一种数学建模教具 |
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| 申请号 | CN202310431356.X | 申请日 | 2023-04-21 | 公开(公告)号 | CN116476554A | 公开(公告)日 | 2023-07-25 |
| 申请人 | 兰州石化职业技术大学; | 发明人 | 王子赫; 屈怡宏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种数学建模教具，包括底座，底座顶端中部固接有 气缸 ，气缸顶端固接有 支撑 管，支撑管顶端固接有支撑架，支撑架上转动连接有支撑轴，支撑轴一端沿周向等间距固接有三支撑杆的一端，支撑杆另一端固接有支撑框，三个支撑框内分别设置有线形绘图组件、矩形绘图组件和圆形绘图组件，线形绘图组件、矩形绘图组件和圆形绘图组件均设置有书写组件，书写组件上设置有用于在黑板上绘图的粉笔，支撑轴另一端通过限位组件与支撑架限位连接。本发明结构简单，解决了 现有技术 中教师手持绘图工具在黑板上绘图松动、错位、所需劳动量较大等弊端，避免了携带多种绘图工具，保证了绘图的准确性和高效性，提高了数学建模的效率，从而保证了教学效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种数学建模教具，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)顶端中部固接有气缸(2)，所述气缸(2)顶端固接有支撑管(3)，所述支撑管(3)顶端固接有支撑架(4)，所述支撑架(4)上转动连接有支撑轴(5)，所述支撑轴(5)一端沿周向等间距固接有三支撑杆(6)的一端，所述支撑杆(6)另一端固接有支撑框(7)，三个所述支撑框(7)内分别设置有线形绘图组件、矩形绘图组件和圆形绘图组件，所述线形绘图组件、所述矩形绘图组件和所述圆形绘图组件均设置有书写组件，所述书写组件上设置有用于在黑板上绘图的粉笔，所述支撑轴(5)另一端通过限位组件与所述支撑架(4)限位连接。 |
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| 说明书全文 | 一种数学建模教具技术领域[0001] 本发明涉及教学教具技术领域，特别是涉及一种数学建模教具。 背景技术[0002] 数学建模，就是根据实际问题来建立数学模型，对数学模型来进行求解，然后根据结果去解决实际问题。当需要从定量的角度分析和研究一个实际问题时，人们就要在深入调查研究、了解对象信息、作出简化假设、分析内在规律等工作的基础上，用数学的符号和语言作表述来建立数学模型。 [0003] 现有技术中教师进行课堂教学时通常需要在黑板上进行图形的绘制，便于进行教学方便学生学习，但现有技术中老师在黑板上进行绘制时单纯的手动绘制所需绘图功底较 高，采用工具绘制，老师需要携带大量的用于制作不同图形的教具，且在绘制过程中由单手扶持教具另一个手进行绘制，绘制时所需劳动量较大，同时教具易错位导致绘图偏移，不精准，影响绘制效率，从而降低课堂教学效率。 [0004] 因此，亟需一种数学建模教具，用来解决上述问题。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种数学建模教具，以解决上述现有技术存在的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种数学建模教具，包括底座，所述底座顶端中部固接有气缸，所述气缸顶端固接有支撑管，所述支撑管顶端固接有支撑架，所述支撑架上转动连接有支撑轴，所述支撑轴一端沿周向等间距固接有三支撑杆的一端，所述支撑杆另一端固接有支撑框，三个所述支撑框内分别设置有线形绘图组件、矩形绘图组件和圆形绘图组件，所述线形绘图组件、所述矩形绘图组件和所述圆形绘图组件均 设置有书写组件，所述书写组件上设置有用于在黑板上绘图的粉笔，所述支撑轴另一端通 过限位组件与所述支撑架限位连接。 [0007] 优选的，所述线形绘图组件包括固接在所述支撑框内靠近所述黑板一侧的环形齿板，所述支撑框内远离所述黑板的一侧固接有第一安装架，所述第一安装架上转动连接有 第一转动轴，所述第一转动轴一端固接有第一矩形框，所述第一矩形框位于所述环形齿板 内，且所述第一矩形框两端均安装有第一齿轮，两所述第一齿轮分别与所述环形齿板啮合，所述第一矩形框内一端固接有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的输出端固接有第一 滑块，所述第一滑块外侧壁与所述第一矩形框内侧壁滑动接触，所述书写组件固接在所述 第一滑块上，所述第一安装架上固接有第一电机，所述第一转动轴另一端与所述第一电机 的输出轴固接。 [0008] 优选的，所述矩形绘图组件包括固接在所述支撑框内顶部的圆杆，所述圆杆位于所述支撑框内靠近所述黑板的一侧，所述圆杆上套设有圆管，所述圆管上固接有第一滑杆，所述第一滑杆上滑动连接有第二滑块，所述第二滑块远离所述黑板的一侧转动连接有第二 滑杆的一端，所述支撑框内远离所述黑板的一侧通过第二安装架转动连接有第二转动轴， 所述第二转动轴一端固接有滑套，所述滑套与所述第二滑杆滑动连接，所述书写组件固接 在所述第二滑块靠近所述黑板的一侧，所述第二安装架上固接有第二电机，所述第二转动 轴另一端与所述第二电机的输出轴固接。 [0009] 优选的，所述圆形绘图组件包括固接在所述支撑框内的环形滑轨，所述支撑框内远离所述黑板的一侧通过第三安装架转动连接有第三转动轴，所述第三转动轴一端固接有 第二矩形框的一端，所述第二矩形框另一端与所述环形滑轨滑动连接，所述第二矩形框上 转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆上螺纹连接有第三滑块，所述第三滑块外侧壁与所述第二 矩形框内侧壁滑动接触，所述第二矩形框上固接有第三电机，所述螺纹杆一端与所述第三 电机的输出轴固接，所述第三安装架上固接有第四电机，所述第三转动轴另一端与所述第 四电机的输出轴固接，所述第三滑块靠近所述黑板的一侧固接有所述书写组件。 [0010] 优选的，所述书写组件包括固接在所述第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块上的圆形支撑管，所述圆形支撑管上沿周向等间距开设有若干横向滑槽，所述横向滑槽内固接有横向支撑杆，所述横向支撑杆上滑动连接有第四滑块，若干所述第四滑块之间固接有 粉笔夹持件，所述粉笔夹持件与所述黑板对应设置。 [0011] 优选的，所述粉笔夹持件包括固接在所述第四滑块上的圆环，所述圆环，所述圆环内侧壁上沿周向等间距开设有若干方形孔，所述方形孔内滑动连接有方形杆，所述方形杆远离所述圆环的一端固接有夹持板，若干所述夹持板对应设置，所述圆环内开设有空腔，所述空腔内部底端转动连接有第一锥齿轮，所述空腔内壁上沿周向等间距转动连接有若干螺 纹柱，所述螺纹柱上同轴固接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮和所述第一锥齿轮啮合，所述螺纹柱与所述方形杆螺纹连接。 [0012] 优选的，任一所述第四滑块上转动连接有旋钮，所述旋钮一端贯穿所述第四滑块伸入到所述空腔内且同轴固接有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮位于相邻两所述第二锥齿轮 之间，且与所述第一锥齿轮啮合。 [0014] 优选的，所述横向支撑杆上套设有第二弹簧，所述第二弹簧两端分别与所述横向滑槽内壁和所述第四滑块固接。 [0016] 本发明公开了以下技术效果： [0017] 本发明提供的一种数学建模教具，通过移动底座至黑板对应位置，转动选择对应的线形绘图组件、矩形绘图组件或圆形绘图组件，选定后通过限位组件对选定的支撑框进 行限位，通过气缸进行高度调节与绘图位置对应，通过书写组件安装粉笔，并通过选择的线形绘图组件、矩形绘图组件或圆形绘图组件在黑板上进行图形绘制。本申请结构简单，解决了现有技术中教师手持绘图工具在黑板上绘图松动、错位、所需劳动量较大等弊端，避免了携带多种绘图工具，保证了绘图的准确性和高效性，提高了数学建模的效率，从而保证了教学效率。 