新型教学用绘圆工具设计概述

马冲 张业宏 席娟

摘 要 教師在进行制图课程的教学过程中，使用传统木制圆规，存在绘圆准确率低，效率不高的问题，基于此，介绍一种新型教学用绘圆工具，该工具结构简单，作图精准，能显著提高制图效率，并可应用于新型黑板。

关键词 绘圆工具;制图;圆规;教学

引言

工程图样是技术交流、技术改造和新产品发明不可缺少的工具[1]，随着计算机的发展，CAD制图在机械设计行业越来越普及，但手工绘图依然是机械行业从业者必备的技能，因此《机械制图》课程依然不可替代。教学用制图工具主要是指《机械制图》等课程中用来绘图的辅助工具，包括圆规，三角板等。随着现代教育的发展，越来越多的工具应用到实际教学中，大大提高了教学的便利和效率。目前教学中普遍采用传统的制图工具，如木制圆规，木制三角板等，传统绘圆工具在现代教学中存在一些弊端，木制圆规在使用时容易出现定位不准，圆心易滑动，转动半径易变化等缺点，导致制图准确率低，操作不便，效率不高等问题，并且传统圆规需与三角板、尺子等配合使用，无法在白板、磁力黑板等新型黑板上使用。

针对上述情况，本文设计一种新型教学用绘圆工具，其很好地处理了功能和外观的整合[2]，该工具采用新型结构设计，可以磁吸到黑板及新型黑板上，转动灵活，能够有效提高制图的准确率和效率。

1产品结构和功能

新型教学用绘圆工具结构简单，能够独立测量尺寸，定位准确。其结构如图1所示，主要有以下几部分组成，1-主尺，2-轴承，3-磁吸锥，4-滑块，5-笔夹弹片，6-定位钉。主尺选用不锈钢材料，标有刻度，量程范围为10-50cm，精度1mm，主尺标有刻度方便教师量取尺寸，不用再配合三角板使用，即单独使用新型教学用绘圆工具即可完成绘圆工作;主尺中部采用镂空设计，既减轻工具质量，增强使用的便利性，又方便绘图笔插入与移动，提高工具的实用性。磁吸锥采用磁性材料，能够吸附在磁力黑板上，避免了传统木制圆规支腿在黑板上随意滑动的情况发生，对于无磁性黑板，磁吸锥的锥形设计可以提高圆心定位的准确度，避免作图误差，提高教学质量。滑块作为量取尺寸的关键零件，对于尺寸准确性至关重要，其镶套在主尺上，与主尺配合紧密，能够在主尺上顺滑地左右滑动，滑块左端面为尺寸定位面，由于滑块左端面与笔夹弹片的位置不同，因此在设计时已将滑块左端面和笔夹弹片的尺寸偏差留出。定位钉可以旋转，能够旋紧和旋松，旋紧时滑块固定于主尺上，防止在绘圆过程中出现尺寸变化，旋松时，滑块可以在主尺上左右滑动，便于量取尺寸，定位钉的设计方便定位块滑动和固定，兼顾了尺寸量取的便捷性和绘圆过程中尺寸的准确性。笔夹弹片处固定粉笔或绘图笔，采用弹性设计，方便绘图笔的夹紧和取出，绘图时夹紧固定，不用时轻松取出，且可以固定不同直径的粉笔或绘图笔，传统粉笔形状为圆锥台形，因此笔夹弹片做小角度倒锥形设计。新型教学用绘圆工具整体设计科学合理，结构简单，兼顾精确与简洁，方便实用，工具生产所需材料、零件均为市场常见产品，制造成本低，便于大规模量产。

图1 新型教学用绘圆工具

2工作原理

新型教学用绘圆工具结构简单，工作原理通俗易懂，使用方便易上手。使用工具在黑板上绘圆时，分为以下几步，第一步，确定好我们所需绘圆的半径，先将定位钉旋松，左右移动滑块至目的尺寸，然后旋紧定位钉，此时滑块固定于主尺上，完成尺寸定位，即确定所需绘圆半径的尺寸。第二步，根据需要，将粉笔或绘图笔插入笔夹弹片中，由于笔夹弹片具有弹性，能够将粉笔或绘图笔夹紧，保证了在绘图过程中，尺寸不变，绘图干净清晰。第三步，平置绘圆工具于黑板上，根据所需绘圆的圆心位置，将磁吸锥的锥形凸台吸附于圆心处，完成圆心定位，磁吸锥的特殊设计能够保证在绘图过程中，圆心固定不滑动。最后，左手按住磁吸锥上端面或轴承内圈不动，右手握住粉笔或绘图笔，绕轴承转动一周，完成绘圆动作。使用此设计进行绘圆，简单方便，动作流畅，绘图准确，提高了工作效率和教学效果。

3结束语

随着计算机的普及和发展，越来越多的教师选择用PPT进行教学，但是手工绘图依然有其得天独厚的优势，手工绘图能够强化学生投影分析能力，提高学生注意力，增强学生绘图和读图基本技能[3]。手工绘图是计算机绘图的基础，没有经过手工绘图的系统性训练，难以对工程图样有正确的理解，因此手工绘图应保持重要的地位。本文设计的新型绘圆工具，解决了机械制图教学中存在的画圆准确率低、效率不高的问题，利用主尺配合滑块的新型结构，提高了画圆的准确性，操作方便，并且该工具，结构简单，制作精美，符合人机工程学原理。传统木制圆规容易损坏，不利于长期保存和使用，新型教学用绘圆工具采用金属材料，不易损坏，使用寿命长，具有很好的市场应用前景。

参考文献

[1] 王小东，郭文茂，张学飞.常用绘图工具的创新设计[J].科技创新导报，2012（24）：22-23.

[2] 景银，刘梦倩.多功能绘圆尺设计[J].科幻画报，2018（10）：233-234.

[3] 于习法，邵立康，王静.常用绘图工具的改革研究[J].工程图学学报，2010（3）：206-210.