專利名稱：機械自動加法裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于涉及一種數(shù)學(xué)計算工具，涉及一種機械自動加法裝置。
背景技術(shù)：
人們采用計算工具輔助數(shù)學(xué)計算的歷史較為悠久，如早期的機械式算盤、機械式計算機等?，F(xiàn)代人們可以使用更加便捷快速的電子類計算器進行數(shù)學(xué)計算。但這些已有的計算工具，在數(shù)學(xué)運算的過程中，不能直觀地展現(xiàn)數(shù)學(xué)計算的原理與機制。這對于已掌握數(shù)學(xué)運算原理的人來講，不存在著使用難題，但對于數(shù)學(xué)計算的初學(xué)者兒童來講，這些計算工具就難以達到啟發(fā)他們對數(shù)學(xué)計算原理和機制的理解與掌握。從兒童數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的過程知道，加法是他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)入門的第一步，而加法中的進位機制和相加順序是孩子們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)所面臨的一個門坎。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對數(shù)學(xué)計算的初學(xué)者兒童，提供一種自動進行加法運算的機械裝置，實現(xiàn)加法進位和順序相加的自動直觀過程，幫助數(shù)學(xué)初學(xué)者理解進位機制和加法相加的順序原理。本實用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為本實用新型包括機架、上通道、間歇傳遞機構(gòu)、順序控制機構(gòu)、進位機構(gòu)、存放容器及圓球體。所述的機架由下平臺、立柱、背架桿及回收槽組成；立柱是一個L形的型材，通過螺栓直立安裝在下平臺的兩側(cè)；背架桿是一組扁平型材，通過螺栓安裝在兩側(cè)的立柱上；回收槽位于進位機構(gòu)中圓柱開關(guān)的下方，通過螺栓固定在下平臺上。所述的上通道是一中空的圓柱形管，通過U形夾傾斜固定安裝在背架桿的上部前方；上通道的數(shù)量由所需實現(xiàn)加法的位數(shù)決定，每位數(shù)對應(yīng)一個上通道。所述的間歇傳遞機構(gòu)由傳遞轉(zhuǎn)輪和傳遞滑道組成；傳遞轉(zhuǎn)輪和傳遞滑道的數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；傳遞轉(zhuǎn)輪圓柱面上設(shè)有一個傳遞球槽，球槽的直徑大于圓球體的直徑；每個傳遞轉(zhuǎn)輪均通過轉(zhuǎn)軸安裝在上通道出口對應(yīng)的下方，通過配重，傳遞轉(zhuǎn)輪在靜止?fàn)顟B(tài)時，傳遞球槽正好位于上通道出口的正下方；傳遞滑道在下部通過螺栓固定在存放容器的上端，側(cè)靠背架桿前方，位于傳遞轉(zhuǎn)輪的左側(cè)。所述的順序控制機構(gòu)由旋轉(zhuǎn)擺桿和平移桿組成；旋轉(zhuǎn)擺桿通過轉(zhuǎn)軸傾斜固定在背架桿上的后方，旋轉(zhuǎn)擺桿和平移桿通過鉸鏈連接，構(gòu)建一個平行運動的平面桿件機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)擺桿的數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；平移桿的推或拉，控制旋轉(zhuǎn)擺桿的未端是否位于上通道和傳遞轉(zhuǎn)輪之間，旋轉(zhuǎn)擺桿的未端相當(dāng)于上通道下部出口的開關(guān)；這個開關(guān)效應(yīng)由旋轉(zhuǎn)擺桿未端形狀的不同，由平移桿推或拉的位移控制進行分級。