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一种换面法教具演示装置

阅读:666发布:2023-03-07

专利汇可以提供一种换面法教具演示装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种换面法教具演示装置,包括空间面构造机构、空间线构造机构、 旋转机 构、滑 块 导轨 机构、双滑块摇杆机构、立体 框架 以及底座,所述空间面构造机构和空间线构造机构设置在立体框架的上端;所述旋转机构垂直设置在立体框架的内部中心 位置 ;所述滑块导轨机构设置在立体框架外侧的左端;所述双滑块摇杆机构设置在立体框架的内部。本 发明 可以将抽象化的书面投影教学实现实物化、具体化、立体化的教学,能够将换面法的原理及过程立体性的展示给学生,不仅让学生加深对换面法的理解,还可以作为解题工具,让学生对换面法的解题过程有更深刻的认识,且结构紧凑、简单,零件工艺简单便于生产制造,故障率低,同时体积小便于携带。,下面是一种换面法教具演示装置专利的具体信息内容。

1.一种换面法教具演示装置,其特征是:包括空间面构造机构(1)、空间线构造机构(2)、旋转机构(3)、滑导轨机构(4)、双滑块摇杆机构(5)、立体框架(6)以及底座(7),所述空间面构造机构(1)和空间线构造机构(2)设置在立体框架(6)的上端;所述旋转机构垂直设置在立体框架(6)的内部中心位置;所述滑块导轨机构(4)设置在立体框架(6)外侧的左端;所述双滑块摇杆机构(5)设置在立体框架(6)的内部;所述底座(7)内部装有蜗轮蜗杆机构,蜗杆由电机驱动,蜗轮与旋转机构(3)的主轴相连,以实现用红外遥控来自动准确控制旋转机构的度变化。
所述空间面构造机构(1)包括展示点Ⅰ(101)、长连杆(102)、连接块(103)、短连杆(104)、支杆Ⅰ(105)、轴承Ⅰ(106)、支座(107),所述长连杆(102)与支杆Ⅰ(105)通过螺栓铰接,所述短连杆(104)与套在长连杆(102)上的连接块(103)通过螺栓铰接;所述支杆Ⅰ(105)通过轴承Ⅰ(106)与支座(107)连接,支杆Ⅰ(105)与轴承Ⅰ(106)是紧固连接,轴承Ⅰ(106)与支座(107)上的孔是紧固连接;所述展示点Ⅰ(101)设置为三个,分别设置于长连杆(102)的两端和短连杆(104)的活动端;
所述空间线构造机构(2)包括展示点Ⅱ(201)、长杆(202)、支杆Ⅱ(203)、底座(204)、轴承Ⅱ(205),所述长杆(202)与支杆Ⅱ(203)通过螺栓铰接,所述支杆Ⅱ(203)通过轴承Ⅱ(205)与底座(204)连接,支杆Ⅱ(203)与轴承Ⅱ(205)紧配合,轴承Ⅱ(205)与底座(204)上的孔是紧配合;所述展示点Ⅱ(201)设置为两个,分别设置在长杆(202)的两端;
所述旋转机构(3)包括轴(301)、推球轴承(302)、垫片(303)、圆锥滚子轴承(304)、螺母(305),所述垫片(303)设置在圆锥滚子轴承(304)和推力球轴承(302)之间使圆锥滚子轴承(304)和推力球轴承(302)圆周转动配合连接;所述轴(301)通过螺母(305)在竖直方向上固定连接在立体框架(6)的底面上;
