多功能数学教学尺的制作方法

本发明属于教学仪器领域,涉及一种数学教学用具，更确切地说，是一种多功能数学教学尺。
背景技术：
：在数学几何教学中，教师往往需要在图纸上手工绘制几何图形，由于大多数几何图形没有相应的板书模板，教师手工绘制往往不够规范，造成手工绘制的几何图形与预想的尺寸形状有差别，影响对图形的理解。并且手工在图纸上绘制的几何图形位置角度相对固定，需要不同角度的相同图形时需要擦掉原有的重新绘制，十分麻烦。绘图工具是用于辅助在图纸上绘制直线或曲线的常用工具，现有的绘图尺只是简单地长条状板状结构，在实际绘图过程中，绘图人员往往需要用力紧压住尺子才能够使尺子带有刻度的边沿紧贴纸张，避免笔尖进入尺子与纸张的间隙，避免直线出现弯曲。这种方法十分费力，并且需要一定的技巧，操作不慎就会影响制图质量。技术实现要素：本发明的目的，是要提供一种多功能数学教学尺，以期能够解决现有技术所存在的上述问题。本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：一种多功能数学教学尺，它包括定位支架，定位支架的上部安装有激光支架，激光支架的底部安装有数个激光发射模块，定位支架的中部安装有稳定旋转几何叠加装置；所述稳定旋转几何叠加装置包括固定架，固定架的上部连接有两个上大型轴承，两个上大型轴承的中心轴共线，大型轴承的外圈与固定架连接，大型轴承的内圈连接朋弹簧夹，弹簧夹上设置有透光板，透光板上连接有不透光几何图形杆，定位支架的下部安装有角度旋转定位绘图器，所述角度旋转定位绘图器包括压板，压板的一侧与定位支架连接，压板的侧部连接有两个定位柱，两个定位柱相互平行，定位柱的一端与压板连接，两个定位柱之间铰接有特型尺，特型尺的两侧分别与两个定位柱铰接，特型尺能够自由转动，特型尺包括第一直尺和第二直尺，第一直尺和第二直尺之间有夹角，夹角为钝角，特型尺与定位柱的铰接点位于第一直尺和第二直尺连接处，所述定位柱上设置有竖直尺和过渡板，竖直尺的带有刻度的边与特型尺带有刻度的边垂直，过渡板的一侧与特型尺一侧带有刻度的边处于同一直线上，过渡板的一侧与特型尺贴合，所述压板的侧部连接有导向杆，导向杆的两端均与压板连接，导向杆上套有滑动管，滑动管能在导向杆上滑动，滑动管的一侧连接有滑动尺，滑动尺带有刻度的边与竖直尺带有刻度的边平行。作为限定:所述第一直尺和第二直尺带有刻度的边一侧连接有导光条，导光条的端部连接有LED灯。作为另一种限定，所述压板上安装有滑轮，滑轮的转轴与压板铰接，滑轮能够在压板上自由转动，滑动管上连接有高强度纤维绳，高强度纤维绳的一端与滑动管配合，高强度纤维绳的中部绕过滑轮的轮槽，高强度纤维绳的另一端连接有弹簧，弹簧的一端与压板连接，滑动尺上安装有弹簧夹，弹簧夹上安装有绘图笔。作为进一步的限定，所述高强度纤维绳由高强度玻璃纤维构成，所述高强度玻璃纤维的组分以重量计包括：55.0～59.0份SiO2、19.0～23.0份Al2O3、2～3.8份MgO、14.0～16.0份CaO、2.8～3.0份SrF2、0.2～0.3份TiF4、0.1～0.15份ZnMoO4、0.01～0.5份Na2S2，将玻璃纤维原料装在铂金化料坩埚内，在1400～1500℃下，边搅拌边熔融，熔制8小时，把熔制好的玻璃放入拉丝炉内，在1430～1450℃下再熔融，熔融玻璃通过铂金漏板的漏嘴拉制成直径为5～13μm连续纤维，从漏嘴输出的玻璃纤维直接浸入0℃的冰水混合物中，获得成品。所述定位支架为合金耐磨钢材制成，所述合金耐磨钢每百重量份中的组分含量是:碳：0～0.05份；氮：0～0.05份；锰：7.2～8份；硅：0～1份；铬：20～21份；镍：4～5份；钒：6.2～8.5份；碳化钇：2.3～3.5份；碳化镱：1.2～2.4份；余量为铁。