Чертежный прибор Советский патент 1983 года по МПК B43L13/00 

сл

:о

4

Изобретение относится к вспомогаельным принсцдлежностям для черчеия и может быть использовано при роектно-конструкторских и научносследовательских работах, в частности, для вычерчивания номограмм из 5 выравненных точек для функций, за- . анных в табличной форме с тремя и более входами.

По основному авт. св. № 908620 известен чертежный прибор, содержаидий 10 ертежную линейку, связанную с наравляющей при помощикаретки, поворотную линейку, соединенную с чертежной линейкой, дополнительную линейку со съемными штифтами, связан- 5 ную с направляющей и поворотной линейкой двумя дополнительными каретками, установленные на чертежной линейке два ползуна со стопорами и планки с прорезями, одни из кото- . рых шарнирно связаны с одним ползуном, а другие - с вторым, при этом штифты.дополнительной линейки размещены в прорезях; планок. Принцип работы прибора основан на использовании параллельно-косоугольной системы координат. Прибор позволяет ускорить вьочерчивание номограммы с равномерной точностью в бинарном поле и обеспечивает выбор наиболее удобного для последующего использо- 30 вания вида чертежа номогрс1Ммы вследствие того, что он может формировать шарнирный многозвенник, представляющий параллельно-косоугольную систему координат, которая дает возмож- 35 ность в процессе вычерчивания изме ять масштабы на ее осях и их взаимное расположение Недостатком известного устройства является невозможность графического 40, отображения многомерных функций в виде совокупности взаимно зависимых бинарных полей.

Цель изобретения - расширение диапазона решаемых задач путем обас- 45 печения возможности графического отображения многомерных функций в виде совокупности взаимно зависимых бинарных полей.

Поставленная цель достигается тем,5о что чертежный прибор, содержащий чертежную линейку, связанную с направляющей при помощи каретки, поворотную линейку, соединенную кареткой с чертежной линейкой, дополнитель- , ную линейку со съемными штифтами, связанную с направлякидей и поворотной линейкой двумя дополнительными каретками, установленные на чертежной линейке два ползуна со стопорами и планки с прорезями, одни из которых шарнирно связаны с одним ползуном, а другие - с вторым, имеет вторую дополнительную линейку со , съемными штифтами, связанную посредством штифтов с планками в местах 65

их пересечения, образующих две наиболее удаленные угловые точки бинарного поля, и две группы дополнительных планок с прорезями, каждая из которых связана с помощью штифтов с планками в местах их пересечения, образующих две другие угловые точки бинарного поля, при этом штифты второй дополнительной линейки размещены в прорезях дополнительных планок

На фиг. 1 изображен предлагаемый чертежный прибор; на фиг. 2 - номограмма для функции шести входных переменных, представленная двумя взаимно зависимыми табличными функциями с Тремя входными переменными.

Прибор содержит направляющую 1, на которой установлены каретки 2 и Зо К первой каретке 2 шарнирно прикреплена чертежная линейка 4, двя занная кареткой 5 с поворотной линейкой 6. К каретке 3 шарнирно присоединена дополнительная линейка 7, связанная с поворотной линейкой 6 кареткой 8. На чертежной линейке 4 установлены ползуны 9 и 10, к которым шарнирно присоединены группы 11 и 12 планок с прорезями. Количество планок из группы 11, связанных с ползуном 10-, равно ri/2, где п - общее число планок. Дополнимте ль ная линейка 7 имеет съемные штифты 13, устанавливаемые в отверстиях 14 и размещенные в прорезях планок групп 11 и 12. Каретки 2, 3, 5 и 8 и ползуны 9 и 10 имеют стопоры 15.

Вторая дополнительная линейка 16 шарнирно соединена с планками при помощи пишущих штифтов 17, всталенных в прорези в местах пересечения одноименных планок из групп 11 и 12, определяющих две крайние правые угловые точки бинарного поля (пересечения планки 11.1 с 12.1 и 11.3 с 12.3 на фиг. 1). В местах пересечения одноименных, планок из разных групп, определяющих две. оставшиеся угловые точки бинарного поля, которые располагаются первой и второй дополнительными линейками 7 и 16 пересечения планок 11.2 с 12.2 и 11 п/2 с 12 п/2 на фиг. 1, , шарнирно присоединены еще две группы 18 и 19 планок количество которы равно п/2. Дополнительная линейка 16 как и линейка 7, имеет съемные штифты 13, которые установлены в отверстиях 14 и размещены в прорезя групп 18 и 19.

