全自动排列演示及随机数合成装置的制作方法

本发明涉及一种教学模型，尤其是全自动排列演示及随机数合成装置。

背景技术：

排列问题是代数和概率统计中重要知识模块，在解决有关随机性问题中起重要作用，是高中数学中重要的部分，而教师在教学时没有适用的器具通过现场试验来演示问题背景、形成过程及有关结论，只是简单说明或静态绘图分析，学生在学习时缺少真实背景及试验经历，课堂效率不高共享性差，有些活动需要在公平环境下构造随机数如博彩、公正选举等。但长时期以来没有发现这方面的综合应用工具或装置，只是出现了一些局部功能或相关的装置，如，专利申请号为cn201220704817.3的文献中给出了“一种正态概率分布演示器”，包括演示板、球筒、n层六棱柱、装球盒等，通过球堆积的投影形式地表现正态概率分布，没有涉及排列方面的演示，系统化和实用性不足。专利申请号为cn201510167393.x的文献中给出了“一种利用正态分布判定设备故障的方法”，在设备正常运行时，于设定的第一时间间隔内采集多个设备运行第一数据，并建立多个设备运行第一数据随时间变化的曲线；计算在设定的第一时间间隔内同一个设备运行第一数据的第一展现次数，并建立正态分布关系曲线，得到95％可信区间。不能演示排列。专利申请号为201620584403x的文献中给出了“一种高中数学随机变量教学用具”，由支座、弹簧ⅰ、半圆形盒、卡紧装置、滚筒、电磁铁ⅰ、铁板、电磁铁ⅱ、电动推杆、摆动气缸、顶支架、滑轮、电动绕线轮ⅰ、拉绳ⅰ、重物、平衡块和摆动板组成。主要功能是将黑球和白球经机械混合后随机分离成两组，解决的是古典概型中试验真实性问题，不能演示排列。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

全自动排列演示及随机数合成装置包括支架、混合箱、弹射器、排列箱、球面触摸器、球面托架、变位器、数字转换器、数码管灯和弹射开关，其特征在于：试验球和球面触摸器，所述球面触摸器包括第一圆环盘、第一球面绝缘板、第一螺纹管、六角螺母和球面金属片，所述第一球面绝缘板的内球面上设有球面金属片，所述球面金属片上设有电线，所述电线外端穿过第一螺纹管上口，所述试验球包括下半球和上半球，所述第三球面绝缘板的下半球开口内圆周上设有内插定位圈，所述第三球面绝缘板的内底处设有第一纯铁片，所述第一纯铁片上表面中间设有第一绝缘块，所述第一绝缘块上设有中间内纹金属管，所述内纹金属管上设有第一内接导线，所述第一内接导线的另一端设有第一外镶铜丝，第一外镶铜丝镶嵌在第三球面绝缘板的外球面上，所述混合箱置于支架里端的上部，所述弹射器置于混合箱内，所述排列箱置于支架中上部，所述球面触摸器置于排列箱内，所述变位器置于排列箱下面，所述数码管灯，所述球面托架及数字转换器从前往后依次分别置于支架的下部，不同序号的试验球置于混合箱内的弹射器上，所述弹射开关置于支架里端下部；

进一步的技术方案，所述所述导电金属环带外部套设绝缘层；

进一步的技术方案，所述所述第一外镶铜丝的数量与球号相同。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明的全自动排列演示及随机数合成装置，操作简单，只要转动把手就能完成所有的演示试验及随机数构建。

2、本发明的全自动排列演示及随机数合成装置，功能齐全自动化程度高：能连续完成试验球混合、随机抽取、位置调整、数字显示、排列形成等系列全自动操作过程；适用性强：能在多种场合任何视角进行试验、演示和分析；结构紧凑成本低廉携带方便，适用于教学、博彩、公正选举、随机统计等。

3、目前市面上没有该种产品出现，全自动排列演示及随机数合成装置成本低廉安全可靠装置轻巧。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中支架的结构示意图。

