[發明專利]復合函數演示及圖像繪制裝置

有效

• 申請號: 201510552664.3
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105059021B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 王書營
• 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多個正交合成運動的裝置，具體地說是一種能直觀演示多個函數及其復合的過程，并能同時繪制出各層函數及復合函數圖像的復合函數演示及圖像繪制裝置。

背景技術

隨著我國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。復合函數是解決復雜函數的關鍵，是中等數學的難點，是大學數學研究的核心內容。通過直觀演示復合過程并描繪出相應的多個函數圖像，既能減輕教師的教學壓力也能幫助學生理解和領會，是提高大學數學教學質量的重要手段。科技人員在設計、繪圖，工程人員在施工畫線，都經常用到由多個函數復合形成的復雜函數曲線。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簡單函數的裝置，如，專利號為201220500792的文獻中給出了“指數函數旋轉體體積定積分演示儀”，主要是把指數函數在一個固定區間內繞坐標系的橫軸旋轉半周形成容器,利用容器內液體的體積來反映旋轉體體積或定積分的幾何意義，并沒有解決復合過程演示及曲線的繪制問題；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，無直接函數關系及曲線描繪功能；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，難以完成多個函數復合的圖像繪制。

綜上所述文獻存在如下不足：不能通過系列機械構件直觀演示復合過程中各個函數的直角對應關系，不能通過簡單操作親手繪制出復合中各函數的圖像，尤其是不利于學生個人用于學習，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復合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：

一種復合函數演示及圖像繪制裝置，其特征在于：該裝置包括支架、軌線導向板、旋轉導桿、內層函數繪圖器、外層函數繪圖器、復合函數繪圖器、繞線圓盤、連接系統和畫板，所述支架包括地腳，在四個地腳上分別設有左前立桿、左后立桿、右前立桿和右后立桿，且左前立桿、左后立桿、右前立桿和右后立桿通過前橫桿、后橫桿、左縱向桿和右縱向桿垂直固連，前橫桿、后橫桿、左縱向桿和右縱向桿在一個平面上；左前立桿、左后立桿、右前立桿、右后立桿、前橫桿、后橫桿、左縱向桿和右縱向桿的四個交點連線構成矩形；在前橫桿上設有左軸孔和右軸孔；軌線導向板固定在左縱向桿、前橫桿和后橫桿上，并處于左縱向桿的左方；旋轉導桿在軌線導向板的上面，其轉軸固定在左軸孔內；內層函數繪圖器固定在前橫桿、后橫桿、左縱向桿和右縱向桿上，且處于左縱向桿的右方；外層函數繪圖器固定在左縱向桿、左前立桿和左后立桿上，并處于左縱向桿的上方；復合函數繪圖器固定在前橫桿、左前立桿和右前立桿上，并處于前橫桿的上方；三個相同的繞線圓盤通過單腿支架分別固定在左前立桿、左后立桿、右前立桿上；在內層函數繪圖器、外層函數繪圖器、復合函數繪圖器的后面分別固定畫板；旋轉導桿、內層函數繪圖器、外層函數繪圖器、復合函數繪圖器、繞線圓盤之間通過由拉線和滑輪組成的連接系統連接。

本發明中，軌線導向板由矩形硬板、圓柱滾輪、主槽桿、帶鎖滑塊、固定卡構成，矩形硬板具有一定厚度的剛性材料板，在其上有穿透的定位孔，過定位孔有一條鏤空的軌線l(設方程為：F(x,y)＝0)，在軌線l的內側凸形壁面上開有一條槽溝，圓柱滾輪嵌在鏤空軌線l內，在矩形硬板的右邊緣固定一根主槽桿，在主槽桿的內槽中裝有帶鎖滑塊，在矩形硬板的外邊設有多個固定卡，固定卡有多個用于固定在支架上。