所述的進位機構(gòu)由滑道、雙搖臂四桿機構(gòu)、驅(qū)動撥桿和圓柱開關(guān)組成；進位機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；滑道是一個U槽道，通過螺栓固定安裝在存放容器的上部，將相鄰的存放容器的上部傾斜相連；雙搖臂四桿機構(gòu)的上搖臂桿通過軸與驅(qū)動撥桿相連，且該軸固定安裝在滑道的U形槽道的后側(cè)臂上，驅(qū)動撥桿位于U槽道內(nèi)；雙搖臂四桿機構(gòu)的下?lián)u臂桿通過鉸鏈安裝在圓柱開關(guān)的側(cè)平面上；圓柱開關(guān)是一個圓柱形體，貫穿圓柱面開有一個通孔，通孔的直徑大于圓球體的直徑，圓柱開關(guān)通過軸與背架桿固定安裝在存放容器的正下方；驅(qū)動撥桿未動作時，圓柱開關(guān)的通孔不在存放容器的正下方，驅(qū)動撥桿動作時，通過雙搖臂四桿機構(gòu)的傳動，使圓柱開關(guān)的通孔正好處于存放容器的正下方，使圓球體通過圓柱開關(guān)的通孔下落。所述的存放容器，其存放圓球體部分的高度等于所選圓球體直徑的九倍，存放容器的數(shù)量比上通道的數(shù)量多一個；存放容器通過螺栓直立安裝在機架的下平臺上，其上部位于傳遞滑道的正下方，下部位于圓柱開關(guān)的正上方。所述的圓球體，可以是兒童玩耍的彈珠，也可以是其它的小圓球體。與現(xiàn)有計算工具相比，本實用新型對加法自動運算具有直觀的進位和順序相加的過程，非常有助于啟發(fā)數(shù)學(xué)計算入門的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。

圖I為本實用新型主視圖；圖2為本實用新型后視圖；圖3為本實用新型順序控制機構(gòu)平面示意圖；圖4本實用新型算例結(jié)果示意圖。
具體實施方式
下面以百位內(nèi)加法自動計算的裝置為例，進行附圖說明，其它位內(nèi)加法自動計算的裝置與此類似。如圖I和圖2所示，本實施例包括機架I、上通道2、間歇傳遞機構(gòu)3、順序控制機構(gòu)4、進位機構(gòu)5、存放容器6及圓球體7。如圖I和圖2所示，機架由下平臺1-1、立柱1-2、背架桿1-3及回收槽1-4組成。立柱1-2是一個L形的型材，通過螺栓直立安裝在下平臺1-1的兩側(cè)；背架桿1-3是一組扁平型材，通過螺栓安裝在兩側(cè)的立柱1-2上；回收槽1-4位于圓柱開關(guān)5-4的下方，通過螺栓固定在下平臺1-1上。如圖I所示，上通道2是一中空的圓柱形管，通過U形夾傾斜固定安裝在背架桿1-3的上部前方；上通道2的數(shù)量有兩個，從右至左，分別為個位數(shù)和十位數(shù)的通道。如圖I和圖2所示，間歇傳遞機構(gòu)3由傳遞轉(zhuǎn)輪3-1和傳遞滑道3-2組成。傳遞轉(zhuǎn)輪3-1和傳遞滑道3-2的數(shù)量與上通道2的數(shù)量相同；傳遞轉(zhuǎn)輪3-1的圓柱面上設(shè)有一個傳遞球槽3-1-1，球槽3-1-1的直徑大于圓球體7的直徑；每個傳遞轉(zhuǎn)輪3-1均通過轉(zhuǎn)軸安裝在背架桿1-3前方的上通道2出口對應(yīng)的下方，通過配重，傳遞轉(zhuǎn)輪3-1在靜止?fàn)顟B(tài)時，傳遞球槽3-1-1正好位于上通道2出口的正下方；傳遞滑道3-2在下部通過螺栓固定在存放容器6的上端，側(cè)靠背架桿1-3的前方，位于傳遞轉(zhuǎn)輪3-1的左側(cè)。如圖I、圖2和圖3所示，順序控制機構(gòu)4由旋轉(zhuǎn)擺桿4-1、平移桿4_2組成。旋轉(zhuǎn)擺桿4-1通過轉(zhuǎn)軸傾斜固定在背架桿1-3上的后方，旋轉(zhuǎn)擺桿4-1和平移桿4-2通過鉸鏈連接，構(gòu)建一個平行運動的平面桿件機構(gòu)。旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；平移桿4-2的推或拉，控制旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的未端是否位于上通道2和傳遞轉(zhuǎn)輪3-1之間，旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的未端相當(dāng)于上通道2下部出口的開關(guān)；這個開關(guān)效應(yīng)由旋轉(zhuǎn)擺桿4-1未端形狀的不同，由平移桿4-2推或拉的位移控制分為兩級，即右邊旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的未端使圓球體進入傳遞機構(gòu)3時，左邊的旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的未端還不能使圓球體進入傳遞機構(gòu)3。如圖I和圖2所示，進位機構(gòu)5由滑道5-1、雙搖臂四桿機構(gòu)5-2、驅(qū)動撥桿5_3和圓柱開關(guān)5-4組成。進位機構(gòu)5的數(shù)量與上通道2的數(shù)量相同；滑道5-1是一個U槽道，通過螺栓固定安裝在存放容器6的上部，將相鄰的存放容器6的上部傾斜相連；雙搖臂四桿機構(gòu)5-2的上搖臂桿5-2-1通過軸與驅(qū)動撥桿5-3相連，且該軸固定安裝在滑道5-1的U形槽道的后側(cè)臂上，驅(qū)動撥桿5-3位于U槽道內(nèi)；雙搖臂四桿機構(gòu)5-2的下?lián)u臂5-2-2桿通過鉸鏈安裝在圓柱開關(guān)5-4的側(cè)平面上；圓柱開關(guān)5-4是一個圓柱形體，貫穿圓柱面開有一個 通孔，通孔的直徑略大于圓球體7的直徑，圓柱開關(guān)5-4通過軸與背架桿1-3固定安裝在存放容器6的正下方。驅(qū)動撥桿5-3未動作時，圓柱開關(guān)5-4的通孔5-4-1不在存放容器6的正下方，驅(qū)動撥桿5-3動作時，通過雙搖臂四桿機構(gòu)5-2的傳動，使圓柱開關(guān)5-4的通孔5-4-1正好處于存放容器6的正下方,使圓球體7通過圓柱開關(guān)5-4的通孔5-4-1下落。如圖I和圖2所示，存放容器6，其存放圓球體部分的高度等于所選圓球體7直徑的九倍；存放容器6的數(shù)量比上通道2的數(shù)量多一個，從右至左，分別為個位、十位和百位；存放容器6通過螺栓直立安裝在機架I的下平臺1-1上，其上部位于傳遞滑道3-2的正下方，下部位于圓柱開關(guān)5-4的正上方。如圖I所示，圓球體7，可以是兒童玩耍的彈珠，也可以是其它的小圓球體。以99+12為例,該裝置的具體操作過程為如圖I所示，先以圓球體7作為數(shù)的載體，將被加數(shù)99的個位和十位數(shù)載體分別為9個的圓球體7，通過上通道2和間歇傳遞機構(gòu)3進入存放容器6。將加數(shù)12的個位和十位數(shù)載體分別為2個和I個圓球體放入相應(yīng)位上的上通道2內(nèi)。拉動順序控制機構(gòu)4的平移桿4-2的第一級，使個位旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的未端偏出個位上通道2的下端，使個位數(shù)載體的圓球體7能進入個位間歇傳遞機構(gòu)3內(nèi)。個位數(shù)載體的第I個圓球體7在重力勢能的作用下，落入個位數(shù)傳遞轉(zhuǎn)輪3-1的球槽3-1-1內(nèi)，在數(shù)載體的圓球體7的重力作用下，推動傳遞轉(zhuǎn)輪3-1旋轉(zhuǎn)，并使圓球體7在傳遞滑道3-2內(nèi)，隨著傳遞轉(zhuǎn)輪3-1旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到傳遞滑道3-2的下端，圓球體7在重力作用下，落入存入容器6 ;此時，傳遞轉(zhuǎn)輪3-1在慣性作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)球槽3-1-1旋轉(zhuǎn)到上通道2出口的正下方時，先前由于傳遞轉(zhuǎn)輪3-1和傳遞滑道3-2的阻隔作用滯留在上通道2出口的第2個圓球體7，在此時可以落入傳遞轉(zhuǎn)輪3-1的球槽3-1-1內(nèi)，與第I個圓球體7 —樣被間歇傳遞機構(gòu)3進行傳遞。