由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：本发明通过稳定旋转几何叠加装置与角度旋转定位绘图器相结合，既能够在图纸上形成参考线同时能够大幅提高图形绘制精度；本发明将带有不透光几何图形杆的透光板与激光模块所发射激光相结合，不透光几何图形杆能够遮挡来自激光模块所发射激光穿过透光板的光线，从而投射到图纸上，形成与不透光几何图形杆对应的几何图形，从而无需教师手工图纸绘制，就能够在图纸上形成标准的几何图形，方便进行绘图参考。当需要不同角度的几何图形时，可以旋转大型轴承从而对透光板上的不透光几何图形杆沿大型轴承的中心轴稳定旋转，从而无需重新绘制就能够得到不同角度同时与原来相同形制大小的几何图形；本发明具有两个上大型轴承，同时大型轴承的内圈均为可以透过光线的透光板，从而在不同的透光板上安装不同的不透光几何图形杆时，就能够实现在图纸上形成不同几何图形的影像叠加，从而利用不同几何图形的相互组合，方便绘制不同的图形。同时叠加后的几何图形能够利用大型轴承各自独立旋转角度，从而形成不同角度组合的几何图形；本发明的大型轴承的内圈外侧设置环形刻度，透光板上设置指针标记，在透光板旋转角度时指针标记能与环形刻度结合标示出透光板旋转的精确角度；本发明的旋转定位绘图器在尺子的基础上增加了定位柱和压板构成的尺子的支架，压板能够方便制图人员在绘图时用手臂压住，由于手臂压桌面的力量相较于手部大并且自然状态下绘图人员的手臂也会压住桌面从而无需额外用力和技巧，就能使特型尺紧贴纸张，从而避免笔尖进入尺子与纸张的间隙，避免直线出现弯曲；本发明的第一直尺和第二直尺之间有夹角，夹角为钝角，可以使特型尺的中部向上凸起，避免特型尺中部过低造成的尺子与纸张的间隙过大，从而进一步提高绘制实现的质量。同时特型尺的两侧铰接定位柱可以使特型尺根据纸张所在平面的形状进行旋转，使特型尺更加与纸张贴合，进一步提高图纸的绘制质量；本发明的过渡板的一侧与特型尺一侧带有刻度的边处于同一直线上，过渡板的一侧与特型尺贴合，可以使竖直尺、过渡板和第二直尺形成一个严整的直角结构，方便使用者绘制直角；本发明的滑动管和导向杆配合，可以方便滑动尺水平滑动，由于滑动管和导向杆配合面较大，可以使滑动尺保持与竖直尺的平行状态，从而方便使用者在一定范围内的任意位置打出竖直线。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和使用简便的优点,适用于教学绘图。附图说明附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例的结构示意图；图2为图1的A向放大结构示意图；图3为图2沿A-A线的剖视放大结构示意图；图4为随着氟化铯含量的增加纤维抗拉伸强度的变化图表；图5为添加了SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时玻璃纤维的显微结构放大图；图6为未添加了SrF2成分的玻璃纤维或者SrF2添加含量非2.8～3.0wt％区间范围时玻璃纤维的显微结构放大图。具体实施方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。