指數(shù)函數(shù)演示及圖像繪制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)儀器和工程制圖儀，具體地說(shuō)是一種能直觀演示指數(shù)函 數(shù)關(guān)系并繪制出相應(yīng)圖像的指數(shù)函數(shù)演示及圖像繪制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)中高等教育事業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、工程設(shè)計(jì)、現(xiàn) 場(chǎng)施工等都需要快捷方便多功能的繪圖儀器。指數(shù)函數(shù)是常用的函數(shù)之一，在中等數(shù)學(xué)和 大學(xué)數(shù)學(xué)中占有重要地位，通過(guò)直觀演示函數(shù)關(guān)系并描繪出相應(yīng)的圖像，既能減輕教師的 教學(xué)壓力也能幫助學(xué)生理解和領(lǐng)會(huì)，是提高指數(shù)函數(shù)教學(xué)質(zhì)量的重要手段。指數(shù)關(guān)系在實(shí) 際應(yīng)用中也異常廣泛，工程技術(shù)人員在各種設(shè)計(jì)、圖紙繪制，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)的許多布線， 要經(jīng)常用到指數(shù)函數(shù)曲線。目前的畫(huà)圖主要采用手工列表描點(diǎn)、計(jì)算機(jī)軟件賦值打印等方 法，取點(diǎn)繁瑣計(jì)算結(jié)果主要為近似值，定點(diǎn)間的連線多用折線或離散點(diǎn)代替，看不到真實(shí)曲 線形成的全貌，繪畫(huà)效率低且聯(lián)動(dòng)性和通用性差，操作簡(jiǎn)單使用方便的演示和繪圖儀器是 他們的急需。
[0003] 為了解決上述問(wèn)題，近階段也出現(xiàn)了少數(shù)涉及指數(shù)函數(shù)的裝置，如，專利號(hào)為 201220500792的文獻(xiàn)中給出了"指數(shù)函數(shù)旋轉(zhuǎn)體體積定積分演示儀"，主要是把指數(shù)函 數(shù)在一個(gè)固定區(qū)間內(nèi)繞坐標(biāo)系的橫軸旋轉(zhuǎn)半周形成容器，利用容器內(nèi)液體的體積來(lái)反 映旋轉(zhuǎn)體體積或定積分的幾何意義，并沒(méi)有解決指數(shù)函數(shù)曲線的繪制問(wèn)題；專利號(hào)為 201320648009的文獻(xiàn)中給出了 "一種函數(shù)圖像演示裝置"，實(shí)現(xiàn)方式是：利用有源晶振邏輯 控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊等電子信息技術(shù)材料，只能在點(diǎn)陣液晶顯示模塊上觀看對(duì)數(shù)函數(shù)圖像 的視頻資料，無(wú)直接函數(shù)關(guān)系及曲線描繪功能；專利號(hào)為201410577646的文獻(xiàn)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，難以完成一致單調(diào)的指數(shù)函 數(shù)圖像繪制。
[0004] 綜上所述文獻(xiàn)存在如下不足：不能通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械構(gòu)件直觀演示指數(shù)函數(shù)的直角 對(duì)應(yīng)關(guān)系，不能通過(guò)簡(jiǎn)單操作親手繪制出指數(shù)函數(shù)圖像，尤其是不利于學(xué)生個(gè)人用于學(xué)習(xí)， 也不易在固定平面或工作現(xiàn)場(chǎng)繪制曲線，功能不足適用性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服手工畫(huà)圖做不到或現(xiàn)有儀器中缺少的功能，本實(shí)用新型的目的是提供一 種指數(shù)函數(shù)演示及圖像繪制裝置，該裝置能在教室、繪圖室、施工現(xiàn)場(chǎng)、學(xué)生自習(xí)場(chǎng)所使用， 操作簡(jiǎn)單功能齊全攜帶方便，繪制的圖像清晰準(zhǔn)確，工作效率高。
