新型教學用繪圓工具設計概述

馬沖 張業(yè)宏 席娟

摘 要 教師在進行制圖課程的教學過程中，使用傳統(tǒng)木制圓規(guī)，存在繪圓準確率低，效率不高的問題，基于此，介紹一種新型教學用繪圓工具，該工具結(jié)構簡單，作圖精準，能顯著提高制圖效率，并可應用于新型黑板。

關鍵詞 繪圓工具;制圖;圓規(guī);教學

引言

工程圖樣是技術交流、技術改造和新產(chǎn)品發(fā)明不可缺少的工具[1]，隨著計算機的發(fā)展，CAD制圖在機械設計行業(yè)越來越普及，但手工繪圖依然是機械行業(yè)從業(yè)者必備的技能，因此《機械制圖》課程依然不可替代。教學用制圖工具主要是指《機械制圖》等課程中用來繪圖的輔助工具，包括圓規(guī)，三角板等。隨著現(xiàn)代教育的發(fā)展，越來越多的工具應用到實際教學中，大大提高了教學的便利和效率。目前教學中普遍采用傳統(tǒng)的制圖工具，如木制圓規(guī)，木制三角板等，傳統(tǒng)繪圓工具在現(xiàn)代教學中存在一些弊端，木制圓規(guī)在使用時容易出現(xiàn)定位不準，圓心易滑動，轉(zhuǎn)動半徑易變化等缺點，導致制圖準確率低，操作不便，效率不高等問題，并且傳統(tǒng)圓規(guī)需與三角板、尺子等配合使用，無法在白板、磁力黑板等新型黑板上使用。

針對上述情況，本文設計一種新型教學用繪圓工具，其很好地處理了功能和外觀的整合[2]，該工具采用新型結(jié)構設計，可以磁吸到黑板及新型黑板上，轉(zhuǎn)動靈活，能夠有效提高制圖的準確率和效率。

1產(chǎn)品結(jié)構和功能

新型教學用繪圓工具結(jié)構簡單，能夠獨立測量尺寸，定位準確。其結(jié)構如圖1所示，主要有以下幾部分組成，1-主尺，2-軸承，3-磁吸錐，4-滑塊，5-筆夾彈片，6-定位釘。主尺選用不銹鋼材料，標有刻度，量程范圍為10-50cm，精度1mm，主尺標有刻度方便教師量取尺寸，不用再配合三角板使用，即單獨使用新型教學用繪圓工具即可完成繪圓工作;主尺中部采用鏤空設計，既減輕工具質(zhì)量，增強使用的便利性，又方便繪圖筆插入與移動，提高工具的實用性。磁吸錐采用磁性材料，能夠吸附在磁力黑板上，避免了傳統(tǒng)木制圓規(guī)支腿在黑板上隨意滑動的情況發(fā)生，對于無磁性黑板，磁吸錐的錐形設計可以提高圓心定位的準確度，避免作圖誤差，提高教學質(zhì)量?；瑝K作為量取尺寸的關鍵零件，對于尺寸準確性至關重要，其鑲套在主尺上，與主尺配合緊密，能夠在主尺上順滑地左右滑動，滑塊左端面為尺寸定位面，由于滑塊左端面與筆夾彈片的位置不同，因此在設計時已將滑塊左端面和筆夾彈片的尺寸偏差留出。定位釘可以旋轉(zhuǎn)，能夠旋緊和旋松，旋緊時滑塊固定于主尺上，防止在繪圓過程中出現(xiàn)尺寸變化，旋松時，滑塊可以在主尺上左右滑動，便于量取尺寸，定位釘?shù)脑O計方便定位塊滑動和固定，兼顧了尺寸量取的便捷性和繪圓過程中尺寸的準確性。筆夾彈片處固定粉筆或繪圖筆，采用彈性設計，方便繪圖筆的夾緊和取出，繪圖時夾緊固定，不用時輕松取出，且可以固定不同直徑的粉筆或繪圖筆，傳統(tǒng)粉筆形狀為圓錐臺形，因此筆夾彈片做小角度倒錐形設計。新型教學用繪圓工具整體設計科學合理，結(jié)構簡單，兼顧精確與簡潔，方便實用，工具生產(chǎn)所需材料、零件均為市場常見產(chǎn)品，制造成本低，便于大規(guī)模量產(chǎn)。

圖1 新型教學用繪圓工具

2工作原理

新型教學用繪圓工具結(jié)構簡單，工作原理通俗易懂，使用方便易上手。使用工具在黑板上繪圓時，分為以下幾步，第一步，確定好我們所需繪圓的半徑，先將定位釘旋松，左右移動滑塊至目的尺寸，然后旋緊定位釘，此時滑塊固定于主尺上，完成尺寸定位，即確定所需繪圓半徑的尺寸。第二步，根據(jù)需要，將粉筆或繪圖筆插入筆夾彈片中，由于筆夾彈片具有彈性，能夠?qū)⒎酃P或繪圖筆夾緊，保證了在繪圖過程中，尺寸不變，繪圖干凈清晰。第三步，平置繪圓工具于黑板上，根據(jù)所需繪圓的圓心位置，將磁吸錐的錐形凸臺吸附于圓心處，完成圓心定位，磁吸錐的特殊設計能夠保證在繪圖過程中，圓心固定不滑動。最后，左手按住磁吸錐上端面或軸承內(nèi)圈不動，右手握住粉筆或繪圖筆，繞軸承轉(zhuǎn)動一周，完成繪圓動作。使用此設計進行繪圓，簡單方便，動作流暢，繪圖準確，提高了工作效率和教學效果。

3結(jié)束語

隨著計算機的普及和發(fā)展，越來越多的教師選擇用PPT進行教學，但是手工繪圖依然有其得天獨厚的優(yōu)勢，手工繪圖能夠強化學生投影分析能力，提高學生注意力，增強學生繪圖和讀圖基本技能[3]。手工繪圖是計算機繪圖的基礎，沒有經(jīng)過手工繪圖的系統(tǒng)性訓練，難以對工程圖樣有正確的理解，因此手工繪圖應保持重要的地位。本文設計的新型繪圓工具，解決了機械制圖教學中存在的畫圓準確率低、效率不高的問題，利用主尺配合滑塊的新型結(jié)構，提高了畫圓的準確性，操作方便，并且該工具，結(jié)構簡單，制作精美，符合人機工程學原理。傳統(tǒng)木制圓規(guī)容易損壞，不利于長期保存和使用，新型教學用繪圓工具采用金屬材料，不易損壞，使用壽命長，具有很好的市場應用前景。

參考文獻

[1] 王小東，郭文茂，張學飛.常用繪圖工具的創(chuàng)新設計[J].科技創(chuàng)新導報，2012（24）：22-23.

[2] 景銀，劉夢倩.多功能繪圓尺設計[J].科幻畫報，2018（10）：233-234.

[3] 于習法，邵立康，王靜.常用繪圖工具的改革研究[J].工程圖學學報，2010（3）：206-210.