实施例多功能数学教学尺参考图1-图6，本实施例包括定位支架20，定位支架20的上部安装激光支架65，激光支架65的底部安装数个激光发射模块56，定位支架20的中部安装所述稳定旋转几何叠加装置包括固定架51，固定架51的上部连接两个上大型轴承52，两个上大型轴承52的中心轴共线，大型轴承52的外圈与固定架51连接，大型轴承52的内圈连接弹簧夹53，弹簧夹53上设置透光板54，透光板54上连接不透光几何图形杆64，定位支架20的下部安装角度旋转定位绘图器，所述角度旋转定位绘图器包括压板10，压板10的一侧与定位支架20连接，压板10的侧部连接两个定位柱1，两个定位柱1相互平行，定位柱1的一端与压板10连接，两个定位柱1之间铰接特型尺，特型尺的两侧分别与两个定位柱1铰接，特型尺能够自由转动，特型尺包括第一直尺3和第二直尺4，第一直尺3和第二直尺4之间有夹角，夹角为钝角，特型尺与定位柱1的铰接点位于第一直尺3和第二直尺4连接处，所述定位柱1上设置竖直尺6和过渡板12，竖直尺6的带有刻度的边与特型尺带有刻度的边垂直，过渡板12的一侧与特型尺一侧带有刻度的边处于同一直线上，过渡板12的一侧与特型尺贴合，所述压板10的侧部连接导向杆9，导向杆9的两端均与压板10连接，导向杆9上套有滑动管8，滑动管8能在导向杆9上滑动，滑动管8的一侧连接滑动尺7，滑动尺7带有刻度的边与竖直尺6带有刻度的边平行。本实施例通过稳定旋转几何叠加装置与角度旋转定位绘图器相结合既能够在图纸上形成参考线同时能够大幅提高图形绘制精度。本实施例将带有不透光几何图形杆64的透光板54与强光灯56相结合，不透光几何图形杆64能够遮挡来自强光灯56穿过透光板54的光线，从而投射到图纸上，形成与不透光几何图形杆64对应的几何图形，从而无需教师手工图纸绘制，就能够在图纸上形成标准的几何图形，方便进行绘图参考。当需要不同角度的几何图形时，可以旋转大型轴承52从而对透光板54上的不透光几何图形杆64沿大型轴承52的中心轴稳定旋转，从而无需重新绘制就能够得到不同角度同时与原来相同形制大小的几何图形。本实施例具有两个上大型轴承52，同时大型轴承52的内圈均为可以透过光线的透光板54，从而在不同的透光板54上安装不同的不透光几何图形杆64时，就能够实现在图纸上形成不同几何图形的影像叠加，从而利用不同几何图形的相互组合，方便绘制不同的图形。同时叠加后的几何图形能够利用大型轴承52各自独立旋转角度，从而形成不同角度组合的几何图形。本实施例的大型轴承52的内圈外侧设置环形刻度，透光板54上设置指针标记，在透光板54旋转角度时指针标记能与环形刻度结合标示出透光板54旋转的精确角度。本实施例的旋转定位绘图器在尺子的基础上增加了定位柱1和压板10构成的尺子的支架，压板10能够方便制图人员在绘图时用手臂压住，由于手臂压桌面的力量相较于手部大并且自然状态下绘图人员的手臂也会压住桌面从而无需额外用力和技巧，就能使特型尺紧贴纸张，从而避免笔尖进入尺子与纸张的间隙，避免直线出现弯曲。本实施例的第一直尺3和第二直尺4之间有夹角，夹角为钝角，可以使特型尺的中部向上凸起，避免特型尺中部过低造成的尺子与纸张的间隙过大，从而进一步提高绘制实现的质量。同时特型尺的两侧铰接定位柱1可以使特型尺根据纸张所在平面的形状进行旋转，使特型尺更加与纸张贴合，进一步提高图纸的绘制质量。本实施例的过渡板12的一侧与特型尺一侧带有刻度的边处于同一直线上，过渡板12的一侧与特型尺贴合，可以使竖直尺6、过渡板12和第二直尺4形成一个严整的直角结构，方便使用者绘制直角。本实施例的滑动管8和导向杆9配合，可以方便滑动尺7水平滑动，由于滑动管8和导向杆9配合面较大，可以使滑动尺7保持与竖直尺6的平行状态，从而方便使用者在一定范围内的任意位置打出竖直线。所述第一直尺3和第二直尺4带有刻度的边一侧连接导光条5，导光条5的端部连接LED灯2。本实施例的LED灯2发出的光能够进入导光条5，导光条5能对LED灯2发出的光起到发散作用，由于导光条5紧靠第一直尺3和第二直尺4带有刻度的边，导光条5可以对画线区域进行局部照明，使绘图人员画出的直线能够清晰显示出来，从而方便绘图人员实时对画出的之间进行校准。