一种高等数学专用绘图装置

技术领域

本发明涉及技术圆规领域，尤其涉及一种高等数学专用绘图装置。

背景技术

高等数学指相对于初等数学而言，数学的对象及方法较为繁杂的一部分，广义地说，初等数学之外的数学都是高等数学，也有将中学较深入的代数、几何以及简单的集合论初步、逻辑初步称为中等数学的，将其作为中小学阶段的初等数学与大学阶段的高等数学的过渡，通常认为，高等数学是由微积分学，较深入的代数学、几何学以及它们之间的交叉内容所形成的一门基础学科，主要内容包括：极限、微积分、空间解析几何与线性代数、级数、常微分方程。

高等数学的学习过程中需要使用到圆规进行圆形、弧形图形的绘制，现有的圆规种类多样，而在教师进行高等数学的教学工作时通常使用体积较大的圆规进行操作，现有的此种教师教学用圆规通过在相互铰接的两个支腿中的一个支腿上固定一个针脚完成定心画圆的工作，而针脚通常较为尖锐，每次使用完需要采用塑料套子将其盖住，而日常使用中塑料套子非常容易丢失，从而导致在非画图操作阶段，针脚时长是处于暴露的状态，而教师在收纳携带过程中则容易被扎伤，受到伤害，同时现有的圆规的针脚多采用铁质，由于长期裸露容易在表面产生锈蚀，同时由于针脚长期抵紧做图面进行定心画圆工作也容易导致其针头钝化，从而导致画图时不能够牢固的扎入画图面，从而容易在画圆时发生打滑现象，影响绘图操作。

因此，有必要提供一种新的高等数学专用绘图装置解决上述技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高等数学专用绘图装置。

本发明提供的一种高等数学专用绘图装置，包括第一支腿和与第一支腿转动连接的第二支腿，所述第一支腿的中部形成有内腔，所述内腔中的下端部分中活动安装有针脚，所述针脚具有容纳在内腔中的第一状态以及裸露在第一支腿底部的第二状态，所述内腔的内壁与针脚位置对应的部分固定有弹片，所述弹片具有压紧在针脚表面的趋势，所述弹片的表面固定有打磨垫，所述针脚与打磨垫的外部挤压接触，所述内腔中设置有驱动装置，所述驱动装置由用于在展开或者闭合第一支腿和第二支腿的同时驱动针脚在第一状态和第二状态之间切换的推动组件，以及安装在推动组件端部的用于在针脚切换状态的同时驱动其转动进行打磨工作的转动组件组成，所述第二支腿的上端对称固定有连接轴，所述连接轴的一端通过轴承与第一支腿的侧壁转动连接并贯穿第一支腿延伸至内腔中。

优选的，所述推动组件包括长传杆、齿条、滑槽、伸缩块、活动齿、弹簧、传动轴、从动齿轮、主动齿轮和第三齿轮，所述内腔的一侧滑动连接有长传杆，所述转动组件的一端与长传杆的底部转动连接，所述长传杆的上端固定有齿条，所述齿条的两端对称开设有滑槽。

优选的，所述第二支腿的中部形成有容纳槽，所述连接轴与容纳槽的内壁固定，所述第一支腿和第二支腿具有合拢状态以及展开状态，所述第一支腿和第二支腿处于合拢状态时第一支腿置于容纳槽中，且第一支腿和第二支腿处于合拢状态时针脚位于容纳在内腔中的第一状态。

优选的，所述滑槽的内壁滑动连接有伸缩块，所述伸缩块处于齿条外侧的一端面上固定有活动齿，所述滑槽的内壁上固定有弹簧，所述弹簧的端部与伸缩块的表面固定，所述内腔的上端通过轴承转动连接有传动轴，所述传动轴的两端对称固定有从动齿轮，所述连接轴位于内腔中的一端固定有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接，所述传动轴的中部固定有第三齿轮，所述第三齿轮与齿条啮合连接。

优选的，所述内腔一侧的内壁上等距固定有若干个定滑套，所述长传杆与若干个定滑套的内壁滑动连接，所述长传杆的外壁固定有限定柱，且限定柱位于两个定滑套之间。

优选的，所述转动组件包括螺旋杆、固定块和螺旋槽，所述长传杆远离齿条的一端通过轴承转动连接有螺旋杆，所述内腔内壁的下端固定有固定块，所述固定块的中部形成有与螺旋杆相配合的螺旋槽，所述针脚的顶部与螺旋杆的端部固定。

优选的，所述第一支腿位于连接轴长度方向上的两个相对侧壁上均以连接轴的轴心为中心等角度固定有第一限位齿，所述容纳槽相对的两个内壁上均以连接轴的轴线为中心等角度固定有第二限位齿，所述第一限位齿和第二限位齿相配合，且第二限位齿具有弹性形变能力。

优选的，所述针脚的底部呈圆锥状设置。

优选的，所述第二支腿外壁上端棱角处开设有倒圆角。

与相关技术相比较，本发明提供的高等数学专用绘图装置具有如下有益效果：

1、本发明通过在第一支腿中设置内腔，且针脚能够收缩至内腔中，从而能够有效的保护使用者在收纳携带圆规的过程中不受到针脚的伤害，有效的避免在收纳携带时被针脚扎伤的情况发生。