图3是本发明中混合箱的结构示意图。

图4是本发明中弹射器的结构示意图。

图5是本发明中排列箱的结构示意图。

图6是本发明中球面触摸器的结构示意图。

图7是本发明中球面托架的结构示意图。

图8是本发明中变位器的结构示意图。

图9是本发明中数字转换器的结构示意图。

图10是本发明中电磁弹簧的结构示意图。

图11是本发明中试验球的结构示意图。

图12是本发明中数码管灯的结构示意图。

图13是本发明中弹射开关的结构示意图。

附图中：1-支架、11-多边形底板、12-矩形硬板、13-第一扇形板、14-螺纹杆、15-调位螺母、16-棱台底座、17-第一立板、18-第二立板、19-第一椭圆孔、110-第二椭圆孔、111-第三椭圆孔、112-第一圆轴孔、113-第二圆轴孔、114-第四椭圆孔、115-第五椭圆孔、116-第六椭圆孔、117-第七椭圆孔、118-第八椭圆孔、119-第一圆孔、120-第二圆孔、121-十字孔；2-混合箱、21-第一矩形板、22-第二矩形板、23-圆柱面板、24-第一圆轴杆、25-第二扇形板、26-圆弧把手、27-弹性插块、28-弧形锁扣、29-第一矩形槽、210-减震器、211-第一圆环卡、212-第二圆环卡、213-第三圆环卡；3-弹射器、31-第二圆轴杆、32-矩形挡板、33-第三扇形板、34-第一圆套、35-第二圆套、36-第一弹簧、37-第一转盘、38-第一销钉、39-第一导杆、310-第一圆轴套、311-第二圆轴套、312-按压手柄、313-凹槽；4-排列箱、41-箱体框架、42-活动盖板、43-活动底板、44-闸门、45-框架底板、46-第三立板、47-第四立板、48-第五立板、49-隔板、410-第三圆轴杆、411-第二转盘、412-第三圆孔、413-第四圆轴杆、414-第三转盘、415-第四圆孔、416-闸门拉手、417-上开口、418-下开口、419-第一圆孔支脚、420-第二圆孔支脚；5-球面触摸器、51-第一圆环盘、52-第一螺纹管、53-六角螺母、54-第一圆管、55-第二圆环盘、56-第二圆管、57-第三圆环盘、58-第二弹簧、59-第一球面绝缘板、510-球面金属片、511-电线；6-球面托架、61-锥面托盘、62-第二球面绝缘板、63-托盘底板、64-第四圆环盘、65-永久磁铁、66-隔离泡沫、67-导电金属环带、68-第一接口、69-第一出气孔、610-第二出气孔、611-第一阀门气管、612-第二阀门气管、613-螺纹杆、614-定位螺母、615-多角螺母；7-变位器、71-调位底板、72-电动吹风机、73-主管道、74-第一支管、75-第二支管、76-第一软管、77-第二软管、78-第一阀门、79-第二阀门、710-吹风机开关、711-第三圆孔支脚、712-第四圆孔支脚；8-数字转换器、81-转换器底板、82-方管液压器、83-圆管液压器、84-方管上侧面、85-电磁弹簧、86-方管右侧面、87-方管前端面、88-第一活塞、89-第五圆孔、810-第六圆孔、811-第一活塞杆、812-第一圆盘、813-第三弹簧、814-圆形触片、815-弹性触片、816-第三接口、817-液体管道、818-第三阀门、819-透明圆管、820-第二活塞、821-第五圆环盘、822-第二活塞杆、823-第二接口、824-菱形孔、851-第二圆盘、852-透明管套、853-圆柱铁芯、854-导电线圈、855-定向导杆、856-圆柱衔铁、857-第三圆盘、858-第四弹簧、859-圆导向孔、8510-直角支架；9-试验球、91-下半球、92-上半球、93-第三球面绝缘板、94-内插定位圈、95-第一纯铁片、96-内纹金属管、97-第一绝缘块、98-第一外镶铜丝、99-第一内接导线、910-第四球面绝缘板、911-第二纯铁片、912-外纹金属杆、913-第二绝缘块、914-第二外镶铜丝、915-第二内接导线、916-上半球开口、917-下半球开口；10-数码管灯、101-管灯底板、102-管灯立板、103-矩形槽口、104-二极管灯、105-电路板、106-第四接口、107-销钉孔；1100-弹射开关、1101-矩形板条、1102-厚立板块、1103-圆柱槽孔、1104-推拉杆、1105-阻挡圆盘、1106-第五弹簧、1107-三角楔块、1108-圆盘抓手、1109-螺钉孔。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-13所示和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-13所示，全自动排列演示及随机数合成装置包括支架1、混合箱2、弹射器3、排列箱4、球面触摸器5、球面托架6、变位器7、数字转换器8、试验球9、数码管灯10和弹射开关1100，所述混合箱2置于支架1里端的上部，所述弹射器3置于混合箱2内，所述排列箱4置于支架1中上部，所述球面触摸器5置于排列箱4内，所述变位器7置于排列箱4下面，所述数码管灯9，所述球面托架6及数字转换器8从前往后依次分别置于支架1的下部，不同序号的试验球10置于混合箱2内的弹射器3上，所述弹射开关1100置于支架1里端下部。

