本发明涉及一种标准椭圆作图仪，解决的方案是：包括底板，底板安装有两个定位块，定位块上有竖向设置的盲孔，盲孔内插装有圆柱体，圆柱体的柱形面上有倾斜设置的滑槽；盲孔的内缘面上固定有导向半球，导向半球置于滑槽内；底板的右侧有连接件，连接件的左侧面上卡装有随动转子，连接件上插装有竖向设置的绘图笔；随动转子左端面上设有穿绳孔，穿绳孔内穿有定位绳，定位绳的两端经穿绳孔穿出后分别固定在两个圆柱体的上部。本发明操作简单，不仅能够得到标准的椭圆图形，且在绘图过程中，圆柱体自身旋转并产生上下移动，使绘图笔与两个定点位于同一直线时，绳子自动上下交错并在随动转子作用下调换左右位置，定点不对绳子产生阻挡。
1.一种标准椭圆作图仪，其特征在于，包括底板（1），底板（1）上安装有两个定位块（2），定位块（2）上有竖向设置的盲孔，盲孔内插装有圆柱体（3），圆柱体（3）的外缘面上有倾斜设置的滑槽（4），盲孔的内缘面上固定有与滑槽（4）对应的导向半球（5），导向半球（5）置于滑槽（4）内，构成圆柱体（3）在盲孔内转动时，滑槽（4）在导向半球（5）上滑动，导向半球（5）使圆柱体（3）上下移动的结构；
底板（1）的右侧有连接件（6），连接件（6）的左侧面上卡装有随动转子（7），构成随动转子（7）在连接件（6）的左侧面上转动的结构，连接件（6）上插装有竖向设置的绘图笔（8）；
随动转子（7）左端面上设有穿绳孔，穿绳孔内穿有定位绳（9），构成定位绳（9）在穿绳孔内滑动的结构；定位绳（9）的两端经穿绳孔穿出后分别固定在两个圆柱体（3）的上部。
2.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，底板（1）的上端面有水平设置的直槽，定位块（2）置于直槽内，构成定位块（2）在直槽内滑动的结构。
3.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，滑槽（4）为沿圆柱体（3）的斜切面与柱形面的交线设置并首尾贯穿的槽状结构。
4.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，连接件（6）的左端面设有内大外小并水平设置的柱形卡槽，随动转子（7）的右端面设有与柱形卡槽对应的柱形凸台，柱形凸台置于柱形卡槽内，构成随动转子（7）在连接件（6）内转动的结构。
5.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，随动转子（7）左端面上设有两个凹槽，两个凹槽的底部圆滑连通构成穿绳孔，穿绳孔内穿有定位绳（9），定位绳（9）的两端分别从两个凹槽中穿出，构成定位绳（9）在穿绳孔内滑动的结构。
6.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，定位块（2）的前缘面上有插装在定位块（2）上并竖向设置的定位栓（10），构成定位栓（10）在定位块（2）内上下滑动的结构；底板（1）的前部设有定位滑槽（11），定位栓（10）的底部有与定位滑槽（11）的宽度对应的定位脚（12），构成定位栓（10）随定位块（2）在底板（1）上滑动停止时，定位脚（12）插入定位滑槽（11）内使定位块（2）摩擦锁止的结构。
7.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，圆柱体（3）上设有置于定位块（2）上方的水平通孔，定位绳（9）的一端穿入水平通孔内，构成定位绳（9）在水平通孔内滑动的结构；水平通孔的一侧有旋入定位块（2）内并与定位绳（9）接触的第一定位螺钉（13）。
8.根据权利要求1所述的一种标准椭圆作图仪，其特征在于，绘图笔（8）的一侧有旋入连接件（6）内并与绘图笔（8）接触的第二定位螺钉（14）。
一种标准椭圆作图仪
技术领域
[0001] 本发明涉及数学模型，特别是一种标准椭圆作图仪。
背景技术
[0002] 在数学教学领域，为了方便理解或简化教学步骤，通常用特定的数学模型来表示和表达特定的术语或数学关系。椭圆曲线作为一种典型的数学模型，虽有明确定义和数学公式，但其标准曲线不易被准确绘制。目前已有的技术可以在一定程度上方便地绘制近似椭圆，但与标准椭圆曲线仍有较大误差。而在实际教学中，为了得到形状标准的椭圆图形，通常要先确定椭圆的两个定点和长短半径，然后用尺规和绳子搭配，将绳子的两端固定在两个定点上，绳子上的任意点围绕两个定点旋转得出椭圆图形；这种绘图方法虽然准确，但在绳子上的任意点旋转时，当该任意点与两个定点位于同一直线时，一个定点将对绳子的移动形成阻挡，必须手动将绳子移动至另一侧才能继续进行绘制，操作极不不便。同时由于两个定点的定位和绳子上的任意点的旋转都需要手动操作，在绘制较大的椭圆时，往往需要两个人配合作图，且这种绘制椭圆的方法，在绳子上的任意点旋转的过程中，两个定位点极易因受力过大而导致移动，使绘图中止且需再次定位，极大地浪费了课时时间。
