[發明專利]冪函數演示及圖像繪制裝置

無效

• 申請號: 201510550967.1
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105034660A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 王書營;王薇
• 申請（專利權）人: 南京工業職業技術學院
• 主分類號: B43L13/00
• 分類號: B43L13/00
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明涉及一種教學儀器和工程制圖儀，是把非線性運動轉化為正交合成運動的裝置，具體地說是一種能直觀演示冪函數關系并繪制出相應圖像的冪函數演示及圖像繪制裝置。

背景技術

隨著我國中高等教育事業的發展和技術進步，教師教學、學生學習、工程設計、現場施工等都需要快捷方便多功能的繪圖儀器。冪函數是常用的函數之一，在中等數學和大學數學中占有重要的地位。通過直觀演示函數關系并描繪出相應的圖像，既能減輕教師的教學壓力也能幫助學生理解和領會，是提高冪函數教學質量的重要手段。工程技術人員在進行產品設計、圖紙繪制，施工人員在板材或面料畫線裁剪或在固定平面上繪制圖案時，經常用到冪函數曲線，他們急需一種操作簡單使用方便的演示和繪圖儀器。目前主要采用手工列表描點、計算機軟件賦值打印等方法畫圖，取點繁瑣計算結果主要為近似值，定點間的連線多用折線或離散點代替，看不到真實曲線形成的全貌，繪畫效率低且聯動性和通用性差。

為了解決上述問題，近階段也出現了少數涉及冪函數的裝置，如，專利號為CN200410006356.2的文獻中給出了“一種能畫多種函數曲線的模板”,它是一個含有個別冪函數局部曲線段的模板，不能演示冪函數關系，也不能根據函數關系自動繪制函數圖像；專利號為201320648009的文獻中給出了“一種函數圖像演示裝置”，實現方式是：利用有源晶振邏輯控制模塊、驅動模塊等電子信息技術材料，只能在點陣液晶顯示模塊上觀看對數函數圖像的視頻資料，不能直接反映動點的變化過程及描圖過程；專利號為201410577646的文獻中給出了“一種凸輪輪廓曲線繪制演示儀”，只能繪制凸輪閉曲線圖形，難以完成冪函數圖像繪制。

綜上所述文獻存在如下不足：不能通過簡單的機械構件直觀演示冪函數的直角對應關系，不能通過簡單操作親手自動繪制出冪函數圖像，尤其是不利于學生個人用于學習領會，也不易在固定平面或工作現場繪制曲線，功能不足適用性低。

發明內容

為了克服手工畫圖做不到或現有儀器中缺少的功能，本發明的目的是提供一種冪函數演示及圖像繪制裝置，該裝置能在教室、繪圖室、施工現場、學生自習場所使用，且繪圖效率高、圖像清晰準確、操作簡單、攜帶方便、功能齊全。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種冪函數演示及圖像繪制裝置，其特征在于：該裝置包括支架、滾輪導向板、旋轉導桿、繪圖機構、連接系統、畫板，所述支架包括下地腳，在兩個下地腳上分別設有左立桿、右立桿，左立桿、右立桿通過下橫桿、中橫桿、上橫桿垂直固連，在左立桿上固定一根主槽桿，主槽桿中嵌有帶鎖主滑塊，在中橫桿上有左軸孔、右軸孔，在下橫桿、中橫桿、上橫桿的后面均設有后地腳，每個后地腳上有地腳吸盤；滾輪導向板固定在左立桿和中橫桿上，旋轉導桿的轉軸固定在中橫桿的左軸孔內，繪圖機構固定在支架右立桿及下橫桿、中橫桿、上橫桿上，在繪圖機構的后面裝有畫板，繪圖機構、旋轉導桿、滾輪導向板之間通過由線繩和滑輪組成的連接系統連接。

本發明中，滾輪導向板由矩形硬板、圓柱滾輪、固定卡構成，矩形硬板具有一定厚度，在其上有穿透的定位孔，過定位孔有一條鏤空的軌線，在軌線的內側凸形壁面上開有一條槽溝，圓柱滾輪嵌在鏤空軌線內，在矩形硬板的兩邊設有多個固定孔。鏤空軌線的邊線方程是y＝f(t),其中，直角坐標系原點在定位孔，坐標軸與導向板邊平行，曲線y＝f(t)滿足初始條件為y(0)＝0，y′(0)＝0的微分方程

ty(ty′-y)y′y″+t²y′⁴+(t²-y²-t²y-α^-1)y′²-(t²+y)y-α^-1＝0。

其中，y′，y″分別表示一、二階導數，y′⁴表示一階導數的4次方。

本發明中，旋轉導桿由內槽桿、上滑塊、釘軸、紅指示燈、下滑塊、銷釘軸、蘭指示燈、軸承、帶卡轉軸構成，內槽連桿是一根有內槽的直長桿，在內槽中嵌有上滑塊和下滑塊，上滑塊上有銷釘穿過，銷釘的前端設有紅指示燈；下滑塊上有銷釘軸穿過，銷釘軸的前端設有蘭指示燈；在內槽桿中下部固定一只軸承，軸承中設有帶卡轉軸；上滑塊上的銷釘與支架上主槽桿中的帶鎖主滑塊垂直相連；下滑塊上的銷釘軸與滾輪導向板上的圓柱滾輪的軸相連，在內槽桿的上端有一垂直的手搖柄。