[0006] 本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種指數(shù)函數(shù)演示及圖像繪制裝置，其特征在于：該裝置包括支架、滾輪導(dǎo)向板、 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿、繪圖機(jī)構(gòu)、連接系統(tǒng)和畫(huà)板；所述支架包括下地腳，在二個(gè)下地腳上分別設(shè)有左 立桿、右立桿，左立桿和右立桿通過(guò)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(shè)有后地腳，每個(gè)后地腳上設(shè)有地腳吸盤(pán)；滾輪導(dǎo)向板固定在左立桿和中橫桿 上，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿的轉(zhuǎn)軸固定在中橫桿的左軸孔內(nèi)；繪圖機(jī)構(gòu)固定在支架右立桿及下橫桿、中橫 桿、上橫桿上，在繪圖機(jī)構(gòu)的后面裝有畫(huà)板，繪圖機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿、滾輪導(dǎo)向板之間通過(guò)由線 繩和滑輪組成的連接系統(tǒng)連接。形成運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一體。
[0008] 本實(shí)用新型中，滾輪導(dǎo)向板由矩形硬板、圓柱滾輪、固定卡構(gòu)成，矩形硬板具有一 定厚度，在其上有穿透的定位孔，過(guò)定位孔有一條鏤空的軌線，在軌線的內(nèi)側(cè)凸形壁面上開(kāi) 有一條槽溝，圓柱滾輪嵌在鏤空軌線內(nèi)，在矩形硬板的兩邊設(shè)有多個(gè)固定孔。鏤空軌線的 邊線方程是y = f(t),其中，直角坐標(biāo)系原點(diǎn)在定位孔，坐標(biāo)軸與導(dǎo)向板邊平行，曲線y = f(t)滿足初始條件為
的微分方程，
且 辛1)。（其中，V表示一階導(dǎo)數(shù)，V 2表示一階導(dǎo)數(shù)的2次方）
[0009] 本實(shí)用新型中，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿由內(nèi)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(zhuǎn)軸構(gòu)成，內(nèi)槽連桿是一根有內(nèi)槽的直長(zhǎng)桿，在內(nèi)槽中嵌有上滑塊和下滑 塊，上滑塊上有銷釘穿過(guò)，銷釘?shù)那岸嗽O(shè)有紅指示燈；下滑塊上有銷釘軸穿過(guò)，銷釘軸的前 端設(shè)有蘭指示燈；在內(nèi)槽桿中下部固定一只軸承，軸承中設(shè)有帶卡轉(zhuǎn)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(dǎo)向板上的圓柱滾輪 的軸相連，在內(nèi)槽桿的兩端各有一只垂直的手搖柄。
[0010] 本實(shí)用新型中，繪圖機(jī)構(gòu)由左滑道撐桿、右滑道撐桿、下滑道橫桿、上滑道橫桿、縱 向?qū)U、橫向?qū)U、畫(huà)筆和多個(gè)滑塊等構(gòu)成。左右滑道撐桿、下上滑道橫桿呈矩形構(gòu)成繪圖 機(jī)構(gòu)的外邊框，在四根邊框的滑槽中依次嵌入左滑塊、右滑塊、下滑塊、上滑塊；縱向?qū)U和 橫向?qū)U呈垂直狀態(tài)，橫向?qū)U的內(nèi)滑槽中設(shè)有橫向滑塊，橫向?qū)U的左右兩端分別與左 右滑道撐桿上的滑塊相連，并在上下兩側(cè)開(kāi)有線孔；縱向?qū)U的內(nèi)滑槽中設(shè)有縱向滑塊， 縱向?qū)U的上下兩端分別與上下滑道橫桿上的滑塊相連，并在左右兩側(cè)開(kāi)有線孔；在縱橫 導(dǎo)桿的兩個(gè)內(nèi)部滑塊之間有垂直的銷釘從前往后穿過(guò)，在垂直銷釘?shù)暮蠖诉B接畫(huà)筆，畫(huà)筆 的支架上有螺栓和彈簧調(diào)節(jié)長(zhǎng)度。
