【技术实现步骤摘要】
本技术涉及教学工具，特别涉及一种锥曲线轨迹生成演示机构。
技术介绍
1、尽管在今天计算机图形学已经高度发达，但是手工绘图仍然是不可或缺的。而且机械结构在日常生活中应用十分广泛，用机械机构演示几何轨迹，不仅有着机械特有的美感而且在绘图方面也有着一定的应用前景。在日常的学校教学以及一些面对面交流演示工作中手工绘图更为便捷直观。但是由于现有的教学绘图仪器功能的单一，常常采用三角尺和圆规组合，采取找特殊点的方式来画出类似的曲线，因此精度不高。虽然现在市场上也有几种可以画出圆锥曲线的绘图工具，但是由于功能单一、精度不高、成本较高等原因，还没有完全普及到教学工具中。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是提供一种锥曲线轨迹生成演示机构以解决现有技术中的绘图仪器功能单一、精度不高、成本高的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本技术提供如下技术方案：
3、一种锥曲线轨迹生成演示机构，包括尺规外圈，所述尺规外圈为内部设有横杆的圆环结构，所述横杆均分所述圆环，所述圆环的环周和所述横杆中点上设有插口用于安装支撑件，所述支撑件与所述尺规外圈组合实现通过单一自由度控制生成圆锥曲线轨迹。
4、优选地，所述演示机构能够生成双曲线、椭圆和抛物线轨迹，所述尺规外圈与所述支撑件之间可拆卸安装。
5、优选地，所述横杆和所述支撑件上设有滑道。
6、优选地，所述演示机构生成椭圆轨迹时，所述尺规外圈上安装有椭圆规附加滑道，所述椭圆规附加滑道与所述横杆垂直，所述椭
7、优选地，所述椭圆规执行杆与所述椭圆规附加滑道之间的夹角为α，所述椭圆规执行杆通过两个所述约束滑块与所述椭圆规附加滑道和所述横杆连接，两个所述约束滑块在所述椭圆规执行杆上的距离为d，安装在所述横杆上的所述约束滑块与所述椭圆规执行杆伸出所述尺规外圈外的一端之间在所述椭圆规执行杆上的距离为e，所述d、e和α遵循以下公式：
8、x＝ecos(α)
9、y＝(d+e)sin(α)
10、x2/e2+y2/(d+e)2＝1。
11、优选地，所述演示机构生成抛物线轨迹时，所述支撑件包括抛物规附加滑道，所述抛物规附加滑道一端安装在所述横杆中点的所述插口上另一端安装在所述尺规外圈的圆环上且所述抛物规附加滑道垂直于所述横杆，所述抛物规附加滑道上通过连接件一安装有滑块约束条，所述滑块约束条平行于所述横杆，所述横杆上安装有纵向滑块约束条，所述纵向滑块约束条垂直于所述横杆并在垂足处通过连接件二与所述横杆连接，所述纵向滑块约束条与所述滑块约束条相交，所述连接件一和所述连接件二配合安装有滑杆；所述横杆中点处和所述滑块约束条上各设有一个可拆卸固定件，通过两个所述固定件安装有抛物线规画笔约束条。
12、优选地，所述横杆中点位置设为o，所述连接件一位置设为a，所述连接件二位置设为b，所述滑块约束条上的所述固定件位置设为c，线段ac与线段ab之间的夹角为β，线段ac长度为c，所述参数c、β遵循以下公式：
13、
14、
15、优选地，所述演示机构生成双曲线轨迹时，所述支撑件包括i型支架和t型支架，所述i型支架和所述t型支架安装在所述圆环上且两者的中心点均与所述横杆中点重合，所述支撑件还包括安装在所述圆环上并垂直于所述横杆的滑块约束条，所述滑块约束条与所述t型支架的交点处安装有连接件三，所述滑块约束条与所述i型支架的交点处安装有连接件四；所述t型支架上安装有l型支架，所述l型支架的两条边与所述t型支架的一条边相交并有两个交点，其中一个交点通过所述连接件三连接，另一个交点通过连接件五连接，所述l型支架的垂足与所述t型支架的另一条边相交并连接；画笔约束条一的一端通过所述连接件五与所述t型支架和所述l型支架连接，画笔约束条二的一端通过所述连接件四与所述i型支架和所述滑块约束条连接，所述画笔约束条一和所述画笔约束条二相交。
16、优选地，所述l型支架垂足与所述t型支架的交点设为d，所述连接件五位置处设为e，所述连接件三位置处设为f，所述横杆中点位置设为o，则线段do垂直于线段ef，所述画笔约束条一和所述画笔约束条二相交处设为g，所述连接件四位置处设为h，线段eo与线段oh的夹角为θ，则生成双曲线轨迹的所述演示机构满足以下公式：
17、oh＝fo
18、gh＝oe
19、s□＝oh·gh·sinθ＝do2·sinθ＝0.5ab
20、
21、优选地，所述尺规外圈上设有外圈刻度盘。
22、上述方案中，通过预装外圆盘的方式来实现把复杂的乘除法、平方立方等运算改为对其数值的加减法运算，达到简化计算的功能，且通过拆装零件即可达到绘制三种曲线轨迹，操作时只需驱动任意一个构件便可完成笔端的运动，功能多操作简单，且通过在尺规外圈上拆装零件来实现作图成本低，零件尺寸按照锥曲线公式设计保证绘图精度，本申请可以达到融演示、绘图、计算为一体的计算绘图尺规的功能。
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1.一种锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，包括尺规外圈，所述尺规外圈为内部设有横杆的圆环结构，所述横杆均分所述圆环，所述圆环的环周和所述横杆中点上设有插口用于安装支撑件，所述支撑件与所述尺规外圈组合实现通过单一自由度控制生成圆锥曲线轨迹。
2.根据权利要求1所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构能够生成双曲线、椭圆和抛物线轨迹，所述尺规外圈与所述支撑件之间可拆卸安装。
3.根据权利要求2所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述横杆和所述支撑件上设有滑道。