所述压板10上安装滑轮30，滑轮30的转轴与压板10铰接，滑轮30能够在压板10上自由转动，滑动管8上连接高强度纤维绳31，高强度纤维绳31的一端与滑动管8配合，高强度纤维绳31的中部绕过滑轮30的轮槽，高强度纤维绳31的另一端连接弹簧32，弹簧32的一端与压板10连接，滑动尺7上安装弹簧夹16，弹簧夹16上安装绘图笔17。本实施例的的弹簧32能够通过弹力带动高强度纤维绳31拉动绘图笔17水平滑动，从而在图纸上快速绘制出清晰平直的直线，避免了绘图过程中由于抖动和操作误差造成的图线绘制失误。所述高强度纤维绳31由高强度玻璃纤维构成，高强度玻璃纤维的组分使用了下表中的几种组别配方：本实施例在传统的玻璃纤维组分构成的基础上增加了独特的SrF2成分，我们经过反复试验，在SrF2成分过多和过少时均无法明显的提高玻璃纤维本身的抗拉伸强度，在玻璃纤维组分SiO2、Al2O3、MgO、CaO相同的情况下，我们将SrF2成分由较低的1％开始逐步递增至2.8％之前，玻璃纤维的抗拉伸强度波动在正常范围之内，并无明显提高，而当SrF2成分增至2.8％时，玻璃纤维的抗拉伸强度出现了明显的跃升，我们将掺SrF2成分的纤维与未掺SrF2成分的纤维截面进行了显微放大发现，如图3和图4所示添加了SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时相较于未添加SrF2成分的玻璃纤维以及SrF2含量不同的玻璃纤维，结构更加紧密，出现的缝隙明显减少，普通未添加SrF2成分的玻璃纤维的抗拉伸强度一般在37～43KMpa之间，我们采用的组分，强度在43KMpa附近拨动，而添加SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时，玻璃纤维的抗拉伸强度出现了跃升，达到了53～58.3KMpa，当SrF2的含量为2.9wt％时达到峰值为58.3KMpa。使用本实施例玻璃纤维组分制成的玻璃纤维，强度提高30％以上，在分子学实验过程中，明显降低了玻璃纤维折断的几率，提高了实验成功率，降低了实验成本，减少了实验周期。所述玻璃纤维其以构成成分中还含有0.2～0.3wt％的TiF4。我们经过进一步实验发现，在加入0.2～0.3wt％的TiF4后，加入添加了SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时，使玻璃纤维的抗拉伸强度更容易达到高数值，更容易进入56.8～58.3KMpa范围内。进一步深层分析，一方面Ti成分对玻璃纤维的强度有所改善，另一方面TiF4的加入增加了玻璃纤维中F元素的含量，从而能够补充玻璃纤维原料熔融时蒸发损耗的F元素。使玻璃纤维更容易达到高强度。所述玻璃纤维其以构成成分中还含有0.1～0.15wt％的ZnMoO4。我们经过进一步发现，在加入添加了SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时，同时增加0.1～0.2wt％的ZnMoO4制成的玻璃纤维成品相较于普通的玻璃纤维在700～800℃时，抗拉伸性能得到了一定的提高，相较于普通玻璃纤维，700～800℃时抗拉伸强度提高了1.1～1.7％左右，使玻璃纤维具有较好的耐高温性能。玻璃纤维其以构成成分中还含有0.01～0.5wt％的Na2S2。