[0011] 本實(shí)用新型中，連接系統(tǒng)由七只定滑輪和四根拉線組成，七只定滑輪中，三只固定 在支架中的上橫桿上，從左到右分別是左滑輪、上中滑輪和上右滑輪，三只固定在支架中的 下橫桿上，從左到右分別是下左滑輪、下中滑輪和下右滑輪，一只固定在支架的中橫桿的右 端（右滑輪）；在圓柱滾輪與縱向?qū)U之間有兩根橫向拉線，橫向右拉線的左端固定在旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)桿中的銷釘軸上，右端依次經(jīng)過(guò)軌線槽溝、帶卡轉(zhuǎn)軸、右滑輪后固定在縱向?qū)U右側(cè)的線 孔上；橫向左拉線的左端固定處與右拉線相同，右端依次經(jīng)過(guò)軌線槽溝、帶卡轉(zhuǎn)軸后固定在 縱向?qū)U左側(cè)的線孔上；在左立桿上的帶鎖主滑塊與橫向?qū)U之間有兩根縱向拉線，縱向 上升拉線的左端固定在主槽桿中帶鎖主滑塊上的銷釘上，右端依次經(jīng)過(guò)下左滑輪、上中滑 輪和上右滑輪后分兩條固定在橫向?qū)U兩端的線孔上；縱向下行拉線的左端固定處與上升 拉線的相同，右端依次經(jīng)過(guò)上左滑輪、下中滑輪和下右滑輪后分兩條固定在橫向?qū)U兩端 的線孔上。
[0012] 本實(shí)用新型中，畫(huà)板由一塊矩形平板和多個(gè)卡紙器組成，畫(huà)板光滑且保持形狀不 變，卡紙器便于固定紙張。
[0013] 本實(shí)用新型中，滾輪導(dǎo)向板上的直角坐標(biāo)系與畫(huà)圖板上的直角坐標(biāo)系同向同單 位。
[0014] 實(shí)際操作時(shí)，可以選擇不同的軌線，或改變連接系統(tǒng)中拉繩的連接方式，或調(diào)節(jié)繪 圖機(jī)構(gòu)中導(dǎo)桿的初始位置，既能演示指數(shù)函數(shù)關(guān)系，也能繪制出指數(shù)函數(shù)曲線，還可以計(jì)算 指數(shù)函數(shù)值，由此可以解決指數(shù)函數(shù)y = ax(a>0,辛1)的相關(guān)問(wèn)題。支架、滑桿、導(dǎo)桿等 所用材料為剛性。
[0015] 本實(shí)用新型把滑塊連桿上滑塊的非線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成等長(zhǎng)的正交合成運(yùn)動(dòng)。具有如 下優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，組裝完成后只要推動(dòng)手柄就能完成演示和繪圖；適用性強(qiáng)：選擇不同參 數(shù)的滾輪導(dǎo)向板、改變拉繩的連接方法，能完成多種參數(shù)演示、計(jì)算和繪圖功能；成本低廉， 把工業(yè)用的余料或生活中的某些廢舊物品經(jīng)簡(jiǎn)單加工就能組裝成產(chǎn)品；攜帶方便，主要部 件拆卸后可以放在一只文具盒中，使用時(shí)經(jīng)簡(jiǎn)單拼裝即可完成。
[0016] 本實(shí)用新型能在教室、繪圖室、施工現(xiàn)場(chǎng)、學(xué)生自習(xí)場(chǎng)所使用，操作簡(jiǎn)單功能齊全 攜帶方便，繪制的圖像清晰準(zhǔn)確，工作效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本實(shí)用新型中支架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3是本實(shí)用新型中滾輪導(dǎo)向板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4是本實(shí)用新型中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖5是本實(shí)用新型中繪圖機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖6是本實(shí)用新型中連接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖7是本實(shí)用新型中畫(huà)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖中：1-支架、11-左立桿、12-右立桿、13-下橫桿、14-中橫桿、15-上橫桿、16-主 槽連桿、17-主滑塊、18-左軸孔、19-右軸孔、110-下地腳、111-后地腳吸盤(pán)；2-滾輪導(dǎo)向 板、21-矩形硬板、22-鏤空軌線、23-圓柱滾輪、24-定位孔、25-固定卡、26-槽溝；3-旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)桿、31-內(nèi)槽桿、32-上滑