2、本发明通过设置驱动装置使得在撑开第一支腿和第二支腿时即能够同时将针脚伸出，从而不需要单独操作完成针脚的伸出工作，节省了操作步骤，方便进行使用；

3、本发明通过设置的驱动装置使得在第一支腿和第二支腿合拢时即可以同时将针脚收缩到内腔中，相较于传统的采用塑料盖子盖住针脚的方式容易因为合拢后忘记盖盖子以及盖子丢失导致针脚裸露而言，保障了针脚收缩的及时性，进而提高了收纳携带圆规时的安全性，同时也能够节省操作步骤；

4、本发明通过设置的驱动装置、弹片和打磨垫使针脚在伸出内腔以及收缩至内腔的过程中均能够转动进行打磨工作，在伸出时，针脚始终压紧在打磨垫的表面，同时便伸出边旋转，从而进行伸出时的打磨工作，而在收缩时能够同样的边旋转边收缩进行打磨工作，保证了针脚的尖锐度，降低了针脚钝化的概率以及绘图时发生打滑现象的概率，提高了制图时的稳定性，同时由于打磨工作能够在针脚的伸出收缩时同步进行，不需要单独进行打磨工作，从而进一步的节省了操作步骤，方便绘图人员进行使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的展开状态结构示意图；

图3为本发明的第二限位齿位置结构示意图；

图4为本发明的第一限位齿位置结构示意图；

图5为本发明的推动组件位置示意图；

图6为本发明的A处放大图；

图7为本发明的推动组件结构示意图之一；

图8为本发明的推动组件结构示意图之二；

图9为本发明的定滑套位置结构示意图；

图10为本发明的B处放大图；

图11为本发明的转动组件结构示意图；

图12为本发明的连接轴位置结构示意图。

图中标号：1、第一支腿；2、第二支腿；3、内腔；4、针脚；5、弹片；6、打磨垫；7、驱动装置；8、推动组件；81、长传杆；82、齿条；83、滑槽；84、伸缩块；85、活动齿；86、弹簧；87、传动轴；88、从动齿轮；89、主动齿轮；810、第三齿轮；9、转动组件；91、螺旋杆；92、固定块；93、螺旋槽；10、连接轴；11、容纳槽；12、定滑套；13、限定柱；14、第一限位齿；15、第二限位齿。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

请参阅图1至图12，本发明实施例提供的一种高等数学专用绘图装置，包括第一支腿1和与第一支腿1转动连接的第二支腿2，第二支腿2外壁上端棱角处开设有倒圆角，第一支腿1的中部形成有内腔3，第二支腿2的中部形成有容纳槽11，第一支腿1和第二支腿2具有合拢状态(如图1所示)以及展开状态(如图2所示)，第一支腿1和第二支腿2处于合拢状态时第一支腿1置于容纳槽11中，所容纳槽11内壁的上端对称固定有连接轴10，连接轴10的一端通过轴承与第一支腿1的侧壁转动连接并贯穿第一支腿1延伸至内腔3中，内腔3中的下端部分中活动安装有针脚4，针脚4的底部呈圆锥状设置，针脚4具有容纳在内腔3中的第一状态以及裸露在第一支腿1底部的第二状态，且第一支腿1和第二支腿2处于合拢状态时针脚4位于容纳在内腔3中的第一状态，通过在第一支腿1中设置内腔3，且针脚4能够收缩至内腔3中，能够有效保护使用者在收纳携带圆规的过程中不受到针脚4的伤害，内腔3的内壁与针脚4位置对应的部分固定有弹片5，弹片5具有压紧在针脚4表面的趋势，弹片5的表面固定有打磨垫6，针脚4与打磨垫6的外部挤压接触，内腔3中设置有驱动装置7，驱动装置7由用于在展开或者闭合第一支腿1和第二支腿2的同时驱动针脚4在第一状态和第二状态之间切换的推动组件8，以及安装在推动组件8端部的用于在针脚4切换状态的同时驱动其转动进行打磨工作的转动组件9组成，弹片5和打磨垫6的设置使得针脚4在伸出和收纳进内腔3的过程中都能够进行打磨工作，而驱动装置7的设置则使得针脚4在伸出和收缩的同时能够进行转动，使得针脚4端部打磨的更为全面，从而保障了针脚4的尖锐性，降低其钝化的概率，同时由于针脚4的伸出收缩工作、第一支腿1和第二支腿2的合拢和展开工作以及打磨工作能够一次同步进行，从而极大的节省了操作步骤，方便进行使用。

