专利名称：数学启蒙机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种计算器。
在数学启蒙学习中，经常出现儿童不能很好地理解数、加号、减号、等于号含义的情况，其中，尤其是儿童不易将具体的图像与数字联系起来、又分离开，在他们的头脑中，常常图像是图像、数字是数字。尽管20以内的数仅有20个，可家长们常常为辅导孩子绞尽脑汁，在一定程度上，小孩初学数学的过程，就是家长们再学习一次20以内数的加、减运算的过程。目前，一种公知的名称是计算器的器具(中国CN2085978U，申请号为91203544.7)与本实用新型接近，但该计算器采用录音机上记数器结构，仅只是进行加、减运算的普通计算器，不易被儿童接受。
本实用新型的目的是提供一种能进行20以内数的加减运算、用图像解释数、图像与数字同步显示、儿童能自己出题与改题的数学启蒙机，以帮助小孩子从感性与理性两方面理解数字、加号、减号、等于号的含义，帮助小孩子顺利渡过20以内数的加、减法运算这一数学启蒙难关。
本实用新型包括一差动轮系、数显轮、单向齿轮离合器、园柱齿轮、显像条板、输入手动轮、连杆、标记有加、减号、等于号、阿拉伯数字的正六面体、按教科书中常用的两种题型形式布置的显示窗及其相对应的显示窗盖。差动轮系是差动齿轮装置，数显轮(指输入、输出数显轮)是标记有阿拉伯数字的轮盘，单向齿轮离合器是一种与园柱齿轮成为一体的单向爪式离合器，显像条板是标有一定图样的、图样总数与输入数显轮上最大数值相等的条板。
本实用新型的优点在于用差动轮系作核心系统，并用数显轮相对应的显示窗显示差动轮系中的两个由输入手动轮输入的转动输入和两个输入转动合成结果即转动输出结果，且显示窗按教科书中常用的两种题型形式布置，并配置相应的窗盖，同时用显像条板同步显示出(显像条板升起显像)与相对应的输入数显轮显示的阿拉伯数值相等的图像个数。在差动轮系中，对于不同的转动输入，转动输出结果不同，相应的显示结果也不同。本实用新型就是基于这个理论，实现数的加、减运算和数与图同步显示。进行完一次运算之后，按下升起的显像条板，相对应的显示窗中的数值均回复到0。本实用新型的优点还在于用标记有阿拉伯数字、加、减号、等于号的正六面体作出题工具，使加、减法题、填空题的出题具有随机性，并用显示窗盖的开、闭配合输入手动轮转动来实现题型的变更和改题，易于儿童接受，同时配合教学。
本实用新型的实施例由以下附图给出。
以下结合附图具体说明本实用新型的工作原理与使用方法。
附
图1是本实用新型的工作原理图和装配关系图，图2是对应于数显轮的、按教科书中常用的两种题型形式布置的显示窗布置图。
参照附
图1，1、6、9是压簧片，2、4、5、19是差动园锥齿轮，它们除轴孔不同外其它几何尺寸完全相同。7、10、23是带显像条板的齿条，其上的凸起部分为显象条板，显象条板在长度方向分度20格，格内画上五角星、苹果等任意图形，但在图形选择上必须使三条附板上的图形全部一致。8是园柱齿轮，13、14、21是单向齿轮离合器。在未使用本机时，所有的显示窗均用窗盖盖上，其中显示窗31内(见图2)印有加号“＋”，31的窗盖26上印有减号“－”。下面说明怎样进行加法运算。首先，打开窗盖26，显出加号。手动轮12、22(见
图1)是输入手动轮，20和17是输入数显轮。数显轮20分度20格，格内标记0至19，对应的显示窗为24(见图2)。打开24的窗盖，正转手动轮22(见