Перед началом работы прибор настраивают следукяцим образом: на направляющей 1 фиксируют стопорами 15 каретки 2 и 3, несущие чертежную линейку 4 и дополнительную линейку соответственно. Расстояние между ними выбирают произвольным. На противоположных концах чертежной линейки 4 и дополнительной линейки 7 устанавливают соответственно каретки 5 и 8. Посредством кареток 5 и 8 поворотная линейка 6 соединяется соответственно с чертежной линейкой 4 и дополнительной линейкой 7 так, что направляющая 1, чертежная линейка 4, дополнительная линейка 7 и поворотная линейка 6 образуют шарнирный параллелограмм.

Построение номограммы для двух взаимно зависимых функций трех переменных . ./i.

и(01 f (01((0, у(о) W./ и

Таблица2

Индексация в таблицах построена таким образом чтобы номеру переменной X соответствовал первый индекс при переменной U, например u, xl°-. Т.д. Аналогично номер переменной определяется вторым индексом при и, а номер переменной z - наличием или отсутствием штриха. ВерхНИИ первый индекс в скобках указывает на номер отображаемой функции . (бинарного поля).

по) „(ок

.,о,о)

vOK f-т 12 1 у X 2 ,

, КО) (О) „(О) vn«°4rT W4n « n 4n n K ЙО и ,U U72 -14

.„(11 vn nf,n 4Tl1(

На чертежной линейке 4 располагается шкала входной переменной х, а на дополнительной - шкала выходной переменной U На чертежной лйдейке , 4 произвольно устанавливают ползуны 9 и 10.Положение этих ползунов на шкале х соответствует значениям X и х°в табл. 1; Масштаб шкалы х° определяется по формуле

L4

га

Х(0)

01- х(0)

где L - расстояние на линейке между ползунами 9 и 10.

Расстояние L выбирают таким, чтобы можно бЕоло максимально использовать проградуированную часть чертежной линейки 4.

Положение произвольной точки на линейке определяют по формуле

4 «(

где е(, - текущее значение

. переменной . W

- масштаб шкаm

(01.

лы X

.j(.o| - расстояние по линейке между точками х° .

Аналогичные операции производят на первой дополнительной линейке 7. Стараясь максимально использовать проградуированную часть дополнительной линейки 7, в отверстия 14, лежащие между каретками 3 и 8, как можно ближе к ним устанавливают съемные штифты 13, соответствующие максимальному и минимальному значениям

,(01

(О).

выходной переменной соот: о,

ветственно. Масштаб шкалы U

определяют по формуле

LT

П1№1 nW 2-г- 11

Г-т расстояние между съемными

где

штифтами, соответствующими величинам выходной переменной u,° и U . Зная масштаб m- iшкалы , рассчитывают положение съемных штифтов 13, соответствующих остальным выходHfcw значениям табл. 1, по формуле

V-- v - -)

)

где Е - расстояние по дополнители

ной линейке 7 между точками U и , затем устанавливают съемные штифты 13. На съемные штифты устанавливают планки 11.1,....,12 п/2 Ксшдая планка должна проходить череж те точки шкал , которые в исходной табл. 1 соответствуют друг другу, поскольку

,,(01 ,{W|

01.

у(р,.,(0,(,(0| 1 /

-I

11

(Л 1 /

-.i%

(0) 0 .

(О

и 2 -I

21

Прослеживая взаимное соответствие :всех переменных х«, уЧ u табл. 1, выбирают пары планок пер55 вой и второй групп, пересечения которых определяют угловые точки нулевого бинарного поля, в отверстия, образуемые прорезями при пересечении этих пар планок, могут быть установлены пишущие штифты 17.

Для рассматриваемого примера порядок установления планок при вычерчивании нулевого бинарного поля приведен в тдблице соответст-/ ВИЙ (табл. 3).

Таблицаз

ЧЕРТЕЖНЫЙ ПРИБОР по авт. св. 908620, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения дигта-;зона решаемых задач, он имеет вто:рую дополнительную линейку со съемными штифтами, связанную посредст- j BOM штифтов с планками в местах их пересечения, образующих две наиболее удаленные угловые точки бинарного поля, и две группы дополнительных планок с прорезями, каждая из которых связана с помощью штифтов с планками в местах ик пересечения, образующих две другие угловые точки бинарного поля, при этом штифты второй дополнительной линейки размещены в прорезях дополнительных планок.

