一種用于制作常見(jiàn)回轉(zhuǎn)體相貫?zāi)Ｐ偷膬x器設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

張穎敏

摘 要：在制圖實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)遇到需要作出相貫線的問(wèn)題，一般采用二維圖描點(diǎn)畫(huà)線的方法來(lái)解決，然而這并不能十分準(zhǔn)確的畫(huà)出相貫線，我們也可以借用三維軟件來(lái)完成作圖，但是軟件的操控也有一定的局限性。我們的設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，本設(shè)計(jì)不僅可以直觀形象的自己動(dòng)手畫(huà)出相貫線，而且完全可以滿足所需的精確性要求。它能夠?qū)崿F(xiàn)畫(huà)出圓柱、圓錐、球體等常見(jiàn)回轉(zhuǎn)面和與其軸線正交、斜交、偏置、平行等相貫位置下的相貫線，且回轉(zhuǎn)體的形狀、尺寸均可調(diào)整，對(duì)培養(yǎng)操作人員的動(dòng)手能力和空間思維能力，加深對(duì)相貫線的理解有極大的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：相貫?zāi)Ｐ?；制圖實(shí)踐；精確性；可調(diào)整

制圖實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)遇到需要作出相貫線的問(wèn)題，但是相貫線的制作是一個(gè)難點(diǎn)。我們這種設(shè)計(jì)不僅可以直觀形象的自己動(dòng)手畫(huà)出相貫線，而且完全可以滿足所需的精確性要求。目前相貫線的直觀實(shí)體大多為塑料或木質(zhì)的組合模型，其制作模式已經(jīng)固定，對(duì)相貫線的展示有一定的局限性，觀察者不能動(dòng)手實(shí)踐就難以對(duì)其有正確而深入的理解?，F(xiàn)有模型的主要缺點(diǎn)如下：

（1）由于模型只能看不能動(dòng)，對(duì)學(xué)生理解相貫線幫助不大，不利于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的動(dòng)手實(shí)踐能力。

（2）有些大型學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)如學(xué)校用量大，制造企業(yè)生產(chǎn)出大量的教學(xué)模型，成本高，價(jià)格較昂貴。

而對(duì)以上問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)所提出的用于制作常見(jiàn)回轉(zhuǎn)體相貫?zāi)Ｐ偷膬x器就可以完美解決。學(xué)習(xí)者可自己動(dòng)手操作生成圓柱、圓錐、球體等常見(jiàn)回轉(zhuǎn)面在其軸線正交、斜交、偏置、平行等相貫位置下的相貫線，且回轉(zhuǎn)體的形狀、尺寸均可調(diào)整，基本滿足了各種學(xué)習(xí)范圍內(nèi)相貫線的生成制作，對(duì)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的動(dòng)手能力和空間思維能力，加深對(duì)相貫線的理解有極大的促進(jìn)作用。該儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能實(shí)用，純手動(dòng)操作，畫(huà)線、調(diào)節(jié)方便簡(jiǎn)捷，成本低廉，經(jīng)濟(jì)性好。下面便是我們對(duì)此設(shè)計(jì)的介紹。

1 儀器結(jié)構(gòu)

一種用于制作常見(jiàn)回轉(zhuǎn)體相貫?zāi)Ｐ偷膬x器，包括底座，底座的兩側(cè)設(shè)有豎向?qū)U，豎向?qū)U的頂端設(shè)有橫向?qū)U，橫向?qū)U上設(shè)有滑塊并用鎖緊螺釘固定，滑塊下設(shè)有畫(huà)筆，其特征在于：底座中部設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)有滑板，滑板上通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓設(shè)有工作臺(tái)，工作臺(tái)的兩端再設(shè)有支架，工作臺(tái)可以通過(guò)角度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)角度，工作臺(tái)兩端設(shè)有可拆卸頂尖。裝置示意圖如下。