第一支腿1位于连接轴10长度方向上的两个相对侧壁上均以连接轴10的轴心为中心等角度固定有第一限位齿14，容纳槽11相对的两个内壁上均以连接轴10的轴线为中心等角度固定有第二限位齿15，第一限位齿14和第二限位齿15相配合，且第二限位齿15具有弹性形变能力，设置的第一限位齿14与第一限位齿14相互配合能够对第一支腿1和第二支腿2之间的角度进行定位，通过对第一支腿1和第二支腿2施加展开或者闭合的力度使得第一限位齿14和第二限位齿15相互抵紧，而后第二限位齿15受力发生弹性形变，最终第一限位齿14和第二限位齿15相互从对方的表面滑过，而后第二限位齿15再次交错在相邻的第一限位齿14之间时则恢复形状，而后停止施加力，则通过第一限位齿14和第二限位齿15的卡合使得第一支腿1和第二支腿2调节好的角度被稳定的固定住，且需要强调的是，在第一支腿1和第二支腿2展开使得针脚4伸出，而后推动第一支腿1使得针脚4扎在作图面上，此状态下抵住第一支腿1保证针脚4稳定定心画图的力远小于驱动第一限位齿14和第二限位齿15相互滑过的力，从而保证在作图时第一支腿1和第二支腿2之间不会发生转动。

推动组件8包括长传杆81、齿条82、滑槽83、伸缩块84、活动齿85、弹簧86、传动轴87、从动齿轮88、主动齿轮89和第三齿轮810，内腔3的一侧滑动连接有长传杆81，内腔3一侧的内壁上等距固定有若干个定滑套12，长传杆81与若干个定滑套12的内壁滑动连接，长传杆81的外壁固定有限定柱13，且限定柱13位于两个定滑套12之间，定滑套12使得长传杆81能够稳定的在内腔3中进行滑动，而设置的限定柱13能够对长传杆81进行限位，转动组件9的一端与长传杆81的底部转动连接，长传杆81的上端固定有齿条82，齿条82的两端对称开设有滑槽83，滑槽83的内壁滑动连接有伸缩块84，伸缩块84处于齿条82外侧的一端面上固定有活动齿85，滑槽83的内壁上固定有弹簧86，弹簧86的端部与伸缩块84的表面固定，内腔3的上端通过轴承转动连接有传动轴87，传动轴87的两端对称固定有从动齿轮88，连接轴10位于内腔3中的一端固定有主动齿轮89，主动齿轮89与从动齿轮88啮合连接，传动轴87的中部固定有第三齿轮810，第三齿轮810与齿条82啮合连接，转动组件9包括螺旋杆91、固定块92和螺旋槽93，长传杆81远离齿条82的一端通过轴承转动连接有螺旋杆91，内腔3内壁的下端固定有固定块92，固定块92的中部形成有与螺旋杆91相配合的螺旋槽93，针脚4的顶部与螺旋杆91的端部固定。

使用时前展开第一支腿1和第二支腿2，而后进行画图，与展开同步进行的操作如下：

推动针脚4伸出：第二支腿2相对与第一支腿1展开转动时带动连接轴10转动，从而带动主动齿轮89转动，两个主动齿轮89分别拨动同轴的两个从动齿轮88转动，带动传动轴87转动，进而同轴带动第三齿轮810转动，进而拨动齿条82沿着内腔3内壁向下滑动，最终限定柱13抵紧在下端的定滑套12的外壁上，齿条82到位，而后第一支腿1和第二支腿2继续转动展开时，第三齿轮810只会拨动齿条82端部的活动齿85，而活动齿85不断的向靠近齿条82的一侧推动又不断的被弹簧86推回，使得第三齿轮810依旧能够转动而齿条82则不再移动，随着齿条82的被推动到位，推动螺旋杆91带动针脚4从内腔3中伸出，完成针脚4的露出工作；

驱动针脚4转动打磨，在齿条82、长传杆81、螺旋杆91和针脚4同步移动时，受到固定块92上的螺旋槽93的作用，使得螺旋杆91在移动的同时能够转动，而由于弹片5推动打磨垫6始终抵紧在针脚4的外侧，而螺旋杆91转动带动针脚4伸出并转动，从而使得针脚4在打磨垫6上转动进行全面的打磨；

综上，在展开第一支腿1和第二支腿2的同时完成了针脚4的伸出以及打磨工作，而需要强调的是，主动齿轮89与从动齿轮88的传动比为1比8，即在第一支腿1和第二支腿2展开达到22.5度时，此时主动齿轮89转动22.5度，带动从动齿轮88转动半圈完成，而同轴带动第三齿轮810转动半圈，从而进而拨动齿条82，最终针脚4完全伸出，即完成针脚4的完全伸出需要第一支腿1和第二支腿2之间的夹角达到22.5度，因而本申请提供的圆规能够绘图时的第一支腿1与第二支腿2的夹角需要大于22.5度，而教师在日常教学工作过程中由于需要保证较远处同学同样能够看到图像，因而绘制图形通常较大，故而本申请提供的圆规能够满足高等数学教学过程中的大部分绘图需要；

在收纳圆规前先合拢第一支腿1和第二支腿2，使得第一支腿1容纳在容纳槽11中，具体流程与上述相反，在合拢的同时针脚4伸缩进内腔3中，同时进行转动打磨工作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。