碾紙輪式正旋曲線繪圖儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及繪圖工具領域，具體為一種碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，包括：畫筆部件、滑槽、大轉盤固定外套、大轉盤內轉動環、碾紙滾輪固定軸承座、碾紙滾輪軸、碾紙滾輪、小傳動輪、傳動帶Ⅰ、大傳動輪、小傘齒輪、大傘齒輪、傳動帶Ⅱ、大轉盤圓孔，具體結構如下：碾紙滾輪軸安裝于碾紙滾輪固定軸承座，滾輪固定軸承座上設置與繪圖紙或坐標紙對應的碾紙滾輪；碾紙滾輪軸的輸入端與小傳動輪連接，小傳動輪與大傳動輪通過傳動帶Ⅰ連接；同時，大傳動輪通過轉動軸安裝小傘齒輪，小傘齒輪與大傘齒輪嚙合，大傘齒輪的轉動軸上安裝皮帶輪，大轉盤內轉動環與所述皮帶輪通過傳動帶Ⅱ連接。本實用新型可以連續畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
【專利說明】碾紙輪式正旋曲線繪圖儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及繪圖工具領域，具體為一種碾紙輪式正旋曲線繪圖儀。
【背景技術】
[0002]《機械設計》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構，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)、轉臂(輪架)及驅動裝置(裝在筆輪軸上，用來驅動繪圖筆的裝置)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、教學上經常要用到的正弦曲線等。
[0003]目前，老師給學生上課，講正弦曲線時，需要手工畫正弦曲線，學生手工繪制的正弦曲線好壞參差不齊。而且，手工繪制費工費時，浪費課堂上的時間。因此，有必要研制出繪制正弦曲線的儀器。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，可以連續畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]一種碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，該碾紙輪式正旋曲線繪圖儀包括:畫筆部件、滑槽、大轉盤固定外套、大轉盤內轉動環、碾紙滾輪固定軸承座、碾紙滾輪軸、碾紙滾輪、小傳動輪、傳動帶1、大傳動輪、小傘齒輪、大傘齒輪、傳動帶I1、大轉盤圓孔，具體結構如下:
[0007]碾紙滾輪軸安裝于碾紙滾輪固定軸承座，滾輪固定軸承座上設置與繪圖紙或坐標紙對應的碾紙滾輪；碾紙滾輪軸的輸入端與小傳動輪連接，小傳動輪與大傳動輪通過傳動帶I連接；
[0008]同時,大傳動輪通過轉動軸安裝小傘齒輪,小傘齒輪與大傘齒輪嚙合,大傘齒輪的轉動軸上安裝皮帶輪，大轉盤內轉動環與所述皮帶輪通過傳動帶II連接；
[0009]大轉盤固定外套中設置大轉盤內轉動環，大轉盤內轉動環于大轉盤固定外套內偵U，與大轉盤固定外套傳動連接，大轉盤內轉動環的偏心位置開設大轉盤圓孔；
[0010]滑槽的中心線穿過大轉盤圓孔的中心，畫筆部件與大轉盤圓孔緊密接觸，在大轉盤內轉動環轉動時，滑槽和大轉盤圓孔共同作用，使畫筆部件在轉盤圓孔的轉動下，在滑槽內作上下往復直線運動。
[0011]所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，大傳動輪上設置手動桿I，通過手動桿I帶動大傳動輪。
[0012]所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，在大傘齒輪的皮帶輪上安裝手動桿II，通過手動桿II帶動大傘齒輪。
[0013]所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，畫筆部件通過復位彈簧設置于大轉盤圓孔內側頂部。
[0014]所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，畫筆部件安裝于可沿轉盤圓孔轉動的固定套中，大轉盤圓孔內側設置與畫筆部件配合的導向軌道。
[0015]本實用新型的優點及有益效果是:
[0016]1、本實用新型用于演示多普勒效應的原理，調整轉速，使其在同樣的距離內，可以輸出更多的波形，進而說明多普勒效應的成因。