加數(shù)第I個圓球體7落入個位存放容器6內(nèi)時，由于個位存放容器6內(nèi)已有被加數(shù)的9個圓球體7，此時，已容不下這個新進入的加數(shù)第I個圓球體7，這個圓球體7在重力作用下沿著個位的進位機構(gòu)5的滑道5-1，滑入十位存放容器6 ;當(dāng)這個加數(shù)第I個圓球體7在個位進位機構(gòu)5的滑道5-1內(nèi)滑動時，碰觸個位進位機構(gòu)5的驅(qū)動撥桿5-3，使驅(qū)動撥桿5-3轉(zhuǎn)動一個角度，在個位進位機構(gòu)5的雙搖臂四桿機構(gòu)5-2的傳動下，個位進位機構(gòu)5的圓柱開關(guān)5-4也轉(zhuǎn)動一個角度，使圓柱開關(guān)5-4內(nèi)的通孔5-4-1正好位于個位存放容器6的正下方，使個位存放容器6內(nèi)先前的被加數(shù)載體的9個圓球體7，在重力作用下落出存放容器6，實現(xiàn)個位的“逢十進一”；當(dāng)所有的9個圓球體7落出后，圓柱開關(guān)5-4在進位機構(gòu)自身重力作用下自動復(fù)位，個位存放容器6又可以存放新進入數(shù)載體的圓球體7 ;在進位的過程中，由于間歇傳遞機構(gòu)3的間歇傳遞作用，個位加數(shù)的第2個圓球體7還沒有進入個位存放容器6 ;當(dāng)個位加數(shù)的第2個圓球體7進入個位存放容器6時，個位存放容器6已復(fù)位，可以存放這個個位加數(shù)的第2個圓球體7，使得本例加法中的個位結(jié)果為I。個位進位的圓球體7進入十位存放容器6時，與個位存放容器6內(nèi)的情況類似，進一步實現(xiàn)進位，向百位存放容器6進一位，并清空十位存放容器6，此時該裝置自動完成了加數(shù)的個位數(shù)的相加過程。再拉動順序控制機構(gòu)4的平移桿4-2的第二級，使十位旋轉(zhuǎn)擺桿4-1的未端偏出十位上通道2的下端，使十位數(shù)載體的圓球體7能進入十位間歇傳遞機構(gòu)3內(nèi)。加數(shù)的十位數(shù)載體圓球體7與個位數(shù)載體圓球體7 —樣，在十位間歇傳遞機構(gòu)3 的作用下，將圓球體7傳遞進入十位存放容器6 ;本例中，由于加數(shù)個位相加后,十位存放容器6內(nèi)已沒有圓球體7，加數(shù)的十位數(shù)載體的I個圓球體7存放于十位存放容器6內(nèi)，使得本例加法中的十位結(jié)果為I。由于加數(shù)十位相加過程中沒有進位，百位中只是在加數(shù)個位相加中使十位向百位有一個進位，使得本例加法中的百位結(jié)果為I。本例中，如圖4所示，99+12使本裝置自動計算的結(jié)果是百位存放容器6上有I個圓球體7、十位存放容器6上有I個圓球體7，個位存放容器6上有I個圓球體7，即自動計算的最終結(jié)果為111。與本例類似，該裝置可以自動地進行加數(shù)為百位內(nèi)的加法運算，且計算過程的進位機制和加法順序直觀明了。
權(quán)利要求1.機械自動加法裝置，包括機架、上通道、間歇傳遞機構(gòu)、順序控制機構(gòu)、進位機構(gòu)、存放容器及圓球體，其特征在于 所述的機架由下平臺、立柱、背架桿及回收槽組成；立柱是一個L形的型材，通過螺栓直立安裝在下平臺的兩側(cè)；背架桿是一組扁平型材，通過螺栓安裝在兩側(cè)的立柱上；回收槽位于進位機構(gòu)中圓柱開關(guān)的下方，通過螺栓固定在下平臺上； 所述的上通道是一中空的圓柱形管，通過U形夾傾斜固定安裝在背架桿的上部前方；上通道的數(shù)量由所需實現(xiàn)加法的位數(shù)決定，每位數(shù)對應(yīng)一個上通道； 