图1)，使显示窗24(见图2)显示出已知的被加数，同时，单向齿轮离合器21带动与之相连的显像条板23上升显示出与被加数数值相等的图像个数。反转手动轮22时，单向齿轮离合器21打滑，此时显像条板23不升起，继续反转至开始位置，反转两转，这时输入数值和输出数值回到原位。这样设置的目的在于防止小孩初次使用本机时强行反转而损坏齿条或齿轮齿，故正常使用时，手动轮22只能正转。输入数显轮17上分度20格，格内标有两排数值，分别反向标记0至19，其左侧数值对应的显示窗为30(见图2)，右侧数值对应的显示窗为29。打开30的窗盖，正转手动轮12(见
图1)，使显示窗30显示出已知的加数，同时单向齿轮离合器13带动与之相连的显像条板10上升显示出与加数数值相等的图像个数，此时单向齿轮离合器14打滑。15和18是两个输出数显轮，分度均为40格，格内均标记0至39，数值标记方向也相同，但数显轮15格内标记的0与数显轮18格内标记的35对齐，这样使得本机在进行加减运算时显示窗27和28(见图2)显示的数值相同。数显轮18对应的显示窗为27，数显轮15对应的显示窗为28。15与18由两条透明材料制作的连杆16刚性连接。等于号及显示窗27与24，27与30之间的斜线印制在机壳上，它对应于教科书上的该种题型。若对应题型□＋□＝？，则打开28的窗盖，其显示数值为运算结果；若对应题型为“品”字题型，则打开27的窗盖，其显示数值也为运算结果。最后可数出上升的图像总数与结果相符。对于减法运算，用与上述加法运算中输入被加数相同的方法输入被减数，同时23也显示出与被减数数值相等的图像个数。打开29的窗盖，反转手动轮12，显示窗29显示出已知的减数，同时，单向齿轮离合器14上的齿轮通过园柱齿轮8带动显像条板7上升显示出与减数数值相等的图像个数，此时单向齿轮离合器13打滑。打开28的窗盖，其显示数值为运算结果。最后可数出被减数高出减数的图像个数即为得数。无论是做加法，还是做减法，在一次运算结束后，应按下所有升起的显像条板使图样和数字回零，同时盖上所有打开的窗盖，为下次运算作好准备。对于填空题型，例如□＋？＝□、？－□＝□、“品”字题型等等，首先弄清是做加法、还是做减法，并配上相应的“＋”号或“－”号，再分别打开与题型相对应的已知数的显示窗盖，正转手动轮22，正转或反转手动轮12，使题型中的“□”所对应的显示窗显示的数值与框中数值一致，最后打开所求“？”对应的显示窗盖，即得到运算结果。
本机附件有1 标记符号的正六面体2个，其中一个六面上均标记等于号，另外一个六面中三个面标记加号、另三个面标记减号。这两个六面体均用白色作底色，符号用红色写。
2 标记数字的正六面体16个，其中标记0至5三个，6至11三个，12至17三个，18至19(三面标18，三面标19)三个，这十二个六面体均用绿色作底色，数字用白色写，其余标记20至25一个，26至31一个，32至37一个，六面均标38的一个，这四个六面体均用兰色作底色，数字用白色写。
3 六块窗盖，分别用于遮住显示窗24、31、30、29、28、27，其中，窗盖26上标记减号，用于做减法时扣上以显示出减号，其它窗盖上不标记符号。窗盖均用白色作底色，其中26上的减号用红色写。
本机附件使用方法如下1 先拿出一个印有等于号的白色六面体，再任选两个或叁个六面体。
2 用手抛出所拿出的六面体就可随机得到所有可能的填空题型，例如□－□＝？、□＋□＝？、□－？＝？、？＋□＝？、□？□＝？、？－？＝□、□＋？＝？、？－□＝？、？＋？＝□等等。若是对于减法题型，则必须是被减数大于或等于减数。
注兰色六面体仅在加法填空题型中出现，且只能用作得数。
为了以显示窗为对照物，本机在显示窗前设计一小平台与题型相对照，作为引导之用。出题之后随即自己解题，把你认为应填的数或符号放置在相应显示窗前，即为填空结束。