[0017]2、本實用新型用于演示電磁波的形成原因，交流電現象，可以連續畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
[0018]3、本實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】
[0019]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0020]圖中，I畫筆部件；2滑槽；3畫筆筆尖沿轉盤圓孔運動軌跡；4大轉盤固定外套；5大轉盤內轉動環；6碾紙滾輪固定軸承座；7碾紙滾輪軸；8碾紙滾輪；9繪圖儀底板；10繪圖紙或坐標紙；11小傳動輪；12傳動帶I ; 13大傳動輪；14小傘齒輪；15大傘齒輪；16傳動帶II ; 17大轉盤圓孔；18手動桿I ; 19手動桿II。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本實用新型碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，主要包括:畫筆部件1、滑槽
2、畫筆筆尖沿轉盤圓孔運動軌跡3、大轉盤固定外套4、大轉盤內轉動環5、碾紙滾輪固定軸承座6、碾紙滾輪軸7、碾紙滾輪8、繪圖儀底板9、繪圖紙或坐標紙10、小傳動輪11、傳動帶I 12、大傳動輪13、小傘齒輪14、大傘齒輪15、傳動帶II 16、大轉盤圓孔17、手動桿I 18、手動桿II 19等，具體結構如下:
[0022]碾紙滾輪軸7安裝于碾紙滾輪固定軸承座6，碾紙滾輪固定軸承座6上設置與繪圖紙或坐標紙10對應的碾紙滾輪8。碾紙滾輪軸7的輸入端與小傳動輪11連接，小傳動輪11與大傳動輪13 (主動輪)通過傳動帶I 12連接,驅動大傳動輪13,進一步通過傳動帶I 12帶動小傳動輪11、碾紙滾輪軸7、碾紙滾輪8，通過碾紙滾輪8可以碾動其下面的繪圖紙或坐標紙10，在繪圖儀底板9上沿水平方向移動。
[0023]同時，大傳動輪13通過轉動軸安裝小傘齒輪14，小傘齒輪14與大傘齒輪15嚙合，大傘齒輪15的轉動軸上安裝皮帶輪，大轉盤內轉動環5與所述皮帶輪通過傳動帶II 16連接；所述大傳動輪13上設置手動桿I 18，可以通過手動桿I 18帶動大傳動輪13，進一步帶動小傘齒輪14、大傘齒輪15、大轉盤內轉動環5于大轉盤固定外套4內側轉動。手動桿
I18帶動大傳動輪13,進一步通過傳動帶I 12帶動小傳動輪11、碾紙滾輪軸7、碾紙滾輪8，通過碾紙滾輪8可以碾動其下面的繪圖紙或坐標紙10沿水平方向移動。另外，為了方便起見，在大傘齒輪15的皮帶輪上安裝手動桿II 19，通過手動桿II 19帶動大傘齒輪15。
[0024]大轉盤固定外套4中設置大轉盤內轉動環5，大轉盤內轉動環5于大轉盤固定外套4內側，與大轉盤固定外套4傳動連接，大轉盤內轉動環5的偏心位置開設大轉盤圓孔17 ；滑槽2的中心線穿過大轉盤圓孔17的中心，畫筆部件I通過復位彈簧設置于大轉盤圓孔17內側頂部，畫筆部件I與大轉盤圓孔17緊密接觸，在大轉盤內轉動環5轉動時，滑槽2和大轉盤圓孔17共同作用，使畫筆部件I在轉盤圓孔17的轉動下，在滑槽2內作上下往復直線運動。并且，大轉盤固定外套4固定不動，通過碾紙滾輪8可以碾動其下面的繪圖紙或坐標紙10沿水平方向移動，于大轉盤圓孔17內側形成畫筆筆尖沿轉盤圓孔運動軌跡3，即可在繪圖紙或坐標紙10上繪制正弦曲線。其中，畫筆部件I安裝于可沿轉盤圓孔15轉動的固定套中，大轉盤圓孔17內側設置與畫筆部件I配合的導向軌道。
[0025](一 )物理實驗
[0026]1、觀察橫波波形圖，猜想橫波的成因。
[0027]轉動大轉盤內轉動環5，畫筆部件I做上下運動，繪圖紙或坐標紙10做水平勻速運動(相對于筆是勻速運動)，可以判斷出質點的振動方向與波的傳播方向是相互垂直的。
[0028]2、總結如何根據質點振動方向判斷波傳播的方向，或者是根據波的傳播方向判斷某個質點的振動方向。
[0029]質點的振動規律與波的傳播方向是可以觀察得到的，在某個時刻，某個質點的振動方向與波的傳播方向之間的關系可以由學生自己反復試驗得到。
[0030]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)。
