CN108399836A - 一种旋轮线轨迹演示装置 - Google Patents

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徐华贵
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Abstract

本发明公开了一种旋轮线轨迹演示装置，包括：基座、第一转轮、第二转轮、偏心传动机构；基座上设有导轨和齿条，导轨水平设置，导轨上设有可滑动安装的滑块，滑块上设有竖直设置的第一转轴，第一转轮与所述第一转轴同轴布置且通过所述第一转轴可转动安装在滑块上，第一转轮外缘设有第一齿部，齿条水平设置在第一转轮一侧且其朝向第一转轮一侧设有与所述第一齿部啮合的第二齿部；第二转轮同轴设置在第一转轮上方与第一转轮固定连接，第一转轮上设有划线笔且划线笔位于第一转轮的转轴一侧。本发明实现了清晰地展示旋轮线的形成过程，从而大大促进了参观者或学习者对旋轮线的形成和轨迹的认知。

Description

一种旋轮线轨迹演示装置
技术领域
本发明涉及旋轮线绘制技术领域，尤其涉及一种旋轮线轨迹演示装置。
背景技术
一个圆在一条定直线上滚动时，圆周上一个定点的轨迹，又称圆滚线、旋轮线。
圆上定点的初始位置为坐标原点，定直线为x轴。当圆滚动j角以后，圆上定点从O点位置到达P点位置。当圆滚动一周，即j从O变动2π时，动圆上定点描画出摆线的第一拱。再向前滚动一周，动圆上定点描画出第二拱，继续滚动，可得第三拱，第四拱……，所有这些拱的形状都是完全相同的，每一拱的拱高为2a(即圆的直径)，拱宽为2πa(即圆的周长)。
旋轮线具有如下性质：
1)它的长度等于旋转圆直径的4倍。尤为令人感兴趣的是，它的长度是一个不依赖于π的有理数。
2)在弧线下的面积，是旋转圆面积的三倍。
3)圆上描出摆线的那个点，摆线具有不同的速度--事实上，在特定的地方它甚至是静止的。
4)当弹子从一个旋轮线形状的容器的不同点放开时，它们会同时到达底部。
在教学过程中，通常教师都要在参数方程说明旋轮线，并在黑板上通过绘制旋轮线，尽力地描述旋轮线的形成和轨迹，由于无法通过简单的绘制加以描述，造成了直观教学的困难。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种旋轮线轨迹演示装置。
本发明提出的一种旋轮线轨迹演示装置，包括：基座、第一转轮、第二转轮、偏心传动机构；
基座上设有导轨和齿条，导轨水平设置，导轨上设有可滑动安装的滑块，滑块上设有竖直设置的第一转轴，第一转轮与所述第一转轴同轴布置且通过所述第一转轴可转动安装在滑块上，第一转轮外缘设有第一齿部，齿条水平设置在第一转轮一侧且其朝向第一转轮一侧设有与所述第一齿部啮合的第二齿部；第二转轮同轴设置在第一转轮上方与第一转轮固定连接，第一转轮上设有划线笔且划线笔位于第一转轮的转轴一侧；
偏心传动机构包括偏心轮和第一连杆，偏心轮上设有竖直设置的偏心轴和中心轴，偏心轮通过所述中心轴可转动安装在基座上，第一连杆第一端通过所述偏心轴与偏心轮可转动连接，第一连杆第二端设有第二转轴且第一连杆第二端通过第二转轴与滑块可转动连接。
优选地，在偏心轮上设有至所述中心轴距离不等的多个偏心轴，第一连杆第一端通过一个所述偏心轴可转动安装在偏心轮上。
优选地，在转轮上设有至所述第一转轴距离不等的多个划线笔安装位，划线笔安装在所述划线笔安装位上。
优选地，还包括驱动机构，驱动机构包括驱动盘、驱动轮、驱动带，驱动轮位于偏心轮一侧且其可转动安装在基座上，驱动盘与驱动轮同轴设置且二者固定连接，驱动带依次绕过驱动轮和偏心轮。
优选地，还包括透明罩，透明罩设置在基座上且与基座共同构成容纳空间。
优选地，透明罩为触摸式透明屏且通过所述划线笔抵靠触摸式透明屏。
