装置来达到的。本专利技术中的约束装置可以是一个约束保持架和一对导轮，保持架有两个连接孔和一个连接头，保持架中间一个连接孔和一对导轮一起铰连在单元链体的铰链轴上，下部一个连接孔与摆角度变化机构的摆杆销轴相连接，保持架头部的连接头则与弹性圆弧尺的弹性衬条相连接。这样的约束装置，当摆角变化机构中的等长摆杆控制单元链体作摆动时，约束装置带动弹性圆弧尺产生相应的变形，并且使一对导轮始终与弹性衬条相切，也就是使保持架的连接头中心与两个连接孔的中心保持在一条轴线上，而且组成圆弧链尺的各单元链体的约束装置的各轴线都通过同一点，该点即为圆弧链尺所示圆弧的圆心。上述圆弧角度计量表的角度传递放大机构包括装于指针轴上的指针齿轮和呈扇形的放大齿轮。放大齿轮呈扇形齿面的一端与指针齿轮啮合，另一端有与放大齿轮为一体的过桥齿段，它与装在圆弧链尺头端链体上的角度传递齿轮相啮合，该放大齿轮安装在圆弧角度计量表表壳上。这样的变曲率圆弧仪，由与圆弧链的摆角机构使组成圆弧链的各单元链体产生同步且等量的摆动，就使得圆弧链在变曲率时每两单元链体间的夹角A角平分线始终交于一点O(O点的位置随角A而变)，同时使得所有铰链轴的中心如C、D、E、…都落在交点O到铰链轴中心为半径r(如CO、DO、ZO)的圆弧上，且等分该圆弧。随着角A的变化，r也随之变化，这就形成了一条可任意变化曲率半径的圆弧链。圆弧链上的等分点——铰链轴越多(意唯着单元链体越精巧)，则等分点间的弦长(如CD、DE)与其对应的弧长其差值越小，直至趋于零。如在结构允许的范围内将弦长做得相当小，则弦长就近似等于弧长了，并且，它随着曲率半径r由小趋于大，直至无限大，则弦长与弧长就由近似趋于相等。在本专利技术的技术上，采取在圆弧链的外侧(即在铰链轴的外侧)围合了一条等厚的弹性圆弧尺，那就形成了一条满足工程制图、放样等领域要求的可以任意变化曲率半径的圆弧链尺。下面进一步说明并证明圆弧链尺在变曲率时其半径、弧圆心角及弧长(弦长)之间的关系。由附图4可见，当圆弧链尺的单元链体从水平位置绕铰链轴中心的任一点(如D点)转动α角时，此单元链体的另一铰链轴中心点E便离开水平位置向下摆动，与此单元链体用铰链轴D铰接的相邻单元链体同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于绘制和度量任意圆弧曲线（面）弧长、曲率半径、弧圆心角的不用圆心的变曲率圆弧仪，其特征在于它由能根据要求所作圆弧的弧形作任意弯曲、由若干节单元链体８和弹性圆弧尺６组合而成的圆弧链尺７，度量对应于圆弧链尺７所示圆弧圆心角的圆弧角度计量表２和控制圆弧链尺７弯曲变形的变曲率控制装置１０三部分构成。圆弧角度计量表２通过铰链轴４和５铰接在圆弧链尺７的头端链体３上，其指针１通过由齿轮组成的角度传递放大机构与固定在头端链体３上的角度传递齿论相连系，变曲率控制装置１０的一端通过连接座９与圆弧角度计量表２的表壳和通过连接座１１与圆弧链尺７的尾端链体１２相铰连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王枥枥，
申请(专利权)人：王枥枥，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]