導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及繪圖工具領(lǐng)域，具體為一種導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀。該導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀包括：導(dǎo)軌支架、導(dǎo)軌、大轉(zhuǎn)盤固定外套、大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)、導(dǎo)軌座、滑槽、畫筆部件、傳動帶、齒輪、齒條，上下對稱的導(dǎo)軌兩端分別設(shè)置于導(dǎo)軌支架中，每個導(dǎo)軌上安裝可沿導(dǎo)軌滑動的導(dǎo)軌座，垂直于導(dǎo)軌的滑槽兩端分別固定于導(dǎo)軌座上，滑槽中設(shè)置可沿滑槽往復(fù)運(yùn)動的畫筆部件；導(dǎo)軌座通過大轉(zhuǎn)盤固定外套固定片連接大轉(zhuǎn)盤固定外套，大轉(zhuǎn)盤固定外套中設(shè)置大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)于大轉(zhuǎn)盤固定外套內(nèi)側(cè)，與大轉(zhuǎn)盤固定外套傳動連接，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)的偏心位置開設(shè)轉(zhuǎn)盤圓孔。本實(shí)用新型可以連續(xù)畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
【專利說明】導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及繪圖工具領(lǐng)域，具體為一種導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀。

【背景技術(shù)】
[0002]《機(jī)械設(shè)計》雜志(西北工大)1983年第4期所揭示的多功能平面曲線繪制機(jī)構(gòu)，由確動裝置(定位的中心鉸)、中心輪、傳動裝置(過輪)、筆輪(行星輪)、轉(zhuǎn)臂(輪架)及驅(qū)動裝置(裝在筆輪軸上，用來驅(qū)動繪圖筆的裝置)所組成，它能繪制圓、橢圓、擺線等多種封閉曲線。然而，不能繪制非封閉曲線，如:工程上、教學(xué)上經(jīng)常要用到的正弦曲線等。
[0003]目前，老師給學(xué)生上課，講正弦曲線時，需要手工畫正弦曲線，學(xué)生手工繪制的正弦曲線好壞參差不齊。而且，手工繪制費(fèi)工費(fèi)時，浪費(fèi)課堂上的時間。因此，有必要研制出繪制正弦曲線的儀器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，可以連續(xù)畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，該導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀包括:導(dǎo)軌支架、導(dǎo)軌、大轉(zhuǎn)盤固定外套、大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)、導(dǎo)軌座、滑槽、畫筆部件、傳動帶、齒輪、齒條，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0007]上下對稱的導(dǎo)軌兩端分別設(shè)置于導(dǎo)軌支架中，每個導(dǎo)軌上安裝可沿導(dǎo)軌滑動的導(dǎo)軌座，垂直于導(dǎo)軌的滑槽兩端分別固定于導(dǎo)軌座上，滑槽中設(shè)置可沿滑槽往復(fù)運(yùn)動的畫筆部件；
[0008]導(dǎo)軌座通過大轉(zhuǎn)盤固定外套固定片連接大轉(zhuǎn)盤固定外套，大轉(zhuǎn)盤固定外套中設(shè)置大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)于大轉(zhuǎn)盤固定外套內(nèi)側(cè)，與大轉(zhuǎn)盤固定外套傳動連接，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)的偏心位置開設(shè)轉(zhuǎn)盤圓孔；
[0009]大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)與皮帶輪通過傳動帶連接，所述皮帶輪通過傳動軸與齒輪連接，齒輪與齒條相嚙合，形成齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)。
[0010]所述的導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，滑槽的中心線穿過轉(zhuǎn)盤圓孔的中心，畫筆部件通過復(fù)位彈簧設(shè)置于轉(zhuǎn)盤圓孔內(nèi)側(cè)頂部，畫筆部件與轉(zhuǎn)盤圓孔緊密接觸。
[0011]所述的導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，皮帶輪上設(shè)置轉(zhuǎn)動把手。
[0012]所述的導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，畫筆部件安裝于可沿轉(zhuǎn)盤圓孔轉(zhuǎn)動的固定套中。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是:
[0014]1、本實(shí)用新型用于演示多普勒效應(yīng)的原理，調(diào)整轉(zhuǎn)速，使其在同樣的距離內(nèi)，可以輸出更多的波形，進(jìn)而說明多普勒效應(yīng)的成因。
