多功能制图教具的设计

覃智广 陈洪容 朱兴文

摘要：本设计根据现在教学制图工具的局限性，将教学用制圖工具往多功能化、小型化、人性化的方向设计，制作了一款集长尺、圆规、量角器、等腰直角三角形、30度直角三角形、画平行线六大功能于一体的新式教具制图产品，且重量轻便易于携带。

关键词：制图;教具;多功能

一、主要结构

该设计的主要结构由主转臂、副转臂、辅助尺和三个磁铁等组成，如图1示。

该设计的辅助尺是可以转动的，一来是方便画图时的使用，二来是不用时可收回和主转臂重合，便于携带。比如：

1、画三角形：辅助尺末端有一个磁铁可以和副转臂上的磁铁吸合，由于主转臂和副转臂处于90°所以辅助尺就可作为30°直角三角形和60°直角三角形的斜边。

2、画平行线：当主转臂和副转臂成90°，并且辅助尺和主转臂成90°，这时辅助尺和副转臂就成平行线了我们就可以轻易画出想要的平行线。由于辅助尺可以上下移动所以我们可以画出不同间距的平行线。

二、主要功能

本设计的多功能制图教具实物如图2，其具有六大主要功能：

功能一：圆规。

圆规的结构是由两转臂组成，在其中转臂脚装有尖针（主转臂），另一转臂脚装有粉笔（副转臂），两转臂的一端用螺丝固定在一起，这样，圆规就能张开或收拢，画出不同大小的圆。

功能二：等腰直角三角形。

在副转臂上通过精密的计算找到与辅助尺形成45°角的位置，打孔嵌入一颗强力磁铁，通过辅助尺的滑动固定到副转臂，便形成了等腰直角三角形，这样即可轻松快捷画出45°角或等腰直角三角形。

功能三：30°直角三角形。

在副转臂上通过精密的计算找到与辅助尺形成30°角的位置，打孔嵌入一颗强力磁铁，通过辅助尺的滑动固定到副转臂，便形成了等腰30°三角形，这样即可轻松快捷画出30°角、60°角或30°直角三角形。

功能四：平行线绘制。

将主转臂与副转臂转动至直角，并用插销将其固定成直角，滑动辅助尺到所需要画的平行线距离，并与主转臂形成直角，通过同位角相等的原理，实现辅助尺与副转臂保持平行。

功能五：量角器 。

以两个转臂分开与被测量角边重合，读出量角刻度上的度数，即可测量出角的度数。若需要画出某角度的角，将两臂分开至所需画的角度度数，即可精确地画出想绘制的角度。

功能六：直尺。

将圆规完全打开就可以呈现出一条直线，最大可画75cm的直线，可以方便直接的画出所需要的直线。

三、创新性

1、功能创新

（1）通过巧妙的结构将长尺、圆规、量角器、等腰直角三角形、30度直角三角形集合在同一教具上。

（2）用可调节辅助尺的变形来实现各种功能的转换，方便快捷画出平行线。

（3）绘制图时，借助此工具将大部分图形画出，携带方便。

2、机构创新

（1）通过辅助尺在滑动槽上的滑动和副转臂上的磁铁扣的配合实现各种三角形的转换。

（2）旋转式的辅助尺，方便折叠和变换形态。

四、推广应用价值

该教学制图工具结构简单，使用方便，成本较低，功能强大。传统的教学用绘图工具不方便携带;占用空间大;功能单一，而本产品将所有的绘图工具结合于一体，提高了便携性，缩小了存放空间，在作图功能上能完成所有的各种作图要求，使操作更加的方便快捷。在制造方面采用木质结构，其原材料易获得，加工比较容易，原材料价格比较低廉，使得成本低，利用率高，适合在教学用具方面的推广，相信能在课堂上会得到很好的运用。

参考文献：

[1]刘鸿文.材料力学[M] .北京：高等教育出版社，1991.

[2]傅水根.机械制造工艺学基础[M].北京：清华大学出版社，2011.

[3]巩云鹏，田万禄.机械设计课程设计[M].沈阳：东北大学出版社，2000.