三角函数全能演示及图像绘制仪制造技术

技术编号:11044773 阅读:261 留言:0更新日期:2015-02-18 11:09
本发明专利技术公开了一种三角函数全能演示及图像绘制仪,主要由支架、活动画板、圆盘齿轮组、滑块连杆机构组成。在支架上设有演示装置、转换机构和绘图机构,演示装置与绘图机构之间通过连索相连。采用不同的装配方式将上述构件组合,只要摇动驱动轮上的手柄,就可以直观演示全部三角函数(正弦、余弦、正切、余切、正割、余割函数)关系,并能在画板、纸张或任意固定平面上绘制出连续准确的函数图像,通过简单的结构调整或连接方式改变,还能演示变周期、振幅、初相位等复合形式的类三角函数关系,并绘制出相应图像。本发明专利技术其结构简单、功能齐全、操作灵活、使用方便、应用广泛、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
三角函数全能演示及图像绘制仪
本专利技术涉及一种教学仪器,是一种把圆周运动转化为正交合成运动的装置,具体地说是一种三角函数全能演示及图像绘制仪。
技术介绍
随着我国教育事业的发展和科学技术的快速进步,各个学科都在不断发展,来满足日益增长的教学需求和工程需要。三角函数是数学学科的一个重要部分,在中等数学和高等数学中占有相当的比重。通过直观演示函数关系并描绘出相应的图像,既能减轻教师的教学压力也能帮助学生理解和领会,是提高三角函数教学质量的重要手段。工程技术人员在进行产品设计、图纸绘制,施工人员在板材或面料画线裁剪、固定平面上图案绘制时,经常用到三角函数曲线。在中高等学校教学、工程设计和有关的生产生活中,急需一种操作简单使用方便的演示和绘图仪器,有利于教师的课程教学、学生的学习及工程人员提高工作效率。目前主要采用手工描点、计算机软件赋值等方法画图,取点繁琐计算结果主要为近似值,定点间的连线多用折线代替,看不到真实曲线的全貌,绘画效率低且联动性和通用性差。 为了解决上述问题,近阶段也出现了一些三角函数的绘图装置,如,专利申请号为2014100997388的文献中给出了 “正弦曲线绘图仪”,采用连接杆连为一体的调速机构和正弦机构,只能绘制正弦曲线;专利号为201320208106的文献中给出了“三角函数曲线绘图仪”实现方式是:采用齿轮圆盘和齿条,通过三层板中的相对运动绘制正弦、余弦曲线;专利申请号为2014201226960的文献中给出了“一种正切余切函数曲线辅助作图仪”,把动滑轮和单位圆结合起来,通过驱动线和滑轮来完成正切余切函数曲线的作图。 综上所述装置,存在如下不足:不能演示函数关系,不能绘制出全部的三角函数:正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数、正割函数、余割函数的图像,对于含有振幅和周期等形式的函数图像也难于绘制,尤其是不利于学生个人用于学习和素质提高,也不易在固定平面或工作现场绘制曲线,通用性低综合功能不足。
技术实现思路
为了克服手工画图做不到的或现有仪器中缺少的功能,本专利技术的目的在于提供一种三角函数全能演示及图像绘制仪,该绘制仪能在教室、绘图室、工作现场、学生自习场所使用,且绘图效率高、图像清晰准确、操作简单、携带方便、功能齐全。 本专利技术目的通过以下技术方案实现:一种三角函数全能演示及图像绘制仪,其特征在于:该绘制仪包括支架和绘图机构,所述支架包括地脚,在两侧地脚上分别设有左立杆和右立杆,四根平行的撑杆分上下垂直固定在左立杆和右立杆上,在上端的撑杆上设有上横杆,下端的撑杆上设有下横杆,与撑杆垂直的上滑道和下滑道固连在左立杆和右立杆上;在左立杆和右立杆上设有内槽,在上滑道和下滑道上设有内滑槽,在上滑道的内滑槽中设有上滑块,在下滑道的内滑槽中设有下滑块,在撑杆的后端设有与画板连接的吸盘;在左立杆上设有左演示装置和左转换机构,在右立杆上设有右演示装置和右转换机构;左转换机构和右转换机构的径向曲柄分别固定在左演示装置的左圆盘和右演示装置的右圆盘上;绘图机构与上滑道和下滑道及左转换机构和右转换机构相连;左演示装置与右演示装置之间通过齿带连接,左演示装置与绘图机构之间通过连索相连。 本专利技术中,左演示装置由圆齿轮、圆盘、装有活动轴套的转轴及指示灯构成,四个转轴的轴套依次固定在左立杆上并与撑杆平行,安装在转轴里端的圆齿轮啮合;圆盘、圆齿轮分别安装在转轴的前端,与圆齿轮同步转动;圆盘的圆柱面处有线槽和接线孔,盘面外边缘处有灯孔,分别装有指示灯,圆盘半径分别与圆齿轮的节圆半径相同,圆齿轮上装有手动摇柄;右演示装置的圆盘、转轴、圆齿轮的组成结构与左演示装置相同。 左转换机构由径向曲柄、切向曲柄、定向杆、横向导杆、销钉构成,定向杆的内槽中有滑块,切向曲柄的内槽中有滑块,销钉将滑块、横向导杆左端及滑块从前往后形成连杆机构;切向曲柄的一端垂直固定在径向曲柄的带锁滑块上,径向曲柄的一端固定在圆盘的圆面半径上,定向杆的两端通过活动夹具固定在支架的上横杆和下横杆上。 