如图1、2所示，支架1包括多边形底板11、螺纹杆14、调位螺母15、棱台底座16、第一立板17和第二立板18，所述多边形底板11是平直硬板，所述多边形底板是前端矩形硬板12、后端是第一扇形板13，所述多边形底板11下表面设有螺纹杆14，所述螺纹杆14外表面套设有调位螺母15，所述调位螺母15下端设有棱台底座16。所述矩形硬板12前端依次设有第七椭圆孔117、第八椭圆孔118，后端设有十字孔121，所述矩形硬板12后侧面设有第一扇形板13，所述第一扇形板13上圆弧边缘中部设有第一圆孔119、右角处设有第二圆孔120，所述矩形硬板12的左侧面设有与之垂直的第一立板17、右侧面设有与之垂直的第二立板18，所述第一立板17的左端从上往下依次设有第一椭圆孔19、第二椭圆孔110、右端从上往下依次设有第三椭圆孔111、第一圆轴孔112，所述第二立板18的左端从上往下依次设有第四椭圆孔114、第五椭圆孔115、右端从上往下依次设有第六椭圆孔116、第二圆轴孔113。所述第一立板17和第二立板18为对称结构。

如图1、3所示，混合箱2包括第一矩形板21、第二矩形板22、圆柱面板23、第一圆轴杆24和第二扇形板25，所述第一矩形板21、第二矩形板22、圆柱面板23、第二扇形板25为透明薄板，所述圆柱面板23内侧面中部分上端设有弧形锁扣28，下端设有第一矩形槽29，所述圆柱面板23左侧面上设有第一矩形板21、左侧面上设有第二矩形板22，所述第一矩形板21和第二矩形板22间设有第一圆轴杆24，所述第一圆轴杆24上设有第二扇形板25，所述第二扇形板25内侧面上接近圆弧边缘处设有弹性插块27，所述第二扇形板25外侧面上设有圆弧把手26，所述第一矩形板21和第二矩形板22的内侧面上都设有减震器210。所述第一矩形板21的左侧面设有第一圆环卡211，所述第二矩形板22的左侧面设有第二圆环卡212，所述第二矩形板22和圆柱面板23的夹角处设有第三圆环卡213，所述混合箱2置于支架1第一扇形板13上，通过螺钉将第一圆环卡211固定在第三椭圆孔111上、第二圆环卡212固定在第六椭圆孔116上，第三圆环卡213固定在第二圆孔120处。

如图1、4所示，弹射器3包括第二圆轴杆31、矩形挡板32和第三扇形板33，所述第二圆轴杆31上从左往右依次设有第一圆套34、第一圆轴套310、第一弹簧36、第二圆轴套311、第二圆套35，所述第一圆套34和第二圆套35是固定在第二圆轴杆31上，所述第一圆套34和第二圆套35上设有矩形挡板32，所述矩形挡板32上面设有凹槽313，所述凹槽313有多条且相互平行，所述第一圆轴套310和第二圆轴套311上设有第三扇形板33，所述第三扇形板33的圆弧边中间设有第一导杆39，所述第一导杆39上设有按压手柄312，所述第二圆轴杆31的右端设有第一转盘37，所述第一转盘37表面设有第一销钉38，所述弹射器3是将第二圆轴杆31的左右两端分别插入支架1上的第一圆轴孔112和第二圆轴孔113内，第一转盘37在第二立板18的外面，第三扇形板33置于混合箱2内，第一导杆39穿出第一矩形槽29，按压手柄39在混合箱2外。

