[发明专利]反正余切正余割函数演示及图像绘制仪

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种教学仪器，是一种把平移推转运动转化为正交合成运动的装置，具体地说是一种反正余切正余割函数演示及图像绘制仪。

背景技术

随着我国中高等教育事业的发展和技术进步，教师教学、学生学习、工程设计、现场施工等都需要快捷方便多功能的绘图仪器。反三角函数在中等数学和大学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，是提高反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或在固定平面上绘制图案时，经常用到有关反三角函数曲线，他们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、学生的业余学习及工程人员提高工作效率。目前主要采用手工列表描点、计算机软件赋值打印等方法画图，取点繁琐计算结果主要为近似值，定点间的连线多用折线或离散点代替，看不到真实曲线形成的全貌，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绘制。

综上所述装置，存在如下不足：不能通过自变量的平移运动演示反三角函数的直角映射关系，绘制的图像只是三角函数曲线，不能绘制出反正切余切正割余割函数图像，更不能绘制类形式的函数图像，尤其是不利于学生个人用于学习，也不易在固定平面或工作现场绘制曲线，功能不足适用性低。

发明内容

为了克服手工画图做不到的或现有仪器中缺少的功能，本发明的目的是提供一种反正余切正余割函数演示及图像绘制仪，该绘制仪能在教室、绘图室、施工现场、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。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种反正余切正余割函数演示及图像绘制仪，其特征在于：该绘制仪包括支架、演示装置、绘图机构和画板，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，下滑道和上滑道通过撑杆固定在左立杆和右立杆上，在下滑道和上滑道上设有横向滑块；下横杆和上横杆分上下与左立杆和右立杆垂直固连，含有内槽的导杆垂直固连在下横杆和上横杆之间，在内槽中设有纵向滑块；左立杆有沟槽，右立杆上有内滑槽，在内滑槽内装有纵向滑块；四根相同的支杆与下横杆和上横杆垂直固连，在支杆的后端设有安装在画板上的吸盘；演示装置安装在左立杆及下滑道和上滑道上；绘图机构与右立杆、下滑道、上滑道和导杆相连；绘图机构通过软绳和拉杆与演示装置连接在一起。

实际操作时，可以通过改变推杆和导杆的位置、调整滑块、变换软绳连接方向等方式，能完成反正割余割函数的演示和图像绘制；在整个绘图系统中只要减少演示装置中的个别连杆，其它不变，就能完成反正切余切函数的演示和图像绘制。

滑道、撑杆和导杆为刚性不变性材料，滑块的滑动自由顺畅。需要时可以把吸盘作支撑点使用。

本发明中，演示装置是由圆盘、转轴、径向曲柄、切向曲柄、销钉、推杆构成，转轴通过轴套固定在支架的左立杆上并与横杆垂直，圆盘固定在转轴前端，其上的圆柱面处有线槽和接线孔，盘面外边缘处装有指示灯；径向曲柄上有内滑槽，槽内装有带锁滑块（需要滑块固定时用锁锁死），曲柄的一端固定在圆盘的盘面半径上；切向曲柄上有内滑槽，槽内装有能自由滑动的滑块，曲柄的一端用螺栓垂直固定在径向曲柄的带锁滑块上；推杆上有内滑槽，槽内装有带锁滑块，销钉把推杆上的带锁滑块和切向曲柄上的滑块从前往后形成连杆机构；在推杆与圆盘转轴平行的位置处记为零点，在零点处装有标志灯及手柄，在零点上部安装夹具, 推杆的两端分别与支架中滑道上的二个滑块相连。

绘图机构是由横向导杆、纵向导杆、销钉、画笔等构成，横向导杆与纵向导杆的内槽中各有一个滑块，销钉从前往后把纵横向导杆上的滑块形成连杆机构；横向导杆的两端分别与右立杆上的滑块和导杆上的滑块相连；纵向导杆的两端分别与支架滑道上的二个滑块相连，在纵向导杆的中部装有夹具；画笔安装在销钉的后端，其笔架上有调节弹簧。