所述的間歇傳遞機構(gòu)由傳遞轉(zhuǎn)輪和傳遞滑道組成；傳遞轉(zhuǎn)輪和傳遞滑道的數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；傳遞轉(zhuǎn)輪圓柱面上設(shè)有一個傳遞球槽，球槽的直徑大于圓球體的直徑；每個傳遞轉(zhuǎn)輪均通過轉(zhuǎn)軸安裝在上通道出口對應(yīng)的下方，通過配重，傳遞轉(zhuǎn)輪在靜止?fàn)顟B(tài)時，傳遞球槽正好位于上通道出口的正下方；傳遞滑道在下部通過螺栓固定在存放容器的上 端，側(cè)靠背架桿前方，位于傳遞轉(zhuǎn)輪的左側(cè)； 所述的順序控制機構(gòu)由旋轉(zhuǎn)擺桿和平移桿組成；旋轉(zhuǎn)擺桿通過轉(zhuǎn)軸傾斜固定在背架桿上的后方，旋轉(zhuǎn)擺桿和平移桿通過鉸鏈連接，構(gòu)建一個平行運動的平面桿件機構(gòu)；旋轉(zhuǎn)擺桿的數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；平移桿的推或拉，控制旋轉(zhuǎn)擺桿的未端是否位于上通道和傳遞轉(zhuǎn)輪之間，旋轉(zhuǎn)擺桿的未端相當(dāng)于上通道下部出口的開關(guān)；這個開關(guān)效應(yīng)由旋轉(zhuǎn)擺桿未端形狀的不同，由平移桿推或拉的位移控制進行分級； 所述的進位機構(gòu)由滑道、雙搖臂四桿機構(gòu)、驅(qū)動撥桿和圓柱開關(guān)組成；進位機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)量與上通道的數(shù)量相同；滑道是一個U槽道，通過螺栓固定安裝在存放容器的上部，將相鄰的存放容器的上部傾斜相連；雙搖臂四桿機構(gòu)的上搖臂桿通過軸與驅(qū)動撥桿相連，且該軸固定安裝在滑道的U形槽道的后側(cè)臂上，驅(qū)動撥桿位于U槽道內(nèi)；雙搖臂四桿機構(gòu)的下?lián)u臂桿通過鉸鏈安裝在圓柱開關(guān)的側(cè)平面上；圓柱開關(guān)是一個圓柱形體，貫穿圓柱面開有一個通孔，通孔的直徑大于圓球體的直徑，圓柱開關(guān)通過軸與背架桿固定安裝在存放容器的正下方；驅(qū)動撥桿未動作時，圓柱開關(guān)的通孔不在存放容器的正下方，驅(qū)動撥桿動作時，通過雙搖臂四桿機構(gòu)的傳動，使圓柱開關(guān)的通孔正好處于存放容器的正下方，使圓球體通過圓柱開關(guān)的通孔下落； 所述的存放容器，其存放圓球體部分的高度等于所選圓球體直徑的九倍，存放容器的數(shù)量比上通道的數(shù)量多一個；存放容器通過螺栓直立安裝在機架的下平臺上，其上部位于傳遞滑道的正下方，下部位于圓柱開關(guān)的正上方； 所述的圓球體，可以是兒童玩耍的彈珠，也可以是其它的小圓球體。
專利摘要本實用新型公開了一種機械自動加法裝置。本實用新型包括機架、上通道、間歇傳遞機構(gòu)、順序控制機構(gòu)、進位機構(gòu)、存放容器及圓球體。本實用新型中的機架由下平臺、立柱、背架桿及回收槽組成。上通道是一中空的圓柱形管。間歇傳遞機構(gòu)由傳遞轉(zhuǎn)輪和傳遞滑道組成。順序控制機構(gòu)由旋轉(zhuǎn)擺桿和平移桿組成。進位機構(gòu)由滑道、雙搖臂四桿機構(gòu)、驅(qū)動撥桿和圓柱開關(guān)組成。本實用新型對加法自動運算具有直觀的進位和順序相加的過程，非常有助于啟發(fā)數(shù)學(xué)計算入門的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。
文檔編號G09B19/02GK202563374SQ201220227329
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者張巨勇, 陳志平, 羅大森, 陳一舉, 王瑤煒 申請人:杭州電子科技大學(xué)