如图1、5所示，排列箱4包括箱体框架41、活动盖板42、活动底板43和闸门44，箱体框架41包括框架底板45、第三立板46、第四立板47、第五立板48和隔板49，所述框架底板45为矩形硬板，所述框架底板45的左、前、右边棱上依次设有垂直的第三立板46、第四立板47、第五立板48，所述框架底板45上面第三立板46、第五立板48之间设有隔板49，所述隔板49与第五立板48平行，将第三立板46、第四立板47、第五立板48围成的空间分成多个隔间，所述第三立板46、第五立板48、隔板49的后边缘设有槽沟，所述每个隔间的槽沟内设有闸门44，所述闸门44外侧设有闸门拉手416,所述每个隔间的下底框架底板45上设有下开口418，所述隔间的上表面是上开口417。所述箱体框架41上开口的后边棱上设有第四圆轴杆413，所述第四圆轴杆413通过固定座固定在箱体框架41上开口的后边棱上，所述第四圆轴杆413上设有活动盖板42，活动盖板42数量与隔间数相同，所述盖板42中间设有第四圆孔415，所述第四圆轴杆413的右端设有第三转盘414，所述转动第三转盘414能使活动盖板42在上开口417上转动。所述箱体框架41下开口的后边棱上设有第三圆轴杆410，所述第三圆轴杆410上设有活动底板43，所述活动底板43外形和数量与活动盖板42相同，所述活动底板43上设有第三圆孔413，所述第三圆轴杆410的右端设有第二转盘411，所述第三圆轴杆410通过固定座固定，所述转动第二转盘411能使活动底板43在每个隔间内部堵住下开口418。所述第三立板46后边棱上设有第一圆孔支脚419，所述第五立板48后边棱上设有第二圆孔支脚420，所述排列箱4是用螺钉通过第一圆孔支脚419和第二圆孔支脚420依次固定在支架1上的第一椭圆孔19和第四椭圆孔114处。

如图1、5、6所示，球面触摸器5包括第一圆环盘51、第一螺纹管52、六角螺母53和球面金属片510，所述第一圆环盘51是中心设有圆孔的圆盘，所述第一圆环盘51中心圆孔内设有第一螺纹管52，所述第一螺纹管52是外表面设有螺纹的直管，所述第一螺纹管52套设有六角螺母53，所述第一圆环盘51下端中心圆孔设有第二弹簧58，所述第二弹簧58另一端设有第一圆管54，所述第一圆管54的末端设有第二圆环盘55，所述第二圆环盘55的环心设有第二圆管56，所述第二圆管56的上端设有第三圆环盘57，所述第三圆环盘57的直径大于第二圆环盘55的环心直径，小于第一圆管的内直径，所述第二弹簧58的下端连接在第三圆环盘57的上面中心圆孔外，所述第二圆管56的下端设有第一球面绝缘板59，所述第一球面绝缘板59的内球面上设有球面金属片510，所述球面金属片510上设有电线511，所述电线511末端穿过第一螺纹管52，所述球面触摸器5是将第一螺纹管52上端穿过排列箱4中活动盖板42上的第四圆孔415用六角螺母53固定。

如图1、7所示，球面托架6包括锥面托盘61、第二球面绝缘板62、永久磁铁65和导电金属环带67，所述锥面托盘61是圆台形框架，所述锥面托盘61的上圆开口处设有第四圆环盘64，下圆开口处设有托盘底板63，所述托盘底板63上面中部设有永久磁铁65，所述永久磁铁65上设有第二球面绝缘板62，所述第二球面绝缘板62是半球面，它的上开口与第四圆环盘64的环心圆周相接，所述锥面托盘61与第二球面绝缘板62之间设有隔离泡沫66作填充物，所述锥面托盘61的外侧面上设有第一接口68，所述第二球面绝缘板62的内侧面上设有导电金属环带67，有不止一条的导电金属环带67从上口平行排到底部，相邻两条导电金属环带67之间是绝缘的，每条导电金属环带67都有一根导线单独连接到第一接口68上。所述第二球面绝缘板62下端左右侧面上依次设有第一出气孔69和第二出气孔610，所述第一出气孔69和第二出气孔610中依次通过软管与第一阀门气管611和第二阀门气管612连接，所述托盘底板63下面中部设有螺纹杆613，所述螺纹杆613上从上往下依次设有定位螺母614和多角螺母615，所述球面托架6是将螺纹杆613穿过支架1的第八椭圆孔118用多角螺母615从下面固定，上开口处在排列箱4的第三圆孔412下面，与球面触摸器5第一球面绝缘板59的下开口相对。