[0015]2、本實(shí)用新型用于演示電磁波的形成原因，交流電現(xiàn)象，可以連續(xù)畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
[0016]3、本實(shí)用新型可以用來繪制正弦曲線、余弦曲線等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，I導(dǎo)軌支架；2導(dǎo)軌；3大轉(zhuǎn)盤固定外套；4大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)；5畫筆筆尖沿轉(zhuǎn)盤圓孔運(yùn)動軌跡；6導(dǎo)軌座；7滑槽；8畫筆部件；9繪圖紙或坐標(biāo)紙；10傳動帶；11齒輪；12齒條；13轉(zhuǎn)動把手；14大轉(zhuǎn)盤固定外套固定片；15轉(zhuǎn)盤圓孔。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，主要包括:導(dǎo)軌支架1、導(dǎo)軌2、大轉(zhuǎn)盤固定外套3、大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4、畫筆筆尖沿轉(zhuǎn)盤圓孔運(yùn)動軌跡5、導(dǎo)軌座6、滑槽7、畫筆部件8、繪圖紙或坐標(biāo)紙、傳動帶10、齒輪11、齒條12、轉(zhuǎn)動把手13、大轉(zhuǎn)盤固定外套固定片14、轉(zhuǎn)盤圓孔15等，具體結(jié)構(gòu)如下:
[0020]上下對稱的導(dǎo)軌2兩端分別設(shè)置于導(dǎo)軌支架I中，每個導(dǎo)軌2上安裝可沿導(dǎo)軌2滑動的導(dǎo)軌座6，垂直于導(dǎo)軌2的滑槽7兩端分別固定于導(dǎo)軌座6上，滑槽7中設(shè)置可沿滑槽7往復(fù)運(yùn)動的畫筆部件8 ；
[0021]導(dǎo)軌座6通過大轉(zhuǎn)盤固定外套固定片14連接大轉(zhuǎn)盤固定外套3，大轉(zhuǎn)盤固定外套3中設(shè)置大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4于大轉(zhuǎn)盤固定外套3內(nèi)側(cè)，與大轉(zhuǎn)盤固定外套3傳動連接，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4的偏心位置開設(shè)轉(zhuǎn)盤圓孔15 ；
[0022]滑槽7的中心線穿過轉(zhuǎn)盤圓孔15的中心，畫筆部件8通過復(fù)位彈簧設(shè)置于轉(zhuǎn)盤圓孔15內(nèi)側(cè)頂部，畫筆部件8與轉(zhuǎn)盤圓孔15緊密接觸，在大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4轉(zhuǎn)動時，滑槽7和轉(zhuǎn)盤圓孔15共同作用，使畫筆部件8在轉(zhuǎn)盤圓孔15的轉(zhuǎn)動下，在滑槽7內(nèi)作上下往復(fù)直線運(yùn)動，并且大轉(zhuǎn)盤固定外套3沿導(dǎo)軌2方向往復(fù)運(yùn)動，于轉(zhuǎn)盤圓孔15內(nèi)側(cè)形成畫筆筆尖沿轉(zhuǎn)盤圓孔運(yùn)動軌跡5，即可在繪圖紙或坐標(biāo)紙9上繪制正弦曲線。其中，畫筆部件8安裝于可沿轉(zhuǎn)盤圓孔15轉(zhuǎn)動的固定套中。
[0023]大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4與皮帶輪通過傳動帶10連接，所述皮帶輪上設(shè)置轉(zhuǎn)動把手13，可通過轉(zhuǎn)動把手13帶動皮帶輪，進(jìn)一步帶動大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4于大轉(zhuǎn)盤固定外套3內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動。同時，所述皮帶輪通過傳動軸與齒輪11連接，齒輪11與齒條12相嚙合，形成齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)。從而，在轉(zhuǎn)動把手13和齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)的帶動下，大轉(zhuǎn)盤固定外套3、大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)4通過導(dǎo)軌座6沿導(dǎo)軌2往復(fù)運(yùn)動。
[0024](一 )物理實(shí)驗(yàn)
[0025]1、觀察橫波波形圖，猜想橫波的成因。
[0026]轉(zhuǎn)動齒輪11，畫筆部件8做上下運(yùn)動，畫筆部件8沿繪圖紙或坐標(biāo)紙9做水平勻速運(yùn)動，可以判斷出質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向是相互垂直的。
[0027]2、總結(jié)如何根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動方向判斷波傳播的方向，或者是根據(jù)波的傳播方向判斷某個質(zhì)點(diǎn)的振動方向。
[0028]質(zhì)點(diǎn)的振動規(guī)律與波的傳播方向是可以觀察得到的，在某個時刻，某個質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向之間的關(guān)系可以由學(xué)生自己反復(fù)試驗(yàn)得到。
[0029]3、已知某時刻的波形后，繪制出以后某個時刻的波形(比如:二分之一周期后波形、四分之一周期后波形等)。
[0030]齒輪11轉(zhuǎn)動一周正好輸出一個周期的完整波形，所以在齒輪11上做好刻度(O?