2 使用方法

相貫線劃線的基本過(guò)程為：通過(guò)上下調(diào)節(jié)畫(huà)筆9位置，讓其在彈簧8作用下壓緊到安裝在工作臺(tái)10上的相貫體表面（表面可包一層紙用于畫(huà)線），一手扶住畫(huà)筆以保證其穩(wěn)定劃線，另一只手旋轉(zhuǎn)底部轉(zhuǎn)盤(pán)14，從而帶動(dòng)其上的工作臺(tái)10及相貫體旋轉(zhuǎn)，因畫(huà)筆9相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)14軸線回轉(zhuǎn)一圈即形成一回轉(zhuǎn)面，同時(shí)在相貫體上繪制出了該回轉(zhuǎn)面與相貫體的相貫線軌跡。因畫(huà)筆可調(diào)節(jié)成豎直的或斜向的，其形成的回轉(zhuǎn)面可以是圓柱面或圓錐面，其位置也可左右調(diào)節(jié)，即畫(huà)筆到轉(zhuǎn)盤(pán)軸線距離可調(diào)，可得到不同回轉(zhuǎn)直徑的回轉(zhuǎn)面，所以畫(huà)筆形成的回轉(zhuǎn)面的形狀尺寸均可調(diào)整。

因相貫體模塊有“圓柱、圓錐、球體”，其在工作臺(tái)上可臥式、立式、斜向安裝，工作臺(tái)10及其上的相貫體還可在兩坐標(biāo)調(diào)節(jié)滑板作用下讓它與轉(zhuǎn)盤(pán)14軸線（即畫(huà)筆形成的回轉(zhuǎn)面軸線）發(fā)生偏置，這樣兩相貫的回轉(zhuǎn)面可排列組合出種類(lèi)繁多的相貫形式，滿足了當(dāng)前《機(jī)械制圖》課程的這一知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)要求。

其具體使用過(guò)程為：首先將相貫體模塊“圓柱、圓錐、球體”安裝于工作臺(tái)10上，通過(guò)支撐桿-20和支撐桿二22支撐相貫體模塊，調(diào)節(jié)螺螺桿-11。

微調(diào)相貫體長(zhǎng)度方向上在工作臺(tái)10上的固定位置，確保其穩(wěn)固安裝。

相貫體相對(duì)于工作臺(tái)10可以臥式安裝、立式安裝、斜向安裝。工作臺(tái)10由調(diào)節(jié)螺螺桿-11安裝在滑板12上，手動(dòng)調(diào)節(jié)螺螺桿-11可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)10及安裝其上的相貫體進(jìn)行橫向運(yùn)動(dòng)。

滑板12由調(diào)節(jié)螺螺桿二18導(dǎo)軌13上，手動(dòng)調(diào)節(jié)螺螺桿二18可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)及相貫體進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)以上兩坐標(biāo)的平移調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)相貫體與上部畫(huà)筆回轉(zhuǎn)所形成的回轉(zhuǎn)面軸線發(fā)生偏置。

旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)14從而帶動(dòng)其上的工作臺(tái)10及相貫體旋轉(zhuǎn)，因畫(huà)筆9相對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)14軸線回轉(zhuǎn)一圈即形成一回轉(zhuǎn)面，同時(shí)在相貫體上繪制出了該回轉(zhuǎn)面與相貫體的相貫線軌跡。

3 功能特點(diǎn)

本發(fā)明利用轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)以及導(dǎo)軌和滑板的連接，使支架不僅能夠做圓周旋轉(zhuǎn)，還能夠有縱向和橫向位移，實(shí)現(xiàn)全方位的調(diào)整，再與畫(huà)筆配合就可以實(shí)現(xiàn)圓柱、圓錐、球體等常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)面相貫線的繪制，工作臺(tái)和支架的配合可以使相貫線的繪制更加方便。該儀器不僅能夠適用于教學(xué)，還能夠應(yīng)用于機(jī)械制造時(shí)相貫線的制作。畫(huà)筆和彈簧的彈性設(shè)置，不僅保護(hù)了畫(huà)筆，還可以使畫(huà)筆隨著工件的旋轉(zhuǎn)而達(dá)到畫(huà)線的目的。

轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)推力軸承和軸套安裝在底座中部，主要是保證轉(zhuǎn)盤(pán)的通用性和實(shí)用性。

升降式支架的設(shè)置是為了調(diào)整工件的角度，可以滿足畫(huà)任意角度的相貫線。

本發(fā)明所提出的一種用于制作常見(jiàn)回轉(zhuǎn)體相貫?zāi)Ｐ偷膬x器，學(xué)習(xí)者可動(dòng)手操作生成圓柱、圓錐、球體等常見(jiàn)回轉(zhuǎn)面在其軸線正交、斜交、偏置、平行等相貫位置下的相貫線，且回轉(zhuǎn)體的形狀、尺寸均可調(diào)整，操作簡(jiǎn)單。

4 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（1）該儀器的創(chuàng)新點(diǎn)不僅在于它可以將平時(shí)難已理解的相貫線形象的畫(huà)在被相貫體上，使得相貫線能夠清晰直觀的呈現(xiàn)在觀察者面前。另一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)是可以快捷地制作紙質(zhì)模型，使用者可以在被相貫體上蒙一層可拆取的紙，而筆可以在紙上畫(huà)出痕跡，然后我們將紙取下來(lái)，延著所畫(huà)的線剪下，將紙還原成被相貫體，假設(shè)是兩個(gè)圓柱相貫，在剪下來(lái)的部分中插入另一個(gè)圓柱，我們就可以將三維模型實(shí)物化的展現(xiàn)在使用者面前，這樣就更加方便我們理解相貫線。

（2）對(duì)于空間的理解是許多人的難點(diǎn)，相貫線的畫(huà)法沒(méi)有較好的空間想象能力很難用二維描點(diǎn)畫(huà)線的方法準(zhǔn)確畫(huà)出，而本儀器可幫助學(xué)生形象以及深入地理解相貫線。

（3）往往相貫線的生成比較繁瑣，速度較為地下，本設(shè)計(jì)將有助于更加快速簡(jiǎn)便的生成相貫線。

（4）本設(shè)計(jì)能夠充分發(fā)揮空間能力，可以將平面立體化，立體平面化。

（5）在設(shè)備方面，本次設(shè)計(jì)的儀器方便輕巧便于操作，方便學(xué)習(xí)者輕松上手，更好地進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

5 應(yīng)用價(jià)值

長(zhǎng)久以來(lái)，“相貫線”的讀圖與繪圖一直是一個(gè)難點(diǎn)，目前因缺乏合適的學(xué)習(xí)儀器，學(xué)習(xí)者只能通過(guò)觀察三維軟件制作的模型和實(shí)物模型來(lái)加深理解，缺少動(dòng)手實(shí)踐的環(huán)節(jié)，對(duì)相貫線難以有深入的理解。

該設(shè)計(jì)可以充分運(yùn)用到機(jī)械制圖教學(xué)過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)相貫線時(shí)，老師學(xué)生面對(duì)面的進(jìn)行操作，親眼見(jiàn)證相貫線的生成過(guò)程，這樣就更加方便學(xué)生理解相貫線。在實(shí)際制圖實(shí)踐過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)對(duì)相貫線的理解和繪制方面有疑難點(diǎn)時(shí)，本設(shè)計(jì)也能合理地解決這個(gè)問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

本儀器主要針對(duì)相貫線在想象和繪制方面存在較大問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，這項(xiàng)設(shè)計(jì)成果方便通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐從而有效地加深學(xué)習(xí)者對(duì)相貫線的理解。且其操作方便簡(jiǎn)捷，耐用性強(qiáng)，成本適中，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)，十分經(jīng)濟(jì)適用。

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