本发明中，顺时针或逆时针转动偏心轮，第一连杆第一端通过所述偏心轴与偏心轮可转动连接，第一连杆第二端设有第二转轴且第一连杆第二端通过第二转轴与滑块可转动连接，偏心轮带动滑块在滑轨上实现水平往复移动，滑块上设有竖直设置的第一转轴，第一转轮与所述第一转轴同轴布置且通过所述第一转轴可转动安装在滑块上，第一转轮外缘设有第一齿部，齿条水平设置在第一转轮一侧且其朝向第一转轮一侧设有与所述第一齿部啮合的第二齿部；滑块水平往复移动带动转轴顺时针或逆时针往复转动，进而带动第一转轮顺时针或逆时针往复转动，第一转轮带动第二转轮同时实现水平移动和转动，进而第二转轮带动划线笔实现水平运动与转动的合成运动的轨迹线。偏心轮转动一周后形成一个周期的旋轮线曲线。偏心轮旋转一周，滑块水平往复一次，划线笔往复旋转一个周期。当偏心轮停止转动时，划线笔也同时停止运动，旋轮线曲线轨迹的演示也随之终止。本发明所提出的旋轮线轨迹演示装置，通过采用连杆和直线轨道机构以及齿轮和齿条板的配合工作，实现了转轮在自身旋转的同时，能够水平往复运动，进而实现一个圆在一条定直线上滚动，并且通过设在转轮上的划线笔清晰地描述了动圆周上一定点的轨迹。因此，观众可以清晰地观察到旋轮线的形成过程，从而大大促进了参观者或学习者对旋轮线的形成和轨迹的认知。
附图说明
图1为本发明提出的一种旋轮线轨迹演示装置的结构示意图。
图2位本发明的俯视图。
图3为本发明具有旋轮线轨迹画面的透明罩俯视图。
具体实施方式
如图1-3所示，图1为本发明提出的一种旋轮线轨迹演示装置的结构示意图。图2位本发明的俯视图。图3为本发明具有旋轮线轨迹画面的透明罩俯视图。参照图1和图2，本发明提出的一种旋轮线轨迹演示装置，包括：基座1、第一转轮2、第二转轮3、偏心传动机构4；
基座1上设有导轨5和齿条6，导轨5水平设置，导轨5上设有可滑动安装的滑块7，滑块7上设有竖直设置的第一转轴，第一转轮2与所述第一转轴同轴布置且通过所述第一转轴可转动安装在滑块7上，第一转轮2外缘设有第一齿部，齿条6水平设置在第一转轮2一侧且其朝向第一转轮2一侧设有与所述第一齿部啮合的第二齿部；第二转轮3同轴设置在第一转轮2上方与第一转轮2固定连接，第一转轮2上设有划线笔8且划线笔8位于第一转轮2的转轴一侧；
偏心传动机构4包括偏心轮41和第一连杆42，偏心轮41上设有竖直设置的偏心轴和中心轴，偏心轮41通过所述中心轴可转动安装在基座1上，第一连杆42第一端通过所述偏心轴与偏心轮41可转动连接，第一连杆42第二端设有第二转轴且第一连杆42第二端通过第二转轴与滑块7可转动连接。
本实施例的旋轮线轨迹演示装置在具体工作过程中，顺时针或逆时针转动偏心轮41，第一连杆42第一端通过所述偏心轴与偏心轮41可转动连接，第一连杆42第二端设有第二转轴且第一连杆42第二端通过第二转轴与滑块7可转动连接，偏心轮41带动滑块7在滑轨上实现水平往复移动，滑块7上设有竖直设置的第一转轴，第一转轮2与所述第一转轴同轴布置且通过所述第一转轴可转动安装在滑块7上，第一转轮2外缘设有第一齿部，齿条6水平设置在第一转轮2一侧且其朝向第一转轮2一侧设有与所述第一齿部啮合的第二齿部；滑块7水平往复移动带动转轴顺时针或逆时针往复转动，进而带动第一转轮2顺时针或逆时针往复转动，第一转轮2带动第二转轮3同时实现水平移动和转动，进而第二转轮3带动划线笔8实现水平运动与转动的合成运动的轨迹线。偏心轮41转动一周后形成一个周期的旋轮线曲线。偏心轮41旋转一周，滑块7水平往复一次，划线笔8往复旋转一个周期。当偏心轮41停止转动时，划线笔8也同时停止运动，旋轮线曲线轨迹的演示也随之终止。
在本实施例中，所提出的旋轮线轨迹演示装置，通过采用连杆和直线轨道机构以及齿轮和齿条6板的配合工作，实现了转轮在自身旋转的同时，能够水平往复运动，进而实现一个圆在一条定直线上滚动，并且通过设在转轮上的划线笔8清晰地描述了动圆周上一定点的轨迹。因此，观众可以清晰地观察到旋轮线的形成过程，从而大大促进了参观者或学习者对旋轮线的形成和轨迹的认知。