2π )。先畫出一條某個時刻的波形圖，齒輪11可以向上抬起，將繪圖紙或坐標(biāo)紙9移到原來位置(將筆放在繪圖紙或坐標(biāo)紙9原點(diǎn)位置)，將齒輪11對應(yīng)上面的刻度，轉(zhuǎn)過一定的角度，再畫出一條與原來一樣長短的正弦曲線，該條曲線就是第一條曲線之后某個時刻的波形圖。比如若畫出四分之一周期后的波形圖:先畫出一條正弦曲線，抬起齒輪11，將繪圖紙或坐標(biāo)紙移到第一條曲線開始的位置，調(diào)整齒輪11轉(zhuǎn)過90度角度，再繪制一條同樣長短的曲線，這條曲線就是之后四分之一周期后的波形圖。同理可以畫出，之后任意時刻的波形圖。
[0031 ] 4、繪制一個質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像。
[0032]繪制一條曲線，將X軸改成時間軸，那么圖像就是某個質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像。
[0033]5、測量振幅、波長、波速、周期、相位等。
[0034]繪制一條正弦曲線，同時用秒表記錄時間，繪制之后，用直尺測出它的振幅，波長、傳播的距離等物理量，然后計算其波速，周期。相位在開始時，可以由齒輪11上的刻度讀出。
[0035]6、演不多普勒效應(yīng)的原理。
[0036]調(diào)整轉(zhuǎn)速，使其在同樣的距離內(nèi)，可以輸出更多的波形，進(jìn)而說明多普勒效應(yīng)的成因。
[0037]7、可以演示電磁波的形成原因。
[0038]優(yōu)點(diǎn):可以連續(xù)畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
[0039]8、演示交變電流、電壓的波形。
[0040]( 二 )數(shù)學(xué)應(yīng)用
[0041]1、演示并感受正弦函數(shù)的周期性。
[0042]2、除五點(diǎn)法外，提供一種新的繪制正弦曲線的方法。
[0043]數(shù)學(xué)中會使用五點(diǎn)法、或者根據(jù)單位圓中某個半徑轉(zhuǎn)過的角度來看正弦曲線，半徑轉(zhuǎn)過一周，即可確定一條正弦曲線。而這個機(jī)構(gòu)，在齒輪11轉(zhuǎn)動一周，也可以確定一個周期的正弦曲線，符合數(shù)學(xué)教師的教學(xué)需要。
[0044]3、理解為什么以單位圓來繪制標(biāo)準(zhǔn)繪制正弦曲線。
[0045]根據(jù)上面的敘述，可以理解為什么以單位圓來繪制標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線。
[0046]4、找到正弦曲線與余弦曲線的差別。
[0047]繪制時，先將齒輪11轉(zhuǎn)過90度，繪制的曲線就是余弦曲線，觀察其波形的差別。
[0048]5、平移任意角度后的圖像，理解曲線平移后對應(yīng)的橫坐標(biāo)的變化。畫一條正弦曲線，然后將齒輪11抬起，將繪圖紙或坐標(biāo)紙9移回原來位置，調(diào)整齒輪11旋轉(zhuǎn)某個角度，再繪制一條正弦曲線，可以得到平移后的圖像。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，該導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀包括:導(dǎo)軌支架、導(dǎo)軌、大轉(zhuǎn)盤固定外套、大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)、導(dǎo)軌座、滑槽、畫筆部件、傳動帶、齒輪、齒條，具體結(jié)構(gòu)如下: 上下對稱的導(dǎo)軌兩端分別設(shè)置于導(dǎo)軌支架中，每個導(dǎo)軌上安裝可沿導(dǎo)軌滑動的導(dǎo)軌座，垂直于導(dǎo)軌的滑槽兩端分別固定于導(dǎo)軌座上，滑槽中設(shè)置可沿滑槽往復(fù)運(yùn)動的畫筆部件； 導(dǎo)軌座通過大轉(zhuǎn)盤固定外套固定片連接大轉(zhuǎn)盤固定外套，大轉(zhuǎn)盤固定外套中設(shè)置大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)于大轉(zhuǎn)盤固定外套內(nèi)側(cè)，與大轉(zhuǎn)盤固定外套傳動連接，大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)的偏心位置開設(shè)轉(zhuǎn)盤圓孔； 大轉(zhuǎn)盤內(nèi)轉(zhuǎn)動環(huán)與皮帶輪通過傳動帶連接，所述皮帶輪通過傳動軸與齒輪連接，齒輪與齒條相嚙合，形成齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，滑槽的中心線穿過轉(zhuǎn)盤圓孔的中心，畫筆部件通過復(fù)位彈簧設(shè)置于轉(zhuǎn)盤圓孔內(nèi)側(cè)頂部，畫筆部件與轉(zhuǎn)盤圓孔緊密接觸。
3.按照權(quán)利要求1所述的導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，皮帶輪上設(shè)置轉(zhuǎn)動把手。
4.按照權(quán)利要求1所述的導(dǎo)軌輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，畫筆部件安裝于可沿轉(zhuǎn)盤圓孔轉(zhuǎn)動的固定套中。
【文檔編號】B43L11/00GK203920143SQ201420365731
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】楊璐, 戴玉梅 申請人:楊璐