所述滑块导轨机构(4)包括投影板Ⅰ(401)、固定座(402)、固定块Ⅰ(403)、挡板(404)、导轨Ⅰ(405)、滑块Ⅰ(406),所述固定块Ⅰ(403)与投影板Ⅰ(401)通过螺栓固定连接,所述挡板(404)通过螺栓与固定块Ⅰ(403)固定连接,所述固定座(402)设置为两对,所述导轨Ⅰ(405)设置为两根,每对固定座(402)与一根导轨Ⅰ(405)配合安装,每对固定座(402)中的两个固定座(402)分别设置在每根导轨Ⅰ(405)的两端,所述滑块Ⅰ(406)设置为两个,分别通过轴承与每根导轨Ⅰ(405)活动连接;
所述双摇杆滑块机构(5)包括支撑杆Ⅰ(501)、连接块(502)、固定块Ⅱ(503)、支撑杆Ⅱ(504)、挡块(505)、支撑杆Ⅲ(506)、定位块(507)、滑块Ⅱ(508)、导轨Ⅱ(509)、托板(510)、固定块Ⅲ(511)、滑道(512)、限位块(513)、拉杆(514)、投影板Ⅱ(515),所述托板(510)为长方形,通过螺栓固定设置在旋转机构(3)的上方,所述支撑杆Ⅰ(501)设置为两根,分别通过螺栓固定设置在托板(510)的两端上,所述支撑杆Ⅱ(504)和支撑杆Ⅲ(506)分别设置为两个,每根支撑杆Ⅱ(504)分别通过挡块(505)与支撑杆Ⅰ(501)滑动连接,两根支撑杆Ⅲ(506)与两根支撑杆Ⅱ(504)首尾依次通过螺栓固定连接,形成一个长方形支撑架;所述定位块(507)设置为两对,分别固定安装在两根支撑架Ⅲ(506)上,两根导轨Ⅱ(509)分别通过定位块(507)与支撑架Ⅲ(506)固定连接;所述滑块Ⅱ(508)与固定块Ⅱ(503)通过螺钉固定连接,所述固定块Ⅱ(503)与连接块(502)通过销钉(516)连接,所述固定块Ⅲ(511)与连接块(502)通过销钉(516)连接;所述滑道(512)通过螺栓固定设置在托板(510)上,滑道(512)的首末两端固定设置有限位块(513),拉杆(514)为L型,L型的短边与投影板Ⅱ(515)固定连接,L型的长边插入滑道(512)内部,与滑道(512)的内壁活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种换面法教具演示装置,其特征是:所述双摇杆滑块机构(5)中的滑块Ⅱ(508)与固定块Ⅱ(503)通过螺钉固定连接,所述固定块Ⅱ(503)与连接块(502)通过销钉连接,所述固定块Ⅲ(511)与连接块(502)通过销钉连接。
3.根据权利要求1所述的一种换面法教具演示装置,其特征是:所述立体框架(6)包括底板(601)、顶板(602)、支架(603),所述底板(601)和顶板(602)为正六边形结构,所述支架(603)设置为六根,支架(603)的两个端点分别固定安装在正六边形的六个顶点上。
4.根据权利要求1所述的一种换面法教具演示装置,其特征是:所述底座(7)包括MCU主控制器(701)、红外接收头(702)、电机(703)、电机驱动板(704)、蜗杆(705)、轴承座(706)、蜗轮(707)、底座外壳(708)。所述红外接收头(702)固定在底座外壳(708)的外侧,以接收遥控发出的信号,电机驱动蜗杆,蜗轮与旋转机构的主轴相连。
5.根据权利要求1和2所述的一种换面法教具演示装置,其特征是:所述固定块Ⅱ(503)、连接块(502)和固定块Ⅲ(511)材质皆选用尼龙材料。
6.根据权利要求1和3所述的一种换面法教具演示装置,其特征是:所述底板(601)、顶板(602)和支架(603)材质皆选用合金材料。