右转换机构由径向曲柄、切向曲柄、定向杆、横向导杆、销钉构成,定向杆的内槽中有滑块,切向曲柄的内槽中有滑块,销钉将滑块、横向导杆右端及滑块从前往后形成连杆机构,切向曲柄垂直固定在径向曲柄的带锁滑块上,径向曲柄的一端固定在圆盘的圆面半径上,定向杆的两端通过活动夹具固定在支架的上横杆和下横杆上。 绘图机构由纵向导杆、横向导杆、销钉及画笔组成,纵向导杆、横向导杆的内槽中分别有纵向滑块和横向滑块,销钉将滑块从前往后形成连杆机构,纵向导杆的两端分别固定在上滑道和下滑道的内槽滑块上,在销钉的后端安装画笔,画笔的支架上有调节弹簧,横向导杆的中部有接线夹。 连索的一端固定在圆盘上的接线孔,另一端顺线槽依次经过定滑轮组、定滑轮后固定在纵向导杆中部的接线夹上。当圆盘逆时针旋转,连索直接固定在绘图机构纵向导杆上的接线夹;当圆盘顺时针旋转,连索绕过右边的定滑轮再返回固定在绘图机构纵向导杆上的接线夹。齿带把二个演示系统中的驱动齿轮连接在一起,使它们的运转保持一致。 画板固定在吸盘上,使横轴和纵轴分别与横向导杆和纵向导杆平行,调节弹簧使画笔接触画板。画板是一面光滑的平面薄板,可以固定在支架后端的吸盘上,其上装有备用的四个卡纸器。也可以作为固定底板,或包装箱保护板。 对左演示装置作如下处理:移动定向杆使其与立杆重合,调整圆盘的初始角为Φ,移动径向曲柄上的带锁滑块离转轴的长度为A时锁死,对右演示装置作同样处理。移动画笔处于坐标系中对应的点,拴好连索并拉紧,摇动驱动轮上的手柄,就能直观演示函数Y=Asec (ω χ+χ0)或y= Acsc (ωχ+φ)的变化关系,并能绘制出相应的图像(ω是圆盘22与圆盘26的半径之比)。 实际操作时,可以调换演示装置中不同半径的齿轮与圆盘,或减少转换机构的导杆,或调整圆盘与导杆的位置,可以完成不同形式的函数演示和图像绘制。支架用的材料为刚性,保证在工作中不变形。 工作过程是:第一,把画有直角坐标系的画板固定在四个后端吸盘上,使横轴和纵轴分别与横向导杆和纵向导杆平行,调节笔杆上的弹簧使画笔能接触到画板;第二,移动二根定向导杆与二根立杆前后重合,把它们两端的带锁滑块锁死在滑道上;第三,移动二根径向曲柄上的带锁滑块到圆盘转轴的长度为A时锁死;第四,以定滑轮组与圆盘切点为零点,调整圆盘的初始角为Φ并用指示灯标记,移动画笔处于坐标系中对应的点;第五,拴好连索并拉紧,打开画笔前端和圆盘上的显示灯;第六,检查齿带处于完好状态,摇动驱动轮上的手柄,就能演示函数7=八86(3((0 1+(1))和7=八08(3((^+(1))的变化关系,并绘制出相应的图像。绘图仪受预设杆长、滑块摩擦、装配误差及其它物理量影响,在绘制曲线到达极限状态时要注意转速的递减。若要在活页纸上画图像,只要在活页纸上画好坐标系,把活页纸用卡纸器固定在画板上,再按第一到第六步骤完成操作即可得到所需要的图像;若要在固定平面上画图像,只要在固定平面上先画好坐标系,把绘图仪上的吸盘吸附在固定平面上,再按第一到第六步骤完成操作即可在固定平面上画出图像。 本专利技术具有演示正切余切函数关系及绘制图像的功能,摇动驱动轮上的手柄,就能直观演示函数7=4七311((本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种三角函数全能演示及图像绘制仪, 其特征在于:该绘制仪包括支架(1)和绘图机构(6),所述支架(1)包括地脚(11),在两侧地脚(11)上分别设有左立杆(12)和右立杆(13),四根平行的撑杆(18)分上下垂直固定在左立杆(12)和右立杆(13)上,在上端的撑杆(18)上设有上横杆(14),下端的撑杆(18)上设有下横杆(15),与撑杆(18)垂直的上滑道(16)和下滑道(17)固连在左立杆(12)和右立杆(13)上;在左立杆(12)和右立杆(13)上设有内槽(110),在上滑道(16)和下滑道(17)上设有内滑槽(111),在上滑道(16)的内滑槽(111)中设有上滑块(66),在下滑道(17)的内滑槽(111)中设有下滑块(67),在撑杆(18)的后端设有与画板(8)连接的吸盘(19);在左立杆(12)上设有左演示装置(2)和左转换机构(4),在右立杆(13)上设有右演示装置(3)和右转换机构(5);左转换机构(4)和右转换机构(5)的径向曲柄分别固定在左演示装置(2)的左圆盘(22)和右演示装置(3)的右圆盘(31)上;绘图机构(6)与上滑道(16)和下滑道(17)及左转换机构(4)和右转换机构(5)相连;左演示装置(2)与右演示装置(3)之间通过齿带(74)连接,左演示装置(2)与绘图机构(6)之间通过连索(7)相连。...

