張恩南 謝蕾

內(nèi)蒙古第一機(jī)械集團(tuán)有限公司第三分公司技術(shù)室 內(nèi)蒙古 包頭 014030

在三維空間中，經(jīng)常用于建立并延伸二維空間內(nèi)的平面及轉(zhuǎn)動直線的工具是高度尺、直角尺、三角板、直尺、卷尺、丁字尺、分規(guī)和棉線等，其方法一般采用重力掛線法和兩點連線法。在機(jī)械制造、建筑施工、室內(nèi)裝修及幾何教學(xué)等領(lǐng)域，經(jīng)常采用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換來進(jìn)行測量、劃線等工作，目前無有效和準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換方法及工具，經(jīng)常會增加制造和測量的人為誤差，增加工作難度。

一、技術(shù)方案

通過發(fā)明一種在三維空間內(nèi)建立并延伸平面及轉(zhuǎn)動直線的工具，解決了傳統(tǒng)工具無法精確建立并延伸三維空間內(nèi)平面和轉(zhuǎn)動直線的問題。

它由以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種引線規(guī)，包括被引線卡爪和引出線卡爪，被引線卡爪和引出線卡爪之間的接觸面位于同一個平面S面內(nèi)，二者可相對轉(zhuǎn)動連接。被引線卡爪的底面與被引線所在的平面接觸時可形成任意傾角。引出線卡爪帶有棱邊，與引出線所在平面依靠該棱邊形成線接觸。

當(dāng)被引線所在的平面和S面垂直時，被引線卡爪的橫截面為矩形，引出線卡爪的橫截面為梯形，梯形下底的一個棱邊與引出線所在平面線接觸。當(dāng)被引線所在的平面和S面不垂直時，被引線卡爪的橫截面為梯形，梯形下底的一個棱邊與被引線所在平面線接觸，被引線卡爪繞此棱邊轉(zhuǎn)動使S面和被引線所在平面形成任意角度，引出線卡爪的橫截面仍為梯形，梯形下底的一個棱邊與引出線所在平面線接觸。

當(dāng)被引線所在的平面和引出線所在的平面為鈍角時，引出線卡爪和被引線卡爪直接通過銷軸連接。當(dāng)被引線所在的平面和引出線所在的平面為直角或銳角時，引出線卡爪和被引線卡爪通過連接板連接，連接板一端通過銷軸和引出線卡爪連接，另一端通過另一個銷軸和被引線卡爪連接。

當(dāng)引出線和被引線需要通過多個中間平面（即多個S面）過渡時，多個被引線卡爪可依次直接通過銷軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動連接。

當(dāng)引出線和被引線需要通過多個中間平面（即多個S面）過渡時，引線規(guī)的結(jié)構(gòu)類似多截棍，多個被引線卡爪之間可由多個連接板依次連接，各連接板和引出線卡爪、被引線卡爪之間通過銷軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動連接。

二、附圖說明

圖1至圖4中，1為被引線卡爪、2為引出線卡爪、3為銷軸、4為連接板、5為擋板。

在圖1中，a、b、c分別為被引線卡爪的橫截面為矩形、引出線卡爪的橫截面為梯形的引線規(guī)的主視圖和俯視圖以及側(cè)視圖，d為c的Ⅰ部放大圖，e為a的A-A剖視圖，f為a的B-B剖視圖。

在圖2中，a、b、c為用于封閉或半封閉空間且被引線卡爪為矩形的引線規(guī)的主視圖、俯視圖和側(cè)視圖，d為c的Ⅰ部放大圖，e為c的Ⅱ部放大圖，f為a的A-A剖視圖，g為a的B-B剖視圖。

在圖3中，a、b、c為用于開放空間且被引線卡爪的橫截面為梯形的引線規(guī)的主視圖、俯視圖和側(cè)視圖，d為c的Ⅰ部放大圖，e為a的A-A剖視圖，f為a的B-B剖視圖，g為c的C-C剖視圖，h為c的D-D剖視圖。

在圖4中，a、b、c為用于封閉或半封閉空間且被引線卡爪的橫截面為梯形的引線規(guī)的主視圖、俯視圖和側(cè)視圖，d為c的Ⅰ部放大圖，e為c的Ⅱ部放大圖，f為a的A-A剖視圖，g為a的B-B剖視圖，h為c的C-C剖視圖，i為c的D-D剖視圖。

圖1、圖2、圖3和圖4為引出線和被引線通過1個中間平面過渡時，結(jié)構(gòu)類似雙截棍的引線規(guī)。

圖5為圖1、圖2、圖3和圖4所示引線規(guī)的原理圖。

圖6、圖7、圖8和圖9為引出線和被引線通過1個中間平面過渡時，結(jié)構(gòu)類似三截棍的引線規(guī)。

圖10為圖6、圖7、圖8和圖9所示引線規(guī)的原理圖。

三、具體實施方式

引線規(guī)設(shè)計原理見圖5。首先，假設(shè)三維空間中有兩個相交平面A和平面C，交線為l0。用引線規(guī)建立一個平面B（即上文所述的S面）且平面B與平面A相交得一條直線l1。然后，隨著引線規(guī)引出線卡爪的轉(zhuǎn)動，將平面B分解成兩個、三個或無數(shù)個重合且位于同一個平面B內(nèi)的小平面。最后，隨著兩個、三個或無數(shù)個重合的小平面被依次展開，實現(xiàn)將平面B由第一個小平面延伸至第二個小平面，再由第二個小平面延伸至第三個小平面，依次類推，直至與平面C相交得一條直線l2，實現(xiàn)了平面B的延伸和交線l1在平面B內(nèi)繞交線l0轉(zhuǎn)動至交線l2。