При таком расположении планок с прорезями из групп 11 и 12 углевые точки нулевого бинарного поля будут получены в пересечениях следующих пар планок из разных груп , ) 1,1.1 И 12.1 W в°(у««, 11.2 и 12.2 (УГ, г 11.4 и 12.4 , ) 11.3 и 12.3 Соединив А, , С И D прямыми линиями, получают наглядную картину четырехугольника нулевого бинарного поля. Затем переходят к построению 1-го бинарного поля, соответствующего функции f((, (табл. 2). Для этого используют дополнительную линейку 16, которую пр построении нулевого бинарного поля устанавливают в точках также две группы 18 и 19 планок с прорезями, шарнирно присоединенных в местах пересечения одноименных планок из групп 11 и 12, определяющих две оставшиеся точки нулевого бинарного.поля. Через точки С проходит шкала входной теременной , а на дополнительной линейке 16 располагается шкала выходной переменной Причем масштабы этих шкал за-(висят от расположения угловых точе нулевого бинарного поля. Так, масштаб шкалы определя по формуле Lac(. . X И - X И) где расстояние между угловыми точками и С- нулевого бинарно го поля, расположенными между двум полнительными линейками 7 и 16. Положение произвольной точки х на шкале определяют по формуле W v(il v(in %(1)(где X V е (х , X ) - текущее значение переменной, x-ff m ,., - масштаб шкаv(1l (-11 . лы х ; (j - расстояние по i шкале между точками X И и Масштаб шкалы U „1(1) „(1) 2- -(1 где L - расстояние между.съемными штифтами, соответствующими величинам выходной переменной U. Зная масштаб П1.(|шкалы U, можно рассчитать положение съемных штифтов 13 остальных выходных значений табл. 2 по формуле ( где у{1| - расстояние по дополнительной линейке 16 межДу точками и , и установить их в соответствующие отверстия 14 дополнительной линейки 16. На съемные штифты устанавливают планки 18.1,...,19 п/2. Каждая планка должна проходить через те точки шкал ut, которые в исходной табл. 2 соответствуют Друг Другу. Как и при вычерчивании нулевого бинарного поля, прослеживая- взаимное соответствие всех переменных х, у(11, гЯи 0 табл.2, выбирают пары планок из групп 18 и 19, пересечения которых определяют угловые точки 1-го бинарного поля. Для рассматриваемого примера порядок установления планок из групп 18 и 19 при выче|эчивании 1-го бинарного поля приведен в таблице соответствий (табл. 4). При таком расположении планок с прорезями из групп 18 и 19 угловые точки 1-го бинарного поля будут получены в пересечениях следу ющих пар из разных групп: ftd) (у(1, .z() 18.1 и 19.1 После соединения точек A, , С и прямыми. линиями получают картину четырехугольника 1-го би.парного поля. На следующем этапе работы производят выбор наиболее удобного для последующего использования вида чертежа номограммы, представленной в приведенном примере двумя бинарньо полями. Эта возможность представляет ся благодаря тому, что прибор является шарнирным многозвенником, представляющим косоугольную систему подвижно-взаимосвязанных координат, которая дает возможность при построении HOMOграммымоделировать .процесс взаимного влияния полей на форму друг друга. Изменением масштабов , шкал чертежной 4 и дополнительных; 7 и 16 линеек, расстояния между ними, а также их взаимного расположения, осуществляют оптимизацию чертежа, .т.е. получение бинарных полей Z ° и в виде выпуклых, четырехугольников, близких к параллелограммам и имеющих-стороны, близкие по длине к длинам соответствующих шкал. При этом наглядно представлен процесс влияния изменения одного из полей на форму другого. Определив таким образом наиболее удобный вид бинарных полей, приступают к их градуировке. Поскольку сетки бинарных полей состоят из семейства переменных линий, для этого .достаточно нанести деления на стороны четырехугольников (Фиг., 2). . Рассмотрим пример градуировки отрезка Сначала выбирают две планки, проходящие через точки А и сходящиеся в одной точке черТаблица4тежной линейки, например планки 11.1 и 11.2. Отрезок шкалы дополнительной лииейке 7 между этими планками разбивают на необходимое число равных частей. Лалеенезакрепленный конец планки 11.1, предварительно вынув съемный штифт 13, перемещают вниз, проецируя таким образом точки, отмеченные ранее на отрезке шкалы и дополнительной линейки 7, из точки х1 чертежной линейки 4 на отрезок Ав. Проецируемые точки на прямой помечают с помощью вставленного в прорезь планки 11.1 пишущего штифта 17. Аналогичным образом осуществляют нанесение масштабных делений на остальные стороны четырехугольников ,)с((о1„ (( , ограничивающих нулевое и 1-е бинарные поля. В общем случае при соответствующем простом наращивании дополнительных линеек и групп планок с помощью предлагаемого прибора можно вычерчивать номограмьш для функций многих переменных, пре дставляемых в виде сово1 уйности взаимно зависимых функций вида U« -f {x°, , z ), и(1 ft-(xH, уСЧ. ,.../ (x4 У, ),k « 0,1,...), задаваемых в табличной форме

При этом номограммы таких функций будут представлять собой совокупность взаимно зависимых бинарных полей.

Применение предлагаемого прибора позволяет сократить трудоемкость процесса построения и оптимизации номогр&мм для функций Зощанных в табличной форме,