在具体实施方式中，在偏心轮41上设有至所述中心轴距离不等的多个偏心轴，第一连杆42第一端通过一个所述偏心轴可转动安装在偏心轮41上，通过在偏心轮41上设有至所述中心轴距离不等的多个偏心轴，可以灵活控制转轮在所述水平台面上的直线运动距离。
进一步地，在转轮上设有至所述第一转轴距离不等的多个划线笔安装位，划线笔8安装在所述划线笔安装位上，因此可以改变旋轮线的曲率半径。
在其他具体实施方式中，所述的旋轮线轨迹演示装置还包括驱动机构9，驱动机构9包括驱动盘91、驱动轮92、驱动带93，驱动轮92位于偏心轮41一侧且其可转动安装在基座1上，驱动盘91与驱动轮92同轴设置且二者固定连接，驱动带93依次绕过驱动轮92和偏心轮41。
在其他具体实施方式中，还包括透明罩10，透明罩10设置在基座1上且与基座1共同构成容纳空间。可根据使用需要打开或关闭透明罩10，在演示过程中，透明罩10与基座1共同构成一个内部可视的封闭空间，降低了外界的干扰，为科普和教学成果提供了保证，同时也发挥了装置长期放置时的防尘作用。
进一步地，透明罩10为触摸式透明屏且通过所述划线笔8抵靠触摸式透明屏，通过触摸式透明屏的开启和关闭可以很直观的观察旋轮线的绘制和清除。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋轮线轨迹演示装置，其特征在于，包括：基座(1)、第一转轮(2)、第二转轮(3)、偏心传动机构(4)；
基座(1)上设有导轨(5)和齿条(6)，导轨(5)水平设置，导轨(5)上设有可滑动安装的滑块(7)，滑块(7)上设有竖直设置的第一转轴，第一转轮(2)与所述第一转轴同轴布置且通过所述第一转轴可转动安装在滑块(7)上，第一转轮(2)外缘设有第一齿部，齿条(6)水平设置在第一转轮(2)一侧且其朝向第一转轮(2)一侧设有与所述第一齿部啮合的第二齿部；第二转轮(3)同轴设置在第一转轮(2)上方与第一转轮(2)固定连接，第一转轮(2)上设有划线笔(8)且划线笔(8)位于第一转轮(2)的转轴一侧；
偏心传动机构(4)包括偏心轮(41)和第一连杆(42)，偏心轮(41)上设有竖直设置的偏心轴和中心轴，偏心轮(41)通过所述中心轴可转动安装在基座(1)上，第一连杆(42)第一端通过所述偏心轴与偏心轮(41)可转动连接，第一连杆(42)第二端设有第二转轴且第一连杆(42)第二端通过第二转轴与滑块(7)可转动连接。
2.根据权利要求1所述的旋轮线轨迹演示装置，其特征在于，在偏心轮(41)上设有至所述中心轴距离不等的多个偏心轴，第一连杆(42)第一端通过一个所述偏心轴可转动安装在偏心轮(41)上。
3.根据权利要求1所述的旋轮线轨迹演示装置，其特征在于，在转轮上设有至所述第一转轴距离不等的多个划线笔安装位，划线笔(8)安装在所述划线笔安装位上。
4.根据权利要求1所述的旋轮线轨迹演示装置，其特征在于，还包括驱动机构(9)，驱动机构(9)包括驱动盘(91)、驱动轮(92)、驱动带(93)，驱动轮(92)位于偏心轮(41)一侧且其可转动安装在基座(1)上，驱动盘(91)与驱动轮(92)同轴设置且二者固定连接，驱动带(93)依次绕过驱动轮(92)和偏心轮(41)。
5.根据权利要求1所述的旋轮线轨迹演示装置，其特征在于，还包括透明罩(10)，透明罩(10)设置在基座(1)上且与基座(1)共同构成容纳空间。
6.根据权利要求5所述的旋轮线轨迹演示装置，其特征在于，透明罩(10)为触摸式透明屏且通过所述划线笔(8)抵靠触摸式透明屏。
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