如图1、8所示，变位器7包括调位底板71、电动吹风机72、主管道73、第一阀门78和第二阀门79，所述调位底板71是矩形硬板，所述调位底板71前侧面上从右往左依次设有电动吹风机72和主管道73，所述电动吹风机72的出气管与主管道73相接，所述主管道73的下上两端依次设有第一支管74和第二支管75，所述第一支管74上从右往左依次设有第一阀门78和第一软管76，所述第一软管76具有多个，所述第二支管75上从右往左依次设有第二阀门79和第二软管77，所述第二软管77具有多个，所述电动吹风机72的下面设有吹风机开关710，所述调位底板71的左右侧边棱上依次设有第三圆孔支脚711和第四圆孔支脚712，所述变位器7是用螺钉将第三圆孔支脚711和第四圆孔支脚712依次固定在支架1的第二椭圆孔110和第五椭圆孔115处，第一软管76和第二软管77依次与球面托架6上的第一阀门气管611和第二阀门气管612相接。

如图1、9所示，数字转换器8包括转换器底板81、方管液压器82、圆管液压器83和电磁弹簧85，所述转换器底板81是硬矩形板，所述转换器底板81上面设有方管液压器82，所述方管液压器82的外壳是由一段方管做成的长方体形框架，框架的上侧面、右侧面、前侧面依次设为方管上侧面84、方管右侧面86、方管前端面87，所述方管前端面87中部设有第五圆孔89，所述方管内设有第一活塞88，所述第一活塞88边长等于方管内径，所述第一活塞88的前侧面上设有第一活塞杆811，所述第一活塞杆811穿过第五圆孔89，所述第一活塞杆811的末端设有第一圆盘812，所述第一圆盘812和方管前端面87间设有第三弹簧813，所述第一圆盘812下边设有圆形触片814，所述圆形触片814上有电源线相连，所述方管右侧面86上设有第六圆孔810，所述第六圆孔810有多个，所述第六圆孔810中都设有圆管液压器83，所述圆管液压器83包括透明圆管819、第二活塞820、第五圆环盘821和第二活塞杆822，所述透明圆管819的内部和外端依次设有第二活塞820和第五圆环盘821，所述第二活塞820的外侧面上设有第二活塞杆822，所述第二活塞杆822穿过第五圆环盘821的环心，在第二活塞杆822的外端设有电磁弹簧85，所述在方管上后侧面84上设有液体管道817，在液体管道817上设有第三阀门818，所述转换器底板81上面方管液压器82的前部设有弹性触片815，不止一只弹性触片815按第一活塞杆811运动方向排列，所述转换器底板81的左边棱上端设有第三接口816，右边棱下端设有第二接口823，所述弹性触片815有导线与第三接口816相连。在转换器底板81的边角上设有菱形孔824，所述数字转换器8是用销钉通过菱形孔824固定在支架1的十字孔121处，用导线将第二接口823与对应位置上球面托架6的第一接口28相连。