说明书全文

一种换面法教具演示装置

技术领域

[0001] 本发明属于教学辅助工具技术领域,特别是涉及到一种将换面法进行空间立体展示的教具。

背景技术

[0002] 机械制图是机械类专业的基础课程,让学生掌握好机械制图方面的课程是非常重要的。在现今的高校工程制图教学过程中,对于点线面的换面法教学,一直是教学中难点中的难点。由于其抽象性,如果老师在讲解换面法相关原理的过程中没有特别直观的立体展示,学生会在理解过程中存在较大的困难。往往学生在理解所构建的平面的位置关系时存在障碍,不知道在三维空间中的各个平面之间的相互位置关系。到目前为止,尚无针对换面法演示的具体实用教具,因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种换面法教具演示装置,可以将抽象化的书面投影教学实现实物化、具体化、立体化的教学,能够将换面法的原理及过程立体性的展示给学生,不仅让学生加深对换面法的理解,还可以作为解题工具,让学生对换面法的解题过程有更深刻的认识,且结构紧凑、简单,零件工艺简单便于生产制造,故障率低,同时体积小便于携带。
[0004] 一种换面法教具演示装置,其特征是:包括空间面构造机构、空间线构造机构、旋转机构、滑导轨机构、双滑块摇杆机构以及立体框架,所述空间面构造机构和空间线构造机构设置在立体框架的上端;所述旋转机构垂直设置在立体框架的内部中心位置;所述滑块导轨机构设置在立体框架外侧的左端;所述双滑块摇杆机构设置在立体框架的内部;
[0005] 所述空间面构造机构包括展示点Ⅰ、长连杆、连接块、短连杆、支杆Ⅰ、轴承Ⅰ、支座,所述长连杆与支杆Ⅰ通过螺栓铰接,所述短连杆与套在长连杆上的连接块通过螺栓铰接;所述支杆Ⅰ通过轴承Ⅰ与支座连接,支杆Ⅰ与轴承Ⅰ是紧固连接,轴承Ⅰ与支座上的孔是紧固连接;所述展示点Ⅰ设置为三个, 分别设置于长连杆的两端和短连杆的活动端;
[0006] 所述空间线构造机构包括展示点Ⅱ、长杆、支杆Ⅱ、底座、轴承Ⅱ,所述长杆与支杆Ⅱ通过螺栓铰接,所述支杆Ⅱ通过轴承Ⅱ与底座连接,支杆Ⅱ与轴承Ⅱ紧配合,轴承Ⅱ与底座上的孔是紧配合;所述展示点Ⅱ设置为两个,分别设置在长杆的两端;
[0007] 所述旋转机构包括轴、推球轴承、垫片圆锥滚子轴承螺母,所述垫片设置在圆锥滚子轴承和推力球轴承之间使圆锥滚子轴承和推力球轴承圆周转动配合连接;所述轴通过螺母在竖直方向上固定连接在立体框架的底面上;
[0008] 所述滑块导轨机构包括投影板Ⅰ、固定座、固定块Ⅰ、挡板、导轨Ⅰ、滑块Ⅰ,所述固定块Ⅰ与投影板Ⅰ通过螺栓固定连接,所述挡板通过螺栓与固定块Ⅰ固定连接,所述固定座设置为两对,所述导轨Ⅰ设置为两根,每对固定座与一根导轨Ⅰ配合安装,每对固定座中的两个固定座分别设置在每根导轨Ⅰ的两端,所述滑块Ⅰ设置为两个,分别通过轴承与每根导轨Ⅰ活动连接;
[0009] 所述双摇杆滑块机构包括支撑杆Ⅰ、连接块、固定块Ⅱ、支撑杆Ⅱ、挡块、支撑杆Ⅲ、定位块、滑块Ⅱ、导轨Ⅱ、托板、固定块Ⅲ、滑道、限位块、拉杆、投影板Ⅱ,所述托板为长方形,通过螺栓固定设置在旋转机构的上方,所述支撑杆Ⅰ设置为两根,分别通过螺栓固定设置在托板的两端上,所述支撑杆Ⅱ和支撑杆Ⅲ分别设置为两个,每根支撑杆Ⅱ分别通过挡块与支撑杆Ⅰ滑动连接,两根支撑杆Ⅲ与两根支撑杆Ⅱ首尾依次通过螺栓固定连接,形成一个长方形支撑架;所述定位块设置为两对,分别固定安装在两根支撑架Ⅲ上,两根导轨Ⅱ分别通过定位块与支撑架Ⅲ固定连接;所述滑块Ⅱ与固定块Ⅱ通过螺钉固定连接,所述固定块Ⅱ与连接块通过销钉连接,所述固定块Ⅲ与连接块通过销钉连接;所述滑道通过螺栓固定设置在托板上,滑道的首末两端固定设置有限位块,拉杆为L型,L型的短边与投影板Ⅱ固定连接,L型的长边插入滑道内部,与滑道的内壁活动连接。
