一種數列螺旋線作圖儀的制作方法

本發明涉及數學模型，特別是一種數列螺旋線作圖儀。

背景技術：

在數學學習中，大多數各種數學公式和函數都可以生成直觀準確的連續曲線，而數列作為一種不連續的數集形式的函數，往往不能用連續的曲線進行直觀表達。而在數列學習過程中，雖然數列的定義與數集不難以數字表示和理解，但其學習的意義與用途很難被體會與認同。實際上，數列在自然界和日常生活中隨處可見，如向日葵果實的螺旋狀排列、一些貝殼生物的貝殼上的螺旋花紋、藝術創作中常用的螺旋構圖法或機械加工中一些特殊齒輪的螺旋齒廓線等，均是某種數列的數集構成的螺旋線形狀。因此，如何將數列轉化為螺旋線，讓同學們既能深刻理解數列的意義，又可以在生活中積極發現數列的存在，對于數列教學和學習來說，是提高同學們數列學習的積極性的有效方法。

技術實現要素：

針對上述情況，為彌補現有技術所存在的技術不足，本發明提供一種數列螺旋線作圖儀。

其解決的技術方案是：包括直尺，直尺上套裝有可在直尺上滑動的連接塊，直尺的一端插裝有與直尺的上端面垂直設置的轉軸，構成直尺可在轉軸上轉動的結構；轉軸下端安裝有定位針，定位針的針尖置于轉軸的軸線上；連接塊上固定有與直尺的上端面垂直設置的繪圖筆，繪圖筆的筆尖置于連接塊的下方；

繪圖筆上套裝有置于連接塊下方的摩擦盤，摩擦盤的下端面與直尺的上端面平行設置；摩擦盤上有置于直尺兩側并與直尺的上端面垂直的多個導向柱，導向柱的一端與摩擦盤連接，另一端穿過連接塊并置于連接塊的上方，連接塊的上方有與多個導向柱的上端面相連接的按壓塊，構成按壓塊經導向柱在連接塊上豎向滑動的結構，按壓塊與連接塊之間的導向柱上套裝有推力彈簧。

本發明結構巧妙，操作簡單，按下按壓塊，摩擦盤下端面的摩擦力使繪圖筆進行可靠定位，松開按壓塊，摩擦盤上的推桿與直尺擠壓接觸，使繪圖過程中直尺在連接塊上不產生滑動位移；滑動直尺來調節定位針位置即可繪制出多段不同心的圓弧連接在一起構成的螺旋線。

附圖說明

圖1為本發明的主視圖。

圖2為本發明的右視圖。

圖3為本發明的俯視圖。

圖4為本發明所例舉的斐波那契螺旋線的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細說明。

由圖1至圖3給出，本發明包括直尺1，直尺1上套裝有可在直尺1上滑動的連接塊2，直尺1的一端插裝有與直尺1的上端面垂直設置的轉軸3，構成直尺1可在轉軸3上轉動的結構；轉軸3下端安裝有定位針4，定位針4的針尖置于轉軸3的軸線上；連接塊2上固定有與直尺1的上端面垂直設置的繪圖筆5，繪圖筆5的筆尖置于連接塊2的下方；

繪圖筆5上套裝有置于連接塊2下方的摩擦盤6，摩擦盤6的下端面與直尺1的上端面平行設置；摩擦盤6上有置于直尺1兩側并與直尺1的上端面垂直的多個導向柱7，導向柱7的一端與摩擦盤6連接，另一端穿過連接塊2并置于連接塊2的上方，連接塊2的上方有與多個導向柱7的上端面相連接的按壓塊8，構成按壓塊8經導向柱7在連接塊2上豎向滑動的結構，按壓塊8與連接塊2之間的導向柱7上套裝有推力彈簧9。

為了使本發明達到更好的繪圖效果，所述的摩擦盤6上裝有置于直尺1和摩擦盤6之間的多個推桿10，推桿10的一端固定在摩擦盤6上，另一端穿入連接塊2并與直尺1的下端面擠壓接觸，構成推桿10隨摩擦盤6豎向移動時，推桿10與直尺1接觸或分離的結構；推桿10為橡膠材質制成的棒體；在繪制圖形過程中，推桿10與直尺1擠壓接觸產生的摩擦力使直尺1在連接塊2上可靠停止。

為了使本發明達到更便捷的使用效果，所述的轉軸3的下端套裝有固定在轉軸上的刻度盤11，定位針4的針尖置于刻度盤11的下端面所在的平面上；刻度盤11為塑料材質制成的透明圓盤，刻度盤11的下端面設有防滑紋。