附图说明 [0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0019] 图1为本发明结构示意图； [0020] 图2为线形绘图组件结构示意图； [0021] 图3为矩形绘图组件结构示意图； [0022] 图4为圆形绘图组件结构示意图； [0023] 图5为书写组件结构示意图； [0024] 图6为圆环内部结构示意图； [0025] 其中，1、底座；2、气缸；3、支撑管；4、支撑架；5、支撑轴；6、支撑杆；7、支撑框；8、环形齿板；9、第一安装架；10、第一转动轴；11、第一矩形框；12、第一齿轮；13、第一滑块；14、第一电机；15、圆杆；16、圆管；17、第一滑杆；18、第二滑块；19、第二滑杆；20、第二安装架；21、第二转动轴；22、滑套；23、第二电机；24、第三安装架；25、第三转动轴；26、第二矩形框；27、螺纹杆；28、第三滑块；29、第三电机；30、第四电机；31、圆形支撑管；32、横向滑槽；33、横向支撑杆；34、第四滑块；35、圆环；36、方形杆；37、夹持板；38、第一锥齿轮；39、螺纹柱；40、第二锥齿轮；41、旋钮；42、第三锥齿轮；43、第一弹簧；44、第二弹簧；45、限位板；46、螺栓。 具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 [0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 [0028] 参考图1‑6，本发明提供一种数学建模教具，包括底座1，底座1顶端中部固接有气缸2，气缸2顶端固接有支撑管3，支撑管3顶端固接有支撑架4，支撑架4上转动连接有支撑轴5，支撑轴5一端沿周向等间距固接有三支撑杆6的一端，支撑杆6另一端固接有支撑框7，三个支撑框7内分别设置有线形绘图组件、矩形绘图组件和圆形绘图组件，线形绘图组件、矩形绘图组件和圆形绘图组件均设置有书写组件，书写组件上设置有用于在黑板上绘图的粉 笔，支撑轴5另一端通过限位组件与支撑架4限位连接。 [0029] 进一步优化方案，线形绘图组件包括固接在支撑框7内靠近黑板一侧的环形齿板8，支撑框7内远离黑板的一侧固接有第一安装架9，第一安装架9上转动连接有第一转动轴 10，第一转动轴10一端固接有第一矩形框11，第一矩形框11位于环形齿板8内，且第一矩形框11两端均安装有第一齿轮12，两第一齿轮12分别与环形齿板8啮合，第一矩形框11内一端固接有第一电动伸缩杆，第一电动伸缩杆的输出端固接有第一滑块13，第一滑块13外侧壁 与第一矩形框11内侧壁滑动接触，书写组件固接在第一滑块13上，第一安装架9上固接有第一电机14，第一转动轴10另一端与第一电机14的输出轴固接。 [0030] 通过第一电机14带动第一转动轴10转动，第一转动轴10转动时带动第一矩形框11做圆周运动，实现第一矩形框11的角度调节，并通过第一电动伸缩杆带动第一滑块13移动 配合书写组件实现线形的自动绘制，具体的环形齿板8上设置有刻度线，配合转动的第一矩形框11实现横向、竖向、斜向等各角度的线形绘制。 [0031] 进一步优化方案，矩形绘图组件包括固接在支撑框7内顶部的圆杆15，圆杆15位于支撑框7内靠近黑板的一侧，圆杆15上套设有圆管16，圆管16上固接有第一滑杆17，第一滑杆17上滑动连接有第二滑块18，第二滑块18远离黑板的一侧转动连接有第二滑杆19的一 端，支撑框7内远离黑板的一侧通过第二安装架20转动连接有第二转动轴21，第二转动轴21一端固接有滑套22，滑套22与第二滑杆19滑动连接，书写组件固接在第二滑块18靠近黑板 的一侧，第二安装架20上固接有第二电机23，第二转动轴21另一端与第二电机23的输出轴 固接。 [0032] 通过第二电机23带动第二转动轴21转动，第二转动轴21转动时带动滑套22转动，滑套22上的第二滑杆19做圆周运动时带动第二滑块18在第一滑杆17上做竖向反复运动，同 时带动第一滑杆17在圆杆15上做横向反复运动，配合书写组件实现矩形的自动绘制。 [0033] 进一步优化方案，圆形绘图组件包括固接在支撑框7内的环形滑轨，支撑框7内远离黑板的一侧通过第三安装架24转动连接有第三转动轴25，第三转动轴25一端固接有第二 矩形框26的一端，第二矩形框26另一端与环形滑轨滑动连接，第二矩形框26上转动连接有 螺纹杆27，螺纹杆27上螺纹连接有第三滑块28，第三滑块28外侧壁与第二矩形框26内侧壁 滑动接触，第二矩形框26上固接有第三电机29，螺纹杆27一端与第三电机29的输出轴固接，第三安装架24上固接有第四电机30，第三转动轴25另一端与第四电机30的输出轴固接，第 三滑块28靠近黑板的一侧固接有书写组件。 [0034] 通过第四电机30带动第二矩形框26做圆周运动，实现圆形的绘图操作，同时通过第三电机29带动螺纹杆27转动，螺纹杆27带动第三滑块28在第二矩形框26内滑动实现对不 同半径圆形的绘制，具体的第二矩形框26上设置有刻度，便于对不同半径圆形进行调节。 [0035] 进一步优化方案，书写组件包括固接在第一滑块13、第二滑块18、第三滑块28上的圆形支撑管31，圆形支撑管31上沿周向等间距开设有若干横向滑槽32，横向滑槽32内固接有横向支撑杆33，横向支撑杆33上滑动连接有第四滑块34，若干第四滑块34之间固接有粉 笔夹持件，粉笔夹持件与黑板对应设置。 [0036] 将粉笔安装在粉笔夹持件上，粉笔在横向滑槽32内滑动与黑板表面抵接，第一滑块13、第二滑块18、第三滑块28移动时实现粉笔在黑板表面的自动书写。 [0037] 进一步优化方案，粉笔夹持件包括固接在第四滑块34上的圆环35，圆环35，圆环35内侧壁上沿周向等间距开设有若干方形孔，方形孔内滑动连接有方形杆36，方形杆36远离圆环35的一端固接有夹持板37，若干夹持板37对应设置，圆环35内开设有空腔，空腔内部底端转动连接有第一锥齿轮38，空腔内壁上沿周向等间距转动连接有若干螺纹柱39，螺纹柱 39上同轴固接有第二锥齿轮40，第二锥齿轮40和第一锥齿轮38啮合，螺纹柱39与方形杆36 螺纹连接。 [0038] 夹持板37为弧形夹持板，通过第一锥齿轮38在空腔内转动，第一锥齿轮38带动若干第二锥齿轮40转动，第二锥齿轮40转动时带动螺纹柱39转动带动方形杆36在方形孔内滑 动，若干夹持板37与粉笔抵接时实现对粉笔的夹持。 [0039] 进一步优化方案，任一第四滑块34上转动连接有旋钮41，旋钮41一端贯穿第四滑块34伸入到空腔内且同轴固接有第三锥齿轮42，第三锥齿轮42位于相邻两第二锥齿轮40之 间，且与第一锥齿轮38啮合。 [0040] 通过手动拧动旋钮41带动第三锥齿轮42转动，第三锥齿轮42转动时通过啮合的第一锥齿轮38带动第二锥齿轮40转动，从而实现若干方形杆36的同步移动，将粉笔放置在夹 持板37之间，再拧动旋钮41带动夹持板37实现对粉笔的夹持，具体的旋钮41与第四滑块34 之间存在一定的摩擦力，避免旋钮41自行转动。 [0041] 进一步优化方案，第二滑杆19上套设有第一弹簧43，第一弹簧43两端分别与第二滑杆19靠近第二滑块18的一端和滑套22侧壁固接。 [0042] 第一弹簧43的弹性作用力进一步保证第二滑杆19与滑套22的稳定滑动，实现对矩形的绘图制作。 [0043] 进一步优化方案，横向支撑杆33上套设有第二弹簧44，第二弹簧44两端分别与横向滑槽32内壁和第四滑块34固接。 [0044] 夹持粉笔时手动提拉第四滑块34移动至横向滑槽32上方，粉笔安装完成后，第四滑块34受第二弹簧44弹力带动粉笔与黑板抵接，同时在粉笔使用过程中逐渐损耗，第二弹 簧44保证粉笔的正常使用，避免出现绘图时线条中断，保证绘图的稳定。 [0045] 进一步优化方案，限位组件包括固接在支撑轴5上的限位板45，限位板45上沿周向等间距开设有三个第一螺纹孔，支撑架4上开设有第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔对应设置，且通过螺栓46螺纹连接。 [0046] 通过调节使用对应的支撑框7用来绘制不同的图形，使对应的第一螺纹孔和第二螺纹孔对齐，通过拧动螺栓46螺纹连接在第一螺纹孔和第二螺纹孔内实现支撑轴5的限位，从而保证对应支撑框7使用时的稳定。 [0047] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 |
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