发明内容
[0003] 针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种标准椭圆作图仪。
[0004] 其解决的技术方案是：包括底板，底板上安装有两个定位块，定位块上有竖向设置的盲孔，盲孔内插装有圆柱体，圆柱体的外缘面上有倾斜设置的滑槽，盲孔的内缘面上固定有与滑槽对应的导向半球，导向半球置于滑槽内，构成圆柱体在盲孔内转动时，滑槽在导向半球上滑动，导向半球使圆柱体上下移动的结构；
[0005] 底板的右侧有连接件，连接件的左侧面上卡装有随动转子，构成随动转子在连接件的左侧面上转动的结构，连接件上插装有竖向设置的绘图笔；
[0006] 随动转子左端面上设有穿绳孔，穿绳孔内穿有定位绳，构成定位绳在穿绳孔内滑动的结构；定位绳的两端经穿绳孔穿出后分别固定在两个圆柱体的上部。
[0007] 本发明结构巧妙，操作简单，不仅能够得到标准的椭圆图形，且绳子在随绘图笔发生移动的过程中，固定绳子两端的圆柱体自身产生上下移动，使绘图笔与两个定点位于同一直线时，绳子自动上下交错并在随动转子作用下调换左右位置，定点不对绳子产生阻挡，椭圆绘制一次完成。
附图说明
[0008] 图1为本发明的主视图。
[0009] 图2为本发明的俯视图。
[0010] 图3为本发明的仰视图。
[0011] 图4为本发明的右视剖面图。
[0012] 图5为本发明的图1中A部分的放大视图。
[0013] 图6为本发明的图3中B部分的放大视图。
具体实施方式
[0014] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
[0015] 由图1至图6给出，本发明包括底板1，底板1上安装有两个定位块2，定位块2上有竖向设置的盲孔，盲孔内插装有圆柱体3，圆柱体3的外缘面上有倾斜设置的滑槽4，盲孔的内缘面上固定有与滑槽4对应的导向半球5，导向半球5置于滑槽4内，构成圆柱体3在盲孔内转动时，滑槽4在导向半球5上滑动，导向半球5使圆柱体3上下移动的结构；
[0016] 底板1的右侧有连接件6，连接件6的左侧面上卡装有随动转子7，构成随动转子7在连接件6的左侧面上转动的结构，连接件6上插装有竖向设置的绘图笔8；
[0017] 随动转子7左端面上设有穿绳孔，穿绳孔内穿有定位绳9，构成定位绳9在穿绳孔内滑动的结构；定位绳9的两端经穿绳孔穿出后分别固定在两个圆柱体3的上部。
[0018] 为了使定位块2达到更好的位置调节效果，所述的底板1的上端面有水平设置的直槽，定位块2置于直槽内，构成定位块2在直槽内滑动的结构。
[0019] 为了使圆柱体3达到更好的上下移动的效果，所述的滑槽4为沿圆柱体3的斜切面与柱形面的交线设置并首尾贯穿的槽状结构。
[0020] 为了使随动转子7获得更好的转动效果，所述的连接件6的左端面设有内大外小并水平设置的柱形卡槽，随动转子7的右端面设有与柱形卡槽对应的柱形凸台，柱形凸台置于柱形卡槽内，构成随动转子7在连接件6内转动的结构。
[0021] 为了使定位绳9在穿绳孔内达到更好的滑动效果，所述的随动转子7左端面上设有两个凹槽，两个凹槽的底部圆滑连通构成穿绳孔，穿绳孔内穿有定位绳9，定位绳9的两端分别从两个凹槽中穿出，构成定位绳9在穿绳孔内滑动的结构。
[0022] 为了使定位块2达到更好的定位效果，所述的定位块2的前缘面上有插装在定位块2上并竖向设置的定位栓10，构成定位栓10在定位块2内上下滑动的结构；底板1的前部设有定位滑槽11，定位栓10的底部有与定位滑槽11的宽度对应的定位脚12，构成定位栓10随定位块2在底板1上滑动停止时，定位脚12插入定位滑槽11内使定位块2摩擦锁止的结构。
[0023] 为了使定位绳9达到更好的定位效果，所述的圆柱体3上设有置于定位块2上方的水平通孔，定位绳9的一端穿入水平通孔内，构成定位绳9在水平通孔内滑动的结构；水平通孔的一侧有旋入定位块2内并与定位绳9接触的第一定位螺钉13。
[0024] 为了使绘图笔达到更好的定位效果，所述的绘图笔8的一侧有旋入连接件6内并与绘图笔8接触的第二定位螺钉14。
