椭圆绘画仪说明书

武汉工程大学

机械原理课程设计任务书

课题名称：椭圆绘画仪的设计

专业班级：

学生学号：

学生姓名：

学生成绩：

指导教师：赵老师

课题工作时间：2014.9.1 至2014.9.12

武汉工程大学

椭圆规机构的设计

[摘要] 目前的手工绘图工具大都只能绘制直线和圆，对于椭圆的绘制，至今还没有一种理想的实用手工绘图工具，故在这里就专门设计了这种椭圆绘画仪。本文的设计是采用双滑块连杆机构的工作原理，根据此原理设计。本机构具有制作简单,使用方便,画出来的椭圆精确的特点,有较广的应用领域和市场前景。设计好方案后，着重对椭圆规机构中的十字板、滑块、连接杆等相关重要零件的设计过程做出了设计。

[关键字] 椭圆规；机构；结构设计

目录

1概述 (5)

1.1 本课题涉及的问题在国内（外）研究状况综述与发展趋势.. 2

1.2 本小组提出的几种方案及方案分析 (3)

1.3本人对课题任务书提出的任务要求 (6)

1.4 课题重点研究问题及解决的思路 (6)

1.5 完成本课题所必须的工作条件 (7)

2椭圆规机构原理设计 (8)

2.1 椭圆的定义 (8)

2.2 椭圆规机构的工作原理 (8)

2.3 椭圆形成轨迹分析 (9)

2.4实现椭圆轨迹的分析 (9)

3椭圆规机构各部件的设计 (10)

3.1十字板的设计 (10)

3.2滑块的设计 (11)

3.3滑块杆的设计 (12)

3.4 圆柱销的设计 (13)

3.5 机构简图 (14)

4 椭圆仪数据分析

4.1 数据表格 (16)

4.2 工程图 (17)

结束语 (18)

参考文献 (19)

1.概述

对于机械专业类的学生和岗位来说，绘图是必不可少的经常性工作。在数学中，椭圆是平面上到两个固定点的距离之和是常数的轨迹。这两个固定点叫做焦点。它是圆锥曲线的一种，即圆锥与平面的截线。椭圆在方程上可以写为标准式x²/a²+y²/b²=1。对于一般的直线、圆弧或圆，利用直尺、圆规即可马上绘制，但在绘制椭圆的时候，一般的作法是利用“四弧连接原理”借助圆规绘制、甚至徒手绘图，可以近视画出来，但毕竟最近似的也不光滑而且难看又费时。如果有椭圆绘图仪，就可以方便地进行椭圆绘制，而且光滑好看。这里介绍本人设计的一种椭圆绘图仪及其使用说明。

椭圆规机构的设计涉及原理设计、结构设计及机械加工等多方面专业知识，通过对常用结构件或装置的分析，可以检验我对本专业相关基础专业知识掌握情况，学会理论联系实际，提高综合知识应用能力，通过独立完成设计内容，为未来就业打下一定基础。但是由于水平有限，在整个设计过程中难免有不足之处，还望老师加以批评指正。

1.1 本课题涉及的问题在国内（外）研究状况综述与发展趋势

Apollonius 所著的八册《圆锥曲线》(Conics)集其大成，可以说是古希腊几何学一个登峰造极的精擘之作。今日大家熟知的 ellipse（椭圆）、parabola（抛物线）、hyperbola（双曲线）这些名词，都是 Apollonius 所发明的。当时对于这种既简朴又完美的曲线的研究，乃是纯粹从几何学的观点，研讨和圆密切相关的这种曲线；它们的几何乃是圆的几何的自然推广，在当年这是一种纯理念的探索，并不寄望也无从预期它们会真的在大自然的基本结构中扮演著重要的角色。此事一直到十六、十七世纪之交，开普勒（Kepler）行星运行三定律的发现才知道行星绕太阳运行的轨道，乃是一种以太阳为其一焦点的椭圆。开普勒三定律乃是近代科学开天辟地的重大突破，它不但开创了天文学的新纪元，而且也是牛顿万有引力定律的根源所在。由此可见，圆锥截线不单单是几何学家所爱好的精简事物，它们也是大自然的基本规律中所自然选用的精要之一。椭圆规有着广泛的应用,但其作图颇为繁琐,且不易准确.多年来国内外有不少人从事这方面的探讨和研究。它属于一种画椭圆的工具，适用于教学、工程制图、工程制造以及需要画椭圆的地方。只要已知椭圆的长轴、短轴、焦距三个量中的两个量，即可准确画出具有准确焦点位置的椭圆。本设计实用新型具有制作简单、使用方便、画出来的椭

圆精确、应用领域广等特点。

椭圆规机构的设计制作涉及原理设计、结构设计及机械加工制造等多方面专业知识，通过对常用结构件或装置的分析，可以检验学生对本专业相关基础专业知识掌握情况，学会理论联系实际，提高综合知识应用能力，通过独立完成设计内容，为未来就业打下一定基础。椭圆规机构的设计主要是其零部件的设计制作，所制作零件应符合造价低廉、设计及制作简易等条件，以便适用与学生。

现代机械设计中，为了适应日益激烈的市场竞争，公司为了快速地占领市场，实现企业效益，必须要使用快速的设计方法。现代公司机械设计过程中，很多都使用三维软件进行设计，并进行调试，使椭圆规机构的结构简单，转动灵活，适用方便，减少设计周期，降低设计成本。

1.2 本小组搜集到的其他绘画椭圆的方案

1.两个图钉，一个绳子，一直笔，就可以了。两个图钉固定绳子的两端，注意不要把绳子绷紧，然后用笔尖将绳子抻直，移动笔就可以了。因为椭圆的定义是：到两点的距离之和等于定长的点的集合。

2.用圆规做出两个同心圆，最好一大一小，然后以二圆圆心建立坐标轴，然后连接端点，尽量平滑。

3.采用双滑块连杆机构的工作原理。动杆联接两回转副，固定导杆联接两移动副，导杆呈十字形，动杆上各点轨迹为长短径不同的椭圆。

方案分析：

第一种方案虽然是利用椭圆的原理去绘画椭圆，但所用的工具太多，不方便携带。两个图钉，一个绳子，一直笔去画椭圆，存在较大误差，因为在画的过程中不好掌握方向，太灵活了。第二种方案虽然所用工具简单，每个同学都会有圆规和铅笔，如果去画光滑的曲线，相必能画好的同学不会太多吧！而且最后还要用橡皮去修饰干净，太过繁琐。第三种方案采用的是双滑块机构，本机构具有制作简单,使用方便,画出来的椭圆精确的特点,有较广的应用领域和市场前景。

其它椭圆工具

图上这种工具和我们小组设计的椭圆工具类似，但相对于我们的设计，这个工具太过复杂。设计的目的是追求简便的方法，实现最大的作用，我们设计的出发点是实现简单的椭圆绘制，无需非常精确，而且在制作过程中不要求复杂，这是我们的设计理念。我们的优点是，结构简单，使用方便，携带方便，最重要是