4.根据权利要求3所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构生成椭圆轨迹时，所述尺规外圈上安装有椭圆规附加滑道，所述椭圆规附加滑道与所述横杆垂直，所述椭圆规附加滑道上通过约束滑块安装有椭圆规执行杆。
5.根据权利要求4所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述椭圆规执行杆与所述椭圆规附加滑道之间的夹角为α，所述椭圆规执行杆通过两个所述约束滑块与所述椭圆规附加滑道和所述横杆连接，两个所述约束滑块在所述椭圆规执行杆上的距离为d，安装在所述横杆上的
6.根据权利要求3所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构生成抛物线轨迹时，所述支撑件包括抛物规附加滑道，所述抛物规附加滑道一端安装在所述横杆中点的所述插口上另一端安装在所述尺规外圈的圆环上且所述抛物规附加滑道垂直于所述横杆，所述抛物规附加滑道上通过连接件一安装有滑块约束条，所述滑块约束条平行于所述横杆，所述横杆上安装有纵向滑块约束条，所述纵向滑块约束条垂直于所述横杆并在垂足处通过连接件二与所述横杆连接，所述纵向滑块约束条与所述滑块约束条相交，所述连接件一和所述连接件二配合安装有滑杆；所述横杆中点处和所述滑块约束条上各设有一个可拆卸固定件，通过两个所述固定件安装有抛物线规画笔约束条。
7.根据权利要求6所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述横杆中点位置设为O，所述连接件一位置设为A，所述连接件二位置设为B，所述滑块约束条上的所述固定件位置设为C，线段AC与线段AB之间的夹角为β，线段AC长度为c，所述参数c、β遵循以下公式：
8.根据权利要求3所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构生成双曲线轨迹时，所述支撑件包括I型支架和T型支架，所述I型支架和所述T型支架安装在所述圆环上且两者的中心点均与所述横杆中点重合，所述支撑件还包括安装在所述圆环上并垂直于所述横杆的滑块约束条，所述滑块约束条与所述T型支架的交点处安装有连接件三，所述滑块约束条与所述I型支架的交点处安装有连接件四；所述T型支架上安装有L型支架，所述L型支架的两条边与所述T型支架的一条边相交并有两个交点，其中一个交点通过所述连接件三连接，另一个交点通过连接件五连接，所述L型支架的垂足与所述T型支架的另一条边相交并连接；画笔约束条一的一端通过所述连接件五与所述T型支架和所述L型支架连接，画笔约束条二的一端通过所述连接件四与所述I型支架和所述滑块约束条连接，所述画笔约束条一和所述画笔约束条二相交。
9.根据权利要求8所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述L型支架垂足与所述T型支架的交点设为D，所述连接件五位置处设为E，所述连接件三位置处设为F，所述横杆中点位置设为O，则线段DO垂直于线段EF，所述画笔约束条一和所述画笔约束条二相交处设为G，所述连接件四位置处设为H，线段EO与线段OH的夹角为θ，则生成双曲线轨迹的所述演示机构满足以下公式：
10.根据权利要求1所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述尺规外圈上设有外圈刻度盘。
...【技术特征摘要】
1.一种锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，包括尺规外圈，所述尺规外圈为内部设有横杆的圆环结构，所述横杆均分所述圆环，所述圆环的环周和所述横杆中点上设有插口用于安装支撑件，所述支撑件与所述尺规外圈组合实现通过单一自由度控制生成圆锥曲线轨迹。
2.根据权利要求1所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构能够生成双曲线、椭圆和抛物线轨迹，所述尺规外圈与所述支撑件之间可拆卸安装。
3.根据权利要求2所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述横杆和所述支撑件上设有滑道。
4.根据权利要求3所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构生成椭圆轨迹时，所述尺规外圈上安装有椭圆规附加滑道，所述椭圆规附加滑道与所述横杆垂直，所述椭圆规附加滑道上通过约束滑块安装有椭圆规执行杆。
5.根据权利要求4所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述椭圆规执行杆与所述椭圆规附加滑道之间的夹角为α，所述椭圆规执行杆通过两个所述约束滑块与所述椭圆规附加滑道和所述横杆连接，两个所述约束滑块在所述椭圆规执行杆上的距离为d，安装在所述横杆上的所述约束滑块与所述椭圆规执行杆伸出所述尺规外圈外的一端之间在所述椭圆规执行杆上的距离为e，所述d、e和α遵循以下公式：
6.根据权利要求3所述的锥曲线轨迹生成演示机构，其特征在于，所述演示机构生成抛物线轨迹时，所述支撑件包括抛物规附加滑道，所述抛物规附加滑道一端安装在所述横杆中点的所述插口上另一端安装在所述尺规外圈的圆环上且所述抛物规附加滑道垂直于所述横杆，所述抛物规附加滑道上通过连接件一安装有滑块约束条，所述滑块约束条平行于所述横杆，所述横杆上安装有纵向滑块约束条，所述纵向滑块约束条垂直于所述横杆并在垂足处通过连接件二与所述横杆连接，所述纵向滑块约束条与所述滑块约束条相交，所述连接件一和所述连接件二配合...
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