我们经过进一步研究发现，在加入添加了SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时，同时增加0.01～0.5wt％的Na2S2制成的玻璃成品相较于未添加Na2S2玻璃成品峰值提高到58.93KMpa，Na2S2与SrF2结合后使制成玻璃纤维强度峰值得到提高，这一点对于玻璃纤维强度进一步改进的研究非常重要，目前尚无Na2S2对于纤维强度改善的现有文献记录。将玻璃纤维原料装在铂金化料坩埚内，在1400～1500℃下，边搅拌边熔融，熔制8小时，把熔制好的玻璃放入拉丝炉内，在1430～1450℃下再熔融，熔融玻璃通过铂金漏板的漏嘴拉制成直径为5～13μm连续纤维，从漏嘴输出的玻璃纤维直接浸入0℃的冰水混合物中，获得成品。如表4所示，我们提供了部分随着氟化锶含量的提高掺杂氟化锶(SrF2)玻璃纤维抗拉伸强度(KMPa)的取值，当SrF2含量在0～2.8％过程中纤维抗拉伸强度在43KMpa附近拨动，而当SrF2含量增加至2.8以上时纤维抗拉伸强度突然跃升，在2.8～3％之间达到了峰值58.3KMpa，进一步增加则回至43KMpa附近拨动。表4随着氟化锶含量的提高掺杂氟化锶(SrF2)玻璃纤维抗拉伸强度(KMPa)表定位支架2)为合金耐磨钢材制成的，本实施例中合金耐磨钢材每百重量份中的组分含量采用了下表中的配方:3.0wt％时，同时增加0.1～0.2wt％的ZnMoO4制成的玻璃纤维成品相较于普通的玻璃纤维在700～800℃时，抗拉伸性能得到了一定的提高，相较于普通玻璃纤维，700～800℃时抗拉伸强度提高了1.1～1.7％左右，使玻璃纤维具有较好的耐高温性能。玻璃纤维其以构成成分中还含有0.01～0.5wt％的Na2S2。我们经过进一步研究发现，在加入添加了SrF2成分的玻璃纤维且SrF2的含量为2.8～3.0wt％时，同时增加0.01～0.5wt％的Na2S2制成的玻璃成品相较于未添加Na2S2玻璃成品峰值提高到58.93KMpa，Na2S2与SrF2结合后使制成玻璃纤维强度峰值得到提高，这一点对于玻璃纤维强度进一步改进的研究非常重要，目前尚无Na2S2对于纤维强度改善的现有文献记录。将玻璃纤维原料装在铂金化料坩埚内，在1400～1500℃下，边搅拌边熔融，熔制8小时，把熔制好的玻璃放入拉丝炉内，在1430～1450℃下再熔融，熔融玻璃通过铂金漏板的漏嘴拉制成直径为5～13μm连续纤维，从漏嘴输出的玻璃纤维直接浸入0℃的冰水混合物中，获得成品。如表4所示，我们提供了部分随着氟化锶含量的提高掺杂氟化锶(SrF2)玻璃纤维抗拉伸强度(KMPa)的取值，当SrF2含量在0～2.8％过程中纤维抗拉伸强度在43KMpa附近拨动，而当SrF2含量增加至2.8以上时纤维抗拉伸强度突然跃升，在2.8～3％之间达到了峰值58.3KMpa，进一步增加则回至43KMpa附近拨动。表4随着氟化锶含量的提高掺杂氟化锶(SrF2)玻璃纤维抗拉伸强度(KMPa)表定位支架2)为合金耐磨钢材制成的，本实施例中合金耐磨钢材每百重量份中的组分含量采用了下表中的配方:在碳：0～0.05％；氮：0～0.05％；锰：7.2～8％；硅：0～1％；铬：20～21％；镍：4～5％；钒：6.2～8.5％；含量相同的情况下，只加入碳化镱对合金耐磨钢材强度影响百分数见表2：碳化镱含量1％1.2％2％2.4％2.5％合金耐磨钢材强度提升百分数0.9％1.3％1.5％1.4％0.7％在碳：0～0.05％；氮：0～0.05％；锰：7.2～8％；硅：0～1％；铬：20％～21％；镍：4～5％；钒：6.2～8.5％；含量相同的情况下，同时加入碳化钇和碳化镱，且碳化钇：2.3～3.5％；碳化镱：1.2～2.4％对合金耐磨钢材强度影响百分数，见表3:最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3