【技术特征摘要】
1.一种三角函数全能演示及图像绘制仪,其特征在于:该绘制仪包括支架(I)和绘图机构(6),所述支架(I)包括地脚(11),在两侧地脚(11)上分别设有左立杆(12)和右立杆(13),四根平行的撑杆(18)分上下垂直固定在左立杆(12)和右立杆(13)上,在上端的撑杆(18)上设有上横杆(14),下端的撑杆(18)上设有下横杆(15),与撑杆(18)垂直的上滑道(16)和下滑道(17)固连在左立杆(12)和右立杆(13)上;在左立杆(12)和右立杆(13)上设有内槽(110),在上滑道(16)和下滑道(17)上设有内滑槽(111),在上滑道(16)的内滑槽(111)中设有上滑块(66),在下滑道(17)的内滑槽(111)中设有下滑块(67),在撑杆(18)的后端设有与画板(8)连接的吸盘(19);在左立杆(12)上设有左演示装置(2)和左转换机构(4),在右立杆(13)上设有右演示装置(3)和右转换机构(5);左转换机构(4)和右转换机构(5)的径向曲柄分别固定在左演示装置(2)的左圆盘(22)和右演示装置(3)的右圆盘(31)上;绘图机构(6)与上滑道(16)和下滑道(17)及左转换机构(4)和右转换机构(5)相连;左演示装置(2)与右演示装置(3)之间通过齿带(74)连接,左演示装置(2)与绘图机构(6)之间通过连索(7)相连。2.根据权利要求1所述的三角函数全能演示及图像绘制仪,其特征在于:左演示装置(2)由圆齿轮(21) (23) (24) (26) (27)、圆盘(22) (25)、装有活动轴套的转轴(28) (29)(210) (211)及指示灯(212) (213)构成,四个转轴的轴套依次固定在左立杆(12)上并与撑杆(18)平行,安装在转轴里端的圆齿轮(21) (23) (24) (26)啮合;圆盘(22) (25)圆齿轮(27)分别安装在转轴(28) (29) (211)的前端,与圆齿轮(21) (24) (25)同步转动;圆盘(22) (25)的圆柱面处有线槽和接线孔(215),盘面外边缘处有灯孔,分别装有指示灯(212) (213),圆盘半径分别与圆齿轮(21) (24)的节圆半径相同,圆齿轮(27)上装有手动摇柄(214);右演示装置(3)的圆盘(31)、转轴(32)、圆齿轮(33)的组成结构与左演示装置(2)相同。3.根据权利要求1所述的三角函数全能演示及图像绘制仪,其特征在于:左转换机构(4)由径向曲柄(41)、切向曲柄(48)、定向杆(43)、横向导杆(62)、销钉(45)构成,定向杆(43)的内槽中有滑块(44),切向曲柄(48)的内槽中有滑块(49),销钉(45)将滑块(44)、横向导杆(62)左端及滑块(49)从前往后形成连杆机构;切向曲柄(48)的一端垂直固定在径向曲柄(41)的带锁滑块(42)上,径向曲柄(41)的一端固定在圆盘(22)的圆面半径上,定向杆(43)的两端通过活动夹具(46) (47)固定在支架(I)的上横杆(14)和下横杆(15)上;右转换机构(5)由径向曲柄(51)、切向曲柄(58)、定向杆(53)、横向导杆(62 )、销钉(55 )构成,定向杆(53 )的内槽中有滑块(54),切向曲柄(...

【专利技术属性】
技术研发人员:王书营
申请(专利权)人:南京工业职业技术学院
类型:发明
国别省市:江苏;32

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