一种多功能尺规的设计

汪陆军　孙江　徐从军　曹传宝　张建梅

【摘 要】一种能够提高使用者工作效率的多功能尺规，它是将教杆、圆规、直尺、三角板、量角器的功能集于一身，减少使用者在工作时对于各种尺规的替换，通过功能转换提高使用者的工作效率。

【关键词】尺子；圆规；多功能

1 多功能尺规研制背景及意义

在我们的课堂学习中，有时老师需要带着圆规、多个三角板等去上课，使用和存放十分不方便；圆规的定心针暴露在外，危险系数比较高；很多的时候老师基本不带教杆，会用很大的三角板或圆规来充当教杆，不仅长度不够，而且使用不方便；老师的一堆教课工具，对学生不具有吸引性，很难提高他们的学习兴趣。为此，我们设计出一种结构简单、便于操作、体积小巧、使用携带方便、安全系数高的多功能尺规。

2 多功能尺规整体的结构和功能

2.1 多功能尺规的直尺和教杆功能

如图1所示，多功能尺规包括相互铰接连接的第一尺板1和第二尺板2，以及用于连接第一尺板1和第二尺板2的斜尺板3。在第一尺板1和第二尺板2的外边缘均设置有刻度，在斜尺板3上设置有角度刻度。第一尺板1和第二尺板2可以在铰接部位对齐，使第一尺板1和第二尺板2变成一根长的直尺或者教杆。为了在第一尺板和第二尺板2对接后能够固定，在第一尺板1的前端设置有连接插销13以及放置插销13的插销孔，插销可在插销孔内滑动，在第二尺板2的前端设置有与所述连接插销13对应的插销孔21。当第一尺板1和第二尺板2对接后插销13的前端插入插销孔21后将第一尺板1和第二尺板2固定连接。如果多功能尺规的第一尺板1和第二尺板2均设置为50cm，在测量50cm长度内的物体，可以直接测量，当物体大于50cm时，可以将第一尺板1和第二尺板2打开成一条直线，然后推动旁边的连接插销，就可以固定出一个长为100cm的长尺。作短教杆时，第一尺板1和第二尺板2叠在一起可直接使用，当需要指远处的物体时，可以用打开长尺相同的方式，把作品变成长教杆。

2.2 多功能尺规的三角板功能

为了能使斜尺板3能够滑动，在第一尺板1上设置有滑道11，在滑道11内设置有滑动块12。斜尺板3的一端铰接连接在所述滑动块12上。在斜尺板3的另一端设置有凸钮，在第二尺板2的中部设置有与凸钮对应的定位孔。在不使用斜尺板3组成三角板时，斜尺板3位于滑道11内，当需要组成三角板时，将斜尺板3的凸钮按入第二尺板2的中部设置有与凸钮对应的定位孔即可。凸钮和定位孔采用衣服上使用的字母按压扣结构。把多功能尺规的斜尺板推到不同的位置固定起来，不仅可以形成30°、45°、60°、90°的传统三角板，还可以形成部分整10°的角的三角板。在斜尺板上我们每10°做了一个标志，也就是说可以形成30°到90°不同大小的三角板。然后就可以做出想要的图形。

2.3 多功能尺规的圆规功能和隐藏式定心针的设计。

在第一尺板1的末端设置有定心装置4（图2）。定心装置4包括板体41、位于板体41侧面的方形凸钮42和位于板体41底部的定心针43。如图所示，在第一尺板1的底部为两个平行板，板体41位于两个平行板中间。在至少一个平行板上设置有条形通孔14，且在条形通孔14上设置有圆形通孔15，方形凸钮42穿过条形通孔14。当方形凸钮42位于圆形通孔15内时，板体41可以以方形凸钮为中心转动。平时定心装置的定心针43藏于第一尺板1内，当需要时，后拉板体41，当方形凸钮42位于圆形通孔15内后转动板体180°，使定心针43转向外侧，然后将方形凸钮42推向条形通孔14即可，其使用状态如图3所示。

在第二尺板2的末端设置有粉笔夹持装置（图3）。粉笔夹持装置包括两个半圆弧型弹性片51，且两个半圆弧型弹性片51组成一个前端张口大后端小的喇叭形，且在一个半圆弧型弹性片51的上方设置有一个顶紧螺栓52，在第二尺板2上设置有滑道22，顶紧螺栓52可以沿着滑道22滑动，顶紧螺栓52向前推，则顶紧螺栓的底部下压半圆弧型弹性片51，使其夹紧粉笔6。还可以在画圆时借助斜尺板的固定，防止画圆过程中圆规的两臂距离改变造成的半径变化。

2.4 多功能尺规的量角器功能

若把多功能尺规的第一尺板1和第二尺板2用斜尺板3垂直固定，就可以成为一个量角器，斜尺板上的角度刻度是在斜尺板相对于第一尺板和第二尺板铰接处为圆心每1°画一个点；每5°画一个中长线；每10°画一个长线；每20°标一个数字。这样小于90°的角可以一次性画出、读出。也可用测量余角的方法来测量钝角的角。

3 结论

本文设计的多功能尺规结构简单、便于操作，功能齐全集圆规、量角器、直尺、教杆多功能于一身，定心针回转到内部安全系数高、长方体结构外形美观，更有利于在全国各类院校的授课学习使用，既方便老师携带、使用、高效快速的教学，使课堂更加具有吸引力；又能提高同学们对科技的认识，以及他们对机械的向往，提高学习积极性。容易受到社会和学校的认可和重视，具有很好的市场推广价值。

【参考文献】

[1]张福昌，张寒凝.折叠及折叠家具[J].科学技术，2002（04）.

[2]孙成通.机械制造技术基础[M].山东人民出版社，2012，03.

[责任编辑：杨玉洁]