[0025] 为了保证本发明的使用效果：
[0026] 当绘图笔8与两个定点位于同一直线并位于两个定点右侧时，左侧的导向半球5位于圆柱体3上的滑槽4的最低点，即左侧的圆柱体3位于最高点，右侧的导向半球5位于圆柱体3上的滑槽4的最高点，即右侧的圆柱体3位于最低点，该状态下右侧的圆柱体3对定位绳9不产生阻挡；
[0027] 当绘图笔8与两个定点位于同一直线并位于两个定点左侧时，右侧的导向半球5位于圆柱体3上的滑槽4的最低点，即右侧的圆柱体3位于最高点，左侧的导向半球5位于圆柱体3上的滑槽4的最高点，即左侧的圆柱体3位于最低点，该状态下左侧的圆柱体3对定位绳9不产生阻挡；
[0028] 当绘图笔8位于两个定点连线的中垂线上时，左右两侧的圆柱体3的高度相等。
[0029] 本发明使用时，将底座1放置在作图平面上，调整两个定位块2的距离；根据椭圆的数学公式：
[0030] 当定点位于x轴时，椭圆的长半径为a，短半径为b，两个定点之间的距离为2c；则：
[0031] x2/a2+y2/b2=1；
[0032] a2=b2+c2；
[0033] 根据已确定的长短半径，得出两个定点之间的距离2c，即两个定位块之间的中心距为2c；使绘图笔8位于两个定点连线即两个定位块2中心连线的中垂线上，此时绘图笔8的笔尖到两个定点连线的距离即所绘制椭圆的短半径，根据短半径将绘图笔8定位于短半径的上端点即椭圆的最上点，旋松第一定位螺钉13，将定位绳9的两端拉紧并旋紧第一定位螺钉13，此时绘图笔8左右两侧的位于定位块2和绘图笔8之间的绳长相等；保持绘图笔8垂直于作图平面并保持定位绳9处于实时张紧状态，向左或向右移动绘图笔8即可绘制出所需要的椭圆图形。
[0034] 以向右移动绘图笔8即顺时针移动绘图笔8为例：根据椭圆的定义，当绘图笔8移动时，两个定位块2之间的绳长保持不变，即绳长L=2a；绘图笔8向右移动时，定位绳9在穿绳孔内向左滑动使绘图笔8左侧的绳长增加而右侧的绳长相应减少；同时绘图笔8的移动使其左右两侧的定位绳9分别绕两个定位点产生转动，定位绳9的转动使圆柱体3在定位块2内同向转动，圆柱体3上的滑槽4在导向半球5上产生滑动并使圆柱体上下移动。
[0035] 当绘图笔8向右移动，左侧的圆柱体3在定位绳9的转动作用下顺时针转动，同时滑槽4在导向半球5上滑动使左侧的圆柱体3上升；右侧的圆柱体3在定位绳9的转动作用下顺时针转动，同时滑槽4在导向半球5上滑动使左侧的圆柱体3下降。
[0036] 由于绘图笔8向右移动时，其两侧的定位绳9的水平方向的夹角逐渐变小，同时左右两侧的圆柱体3的上下移动使绘图笔8两侧的定位绳9的上下夹角逐渐增大，因此位于穿绳孔两侧的两段定位绳9产生扭转，而定位绳9的实时张紧状态使其扭转经穿绳孔传递至随动转子7上，并使随动转子7在连接件6上实时旋转来抵消定位绳9的扭转。
[0037] 当绘图笔8移动至椭圆最右点时，左侧的圆柱体3上升至最高点，右侧的圆柱体3下降至最低点，随动转子7旋转90°使位于穿绳孔两侧的长短两段定位绳9上下并列，此时右侧的圆柱体3位于定位绳9的长段的下方，不对定位绳9产生阻挡；
[0038] 继续沿顺时针移动绘图笔8，此时绘图笔8的移动方向变为向左移动，该过程中圆柱体3的运动情况与上述情况相反，当绘图笔8移动至椭圆的最下点时，左右两侧的圆柱体3高度相同。
[0039] 根据上述运动情况，当绘图笔8位于椭圆最左点时，左侧的圆柱体3位于最低点，右侧的圆柱体3位于最高点，定位绳9的长短两段上下并列，此时左侧的圆柱体3位于定位绳9的长段的下方，不对定位绳9产生阻挡。
[0040] 当绘图笔8旋转一周回到起始点时，得到完整的椭圆图形。
[0041] 当反方向绘制椭圆图形时，运动情况与上述情况相反，得出的椭圆图形一致。
[0042] 本发明绘制椭圆曲线时，由于圆柱体3的上下移动会使定位绳9产生上下夹角，因此存在一定的误差，在保证本发明正常使用的情况下，圆柱体3的最高点和最低点之间的高度差越小，定位绳9的上下夹角越小，其产生的误差也越小。
[0043] 本发明结构巧妙，操作简单，不仅能够得到标准的椭圆图形，且绳子在随绘图笔发生移动的过程中，固定绳子两端的圆柱体自身产生旋转并上下移动，使绘图笔位于椭圆长半径端点处时，绳子的两段上下交错；同时随动转子的实时旋转保证了绳子的两段可以不断调整相对位置并在椭圆长半径端点处上下并列，因此在绘制过程中定点不对绳子产生阻挡且绳子本身不发生缠绕，椭圆绘制一次完成；该方法绘制的椭圆不仅形状准确，而且绘制过程中使同学们更加直观地理解了椭圆的定义。