[0031]大轉盤內轉動環5轉動一周正好輸出一個周期的完整波形，所以在大轉盤內轉動環5上做好刻度(O?2 π )。先畫出一條某個時刻的波形圖，大轉盤內轉動環5可以向上抬起，將繪圖紙或坐標紙10移到原來位置(將筆放在繪圖紙或坐標紙10原點位置)，將大轉盤內轉動環5對應上面的刻度，轉過一定的角度，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，抬起大轉盤內轉動環5，將繪圖紙或坐標紙10移到第一條曲線開始的位置，調整大轉盤內轉動環5轉過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。
[0032]4、繪制一個質點做簡諧振動的圖像。
[0033]繪制一條曲線，將X軸改成時間軸，那么圖像就是某個質點做簡諧振動的圖像。
[0034]5、測量振幅、波長、波速、周期、相位等。
[0035]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，可以由大轉盤內轉動環5上的刻度讀出。
[0036]6、演不多普勒效應的原理。
[0037]調整轉速，使其在同樣的距離內，可以輸出更多的波形，進而說明多普勒效應的成因。
[0038]7、可以演示電磁波的形成原因。
[0039]優點:可以連續畫出不同時刻的波形，可動可靜，便于觀察。
[0040]8、演示交變電流、電壓現象。
[0041](二)數學應用
[0042]1、演示并感受正弦函數的周期性。
[0043]2、除五點法外，提供一種新的繪制正弦曲線的方法。
[0044]數學中會使用五點法、或者根據單位圓中某個半徑轉過的角度來看正弦曲線，半徑轉過一周，即可確定一條正弦曲線。而這個機構，在大轉盤內轉動環5轉動一周，也可以確定一個周期的正弦曲線，符合數學教師的教學需要。
[0045]3、理解為什么以單位圓來繪制標準繪制正弦曲線。
[0046]根據上面的敘述，可以理解為什么以單位圓來繪制標準正弦曲線。
[0047]4、找到正弦曲線與余弦曲線的差別。
[0048]繪制時，先將大轉盤內轉動環5轉過90度，繪制的曲線就是余弦曲線，觀察其波形的差別。
[0049]5、平移任意角度后的圖像，理解曲線平移后對應的橫坐標的變化。畫一條正弦曲線，然后將大轉盤內轉動環5抬起，將繪圖紙或坐標紙10移回原來位置，調整大轉盤內轉動環5旋轉某個角度，再繪制一條正弦曲線，可以得到平移后的圖像。
【權利要求】
1.一種碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，該碾紙輪式正旋曲線繪圖儀包括:畫筆部件、滑槽、大轉盤固定外套、大轉盤內轉動環、碾紙滾輪固定軸承座、碾紙滾輪軸、碾紙滾輪、小傳動輪、傳動帶1、大傳動輪、小傘齒輪、大傘齒輪、傳動帶I1、大轉盤圓孔，具體結構如下: 碾紙滾輪軸安裝于碾紙滾輪固定軸承座，滾輪固定軸承座上設置與繪圖紙或坐標紙對應的碾紙滾輪；碾紙滾輪軸的輸入端與小傳動輪連接，小傳動輪與大傳動輪通過傳動帶I連接； 同時，大傳動輪通過轉動軸安裝小傘齒輪，小傘齒輪與大傘齒輪嚙合，大傘齒輪的轉動軸上安裝皮帶輪，大轉盤內轉動環與所述皮帶輪通過傳動帶II連接； 大轉盤固定外套中設置大轉盤內轉動環，大轉盤內轉動環于大轉盤固定外套內側，與大轉盤固定外套傳動連接，大轉盤內轉動環的偏心位置開設大轉盤圓孔； 滑槽的中心線穿過大轉盤圓孔的中心，畫筆部件與大轉盤圓孔緊密接觸，在大轉盤內轉動環轉動時，滑槽和大轉盤圓孔共同作用，使畫筆部件在轉盤圓孔的轉動下，在滑槽內作上下往復直線運動。
2.按照權利要求1所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，大傳動輪上設置手動桿I，通過手動桿I帶動大傳動輪。
3.按照權利要求1所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，在大傘齒輪的皮帶輪上安裝手動桿II，通過手動桿II帶動大傘齒輪。
4.按照權利要求1所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，畫筆部件通過復位彈簧設置于大轉盤圓孔內側頂部。
5.按照權利要求1所述的碾紙輪式正旋曲線繪圖儀，其特征在于，畫筆部件安裝于可沿轉盤圓孔轉動的固定套中，大轉盤圓孔內側設置與畫筆部件配合的導向軌道。
【文檔編號】B43L11/00GK203920144SQ201420366358
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】楊璐 申請人:楊璐