本發(fā)明包括被引線卡爪1和引出線卡爪2，被引線卡爪1和引出線卡爪2之間的接觸面位于同一個平面S面內(nèi)，二者可相對轉(zhuǎn)動連接，引出線卡爪2帶有棱邊，與引出線所在平面依靠該棱邊形成線接觸，被引線卡爪1的底面與被引線所在的平面接觸時可形成任意傾角。

當(dāng)被引線所在的平面和S面垂直時，被引線卡爪1的橫截面為矩形，引出線卡爪2的橫截面為梯形，梯形下底的一個棱邊與引出線所在平面線接觸；當(dāng)被引線所在的平面和S平面不垂直時，被引線卡爪1的橫截面為梯形，梯形下底的一個棱邊與被引出線所在平面線接觸，被引線卡爪1繞此棱邊轉(zhuǎn)動使S面和被引線所在平面形成任意角度，引出線卡爪2的橫截面仍為梯形，梯形下底的一個棱邊與引出線所在平面線接觸。

當(dāng)被引線所在的平面和引出線所在的平面為鈍角時，引出線卡爪2和被引線卡爪1之間直接通過銷軸3連接；當(dāng)被引線所在的平面和引出線所在的平面為直角或銳角時，引出線卡爪2和被引線卡爪1之間通過連接板4連接，連接板4一端通過銷軸3和引出線卡爪2連接，另一端通過另一個銷軸3和被引線卡爪1連接。

當(dāng)引出線和被引線需要通過多個中間平面過渡時，引線規(guī)的結(jié)構(gòu)為類似多截棍，中間部分為多個連接板和被引線卡爪依次連接，連接板4和引出線卡爪2、被引線卡爪1通過銷軸3可轉(zhuǎn)動連接。

當(dāng)被引線所在的平面A與引線規(guī)確定的平面B（即上文所述的S面）垂直時（見圖5b、圖5e），此時引線規(guī)結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，被引線卡爪1的橫截面為矩形，引出線卡爪2的橫截面為梯形。引線時，矩形卡爪的一個側(cè)面與平面A上已知的一條直線l1對齊，另一個側(cè)面使引線規(guī)確定的平面B固定，保證平面B與平面A垂直。轉(zhuǎn)動梯形卡爪，使其底面的一條棱邊與平面C接觸，沿此棱邊可作出直線l2，即為引出線。在更為特殊的情況下，平面A、平面B和平面C兩兩互相垂直（見圖5c、圖5f），這時也用上述結(jié)構(gòu)的引線規(guī)。

當(dāng)被引線所在的平面A與引線規(guī)確定的平面B不垂直時（見圖5a、圖5d），此時引線規(guī)結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示，被引線卡爪1的橫截面為梯形，引出線卡爪2的橫截面也為梯形。引線時，被引線卡爪1梯形下底的一條棱邊與平面A上已知的一條直線l1對齊，保證引線規(guī)確定的平面B與平面A成任意夾角，引出線卡爪2梯形下底的一條棱邊在平面C上確定平面B與平面C的交線l2。

圖1

為了更方便地操作，當(dāng)被引線所在平面A和引出線所在平面C形成開放空間的凸角時（即成鈍角或直角，見圖 5d、e、f），被引線卡爪1和引出線卡爪2直接通過銷軸3連接（如圖1、圖3所示）。當(dāng)被引線所在平面A和引出線所在平面C形成半封閉或封閉空間內(nèi)的凹角時（即成直角或銳角，見圖 5a、b、c），為了防止在兩平面相交的凹角處形成干涉，被引線卡爪1和引出線卡爪2不直接連接，而是通過連接板4連接，連接板4的兩端分別通過銷軸3與被引線卡爪1和引出線卡爪2連接（如圖2、圖4所示），這樣就通過連接板4避開了干涉。

本發(fā)明中，利用銷軸3實現(xiàn)卡爪之間、連接板4和卡爪之間的開合動作，而連接板4則將卡爪與卡爪連接起來。為了防止卡爪沿銷軸3竄動，在銷軸3的一端安裝有擋板5。

當(dāng)引出線和被引線需要通過多個中間平面過渡時，引線規(guī)的結(jié)構(gòu)類似多截棍，多個被引出線卡爪依次可轉(zhuǎn)動連接（見圖6、圖7、圖8、圖9）。相應(yīng)地，通過無限增加梯形卡爪和連接板的數(shù)量，可使建立并延伸平面及轉(zhuǎn)動直線的范圍無限擴(kuò)大。

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7

圖8

圖9

圖10