[发明专利]非三角周期函数演示及图像绘制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学仪器和工程制图仪，是把周期运动转化为多个正交合成运动的装置，具体地说是一种能直观演示周期函数并绘制出图像的非三角周期函数演示及图像绘制装置。

背景技术

随着我国高等教育事业的发展和技术进步，教师教学、学生学习、工程设计与施工等都需要快捷方便多功能的绘图仪器。周期函数是最常见应用最多的函数，是中等数学的重点内容，是大学数学研究的核心内容(如傅立叶级数)，其中非三角函数形式的周期函数，表达复杂而应用广泛。通过直观演示周期过程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，是提高大学数学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，施工人员进行施工前的画线，经常用到周期函数曲线，他们急需一种操作简单使用方便的演示和绘图仪器。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，近阶段也出现了少数涉及周期函数的装置，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：不能通过自变量的旋转运动表现非三角周期函数的直角映射关系，绘制的图像只是三角函数曲线，不能绘制出如矩形波、三角形波等周期函数的图像，更不能绘制其它形式的非三角周期函数图像，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非三角周期函数演示及图像绘制装置，该装置能在教室、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、功能齐全、携带方便。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种非三角周期函数演示及图像绘制装置，其特征在于：该装置包括支架、轨线导向板、桥式支架、旋转导杆、绘图机构、矩形滑道、柱面轨道、连接系统、画板，所述支架包括下地脚，在两个下地脚上分别设有左立杆和右立杆，左立杆和右立杆与下横杆、上横杆垂直固连，形成井字形结构，在左立杆、右立杆、下横杆和上横杆的四个交点处设有后地脚，每个后地脚上装有后地脚吸盘；轨线导向板固定在支架的左立杆、下横杆、上横杆上，在轨线导向板的前面中部固定有柱面轨道，在轨线导向板的外边缘设有桥式支架，旋转导杆安装在桥式支架和轨线导向板上，矩形滑道固定在支架的右立杆、下横杆、上横杆上，在矩形滑道内装有绘图机构，在绘图机构的后面装有画板；旋转导杆、柱面轨道、绘图机构之间通过由拉线和滑轮组成的连接系统连接。

本发明中，轨线导向板由矩形硬板、轴承、转轴、固定卡构成，矩形硬板具有一定厚度的刚性材料板，在其中部设有轴承，轴承内装有转轴，以转轴为中心画有三角形轨线、内圆轨线、矩形轨线、外圆轨线等常用曲线(轨线设为l，方程为F(x,y)＝0，l是闭曲线，其周长就是周期，l的周长可以是有理数如边长为1的正三角形周长为3，也可以是无理数如半径为1的圆周长为2π)，在轨线导向板的周边设有固定卡。