3 打开已知的数相对应的显示窗，按所给已知数和加、减号转动左右手动轮使所给数与相应显示窗所显数相同，然后再打开扣上的相应显示窗，比较显示窗所显数是否与你放置的相应数或符号相同以确定你所解题是否正确，从而起到改题作用。
使用本机说明对于初学数学的儿童，首先应学习如何使用本机，然后再用显象条板上的图像进行形象的加、减运算，待较熟习后，再配合数值显示用图像和数值两种方法来引导儿童从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡，并且使儿童对加号、减号、等于号以及基本数值运算、数的含义等能真正理解。最后，取掉显像条板上的图形，让儿童进行纯数值运算，当儿童能熟练20以内数的加、减运算后，该机也即完成了其使命。
本机除螺钉、螺母、弹簧、簧片、轴11与轴11同一轴线的轴、、垫圈等用钢制造外，轴3和其它附件及构件均用工程塑料制造。
权利要求1.一种用于20以内数的加减运算的计算器，名称是数学启蒙机，具有用于输入转动合成的差动齿轮2、4、5、19、显示转动输入的输入数显轮20、17、显示输入转动合成结果的输出数显轮18、15和用图像来显示转动输入的带齿条的显像条板23、7、10以及与数显轮相对应的显示窗，其特征是显像条板23上的齿条与只传递单向转动输入的单向齿轮离合器21上的齿轮相啮合，显像条板10上的齿条与只传递单向转动输入的单向齿轮离合器13上的齿轮相啮合，显像条板7上的齿条与园柱齿轮8相啮合，园柱齿轮8还与只传递单向转动输入的单向齿轮离合器14上的齿轮相啮合，输入数显轮20上标记的数值在显示窗24内显示，输入数显轮17上两排反向标记的数值分别在显示窗30和29内显示，输出数显轮18上标记的数值在显示窗27内显示，输出数显轮15上标记的数值在显示窗28内显示。
2.按权利要求1所述的数学启蒙机，其特征是用显示窗盖、印有加、减号、等于号、阿拉伯数字的正六面体组成本机附件，并作出题工具，同时根据所选正六面体的不同实现出题的随机性。
3.按权利要求1所述的数学启蒙机，其特征是输出数显轮18与15用由透明材料制作的连杆16刚性连接。
4.按权利要求1所述的数学启蒙机，其特征是输入数显轮20和17均分度20格，其格内均分别标记数值0至19。
5.按权利要求1和4所述的数学启蒙机，其特征是三块显像条板23、7、10在长度方向上均分度20格，其格内各自标记的图样总数与相应的输入数显轮20和17上标记的最大数值相等。
6.按权利要求1所述的数学启蒙机，其特征是输出数显轮18和15均分度40格，其格内均分别标记数值0至39。
7.按权利要求6所述的数学启蒙机，其特征是输出数显轮15上标记数值“0”的格与输出数显轮18上标记数值“35”的格相对。
8.按权利要求1所述的数学启蒙机，其特征是显示窗24、31、30、29、28、27按教科书上常用的两种题型“□＋□＝□”和“品”字题型形式布置。
专利摘要一种计算器，包括差动轮系、数显轮、单向齿轮离合器、圆柱齿轮、显像条板、输入手动轮、连杆、标记有加、减号、等于号、阿拉伯数字的正六面体、显示窗及窗盖，能进行20以内数的加、减运算，具有图像与数值同步显示、数值回零功能。使用者可以自己出题与改题，其运算式形式与教科书常用的两种题型形式相同，尤其适用于初学数学的儿童，也可用作教具。优点在于构思巧妙，结构简单，造价低廉，使用简便，通俗易懂。
文档编号G09B23/02GK2181720SQ9324391
公开日1994年11月2日 申请日期1993年11月4日 优先权日1993年11月4日
发明者但汉钢, 许安培 申请人:但汉钢, 许安培