一种多功能新型画规及其在容器制造中的应用

　　容器制造中，在筒体或封头上开圆孔和进行椭圆板件的制作都是常遇到的工作，而这一工作的首要问题就是划线板样。普通画规近似作图法进行划线板样，存在作图误差，且操作烦琐，效率低。为此，设计了一种新式画规，此画规在具有普通画规功能的基础之上，有效地解决了上述问题。

　　1 结构与原理

　　1.1 结构组成

　　该多功能新型画规主要由定心轴、滑套、平行四边形机构、锁紧机构、划针等组成(见图1)。

　　平行四边形机构在滑套带动下可沿定心轴上下移动;由平行四边形机构的不特定性来调节划针与定心轴的半径大小;当锁紧一铰点时，平行四边形机构刚化成一体，可使划针所在轴线与定心轴线始终保持平行且距离不变即半径不变。

　　1.2 原理

　　1.2.1 用画规绘制椭圆的原理

　　(1)几何依据：平面截断圆柱面时，由于截平面与圆柱面轴线的相对位置不同，将得出形状不同的截交线。如图2，当截平面P垂直于圆柱轴线时，截交线为圆周(图2(a));截平面 P 平行于圆柱轴线时，截交线为矩形(图2(b));截平面P 倾斜于圆柱轴线时，截交线为椭圆(图2(c))，其短轴为平行于正圆柱底面的那条直径，长轴为最高和最低截交点间连线，同时从图可以看出，椭圆还相当于圆柱的底圆在平面P上的斜投影，其透射线即为圆柱面上互相平行的素线[1]。

　　(2)绘制原理：如图1 所示，设画规定心轴与平面倾斜角度为β;a 为画规半径，即划针轴线与定心轴轴线间距离。当绕定心轴旋转平行四边形结构时，形成以划针轴线为母线，定心轴为轴线，半径为a 的圆柱体。由于平行四边形结构可沿定心轴上下移动，因而可保证划针始终与纸面接触，同时划针轨迹始终在上述圆柱体表面上，因而划针轨迹可认为是与圆柱体倾斜 β 角的平面与圆柱体表面的交线即椭圆。

    由图示可知：OA为长半轴(设为b)，过O作OD⊥AC，在Rt△OAD中，sin∠OAD=OD/OA=a/b，∴ 倾角β=∠OAD=arcsin(a/b)。

　　因此，当已知椭圆长、短轴后，便可根据上式确定画规倾角，从而绘制出椭圆。

　　1.2.2 用画规在筒体或封头上开圆孔的原理

　　(1)几何依据：在筒体或封头上开孔，就相当于圆柱与筒体圆柱或封头曲面相贯，所要作开孔线正是二者的相贯线。

　　(2)绘制原理：如图3所示，原理同椭圆的绘制原理相似，只是将图1 中的平面变为曲面。当平行四边形结构绕定心轴旋转时形成一圆柱且划针始终与基体表面相接触，划针轨迹即为旋转形成的圆柱与基体曲面的共有线，也就是相贯线。所开孔半径(沿线切割)即是画规划针轴线与定心轴轴线间的距离。