為了使本發明達到更便捷的使用效果，所述的直尺1上插裝有與轉軸3平行設置的可在直尺1上豎向滑動的矩形豎桿12，構成矩形豎桿12隨直尺1在轉軸3上轉動的結構，矩形豎桿12下端裝有置于刻度盤11的上端面上的指針13；當直尺1在轉軸3上轉動時，豎桿12和指針13隨直尺1同時轉動。

為了使摩擦盤6的下端面達到更大的摩擦力，所述的摩擦盤6的下端面裝有橡膠層14。

本發明使用前，推力彈簧9產生的向上的推力作用于按壓塊8上，經導向柱7和摩擦盤6的傳遞，與摩擦盤6相連接的推桿10與直尺1產生擠壓接觸。

本發明使用時，向下按住按壓塊8并使其向下移動，此時推桿10隨摩擦盤6向下移動并與直尺1分離，滑動直尺1使定位針4的針尖與繪圖筆5的筆尖之間的距離為所繪制的第一段圓弧的半徑；松開按壓塊8使推桿10再次與直尺1擠壓接觸，此時直尺1在連接塊2上可靠停止；將定位針4的針尖置于所繪制的第一段圓弧的圓心處，將繪圖筆5的筆尖置于繪圖起點；使轉軸3保持豎直并向下按壓，使與轉軸3相連的刻度盤11的下端面與繪圖平面充分擠壓接觸；記錄此時指針13在刻度盤11上所指向的角度值，撥動直尺1使其在轉軸3上轉動，繪圖筆5隨即同向轉動并繪制出圓弧；

由于刻度盤11與繪圖平面擠壓接觸，當直尺1轉動時，轉軸3在刻度盤11上保持靜止，同時矩形豎桿12隨直尺1同時轉動，指針13隨矩形豎桿12同時轉動，此時可在刻度盤11上直觀看到直尺1所轉過的角度；

當直尺1轉過預定角度時，按下按壓塊8使摩擦盤6的下端面的橡膠層與繪圖平面充分擠壓接觸，同時推桿10與直尺1分離；橡膠層與繪圖平面之間的摩擦力使連接塊2保持靜止，此時向上提起轉軸3，與轉軸3相連的刻度盤11帶動矩形豎桿12和指針13同時向上移動；當刻度盤11與繪圖平面分離后，滑動直尺1使定位針4的針尖與繪圖筆5的筆尖之間的距離為所繪制的第二段圓弧的半徑；按下轉軸3并松開按壓塊8，按上述方法再次繪制所需的圓弧。

同樣，依照上述繪圖方法，可繼續繪制多段互相相連的不同半徑的圓弧，多段圓弧的半徑值依次排列即為某一數列中的多項。

以著名的斐波那契數列為例，根據該數列的特性，從該數列的第3項開始，每一項都等于前兩項之和，其數列為：

1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233，377，610，987，1597，2584，4181，6765，10946，17711，28657，46368，……

從該數列中的任一項開始，例如當從第三項開始時，按上述操作方法調節直尺1使直尺1的刻度為2個單位長度，以任意點為圓心順時針繪制第一段圓心角為90°的圓弧，按下按壓塊8使保持連接塊2靜止，再次調節直尺1使其刻度為3個單位長度，按下轉軸3并松開按壓塊8，以此時的定位針4的針尖位置為圓心繪制第二段圓心角為90°的圓弧。按同樣方法，依次順時針繪制5個單位長度、8個單位長度、13個單位長度、……為半徑的多段圓心角為90°的圓弧，所繪制的圓弧連接在一起構成螺旋線，該螺旋線即為斐波那契螺旋線中的一段。

其他數列的螺旋線繪制方法與斐波那契螺旋線畫法相同，此說明書中不再一一例舉。

對于同一數列，選取的每段圓弧的圓心角不同，所繪制的螺旋線亦不盡相同。

本發明可作為圓規使用。

本發明結構巧妙，操作簡單，按下按壓塊，摩擦盤下端面的摩擦力使繪圖筆進行可靠定位，松開按壓塊，摩擦盤上的推桿與直尺擠壓接觸，使繪圖過程中直尺在連接塊上不產生滑動位移；滑動直尺來調節定位針位置即可繪制出多段不同心的圓弧連接在一起構成的螺旋線，繪制時只需直接讀取直尺和刻度盤的數據即可準確定位，無需做任何輔助線；使每段圓弧的半徑或周長依次對應數列中的不同項，即可得到與該數列相對應的螺旋線；通過對每段圓弧的圓心角的設定，同一數列不同的圓心角得出的螺旋線形狀均不盡相同。在數列教學過程中，結合本發明的使用，不僅使同學們深刻理解了數列的實際意義，同時可激發同學們探索和學習的興趣。