[0010] 所述双摇杆滑块机构中的滑块Ⅱ与固定块Ⅱ通过螺钉固定连接,所述固定块Ⅱ与连接块通过销钉连接,所述固定块Ⅲ与连接块通过销钉连接。
[0011] 所述立体框架包括底板、顶板、支架,所述底板和顶板为正六边形结构,所 述支架设置为六根,支架的两个端点分别固定安装在正六边形的六个顶点上。
[0012] 所述底座包括MCU主控制器、红外接收头、电机、电机驱动板、蜗杆、轴承座、蜗轮、底座外壳。所述红外接收头固定在底座外壳的外侧,以接收遥控发出的信号,电机驱动蜗杆,蜗轮与旋转机构的主轴相连。
[0013] 所述固定块Ⅱ、连接块和固定块Ⅲ材质皆选用尼龙材料。
[0014] 所述底板、顶板和支架材质皆选用合金材料。
[0015] 通过上述设计方案,本发明可以带来如下有益效果:一种换面法教具演示装置,可以将抽象化的书面投影教学实现实物化、具体化、立体化的教学,能够将换面法的原理及过程立体性的展示给学生,不仅让学生加深对换面法的理解,还可以作为解题工具,让学生对换面法的解题过程有更深刻的认识,且结构紧凑、简单,零件工艺简单便于生产制造,故障率低,同时体积小便于携带。空间面构造机构通过各连接杆间的铰接构成空间连杆机构、底座和支杆的轴承连接实现了在任意空间平面可通过三点构造平面的功能;空间线构造机构通过各连接杆间的铰接构成空间连杆机构、底座和支杆的轴承连接实现了构造空间任意直线的功能;旋转机构通过轴承连接实现了竖直方向紧固同时可周向旋转的功能。以价格低廉,信号稳定的红外遥控来控制教具,使教具更加实用,智能化,推广价值更高。附图说明
[0016] 以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明:
[0017] 图1为本发明一种换面法教具演示装置整体结构示意图。
[0018] 图2为本发明一种换面法教具演示装置空间面构造机构示意图。
[0019] 图3为本发明一种换面法教具演示装置空间线构造机构示意图。
[0020] 图4为本发明一种换面法教具演示装置旋转机构示意图。
[0021] 图5为本发明一种换面法教具演示装置滑块导轨机构示意图。
[0022] 图6为本发明一种换面法教具演示装置双滑块摇杆机构正面示意图。
[0023] 图7为本发明一种换面法教具演示装置双滑块摇杆机构侧面示意图。
[0024] 图8为本发明一种换面法教具演示装置底座内部结构侧面示意图。
[0025] 其中1-空间面构造机构、101-展示点Ⅰ、102-长连杆、103-连接块、104- 短连杆、105-支杆Ⅰ、106-轴承Ⅰ、107-支座、2-空间线构造机构、201-展示点Ⅱ、202-长杆、203-支杆Ⅱ、204-底座、205-轴承Ⅱ、3-旋转机构、301-轴、302-推力球轴承、303-垫片、
304-圆锥滚子轴承、305-螺母、4-滑块导轨机构、401-投影板Ⅰ、402-固定座、403-固定块Ⅰ、404-挡板、405-导轨Ⅰ、406-滑块Ⅰ、5-双滑块摇杆机构、501-支撑杆Ⅰ、502-连接块、503-固定块Ⅱ、504-支撑杆Ⅱ、505-挡块、506-支撑杆Ⅲ、507-定位块、508-滑块Ⅱ、
509-导轨Ⅱ、510-托板、511-固定块Ⅲ、512-滑道、513-限位块、514-拉杆、515-投影板Ⅱ、
516-销钉、6-立体框架、601-底板、602-顶板、603-支架、701-MCU主控制器、702-红外接收头、703-电机,704-电机驱动板、705-蜗杆、706-轴承座、707-蜗轮、708-底座外壳。

