[发明专利]复合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，是把非线性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多个函数及其复合的过程，并能同时绘制出各层函数及复合函数图像的复合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、现场施工等都需要快捷方便多功能的绘图仪器。复合函数是解决复杂函数的关键，是中等数学的难点，是大学数学研究的核心内容。通过直观演示复合过程并描绘出相应的多个函数图像，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。科技人员在设计、绘图，工程人员在施工画线，都经常用到由多个函数复合形成的复杂函数曲线。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简单函数的装置，如，专利号为201220500792的文献中给出了“指数函数旋转体体积定积分演示仪”，主要是把指数函数在一个固定区间内绕坐标系的横轴旋转半周形成容器,利用容器内液体的体积来反映旋转体体积或定积分的几何意义，并没有解决复合过程演示及曲线的绘制问题；专利号为201320648009的文献中给出了“一种函数图像演示装置”，实现方式是：利用有源晶振逻辑控制模块、驱动模块等电子信息技术材料，只能在点阵液晶显示模块上观看对数函数图像的视频资料，无直接函数关系及曲线描绘功能；专利号为201410577646的文献中给出了“一种凸轮轮廓曲线绘制演示仪”，只能绘制凸轮闭曲线图形，难以完成多个函数复合的图像绘制。

综上所述文献存在如下不足：不能通过系列机械构件直观演示复合过程中各个函数的直角对应关系，不能通过简单操作亲手绘制出复合中各函数的图像，尤其是不利于学生个人用于学习，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复合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、携带方便、功能齐全。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种复合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、旋转导杆、内层函数绘图器、外层函数绘图器、复合函数绘图器、绕线圆盘、连接系统和画板，所述支架包括地脚，在四个地脚上分别设有左前立杆、左后立杆、右前立杆和右后立杆，且左前立杆、左后立杆、右前立杆和右后立杆通过前横杆、后横杆、左纵向杆和右纵向杆垂直固连，前横杆、后横杆、左纵向杆和右纵向杆在一个平面上；左前立杆、左后立杆、右前立杆、右后立杆、前横杆、后横杆、左纵向杆和右纵向杆的四个交点连线构成矩形；在前横杆上设有左轴孔和右轴孔；轨线导向板固定在左纵向杆、前横杆和后横杆上，并处于左纵向杆的左方；旋转导杆在轨线导向板的上面，其转轴固定在左轴孔内；内层函数绘图器固定在前横杆、后横杆、左纵向杆和右纵向杆上，且处于左纵向杆的右方；外层函数绘图器固定在左纵向杆、左前立杆和左后立杆上，并处于左纵向杆的上方；复合函数绘图器固定在前横杆、左前立杆和右前立杆上，并处于前横杆的上方；三个相同的绕线圆盘通过单腿支架分别固定在左前立杆、左后立杆、右前立杆上；在内层函数绘图器、外层函数绘图器、复合函数绘图器的后面分别固定画板；旋转导杆、内层函数绘图器、外层函数绘图器、复合函数绘图器、绕线圆盘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、圆柱滚轮、主槽杆、带锁滑块、固定卡构成，矩形硬板具有一定厚度的刚性材料板，在其上有穿透的定位孔，过定位孔有一条镂空的轨线l(设方程为：F(x,y)＝0)，在轨线l的内侧凸形壁面上开有一条槽沟，圆柱滚轮嵌在镂空轨线l内，在矩形硬板的右边缘固定一根主槽杆，在主槽杆的内槽中装有带锁滑块，在矩形硬板的外边设有多个固定卡，固定卡有多个用于固定在支架上。