[发明专利]反正弦余弦函数演示及图像绘制仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学仪器，是把平移推转运动转化为正交合成运动的装置，具体地说是一种能演示反正弦余弦函数关系并绘制出相应图像的反正弦余弦函数演示及图像绘制仪。

背景技术

随着我国中高等教育事业的发展和技术进步，教师教学、学生学习、工程设计、现场施工等都需要快捷方便多功能的绘图仪器。反正弦余弦函数在中等数学和高等数学中占有相当的比重。通过直观演示函数关系并描绘出相应的图像，既能减轻教师的教学压力也能帮助学生理解和领会，是提高反三角函数教学质量的重要手段。工程技术人员在进行产品设计、图纸绘制，施工人员在板材或面料画线裁剪或在固定平面上绘制图案时，经常用到有关反三角函数曲线，他们急需一种操作简单使用方便的演示和绘图仪器，有利于教师的课程教学、学生的业余学习及工程人员提高工作效率。目前主要采用手工列表描点、计算机软件赋值打印等方法画图，取点繁琐计算结果主要为近似值，定点间的连线多用折线或离散点代替，看不到真实曲线形成的全貌，绘画效率低且联动性和通用性差。

为了解决上述问题，近阶段也出现了一些绘图装置，如，专利申请号为2014100997388的文献中给出了“正弦曲线绘图仪”，采用连接杆连为一体的调速机构和正弦机构 ，只能绘制正弦曲线；专利号为201320208106的文献中给出了“三角函数曲线绘图仪”实现方式是：采用齿轮圆盘和齿条，通过三层板中的相对运动绘制正弦、余弦曲线；专利申请号为 2014201226960的文献中给出了“一种正切余切函数曲线辅助作图仪”，把动滑轮和单位圆结合起来，通过驱动线和滑轮来完成正切余切函数曲线的绘制。

综上所述文献存在如下不足：不能通过自变量的平移运动演示反三角函数的直角映射关系，绘制的图像只是三角函数曲线，不能绘制出反正弦余弦函数图像，更不能绘制类形式的函数图像，尤其是不利于学生个人用于学习，也不易在固定平面或工作现场绘制曲线，功能不足适用性低。

发明内容

为了克服手工画图做不到或现有仪器中缺少的功能，本发明的目的是提供一种反正弦余弦函数演示及图像绘制仪，该绘制仪能在教室、绘图室、施工现场、学生自习场所使用，且绘图效率高、图像清晰准确、操作简单、携带方便、功能齐全。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种反正弦余弦函数演示及图像绘制仪, 其特征在于：该绘制仪包括支架、演示装置、绘图机构、连索和画板，所述支架由地脚、左立杆、右立杆、下横杆、上横杆、下滑道、上滑道和导杆组成，左立杆和右立杆分别垂直固定在地脚上，下横杆和上横杆分上下与左立杆和右立杆垂直固连；与下横杆和上横杆平行的下滑道和上滑道通过四根撑杆分上下垂直固连在左立杆和右立杆上；含有内槽的导杆垂直固连在下横杆和上横杆之间，在左立杆上设有沟槽，右立杆上有内滑槽，内滑槽内装有纵向滑块；下滑道和上滑道上设有横向滑块；导杆上有滑槽，滑槽内装有纵向滑块；与下横杆和上横杆垂直固连的四根支杆后端设有用来安装画板的吸盘；演示装置安装在左立杆和下滑道、上滑道上；绘图机构与右立杆、下滑道、上滑道、导杆相连；演示装置通过连索和拉杆与绘图机构相连。

实际操作时，可以调换演示装置中不同半径的转盘和绕线圆盘，可以完成反正弦余弦函数的演示和图像绘制。滑道、撑杆和导杆为刚性不变性材料，滑块的滑动自由顺畅。需要时可以把吸盘作支撑点使用。

本发明中，演示装置是由绕线圆盘、转盘、转轴、推杆等构成，绕线圆盘与转盘的盘面叠在一起并固定在转轴上，转轴用轴套固定在支架的左立杆上并与支架上的横杆垂直；绕线圆盘的圆柱面处有线槽和接线孔，盘面外边缘处装有显示灯；转盘的盘面外边缘处有一根垂直的曲柄，曲柄穿过推杆上的沟槽并能自由滑动；推杆的两端分别与支架滑道上的上下二个滑块相连，推杆与圆盘转轴平行的位置记为零点，在零点处装有手柄和指示灯，在手柄的上部安装夹具, 推杆的两端分别与滑道上的二个滑块相连。

绘图机构是由横向导杆、纵向导杆、销钉、画笔等构成，横向导杆与纵向导杆的内槽中各有一个滑块，销钉从前往后把纵横向导杆上的滑块形成连杆机构；横向导杆的两端分别与右立杆上的滑块和导杆上的滑块相连；纵向导杆的两端分别与支架滑道上的二个滑块相连，在纵向导杆的中部装有夹具；画笔安装在销钉的后端，其笔架上有调节弹簧。横向导杆是一根无弹性不弯曲的刚性直杆，它的两端分别固定在推杆的夹具和纵向导杆的夹具上，杆的总长度要余横杆相当，运动时要保持与水平。