如图1、9、10所示，电磁弹簧85包括第二圆盘851、圆柱铁芯853、圆柱衔铁856和第三圆盘857，所述第二圆盘851右侧面从内到外依次设有圆柱铁芯853、透明管套852和直角支架8510，所述透明管套852内设圆柱铁芯853，所述透明管套852左端设有第二圆盘851，所述第二圆盘851侧边缘设有直角支架8510，所述圆柱铁芯853外套设有导电线圈854，所述圆柱铁芯853的轴心设有圆导向孔859，所述圆导向孔859内设有定向导杆855，所述定向导杆855的外面套有第四弹簧858，所述定向导杆855的末端设有圆柱衔铁856，所述第四弹簧858的两端分别与圆柱衔铁856和圆柱铁芯853相连，所述圆柱衔铁856的末端设有第三圆盘857，所述电磁弹簧85通电时导电线圈854和圆柱铁芯853产生磁力推动圆柱衔铁856向外移动，停电后磁力消失第四弹簧858将圆柱衔铁856拉回原位，所述电磁弹簧85是将直角支架8510固定在转换器底板81上，第三圆盘857与第二活塞杆822相连，电源线与第二接口823相连。

如图1、11所示，试验球9包括下半球91和上半球92，所述下半球91包括第三球面绝缘板93、内插定位圈94、第一纯铁片95，所述第三球面绝缘板93是半球面硬绝缘罩，所述第三球面绝缘板93的下半球开口917内圆周上设有内插定位圈94，所述第三球面绝缘板93的内底处设有第一纯铁片95，所述第一纯铁片95上表面中间设有第一绝缘块97，所述第一绝缘块97上设有中间内纹金属管96，所述内纹金属管96的为中空结构，所述内纹金属管96管内设有螺纹，所述内纹金属管96上设有第一内接导线99，所述第一内接导线99的另一端设有第一外镶铜丝98，不止一条第一外镶铜丝98镶嵌在第三球面绝缘板93的外球面上，其圆面与下半球开口917平行，所述第一外镶铜丝98的条数与试验球9所代表的序号数一致，相邻两条第一外镶铜丝98之间是绝缘的。所述上半球92的结构与下半球91相似所述上半球92包括第四球面绝缘板910、第二纯铁片911和外纹金属杆912，所述第四球面绝缘板910的内顶处设有第二纯铁片911，所述第二纯铁片911下表面设有第二绝缘块913，所述第二绝缘块913下表面设有外纹金属杆912，所述外纹金属杆912的螺纹设在表面，所述外纹金属杆912上设有第二内接导线915，所述第二内接导线915的另一端设有第二外镶铜丝914，所述第二外镶铜丝914、第二内接导线915的布局与数量与下半球91上的一样，所述上半球92的上口设为上半球开口916，所述上半球开口916的直径与内插定位圈94外直径相同。将上半球92的外纹金属杆912插入下半球91的内纹金属管96内旋转，在内插定位圈94进入上半球开口916时，从外看就是一只表面光滑内部均匀的球，所述演示前试验球9是置于混合箱2中，序号数可以在球外加以标记。

如图1、12所示，数码管灯10包括管灯底板101、管灯立板102、二极管灯104和电路板105，所述管灯底板101和管灯立板102都是矩形硬板，所述管灯底板101上表面设有与之垂直的管灯立板102，所述管灯立板102中部设有矩形槽口103，在矩形槽口103内设有二极管灯104，所述二极管灯104排列为88形状，所述管灯底板101的后端设有电路板105，后侧面设有第四接口106，所述管灯底板101前端中间设有销钉孔107，数码管灯10是用销钉通过销钉孔107固定在支架1的第七椭圆孔117处，用导线将第四接口106与对应顺序上的数字转换器8的第三接口816相连。

如图1、13所示，弹射开关1100包括矩形板条1101、厚立板块1102、推拉杆1104、三角楔块1107和圆盘抓手1108，所述矩形板条1101上面中部设有与之垂直的厚立板块1102，所述厚立板块1102上端设有圆柱槽孔1103，所述圆柱槽孔1103内设有推拉杆1104，所述推拉杆1104的从左端末端设有三角楔块1107，所述三角楔块1107和厚立板块1102设有第五弹簧1106，所述推拉杆1104右端末端设有圆盘抓手1108，所述圆盘抓手1108和厚立板块1102之间设有阻挡圆盘1105，所述阻挡圆盘1105的直径大于圆柱槽孔1103的直径，所述矩形板条1101左端设有螺钉孔1109。所述弹射开关1100是用螺钉通过螺钉孔1109固定在支架1的第一圆孔119处，三角楔块1107处在混合箱2第一矩形槽29外部。