具体实施方式

[0026] 一种换面法教具演示装置,如图1所示,包括空间面构造机构1、空间线构造机构2、旋转机构3、滑块导轨机构4、双滑块摇杆机构5和立体框架6,所述空间面构造机构1和空间线构造机构2设置在立体框架6的上端;所述旋转机构垂直设置在立体框架6的内部中心位置;所述滑块导轨机构4设置在立体框架6外侧的左端;所述双滑块摇杆机构5设置在立体框架6的内部。
[0027] 空间面构造机构1如图2所示,展示点Ⅰ101、长连杆102、连接块103、短连杆104、支杆Ⅰ105、轴承Ⅰ106、支座107,所述长连杆102与支杆Ⅰ105通过螺栓铰接,所述短连杆104与套在长连杆102上的连接块103通过螺栓铰接;所述支杆Ⅰ105通过轴承Ⅰ106与支座107连接,支杆Ⅰ105与轴承Ⅰ106是紧固连接,轴承Ⅰ106与支座107上的孔是紧固连接;所述展示点Ⅰ101设置为三个,分别设置长连杆102的两端和短连杆104的活动端;
空间面构造机构通过各连接杆间的铰接构成空间连杆机构、底座和支杆的轴承连接实现了在任意空间平面可通过三点构造平面的功能。
[0028] 空间线构造机构2如图3所示,包括展示点Ⅱ201、长杆202、支杆Ⅱ203、底座204、轴承Ⅱ205,所述长杆202与支杆Ⅱ203通过螺栓铰接,所述支杆Ⅱ203通过轴承Ⅱ205与底座204连接,支杆Ⅱ203与轴承Ⅱ205紧配合,轴承Ⅱ205与底座204上的孔是紧配合;所述展示点Ⅱ201设置为两个,分别设置在长 杆202的两端;空间线构造机构通过各连接杆间的铰接构成空间连杆机构、底座和支杆的轴承连接实现了构造空间任意直线的功能。
[0029] 旋转机构3如图4所示,包括轴301、推力球轴承302、垫片303、圆锥滚子轴承304、螺母305,所述垫片303设置在圆锥滚子轴承304和推力球轴承302之间使圆锥滚子轴承304和推力球轴承302圆周转动配合连接;所述轴301通过螺母305在竖直方向上固定连接在立体框架6的底面上;通过轴承连接实现了竖直方向紧固同时可周向旋转的功能。
[0030] 滑块导轨机构4如图5所示,包括投影板Ⅰ401、固定座402、固定块Ⅰ403、挡板404、导轨Ⅰ405、滑块Ⅰ406,所述固定块Ⅰ403与投影板Ⅰ401通过螺栓固定连接,所述挡板404通过螺栓与固定块Ⅰ403固定连接,所述固定座402设置为两对,所述导轨Ⅰ405设置为两根,每对固定座402与一根导轨Ⅰ405配合安装,每对固定座402中的两个固定座
402分别设置在每根导轨Ⅰ405的两端,所述滑块Ⅰ406设置为两个,分别通过轴承活动安装在每根导轨Ⅰ405上;该机构可以通过在空间构建移动副,是整个机构增加了一个投影面,使其能够更加清楚的展现换面法。
[0031] 双摇杆滑块机构5如图6和图7所示,包括支撑杆Ⅰ501、连接块502、固定块Ⅱ503、支撑杆Ⅱ504、挡块505、支撑杆Ⅲ506、定位块507、滑块Ⅱ508、导轨Ⅱ509、托板510、固定块Ⅲ511、滑道512、限位块513、拉杆514、投影板Ⅱ515,该机构通过螺钉把托板