本发明的全自动排列演示及随机数合成装置的工作原理是，根据均匀球体及球面等曲率特点构造随机环境，利用电磁控制及液压传动将随机数据转化为统计数据。其特点是：操作简单，只要转动把手就能完成所有的演示试验；功能齐全自动化程度高：能连续完成试验球混合、随机抽取、位置调整、数字显示、排列形成等系列全自动操作过程；适用性强：能在多种场合任何视角进行试验、演示和构图；结构紧凑成本低廉携带方便，适用于教学、博彩、公正选举、随机统计等。

本发明的全自动排列演示及随机数合成装置，具有快速演示最多n个数字的全排列、随机数构建及相关问题的试验功能，操作步骤是：

装置组装及符号设置，1]将支架1的棱台底座16置于一个稳固的水平面上，拧动调位螺母15使支架1处于稳定状态。2]取n个数字转换器8分别置于矩形硬板12上的十字孔121处，从左到右依次记为转换器a1、a2、…、an。把电磁弹簧85的阴极与电源开关的阴极相接，把圆形触片814上的导线与电源开关的一个极相接；3]取n个球面托架6分别置于矩形硬板12上的第八椭圆孔118处，从左到右依次记为球面托架b1、b2、…、bn，用导线将球面托架bi的第一接口28与转换器ai上的第二接口823相连，其中i＝1、2、…、n，下同。4]取n个数码管灯9分别置于矩形硬板12上的第七椭圆孔117处，从左到右依次记为数码管灯c1、c2、…、cn，用导线将数码管灯ci的第四接口106与转换器ai上的第三接口816相连，把二极管灯104上与圆形触片814相反的极与电源开关相接。5]将变位器7固定在支架1的第二椭圆孔110和第五椭圆孔115处，第一支管74上的第一软管76从左到右依次记为软管d1、d2、…、dn，第二支管75上的第二软管77从左到右依次记为软管e1、e2、…、en，将软管di与球面托架bi上的第一阀门气管611相接，将软管ei与球面托架bi上的第二阀门气管612相接。6]将排列箱4置于第一立板17的第一椭圆孔19和第二立板18的第四椭圆孔114处，其上的闸门44从左到右依次记为闸门f1、f2、…、fn，第三圆孔412从左到右依次记为圆孔g1、g2、…、gn，第四圆孔415从左到右依次记为闸门h1、h2、…、hn。7]取n个球面触摸器5分别置于排列箱4上的第四圆孔415处，从左到右依次记为触摸器p1、p2、…、pn，电线511都与电源开关的阳极相接。8]将弹射器3置于支架1上的第一圆轴孔112和第二圆轴孔113内，第一转盘37在第二立板18的外面；9]将混合箱2置于支架1上，弹射器3上的第三扇形板33置于混合箱2内，第一导杆39穿出第一矩形槽29，按压手柄39在混合箱2外。10]将弹射开关1100固定在支架1的第一圆孔119处，三角楔块1107处在混合箱2第一矩形槽29外部。

二、初始位置调整：1]抓住圆弧把手26用第二扇形板25盖住混合箱2上口；2]向下推压第三扇形板33上的按压手柄312使第一导杆39移至下方用弹射开关1100的三角楔块1107锁住；3]打开第一销钉38转动第一转盘37至矩形挡板32处于垂直状态时关闭；4]将方管液压器82上的第三阀门818打开，向液压器内注入恒温液体，在所有的第二活塞820到达透明圆管819的底部，第一活塞88到达平衡位时关闭阀门818。5]打开球面托架6中第一阀门气管611及第二阀门气管612上的阀门，关闭变位器7上第一阀门78第二阀门79。6]推动排列箱4上的闸门拉手416将闸门44推至下方，转动第二转盘411将活动底板43堵住下开口418，转动第三转盘414将活动盖板42离开上开口417。

三、全排列演示及随机数合成：演示由数字1、2、…、m可以组成多少个不同的m位数，其中m≤n，装置处在初始位置时的操作过程是：1]选球，选定m个试验球9，序号数依次是1、2、…、m，把它们依次记为试验球q1、q2、…、qm。2]转动排列箱4上的第三转盘414将活动盖板42盖住上开口417。3]抓住圆弧把手26将第二扇形板25离开混合箱2上口，把试验球q1、q2、…、qm放入混合箱2内的第三扇形板33上后将第二扇形板25盖住混合箱2上口；4]混合，抓住弹射开关1100上的圆盘抓手1108向外拉，第三扇形板33迅速弹起，受到混合箱2壁上的减震器210的阻挡，试验球9抛起碰到上盖第二扇形板25后由回落到第三扇形板33上，最后全部滚到垂直状态的矩形挡板32处并排成一排。试验球9的数量较多时可以反复混合多次。5]打开第一销钉38转动第一转盘37将矩形挡板32处于水平状态时关闭，试验球q1、q2、…、qm分别沿凹槽313滚至闸门f1、f2、…、fn中的m个处；6]转动排列箱4上的第三转盘414将活动盖板42脱离上开口417，推动有试验球9的闸门拉手416将闸门44推至上方，试验球q1、q2、…、qm分别滚至活动底板43上第三圆孔412下面的球面托架6中。7]调整试验球9的位置，关闭没有试验球9的球面托架6中第一阀门气管611及第二阀门气管612上的阀门，打开变位器7上第一阀门78和第二阀门79，接通吹风机开关710。试验球q1、q2、…、qm分别球面托架6中第二球面绝缘板62内转动，当试验球9上的第一纯铁片95或第二纯铁片911转到第二球面绝缘板62底部的永久磁铁65上面时，试验球9被吸住停止转动，关闭变位器7的电源。8]转动排列箱4上的第三转盘414将活动盖板42上的球面触摸器5罩在试验球9上，接通所有电器的电源，数码管灯ck上显示的数字就是球面托架bk中试验球qj的序号j，数码管灯c1、c2、…、cn中从左到右m个数码管灯10上的数字就形成了这m个数的一个全排列，这组数也是这m个数构成的一个随机数。9]向下推压按压手柄312使第三扇形板33回到初始位置；10]转动排列箱4上的第三转盘414将活动盖板42脱离上开口417，转动第二转盘411将活动底板43处于垂直状态，试验球q1、q2、…、qm回到矩形挡板32上，打开第一销钉38转动第一转盘37将矩形挡板32处于垂直状态时关闭，试验球q1、q2、…、qm进入混合箱2内的第三扇形板33上，将装置调整至初始状态。11]重复操作4]-8]数码管灯10中又出现一个全排列及随机数，…。12]试验结束，将装置恢复到初始位置状态。

四、选排列演示：演示从数字1、2、…、n中任意抽取k个数字，可以组成多少个不同的k位数，其中k≤n，k≤n，装置处在初始位置时的操作过程是：操作1]-4]同步骤三的，5]第一次随机取k个球并进行全排列，转动排列箱4上的第三转盘414将活动盖板42脱离上开口417，从闸门f1、f2、…、fn中随意选择k个，推动拉手416将闸门44推至上方。打开第一销钉38转动第一转盘37将矩形挡板32处于水平状态时关闭，试验球q1、q2、…、qn中有k个进入排列箱4中，若一次取球达不到k个，则把有球的闸门44关闭，余下的回到混合箱2中混合后再取，直到排列箱4中有k个后关闭所有闸门44，将其余n-k个球从混合箱2中取出，对排列箱4中有k个球进行全排列试验，操作同步骤三的7]-12]，其中的如何一个数组就是一个k位随机数；6]第i次随机取k个球并进行全排列，将n个球重新放入混合箱2中，重复操作1]-5]，若第二次取出的k个球与第一次的一样时，不进行全排列要重新试验，后面的试验只对与前面不同的进行全排列，…；7]试验结束，将装置恢复到初始位置状态。

本发明全自动排列演示及随机数合成装置的经济价值和应用前景：随着技术进步和经济发展，越来越需要先进的装备提高教学效果，急需一种操作简单使用方便的分数计算演示仪，仅基础教育和培训方面，全国共有高中学校2.5万所和众多业余培训机构，数量相当可观，其市场前景非常广阔，具有良好的经济收益和社会效益。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。