510与支撑杆Ⅰ501相连接作为整体的支撑,把支撑杆Ⅱ504与支撑杆Ⅰ501通过挡块505进行限位,再利用螺栓联接进行固定构成整体的支撑系统。导轨Ⅱ509与托板510采用螺栓联接固定,拉杆514直接插入到滑道512中,在滑道512两端加上限位块513,对拉杆514进行限位,构成拉杆滑道机构。导轨Ⅱ509直接与定位块507紧配合连接,并把定位块507采用螺栓联接固定在支撑杆Ⅲ506上,构成滑块导轨机构。拉杆514为L型,L型短边与定位块507通过销钉516相连接,定位块507则直接利用螺栓螺母固定在投影板Ⅱ515上。投影板Ⅱ515通过螺栓螺母与一对固定块Ⅲ511联接。滑块Ⅱ508与固定块Ⅱ503用螺钉联接,并把固定块Ⅱ503与连接块502采用销钉516联接。再将固定块Ⅲ511与连接块502采用销钉516联接。就构成了双摇杆 滑块机构。该机构可以通过拉动拉杆514与滑块导轨机构相配合,将拉杆514的直线运动转化为投影板Ⅱ515的翻转运动,并构建出二次换面的投影面。
[0032] 底座7如图8所示,包括MCU主控制器701、红外接收头702、电机703,电机驱动板704、蜗杆705、轴承座706、蜗轮707、底座外壳708。所述红外接收头702固定在底座外壳708的外侧,以便接收遥控发出的信号,并通过信号线与MCU701相连。红外遥控发射信号时,由指令编码器输出指令码信号。当遥控器按下按键后,电路产生信号,经过调制器调制在载波信号上,形成包含有功能信息的高频脉冲串,由特定脚输出经过晶体管BG放大,推动红外线发光二极管D发射出脉冲调制信号。由固定在底座外壳708的外侧的红外线遥控接收头器702接收信号,并将接收到的红外线遥控信号,经过放大、解调和整形后输出功能指令信号,送至微处理器MCU701进行识别和处理。微处理器根据收到的信号,输出相应的pwm信号到电机驱动板704,驱动板驱动电机703运转。电机703驱动蜗杆705,蜗轮705与旋转机构的主轴相连,选择合适的传动比,便可实现用红外遥控来自动准确控制旋转机构的度变化。
[0033] 结合图6、图7所述固定块Ⅱ503、连接块502和固定块Ⅲ511材质皆选用尼龙材料。使用尼龙的作用是其本身弹性好,强度高,质量轻,耐磨性高,成本低廉,可以有效的降低本发明的质量。
[0034] 结合图1所述底板601、顶板602和支架603材质皆选用钛合金材料。使用钛合金可以有效地提高本发明的强度,延长其使用寿命,还可以降低其总体质量。
[0035] 本发明的操作过程可分为以下5个步骤,
[0036] 1、构建空间点线面元素,采用空间连杆机构,由竖直杆和平杆通过铰接构成,其中竖直杆可以竖直旋转,水平杆可以绕竖直杆旋转,这样空间任意一条直线就可以表示出来。同时在这条空间直线上加上一个铰接的短杆,可绕其旋转,这样可以构建空间任意平面。
[0037] 2、构建V面元素,采用直线光轴与滑座的配合方式,手动将V面直接顶升起来,并用挡块对其进行限位。运用投影机构将空间几何元素投影到平面。
[0038] 3、构建V’面元素,将一次换面的投影机构旋转至相应的角度,再驱动拉 杆,使其沿着滑道做直线运动,进而带动滑块沿着导轨作直线运动。再使用双滑块摇杆机构,将滑道的直线运动转化为投影平面90°的翻转运动,构建出二次投影V’平面。运用投影机构将空间几何元素投影到平面,完成一次换面投影。
[0039] 4.取出二次换面投影板H2,安装在一次换面的投影板上面,保证其与空间连杆机构中的水平杆垂直。(该操作可以借助激光笔进行实施)然后用激光笔进行投影并用记号笔进行标记,完成二次换面投影。
[0040] 5、最后将投影纸取下,摆放好位置,依次将确定好的点进行连接,就可以得出空间直线的实型。
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